Question

14．化學是一門以實驗為基礎的學科，通過一年的學習，相信你的實驗能力一定有了很大提高，請你一同參與回答以下問題．

（一）某實驗小組設計了圖1所示的實驗裝置．
（1）寫出儀器A的名稱分液漏斗
（2）甲同學認為打開K₁、關閉K₂時，利用I、Ⅱ裝置，可以制取并收集氧氣，該化學反應方程式為：
2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑．
（3）乙同學認為利用Ⅰ、Ⅲ裝置可以測定空氣中氧氣的含量．關閉K、K₁、K₂，用凸透鏡引燃B中的白磷，待冷卻后打開K₂，整個實驗過程中能觀察到的現(xiàn)象是：①白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙，放出熱量；②待冷卻后打開K₂，Ⅲ中的水倒流入Ⅰ中約占瓶內(nèi)氣體體積的$\frac{1}{5}$．
（4）丙同學認為可以利用Ⅰ、Ⅲ裝置驗證二氧化碳能與氫氧化鈉溶液發(fā)生反應．他在廣口瓶B中預先收集滿二氧化碳氣體，在儀器A中盛放氫氧化鈉濃溶液，燒杯中盛放稀鹽酸，K₁關閉、K₂打開，然后打開K將氫氧化鈉濃溶液滴入廣口瓶中，關閉K，依據(jù)）Ⅲ中稀鹽酸倒流入Ⅰ中，并有氣泡產(chǎn)生現(xiàn)象，可以證明二氧化碳能與氫氧化鈉溶液發(fā)生化學反應．
（二）甲、乙兩同學對有關鎂與鹽酸的反應進行了系列研究（如圖2）
探究一：鎂與鹽酸反應過程中的能量變化以及反應速率的變化：′
（1）實驗時需將鎂條進行打磨，其目的是除去金屬表面的氧化物．
（2）反應中試管外壁發(fā)燙，說明鎂與稀鹽酸反應是放熱反應，
化學方程式為Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑．
（3）實驗測得鎂片產(chǎn)生氣體的速率（v）與時間（t）的關系如圖3所示，你認為在t₁～t₂時間內(nèi)反應速率逐漸加快的主要原因是：鎂與鹽酸反應放熱，溫度越高，反應速率越快．
探究二：．反應后所得溶液的酸堿性探究
【發(fā)現(xiàn)問題】
（1）反應后甲同學用pH試紙測定試管中溶液的酸堿性，發(fā)現(xiàn)pH小于7，說明甲同學所得溶液呈酸性，（選填“酸”“堿”或“中”）．
（2）反應后乙同學的試管中鎂條有剩余，向試液中滴入兩滴酚酞溶液，溶液變紅．
【查閱資料】氫氧化鎂微溶于熱水，且溶解度隨溫度升高而增大．
【提出猜想】
甲同學：猜想Ⅰ：稀鹽酸過量，使溶液pH小于7；
猜想Ⅱ：氯化鎂溶液pH小于7．
乙同學：猜想Ⅰ：氯化鎂溶液呈堿性使酚酞變成紅色；
猜想Ⅱ：鎂與熱水反應后生成堿使酚酞變紅色．
【實驗與思考】
（1）為驗證猜想，甲、乙兩同學均需測定氯化鎂溶液的酸堿性，實驗表明該溶液顯弱酸性．
（2）乙同學為驗證猜想Ⅱ，在滴有兩滴酚酞的熱水中放入一段打磨過的鎂條，觀察到溶液很快變?yōu)榧t色，同時還觀察到鎂條表面有氣泡產(chǎn)生，收集并點燃該氣體，發(fā)現(xiàn)氣體能燃燒，請根據(jù)以上現(xiàn)象寫出鎂與熱水反應的化學方程式Mg+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑；
（3）乙同學在進行上述猜想Ⅱ的探究時，發(fā)現(xiàn)實驗一段時間后，酚酞的紅色總是會逐漸消失，于是他猜想可能是鎂與熱水反應后生成的堿逐漸被空氣中的二氧化碳反應掉了，但甲同學猜想可能是水溫逐漸降低，導致Mg（OH）₂的溶解度減小而析出沉淀，請你設計一個簡單的實驗方案驗證甲或乙的猜想是否成立 （寫出相應的操作、現(xiàn)象和結論）：將褪色后的溶液加熱，若溶液又變紅，則是由于溫度降低導致Mg（OH）₂的溶解度減�。�
【結論】
鎂與稀鹽酸反應，若鎂反應完全后所得溶液顯酸性，若鎂過量時所得溶液顯堿性．

