Question

以下是甲、乙兩同學(xué)對有關(guān)鎂與鹽酸反應(yīng)的系列研究．
研究一：鎂與鹽酸反應(yīng)過程中的能量變化以及反應(yīng)速率的變化：
（1）反應(yīng)中試管外壁發(fā)燙，說明鎂與稀鹽酸反應(yīng)是

 

反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
（2）實(shí)驗(yàn)測得鎂片產(chǎn)生氣體的速率（v）與時(shí)間（t）的關(guān)系如圖1所示，則t₁～t₂時(shí)間內(nèi)反應(yīng)速率逐漸加快的主要原因是

 

．
研究二：反應(yīng)后所得溶液的酸堿性探究：
（3）甲同學(xué)反應(yīng)后用pH試紙測定試管中溶液的酸堿性，發(fā)現(xiàn)pH小于7，說明甲同學(xué)所得溶液呈

 

性（選填“酸”“堿”或“中”）．
甲同學(xué)：猜想Ⅰ：稀鹽酸過量，使溶液pH小于7；猜想Ⅱ：氯化鎂溶液pH小于7．為驗(yàn)證猜想，甲同學(xué)需測定

 

溶液的酸堿性，實(shí)驗(yàn)表明該溶液顯弱酸性．
（4）乙同學(xué)重復(fù)甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后所得試管中溶液pH大于7．發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)與甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)不同的是，反應(yīng)后的試管中鎂條有剩余．乙同學(xué)猜想可能是鎂與熱水反應(yīng)生成了堿性物質(zhì)．乙同學(xué)為驗(yàn)證猜想，在滴有兩滴酚酞的熱水中放入一段打磨過的鎂條，觀察到溶液很快變?yōu)榧t色，同時(shí)還觀察到鎂條表面有氣體生成，收集并點(diǎn)燃該氣體，發(fā)現(xiàn)能燃燒，請根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象寫出鎂與水反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式

 

．
（5）金屬氯化物溶液pH值大小與金屬的活動性有關(guān)，如氯化鈉溶液顯中性，氯化鎂溶液顯弱酸性，則氯化鉀溶液顯

 

性．
（6）活潑金屬能與水在一定條件下反應(yīng)．實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鈉與冷水劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量的氣體．由此可見金屬與水反應(yīng)與金屬的活動性順序

 

（填“有關(guān)”或“無關(guān)”）．
研究三：金屬活動性強(qiáng)弱與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系：
如圖2為鎂原子、鈣原子和鋇原子結(jié)構(gòu)示意圖．已知其中Ba的活動性最強(qiáng)，據(jù)此推測，金屬的活動性除與原子的最外層電子數(shù)有關(guān)，還與

 

有關(guān)．
研究四：確定鎂條的成分：
稱取3.2g表面被氧化的鎂條，放入100g稀鹽酸中恰好完全反應(yīng)，生成氣體0.2g．求：
（7）此鎂條中金屬鎂的質(zhì)量．（寫出計(jì)算過程，共3分）
（8）反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

 

．（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）

Answer 1

考點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究物質(zhì)的性質(zhì)或變化規(guī)律,有關(guān)溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的簡單計(jì)算,金屬活動性順序及其應(yīng)用,溶液的酸堿性與pH值的關(guān)系,核外電子在化學(xué)反應(yīng)中的作用,物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化時(shí)的能量變化,根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式的計(jì)算

專題：溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)與化學(xué)方程式相結(jié)合的計(jì)算,科學(xué)探究

