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 k②=5.61X 10-11 H+ +CO32= HCO3- ③ k③=5.6X 10-12 Mg(OH )2= Mg2++2OH- ④ k④=2.24X 10-11 Mg CO3 -= Mg2++CO32 ⑤ H2O=H+ +OH- KW=1X 10-14/55.6

➢ 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÷（k②2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：

 镁和水反应的氧化还原反应估算常数为k①=1X1064  碳酸二级电离常数k②= 5.61X 10-11  Mg(OH )2 沉淀溶解的k③=5.6X 10-12  Mg CO3沉淀溶解的 k④=2.24X 10-11

➢ 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(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 结论 实验Ⅱ 将实验I中收集到的气体点燃 能安静燃烧、产生淡蓝色气体成分为火焰 ___ 实验Ⅲ 取实验I中的白色不溶物，洗涤， 白色不溶物可  加入足量  实验Ⅳ 取实验I中的澄清液，向其中加 产生白色沉淀 入少量CaCl2稀溶液 （3）为进一步确定实验I的产物，设计定量实验方案，如图所示： 能含有MgCO3 溶液中存在 ④ 离子

称取实验Ⅰ中所得干燥、纯净的白色不溶物22.6 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。实验前后装置A增重1.8 g，装置B增重8.8 g，试确定白色不溶物的化学式 。

（4）选做：请结合化学用语和化学平衡移动原理解释Mg和NaHCO3溶液反应产生大量气泡的原因_________。

（1）猜测1：Mg(OH)2 （1分）

（2）①氢气 ②稀盐酸（合理均可） ③ 产生气泡，沉淀全部溶解 ④CO32-（各1分）

（3）2MgCO3·Mg(OH)2 或 Mg(OH)2·2MgCO3 或 Mg3(OH)2(CO3)2 （4）NaHCO3溶液中存在如下平衡：HCO3-H+ +CO32-、H2OH++OH-；Mg和H+反

应生成H2和Mg2+，Mg2+跟OH-、CO32-生成难溶物Mg(OH)2·2MgCO3，则H+、OH-、CO32-的浓度均降低，促使上述两平衡均向右移动。故Mg和饱和NaHCO3溶液反应产生大量气体H2。