Answer 1

分析 （一）、（1）直接寫出儀器的名稱；
（2）根據(jù)反應的條件為常溫可以知道應該用過氧化氫來制取氧氣，故可以寫出該反應的化學方程式；
（3）白磷燃燒時產(chǎn)生大量的白煙，同時容器Ⅰ冷卻后Ⅲ中水會倒流入Ⅰ中，可以據(jù)此解答；
（4）二氧化碳若與氫氧化鈉溶液反應，則會使Ⅰ中的壓強減小而使Ⅲ中鹽酸進入Ⅰ中，可以據(jù)此解答該題；
（二）探究一、
（1）依據(jù)鎂的化學性質(zhì)較活潑易形成氧化鎂保護膜進行分析；
（2）依據(jù)鎂與鹽酸反應會生成氫氣及氯化鎂書寫方程式；
（3）根據(jù)溶液中溫度的變化結合鎂和鹽酸反應的特點來進行解答．
探究二、
【發(fā)現(xiàn)問題】（1）依據(jù)酸堿性溶液pH的大小進行分析判斷；
實驗思考：（1）根據(jù)甲乙同學的不同猜想分析兩人必做的實驗操作；
（2）根據(jù)反應的現(xiàn)象結合質(zhì)量守恒定律的有關應用對化學方程式進行書寫即可；
（3）以控制變量法來進行設計實驗進行驗證．

解答 解：（一）（1）圖中儀器A的名稱為分液漏斗；
（2）根據(jù)反應的條件為常溫可以知道應該用過氧化氫來制取氧氣，故可以寫出該反應的化學方程式為：2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑；
（3）白磷燃燒時產(chǎn)生大量的白煙，同時容器Ⅰ冷卻后Ⅲ中水會倒流入Ⅰ中；
（4）二氧化碳若與氫氧化鈉溶液反應，則會使Ⅰ中的壓強減小而使Ⅲ鹽酸進入Ⅰ中，同時鹽酸可以和碳酸鈉反應生成氣體，所以若觀察到Ⅲ中鹽酸進入Ⅰ中，同時產(chǎn)生了冒出氣泡則說明二氧化碳和氫氧化鈉溶液發(fā)生反應．
（二）探究一：
（1）鎂的化學性質(zhì)較活潑易在其表面形成氧化鎂保護膜，打磨后有利于反應的進行．
（2）鎂和鹽酸反應生成了氯化鎂和氫氣，該反應的化學方程式為：Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑．
（3）鎂條在和鹽酸反應時放出了熱量，在t₁～t₂時間內(nèi)溫度的升高使反應速率加快．
探究二：【發(fā)現(xiàn)問題】（1）依據(jù)酸堿性溶液pH的大小與溶液的酸堿性的關系可以知道，pH小于7的溶液呈酸性，所以該溶液顯酸性；
【實驗與思考】（1）根據(jù)猜想可以知道為了驗證猜想必須測量氯化鎂溶液的酸堿性；
（2）在滴有兩滴酚酞的熱水中放入一段打磨過的鎂條，觀察到溶液很快變?yōu)榧t色，說明生成了堿性物質(zhì)，同時還觀察到鎂條表面有氣體生成，收集并點燃該氣體，發(fā)現(xiàn)能燃燒說明生成了可燃性氣體，根據(jù)質(zhì)量守恒定律中反應前后元素的種類不變，可知該反應的產(chǎn)物是氫氧化鎂和氫氣，其方程式為：Mg+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑；
（3）溫度降低可以影響固體物質(zhì)的溶解度，所以根據(jù)同學的猜想可以判斷是由于溫度的降低而使Mg（OH）₂的溶解度減小而析出沉淀；故可以將褪色后的溶液進行加熱，若加熱后溶液變紅色，則可以驗證乙同學的推論；若驗證乙同學的推論則可以在隔絕空氣的條件下進行實驗具體操作為：在滴有兩滴酚酞的熱水中放入一段打磨過的鎂條后，立即滴入適量的植物油進行液封，使溶液與空氣隔絕，若冷卻后紅色依然褪去，則是由于溫度降低導致Mg（OH）₂的溶解度減小．
故答案為：（一）（1）分液漏斗；
（2）2H₂O₂$\frac{\underline{\;MnO_2\;}}{\;}$2H₂O+O₂↑
（3）①白磷燃燒，產(chǎn)生大量白煙，放出熱量；
②待冷卻后打開K₂，Ⅲ中的水倒流入Ⅰ中約占瓶內(nèi)氣體體積的$\frac{1}{5}$；
（4）Ⅲ中稀鹽酸倒流入Ⅰ中，并有氣泡產(chǎn)生．
（二）探究一：（1）除去金屬表面的氧化物；
（2）Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑；
（3）鎂與鹽酸反應放熱，溫度越高，反應速率越快．
探究二：【發(fā)現(xiàn)問題】（1）酸；
【實驗與思考】（1）氯化鎂；
（2）Mg+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑；
（3）Mg（OH）₂的溶解度減小而析出沉淀；
方案一：將褪色后的溶液加熱，若溶液又變紅，則是由于溫度降低導致Mg（OH）₂的溶解度減小．
方案二：在滴有兩滴酚酞的熱水中放入一段打磨過的鎂條后，立即滴入適量的植物油進行液封，使溶液與空氣隔絕，若冷卻后紅色依然褪去，則是由于溫度降低導致Mg（OH）₂的溶解度減�。�

點評 此題是一道實驗探究題，解題的關鍵是分析實驗的過程，并結合題中所給的信息結合所學相關知識對問題進行探討與分析．