Question

15．以下是某同學(xué)進(jìn)行的兩個關(guān)于金屬的探究實(shí)驗(yàn)．
【實(shí)驗(yàn)一】探究鎂條與稀鹽酸反應(yīng)過程中的能量變化以及反應(yīng)速率的變化

（1）實(shí)驗(yàn)前需對鎂條進(jìn)行打磨，目的是去除表面的氧化鎂等雜質(zhì)．
（2）檢查圖1 裝置的氣密性
（3）將鎂條放入錐形瓶中，將注射器中的稀鹽酸快速推入錐形瓶中．若稀鹽酸是緩慢推入的，可能造成的后果是生成的熱量會隨之散失到周圍的空氣中，造成反應(yīng)過程中溫度幾乎不變．
（4）觀察注射器活塞運(yùn)動變化情況，繪制出注射器內(nèi)收集到的氣體體積與時間關(guān)系的圖象如圖2 所示．
則t₁～t₂時間內(nèi)反應(yīng)速率逐漸減慢的主要原因是鹽酸的濃度減��； t₂～t₃時間內(nèi)注射器內(nèi)氣體體積逐漸減少的原因溫度降低，氣體體積減�。�
【實(shí)驗(yàn)二】探究實(shí)驗(yàn)一反應(yīng)后所得溶液的酸堿性
（1）甲同學(xué)用pH 試紙測定充分反應(yīng)后錐形瓶中溶液的酸堿性，發(fā)現(xiàn)pH 小于7，說明甲同學(xué)所得溶液呈酸性（選填“酸”、“堿”或“中”）．
甲同學(xué)：猜想Ⅰ：鹽酸過量，使溶液pH 小于7；猜想Ⅱ：溶液pH 小于7．
為驗(yàn)證猜想Ⅱ，甲同學(xué)測定了該溶液的酸堿性，顯弱酸性．
（2）乙同學(xué)重復(fù)甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)時，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后所得溶液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)后的錐形瓶中鎂條有剩余．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)象寫出鎂條與水反應(yīng)的化學(xué)方程式Mg+2H₂O（熱）═Mg（OH）₂+H₂↑．
【拓展延伸】中和反應(yīng)也會放出熱量．某化學(xué)小組初步探究“氫氧化鈉溶液和稀鹽酸發(fā)生中和反應(yīng)時，溶液溫度的變化情況”．
【實(shí)驗(yàn)用品】10%的氫氧化鈉溶液、10%的稀鹽酸、溫度計…
【實(shí)驗(yàn)過程】在一定體積的10%的氫氧化鈉溶液中滴加10%的稀鹽酸（室溫下），反應(yīng)中溶液溫度的變化如下：

加入稀鹽酸的體積（V）/mL	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
溶液溫度的變化 （△t）/℃	0	5.2	9.6	12.0	16.0	18.2	16.7	15.7	14.7	13.7	12.9

（1）試在圖3中繪出溶液溫度變化與加入稀鹽酸體積之間的關(guān)系圖．
（2）寫出該中和反應(yīng)的化學(xué)方程式HCl+NaOH=NaCl+H₂O．
（3）其他條件不變，若改用20%的鹽酸進(jìn)行滴加，結(jié)合對上述曲線分析，大膽猜想新曲線最高點(diǎn)的位置（不考慮密度比熱容及熱量散失等影響因素）．
①橫坐標(biāo)及猜想理由：5，當(dāng)恰好完全反應(yīng)時，放出熱量的最大值與原實(shí)驗(yàn)相同，此時所需20%的鹽酸的體積是原來的二分之一；
②縱坐標(biāo)及猜想理由：大于18.2的值，當(dāng)恰好完全反應(yīng)時，放出熱量的最大值與原實(shí)驗(yàn)相同，此時實(shí)驗(yàn)總質(zhì)量比原實(shí)驗(yàn)小，所以△t最大值大于18.2℃．

