镁与NaHCO3溶液反应有关产物探究

朱建民

摘 要 在NaHCO3水溶液中存在多个平衡，且每个平衡之间既相互联系、又相互制约。镁与NaHCO3溶液反应有气体（H2和少量的CO2）及沉淀（3MgCO3·Mg（OH）2·3H2O）产生，本文就反应产物设计相关实验进行探讨，并对可能的反应原理进行相关分析。

关键词 气体 沉淀产物 平衡移动

中图分类号：G633.8 文献标识码：A

1问题提出

某研究性学习小组做实验时偶然发现，表面擦去氧化膜的镁片可与NaHCO3溶液反应产生大量气体和白色不溶物。该小组同学通过如下实验，验证产物并探究反应原理。

实验①：用砂纸擦去镁条表面氧化膜，将其放入盛适量滴有酚酞试液的饱和碳酸氢钠溶液的烧杯中，迅速反应，产生大量气泡和白色不溶物，溶液的浅红色加深。

1.1定性实验

（1）气体的检验。

实验②：将实验①中收集到的气体点燃，发现气体安静燃烧，火焰呈淡蓝色。

则气体为：氢气（或H2）。

1.2定量实验

（2）为进一步确定实验I的白色不溶物的成分，进行以下定实验：

称取干燥、纯净的白色不溶物 7.36 g，充分加热至不再产生气体为止，并使分解产生的气体全部进入装置A和B中。实验后装置A增重0.72g，装置B增重2.64 g。白色不溶物的化学式为2Mg（OH）2·3MgCO3或Mg5（OH）4（CO3）3。

（3）写出镁与饱和碳酸氢钠溶液反应的化学方程式：

5Mg+6NaHCO3+4H2O= 2Mg（OH）2·3MgCO3↓+3Na2CO3 +5H2↑。

1.3反应原理分析

（4）NaHCO3溶液中存在如下电离平衡：H2O H++ OH-、HCO3- H ++CO32-，请从平衡移动角度分析实验①产生大量气体和白色不溶物的原因：Mg和H+反应生成H2和Mg2+，Mg2+跟OH-、CO32-结合生成沉淀，则H+、OH-、CO32-的濃度均降低，上述平衡均向右移动。所以Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量气体和白色不溶物。

2实验探究

【实验1】对反应产生气体的探究

表1：镁带与饱和NaHCO3溶液应产生气体探究

【实验2】对在热水浴中镁带表面形成黑色膜的组成探究

（1）黑色膜与镁带外表的“氧化膜”比较。

3分析

综合以上两个因素，若按1：1发生反应，则可表示为：

4Mg+ 8NaHCO3+4H2O=3MgCO3·Mg（OH）2·3H2O+ 4H2↑+4Na2CO3+ CO2↑

用化学平衡移动原理解释，NaHCO3溶液中存在如下平衡：

4Mg+ 6NaHCO3+5H2O=3MgCO3·Mg（OH）2·3H2O+ 3Na2CO3+4H2↑

4结论

（1）镁带能和碱性酸式盐溶液反应产生气体（大量H2和少量的CO2 ）；

（2）含有HCO3—的溶液能明显加快镁与水反应的速率；

（3）镁与NaHCO3溶液（常温或70℃～80℃）反应，沉淀均为3MgCO3·Mg（OH）2·3H2O。

镁作为活泼金属能和酸性溶液反应产生氢气已被人们熟知，但镁还能和溶液呈碱性的酸式盐NaHCO3、Na2HPO4反应产生氢气。

参考文献

[1] 武汉大学.分析化学（4版）[M].北京：高等教育出版社，2000.