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镁与碳酸氢钠溶液能反应吗？绍兴一中分校吴文中

2016-03-27 12:22阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1213018470

镁与碳酸氢钠溶液能反应吗？
绍兴一中分校吴文中
【反应的可能性分析】

反应
 反应方程式
 常数
①
 Mg + 2H+=Mg2+ + H 2（碱性条件下的平衡常数）
 k①=1X1063.2
②
 H+ +CO32= HCO3-
 k②=5.61X 10-11
③
Mg(OH )2= Mg2++2OH-
 k③=5.6X 10-12
④
 Mg CO3 -= Mg2++CO32
 k④=2.24X 10-11
⑤
 H2O=H+ +OH-
 KW=1X 10-14/55.6

Ø 计算方法1
总反应：
2Mg+ 2HCO3-+H2O =Mg(OH)2·Mg CO3+2H2+CO32-
因为总反应=①´2-②´2-③-④ +⑤´2
所以总反应的平衡常数K= ｛k①÷（k ②2´k③ ´k④）｝´ KW2≈2.03×1073
（因为k①是标准的氧化还原反应常数，无需平方）
说明：
u 镁和水反应的氧化还原反应估算常数为k ①=1X1064
u 碳酸二级电离常数k②= 5.61X 10-11
u Mg(OH )2 沉淀溶解的k③=5.6X 10-12
u Mg CO3沉淀溶解的 k④=2.24X 10-11

Ø 计算方法2
假设平衡后，溶液中的C（CO32-）= C（HCO3-）= C（OH-）=1molL-1
则：Eθ(MgCO3)/Mg) =Eθ(Mg2+/ Mg) + (0.0592÷2) lg c(Mg2+)
=Eθ(Mg2+/ Mg) + (0.0592÷2)lg Ksp(MgCO3)
= -2.363 + (0.0592÷2)lg 2.24´10-11
= -2.678
Eθ(Mg(OH)2)/Mg) =Eθ(Mg2+/ Mg) + (0.0592÷2)lg c(Mg2+)
=Eθ(Mg2+/ Mg) + (0.0592÷2)lg Ksp｛Mg(OH)2｝
= -2.363 + (0.0592÷2)lg 5.6´10-12/2
= -2.696
Eθ(HCO3-/H2) =Eθ(H+/ H2) + (0.0592÷2)lg c2(H+)
=Eθ(H+/ H2) + (0.0592÷2)lg Ka｛HCO3-｝
= 0 + (0.0592÷2)lg (5.61´10-11)2
= -0.606
Eθ电池=（-0.606）-（-2.696）=2.09
因为 镁与碳酸氢钠溶液能反应吗？绍兴一中分校吴文中(其中n=2 Eθ=2.09V)

所以Kθ=1070.6=3.98´1070

考虑到不同计算方法的误差，可以认为两种方法的计算不存在显著差异，在误差范围内，可以采用。
计算结果表明，本反应完全可以发生。
结论：该过程的平衡常数非常的大，为1070左右，是否计算错误不得而知。但请注意的是，平衡常数大，并不等于反应速率大。
Mg(OH)2·Mg CO3是否是最后的产物有待证明。因此写成nMg(OH)2·mMg CO3更恰当。


【实验】
有一个学生从实验老师那里要来了Mg片,用砂纸擦去表面氧化膜后,分别加入浓度均为1 mol/L NaOH、Na2CO3和NaHCO33种溶液3种溶液中,惊讶地发现,Mg片竟在NaHCO3溶液中迅速反应,产生大量气泡并有白色不溶物产生。Mg片在NaOH、Na2CO3溶液中无明显反应现象。经实验分析，该气体是H2。

【典型例题】资料显示：镁与饱和碳酸氢钠溶液反应产生大量气体和白色不溶物。某同学设计了如下实验方案并验证产物、探究反应原理。
（1）提出假设
实验I：用砂纸擦去镁条表面氧化膜，将其放入盛有适量滴有酚酞的饱和碳酸氢钠溶液的试管中，迅速反应，产生大量气泡和白色不溶物，溶液由浅红变红。
该同学对反应中产生的白色不溶物做出如下猜测：
猜测1：白色不溶物可能为 。
猜测2：白色不溶物可能为MgCO3。
猜测3：白色不溶物可能是碱式碳酸镁[xMgCO3·yMg(OH)2]。
（2）设计定性实验确定产物并验证猜测：
实验序号
 实验
 实验现象

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