Question

鎂及其合金是一種用途很廣的金屬材料．目前世界上60%的鎂是從海水中提取的．請你參與興趣小組同學(xué)的探究活動．
Ⅰ．金屬鎂與鹽酸的反應(yīng)．在試管內(nèi)放入幾小塊鎂片，用滴管向試管內(nèi)滴入5mL鹽酸，把試管放入盛有25℃飽和石灰水的燒杯中，如圖1所示．

（1）開始時，觀察到鎂片溶解，并產(chǎn)生大量氣泡，飽和石灰水出現(xiàn)渾濁．鎂與稀鹽酸反應(yīng)的離子方程式為

 

；由此判斷該反應(yīng)為

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應(yīng)．
（2）產(chǎn)生氫氣的速率隨時間的變化如圖2所示．你認為氫氣產(chǎn)生速率在t前與t后變化不同的主要原因是

 

．
（3）把鎂片與除去氧化鋁的鋁片用導(dǎo)線連接（中間接有發(fā)光二極管）后，同時放入盛有稀鹽酸的燒杯里，構(gòu)成原電池．負極發(fā)生的反應(yīng)表示為

 

．
Ⅱ．探究鎂鋁合金組成．三位同學(xué)各取相同物質(zhì)的量濃度的鹽酸30mL，加入同一種鎂鋁合金粉末，產(chǎn)生氣體．有關(guān)數(shù)據(jù)列表如下（氣體體積均為標準狀況下測得）：

實驗序號	甲	乙	丙
合金質(zhì)量/mG	255	385	459
氣體休積/mL	280	336	336

（4）所用鹽酸的物質(zhì)的量濃度為

 

．
（5）合金中Mg、Al的物質(zhì)的量之比為

 

．

Answer 1

考點：鎂的化學(xué)性質(zhì),化學(xué)電源新型電池,化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素,有關(guān)混合物反應(yīng)的計算

專題：元素及其化合物

分析：I．（1）試管內(nèi)滴入稀鹽酸，鹽酸與鎂劇烈反應(yīng)放出氫氣，同時反應(yīng)放出的熱量使飽和石灰水溶液溫度升高，溫度升高氫氧化鈣溶解度減小，飽和溶液析出固體氫氧化鈣而使溶液看上去變渾濁；
（2）t之前反應(yīng)速率與溫度升高有關(guān)，t之后反應(yīng)速率與濃度減小有關(guān)；
（3）Mg、Al、鹽酸構(gòu)成的原電池，Mg作負極；
Ⅱ．（4）鹽酸濃度、體積一定，甲中合金質(zhì)量小于乙中合金質(zhì)量，且甲中生成氣體體積小于乙中氣體體積，說明甲中鹽酸過量、金屬完全反應(yīng)，乙中合金質(zhì)量小于丙中合金質(zhì)量，且乙、丙生成氣體體積相等，說明乙、丙中鹽酸完全反應(yīng)，根據(jù)甲中金屬與氫氣的體積定比關(guān)系計算生成336mL氫氣需要金屬的質(zhì)量，確定乙中鹽酸與金屬是否恰好反應(yīng)，乙、丙中鹽酸完全，可以根據(jù)反應(yīng)生成氫氣體積計算鹽酸的物質(zhì)的量濃度；
（4）甲中鹽酸有剩余，金屬完全反應(yīng)，此時生成氫氣280mL，故可以根據(jù)甲組數(shù)據(jù)計算金屬的物質(zhì)的量之比，令鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量之和與電子轉(zhuǎn)移守恒列方程計算x、y的值，以此來解答．

解答： 解：I．（1）鎂與鹽酸發(fā)生置換反應(yīng)，生成氯化鎂和氫氣，反應(yīng)的離子方程式為Mg+2H⁺═Mg²⁺+H₂↑，反應(yīng)放出熱量使飽和溶液溫度升高，析出固體溶質(zhì)，觀察到溶液變渾濁，可知Mg與鹽酸的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，
故答案為：Mg+2H⁺═Mg²⁺+H₂↑；放熱；
（2）氫氣產(chǎn)生速率在t前與t后變化不同的主要原因是t前影響氫氣產(chǎn)生速率的主要因素是反應(yīng)放出的熱量使溫度升高，t后隨反應(yīng)進行，氫離子濃度不斷減小，影響反應(yīng)速率的主要因素是氫離子濃度減小，
故答案為：t前影響氫氣產(chǎn)生速率的主要因素是反應(yīng)放出的熱量使溫度升高，t后隨反應(yīng)進行，氫離子濃度不斷減小，影響反應(yīng)速率的主要因素是氫離子濃度減��；
（3）Mg、Al、鹽酸構(gòu)成的原電池，Mg作負極，負極反應(yīng)為Mg-2e^-=Mg²⁺，故答案為：Mg-2e^-=Mg²⁺；
Ⅱ．（4）鹽酸濃、體積一定，甲中合金質(zhì)量小于乙中合金質(zhì)量，且甲中生成氣體體積小于乙中氣體體積，說明甲中鹽酸過量、金屬完全反應(yīng)，乙中合金質(zhì)量小于丙中合金質(zhì)量，且乙、丙生成氣體體積相等，說明乙、丙中鹽酸完全反應(yīng)，乙、丙中鹽酸完全，由鹽酸完全反應(yīng)生成氫氣336mL，氫氣的物質(zhì)的量為

0.336L

22.4L/mol

=0.015mol，根據(jù)氫元素守恒可知n（HCl）=2n（H₂）=2×0.015mol=0.03mol，故鹽酸的物質(zhì)的量濃度為

0.03mol

0.03L

=1mol/L，
故答案為：1mol/L；
（5）甲中鹽酸有剩余，金屬完全反應(yīng)，此時生成氫氣280mL，故可以根據(jù)乙組數(shù)據(jù)計算金屬的物質(zhì)的量之比，令鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，根據(jù)二者質(zhì)量可知24x+27y=0.255，根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有2x+3y=

0.28L

22.4L/mol

×2，聯(lián)立方程解得：x=0.005、y=0.005，故合金中鎂與鋁的物質(zhì)的量之比為0.005mol：0.005mol=1：1，故答案為：1：1．

點評：本題考查較綜合，涉及Mg的化學(xué)性質(zhì)、原電池、反應(yīng)速率及混合物的計算等，把握物質(zhì)性質(zhì)、反應(yīng)原理及數(shù)據(jù)分析應(yīng)用為解答的關(guān)鍵，側(cè)重分析、應(yīng)用、計算能力的綜合考查，題目難度中等