Question

(15分)資料顯示：鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應產生大量氣體和白色不溶物。某同學通過如下實驗探究反應原理并驗證產物。
實驗I：用砂紙擦去鎂條表面氧化膜，將其放入盛適量滴有酚酞的飽和碳酸氫鈉溶液的燒杯中，迅速反應，產生大量氣泡和白色不溶物，溶液的淺紅色加深。
（1）該同學對反應中產生的白色不溶物做出如下猜測：
猜測1：白色不溶物可能為　　　　　   
猜測2：白色不溶物可能為MgCO₃
猜測3：白色不溶物可能為堿式碳酸鎂[xMg(OH)₂?yMgCO₃]
（2）為了確定產物成份(包括產生的氣體、白色不溶物及溶液中溶質)，進行以下定性實驗。請填寫表中空白：

實驗序號	實  驗	實驗現象	結  論
實驗Ⅱ	將實驗I中收集到的氣體點燃	安靜燃燒，火焰呈淡藍色	氣體成分為　  ①
實驗Ⅲ	將實驗I中的白色不溶物濾出、洗滌，取少量加入足量   ②	③	白色不溶物中含有MgCO3
實驗Ⅳ	取實驗Ⅲ中的濾液，向其中加入適 量　 ④　  稀溶液	產生白色沉淀，溶液紅色變淺	溶液中存在CO32－離子

（3）為進一步確定實驗I中白色不溶物的成分，進行以下定量實驗，裝置如圖所示：

稱取干燥、純凈的白色不溶物 4.52 g，充分加熱至不再產生氣體為止，并使分解產生的氣體全部進入裝置A和B中。實驗后裝置A增重0.36 g，裝置B增重1.76 g。
①裝置C的作用是                                                   ；
②白色不溶物的化學式為　　　　　　　　              。
（4）根據以上（2）及（3）的定性定量實驗，寫出鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應的化學方程式
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Answer 1

（1）猜測1： Mg(OH)₂(2分)
（2）①氫氣(或H₂)(1分)　              
②稀鹽酸(合理均可)(2分)　
③產生氣泡，沉淀全部溶解　(2分)  
④CaCl₂或BaCl₂(2分)
（3）①防止空氣中的水蒸氣和CO₂進入裝置B中，影響實驗結果(2分)
②Mg(OH)₂?2MgCO₃　或　　Mg₃(OH)₂(CO₃)₂　(2分)　　　　　
（4）3Mg＋4NaHCO₃＋2H₂O= Mg(OH)₂? 2MgCO₃↓＋2Na₂CO₃＋3H₂↑(2分)

解析試題分析：⑴根據猜測2、3的內容可確定猜測1為“白色不溶物可能為Mg(OH)₂”；
⑵實驗Ⅱ：根據氣體的火焰呈淡藍色，可確定氣體的成分為氫氣；
實驗Ⅲ：結合Mg(OH)₂、MgCO₃的性質，可用稀鹽酸等與其反應，若產生氣泡，且沉淀全部溶解，說明白色不溶物中含有MgCO₃；
實驗Ⅳ：要證明溶液中存在CO₃^2－離子，可向實驗Ⅲ的濾液中加入CaCl₂或BaCl₂，觀察是否產生白色沉淀來證明；
⑶①裝置末端用堿石灰吸收空氣中水蒸氣和CO₂，防止其進入裝置B中，影響實驗結果；
②根據xMg(OH)₂?yMgCO₃的灼燒反應：xMg(OH)₂?yMgCO₃(x＋y)MgO＋xH₂O＋yCO₂
有n(H₂O)=；n(CO₂)=，則x：y=1：2，即得白色不溶物的化學式為Mg(OH)₂?2MgCO₃或Mg₃(OH)₂(CO₃)₂。
⑷綜上可得該反應的反應物有Mg、NaHCO₃，生成物有Mg(OH)₂? 2MgCO₃、Na₂CO₃、H₂，最后根據觀察法將其配平。
考點：本題以“鎂與飽和碳酸氫鈉溶液反應”為素材考查實驗探究。