Answer 1

分析 【實(shí)驗(yàn)一】（1）依據(jù)鎂的化學(xué)性質(zhì)較活潑易形成氧化鎂保護(hù)膜進(jìn)行分析；
（3）依據(jù)反應(yīng)生成的熱量會散失分析；
（4）實(shí)驗(yàn)測得鎂片產(chǎn)生氣體的速率（v）與時間（t）的關(guān)系圖所示，推測t₁～t₂時間內(nèi)反應(yīng)速率逐漸減慢的主要原因、t₂～t₃時間內(nèi)注射器內(nèi)氣體體積逐漸減少的原因；
【實(shí)驗(yàn)二】（1）溶液的pH小于7時顯酸性；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；
（2）鎂和熱水反應(yīng)能生成氫氧化鎂和氫氣；
【實(shí)驗(yàn)過程】（1）根據(jù)圖中所給溶液的溫度變化隨加入鹽酸的體積變化的不同數(shù)值可以先描出各個點(diǎn)，再連接各點(diǎn)成線即可完成解答；
（2）首先根據(jù)反應(yīng)原理找出反應(yīng)物、生成物、反應(yīng)條件，根據(jù)化學(xué)方程式的書寫方法、步驟進(jìn)行書寫即可；
（3）根據(jù)所加鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是原來的2倍，所以相同體積是所含溶質(zhì)是原來的2倍，這樣反應(yīng)后混合溶液的質(zhì)量就沒有原來的多進(jìn)行分析．

解答 解：
【實(shí)驗(yàn)一】（1）鎂的化學(xué)性質(zhì)較活潑易在其表面形成氧化鎂保護(hù)膜，打磨后有利于反應(yīng)的進(jìn)行，故答案為：去除表面的氧化鎂等雜質(zhì)．
（3）鎂條與稀鹽酸反應(yīng)過程中會放出熱量，若稀鹽酸是緩慢推入的，生成的熱量會隨之散失到周圍的空氣中，造成反應(yīng)過程中溫度幾乎不變，無法探究鎂條與稀鹽酸反應(yīng)過程中的能量變化以及反應(yīng)速率的變化；故答案為：生成的熱量會隨之散失到周圍的空氣中，造成反應(yīng)過程中溫度幾乎不變．
（4）t₁～t₂時間內(nèi)反應(yīng)速率逐漸減慢的主要原因是鹽酸的濃度減�。畉₂～t₃時間內(nèi)注射器內(nèi)氣體體積逐漸減少的原因是溫度降低，氣體體積減小，故答案為：鹽酸的濃度減小；溫度降低，氣體體積減小；
【實(shí)驗(yàn)二】（1）溶液的pH小于7，說明甲同學(xué)所得溶液顯酸性．故填：酸．
（2）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↑．
【實(shí)驗(yàn)過程】（1）根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)可以對所給數(shù)據(jù)進(jìn)行描點(diǎn)連線可以得出液的溫度變化（△t）與加入的鹽酸體積（V）之間的關(guān)系曲線圖，所以

（2）稀鹽酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：HCl+NaOH=NaCl+H₂O．
故答案為：HCl+NaOH=NaCl+H₂O．
（3）所加鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是原來的2倍，所以相同體積是所含溶質(zhì)是原來的2倍，這樣反應(yīng)后混合溶液的質(zhì)量就沒有原來的多，所以
橫坐標(biāo)及猜想理由：5，當(dāng)恰好完全反應(yīng)時，放出熱量的最大值與原實(shí)驗(yàn)相同，此時所需20%的鹽酸的體積是原來的二分之一；
縱坐標(biāo)及猜想理由：大于18.2的值，當(dāng)恰好完全反應(yīng)時，放出熱量的最大值與原實(shí)驗(yàn)相同，此時實(shí)驗(yàn)總質(zhì)量比原實(shí)驗(yàn)小，所以△t最大值大于18.2℃．
故答案為：橫坐標(biāo)及猜想理由：5，當(dāng)恰好完全反應(yīng)時，放出熱量的最大值與原實(shí)驗(yàn)相同，此時所需20%的鹽酸的體積是原來的二分之一；
縱坐標(biāo)及猜想理由：大于18.2的值，當(dāng)恰好完全反應(yīng)時，放出熱量的最大值與原實(shí)驗(yàn)相同，此時實(shí)驗(yàn)總質(zhì)量比原實(shí)驗(yàn)小，所以△t最大值大于18.2℃．

點(diǎn)評 此題是一道實(shí)驗(yàn)探究題，解題的關(guān)鍵是分析實(shí)驗(yàn)的過程，并結(jié)合題中所給的信息結(jié)合所學(xué)相關(guān)知識對問題進(jìn)行探討與分析．