分析：研究一：
（1）試管外壁發(fā)燙，說明鎂與稀鹽酸反應(yīng)是放熱的；
（2）溫度越高、反應(yīng)物濃度越大，反應(yīng)速率越快；
研究二：
（3）溶液的pH小于7時(shí)顯酸性；甲、乙兩同學(xué)的猜想都與氯化鎂溶液的酸堿性有關(guān)，所以都要測定氯化鎂溶液的酸堿性；
（4）鎂和熱水反應(yīng)能生成氫氧化鎂和氫氣；
（5）鉀比鈉活潑，所以氯化鉀溶液顯中性；
（6）鈉能夠與冷水反應(yīng)，鎂與熱水才能夠反應(yīng)，說明金屬與水反應(yīng)與金屬的活動性順序有關(guān)，金屬越活潑，越容易與水反應(yīng)．
研究三：分析圖中三種元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖可以知道，在外層電子相等時(shí)，電子層數(shù)越多，越容易失去電子，化學(xué)性質(zhì)就越活潑；
研究四：利用鎂單質(zhì)與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式和生成氫氣的質(zhì)量，列出比例式，就可計(jì)算出鎂單質(zhì)的質(zhì)量和生成的氯化鎂的質(zhì)量，再求出氧化鎂與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂的質(zhì)量，利用溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式就可計(jì)算出所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答：解：
研究一：
（1）反應(yīng)中試管外壁發(fā)燙，說明鎂與稀鹽酸反應(yīng)是放熱的．
故填：放熱．
（2）反應(yīng)放出熱量，溫度升高，反應(yīng)速率加快，所以t₁～t₂時(shí)間內(nèi)反應(yīng)速率逐漸加快．
故填：反應(yīng)放出熱量，溫度升高，反應(yīng)速率加快．
研究二：
（3）溶液的pH小于7，說明甲同學(xué)所得溶液顯酸性．為驗(yàn)證猜想，甲、乙兩同學(xué)均需測定氯化鎂溶液的酸堿性，因?yàn)榧住⒁覂赏瑢W(xué)的猜想都與氯化鎂溶液的酸堿性有關(guān)．
故填：氯化鎂．
（4）鎂和熱水反應(yīng)能生成氫氧化鎂和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Mg+2H₂O（熱）═Mg（OH）₂+H₂↑．
故填：Mg+2H₂O（熱）═Mg（OH）₂+H₂↑．
（5）氯化鈉溶液顯中性，氯化鎂溶液顯弱酸性，因?yàn)殁洷肉c活潑，所以氯化鉀溶液顯中性．
故填：中．
（6）鈉能夠與冷水反應(yīng)，鎂與熱水才能夠反應(yīng)，說明金屬與水反應(yīng)與金屬的活動性順序有關(guān)，金屬越活潑，越容易與水反應(yīng)．
研究三：分析圖中三種元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖可以知道，在外層電子相等時(shí)，電子層數(shù)越多，越容易失去電子，化學(xué)性質(zhì)就越活潑；
研究四：設(shè)鎂的質(zhì)量為x，鎂與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂的質(zhì)量為y
  Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑
  24       95     2
  x        y    0.2g

24

2

=

x

0.2g

x=2.4g

95

2

=

y

0.2g

y=9.5g
氧化鎂的質(zhì)量為3.2g-2.4g=0.8g
設(shè)氧化鎂與鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂的質(zhì)量為Z
MgO+2HCl═MgCl₂+H₂O
40         95
0.8g       z

40

95

=

0.8g

z

z=1.9g
所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

9.5g+1.9g

3.2g+100g-0.2g

×100%=11.1%
答案：
研究一：
（1）放熱    
 （2）鎂與稀鹽酸反應(yīng)放熱，加快反應(yīng)速率
研究二：
（3）酸性    氯化鎂   
（4）Mg+2H₂O═Mg（OH）₂↓+H₂↑
（5）中  
（6）有關(guān)
研究三：電子層數(shù)
研究四：
（7）此鎂條中金屬鎂的質(zhì)量為2.4g
（8）所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)11.1%

點(diǎn)評：化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是化學(xué)實(shí)驗(yàn)最突出、最鮮明的部分，也是進(jìn)行分析推理得出結(jié)論的依據(jù)，掌握物質(zhì)的性質(zhì)和相互之間的反應(yīng)關(guān)系，有助于提高觀察實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的能力．所以，對化學(xué)實(shí)驗(yàn)不僅要認(rèn)真觀察，還應(yīng)掌握設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的方法．