Question

17．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)是放熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
（2）實驗測得鎂片產(chǎn)生氣體的速率（v）與時間（t）的關(guān)系如圖所示，則t₁～t₂時間內(nèi)反應(yīng)速率逐漸加快的主要原因是鎂與鹽酸反應(yīng)放熱，溫度越高反應(yīng)速度越快．
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)所得溶液呈酸性（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．為驗證猜想，甲同學(xué)需測定氯化鎂溶液的酸堿性，實驗表明該溶液顯弱酸性．
下列使用pH試紙的方法正確的是C（填字母）．
A．將pH試紙剪成幾段節(jié)約使用
B．將pH試紙直接插入待測液中
C．將pH試紙放在干凈的白瓷板上，用玻璃棒蘸取待測液滴在pH試紙上
D．將pH試紙潤濕后放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待測液滴在pH試紙上
（4）乙同學(xué)重復(fù)甲同學(xué)實驗時，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后所得試管中溶液pH大于7．發(fā)現(xiàn)實驗與甲同學(xué)實驗不同的是，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，
請根據(jù)實驗現(xiàn)象寫出鎂與水反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式Mg+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑．
（5）活潑金屬能與水在一定條件下反應(yīng)．實驗發(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有關(guān)（填“有關(guān)”或“無關(guān)”）．
研究三：確定鎂條的成分：
稱取3.2g表面被氧化的鎂條（表面物質(zhì)作為氧化鎂），放入100g稀鹽酸中恰好完全反應(yīng)，生成氣體0.2g．求：
（6）此鎂條中金屬鎂的質(zhì)量，反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）（寫出計算過程）

Answer 1

分析 研究一、
（1）反應(yīng)中試管外壁發(fā)燙，說明是放熱反應(yīng)
（2）根據(jù)溫度的變化分析反應(yīng)速度的問題
研究二、
（3）依據(jù)酸堿性溶液pH的大小進(jìn)行分析判斷；
（4）根據(jù)甲乙同學(xué)的不同猜想分析兩人必做的實驗操作，根據(jù)反應(yīng)的現(xiàn)象結(jié)合質(zhì)量守恒定律的有關(guān)應(yīng)用對化學(xué)方程式進(jìn)行書寫即可；
（5）根據(jù)活潑金屬與水反應(yīng)的條件分析即可；
（6）根據(jù)鈉鎂活動性強弱的關(guān)系分析三種金屬中活動性最強的物質(zhì)即可．

解答 解：研究一、
（1）反應(yīng)中試管外壁發(fā)燙，說明是放熱反應(yīng)
（2）化學(xué)反應(yīng)速率與溫度有關(guān)，溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快，t₁～t₂時間內(nèi)，鎂與鹽酸反應(yīng)放熱，溫度越高反應(yīng)速度越快
研究二、
發(fā)現(xiàn)問題：依據(jù)酸堿性溶液pH的大小進(jìn)行分析判斷；
（3）pH小于7的溶液呈酸性，所以該溶液顯酸性；
實驗思考：要確定反應(yīng)后溶液的酸堿性，因溶液中均含有氯化鎂，因此甲乙兩同學(xué)都必須測氯化鎂溶液的酸堿性；
使用pH試紙的方法正確的是將pH試紙放在干凈的白瓷板上，用玻璃棒蘸取待測液滴在pH試紙上；
（4）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(yīng)前后元素的種類不變，可知該反應(yīng)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↑；
（5）依據(jù)鈉與水反應(yīng)不需要加熱，而鎂與水反應(yīng)需要加熱可知：金屬與水的反應(yīng)與金屬活動性順序有關(guān)．
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
$\frac{24}{x}=\frac{95}{y}=\frac{2}{0.2g}$
x=2.4g 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
$\frac{40}{0.8g}=\frac{95}{z}$
    z=1.9g
所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{9.5g+1.9g}{3.2g+100g-0.2g}$=11.1%
答：（1）鎂的質(zhì)量為2.4g，（2）所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.1%
故答案為：研究一、
（1）放熱；
（2）鎂與鹽酸反應(yīng)放熱，溫度越高反應(yīng)速度越快；
研究二、
（3）酸；氯化鎂；C；
（4）Mg+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑；
（5）有關(guān)；
（6）2.4g；11.1%．

點評 此題是一道實驗探究與計算相結(jié)合的題目，解題的關(guān)鍵是分析實驗的過程，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．