某研究小组探究镁、铝与Na₂CO₃溶液的反应。
实验Ⅰ：将过量镁条、铝条（除去表面氧化膜）分别放入60℃的温水中，观察到开始时镁条表面有气泡，5分钟后气泡迅速减少直至反应停止；铝条表面无明显现象。
实验Ⅱ：将过量镁条、铝条（除去表面氧化膜）分别放入饱和Na₂CO₃溶液（pH=12）中，观察到镁条表面有气泡，且持续时间较长，溶液中产生白色浑浊；铝条表面持续产生气泡。
（1）实验Ⅰ中镁条表面产生气泡的反应为

Mg+2H₂O=Mg（OH）₂+H₂↑

Mg+2H₂O=Mg（OH）₂+H₂↑

。
（2）实验Ⅱ中饱和Na₂CO₃溶液pH=12的原因

CO

2

-

3

+H₂O⇌

HCO

-

3

+OH^-

CO

2

-

3

+H₂O⇌

HCO

-

3

+OH^-

（写离子方程式）。
（3）探究实验Ⅰ和Ⅱ现象不同的原因，设计实验Ⅲ。

实验Ⅲ	a	b
现象	电流计指针向右偏转，镁条上无明显现象；随后电流计指针迅速归零继而向左偏转，镁条上少量气泡产生，铝条上持续有气泡产生。	电流计指针持续向右偏转，示数逐渐减小，溶液中有白色浑浊物，铝条上持续有气泡产生

①实验a是b的对照组，所用NaOH溶液的浓度为

0.01mol/L

0.01mol/L

。
②实验a中开始时Mg是原电池的

负

负

极。
③用化学用语表示实验a中铝条上持续产生气泡的原因

2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-、2Al+2OH^-+6H₂O=2Al（OH）₄^-+3H₂↑

2H₂O+2e^-=H₂↑+2OH^-、2Al+2OH^-+6H₂O=2Al（OH）₄^-+3H₂↑

。
④查阅资料，实验b中沉淀成分为Mg₂（OH）₂CO₃•aH₂O，实验证实了沉淀中含有

CO

2

-

3

、OH^-：将白色浑浊物过滤、洗涤，加入0.1mol/L盐酸ymL恰好完全反应，产生标况下的CO₂气体xmL，x、y之间的关系为

x＜1.12y

x＜1.12y

（用含x、y的表达式表示）。
⑤实验a中电流计指针出现反向偏转，而实验b中电流计指针未发生反向偏转的原因

Mg还原性强于Al,实验a中首先Mg失去电子生成Mg²⁺，结合OH^-生成致密的Mg（OH）₂覆盖在镁条表面，镁条还原性降低作正极，使电流计指针反向偏转；实验b中由于

CO

2

-

3

浓度较高，Mg²⁺结合OH^-和

CO

2

-

3

生成Mg₂（OH）₂CO₃•aH₂O，从镁条表面脱落，镁条因未被充分覆盖一直作负极，电流计指针不反向偏转

Mg还原性强于Al,实验a中首先Mg失去电子生成Mg²⁺，结合OH^-生成致密的Mg（OH）₂覆盖在镁条表面，镁条还原性降低作正极，使电流计指针反向偏转；实验b中由于

CO

2

-

3

浓度较高，Mg²⁺结合OH^-和

CO

2

-

3

生成Mg₂（OH）₂CO₃•aH₂O，从镁条表面脱落，镁条因未被充分覆盖一直作负极，电流计指针不反向偏转

。
（4）结合铝元素的分布系数解释实验Ⅱ中铝与饱和Na₂CO₃溶液持续产生细小气泡的原因

饱和Na₂CO₃溶液pH=12，铝元素主要以Al（OH）₄^-形式存在，使铝与Na₂CO₃溶液的反应可以持续进行

饱和Na₂CO₃溶液pH=12，铝元素主要以Al（OH）₄^-形式存在，使铝与Na₂CO₃溶液的反应可以持续进行

。已知：Al³⁺、Al（OH）₃、Al（OH）₄^-分布分数与溶液pH的关系如图所示：