Question

12．以下是甲、乙兩同學(xué)對(duì)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(guò)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(shuō)明鎂與稀鹽酸反應(yīng)是放熱反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）．
（2）實(shí)驗(yàn)測(cè)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：
【發(fā)現(xiàn)問(wèn)題】
（1）反應(yīng)后甲同學(xué)用pH試紙測(cè)定試管中溶液的酸堿性，發(fā)現(xiàn)pH小于7，說(shuō)明甲同學(xué)所得溶液呈酸性（選填“酸”“堿”或“中”）．
（2）反應(yīng)后乙同學(xué)的試管中鎂條有剩余，向試液中滴入兩滴酚酞溶液，振蕩顯紅色，說(shuō)明乙同學(xué)所得溶液呈堿性．對(duì)此現(xiàn)象，乙同學(xué)重復(fù)如上實(shí)驗(yàn)，得到同樣結(jié)果．
【提出猜想】
甲同學(xué)：猜想Ⅰ：稀鹽酸過(guò)量，使溶液pH小于7；猜想Ⅱ：氯化鎂溶液pH小于7．
乙同學(xué)：猜想Ⅰ：氯化鎂溶液使酚酞變紅色； 猜想Ⅱ：鎂與熱水反應(yīng)使酚酞變紅色．
【實(shí)驗(yàn)與思考】
為驗(yàn)證猜想，甲、乙兩同學(xué)均需測(cè)定氯化鎂溶液的酸堿性，實(shí)驗(yàn)表明該溶液顯弱酸性．
乙同學(xué)為完成猜想Ⅱ，在滴有兩滴酚酞的熱水中放入一段打磨過(guò)的鎂條，觀(guān)察到溶液很快變?yōu)榧t色，同時(shí)還觀(guān)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(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象寫(xiě)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↑
【結(jié)論】
鎂與稀鹽酸反應(yīng)，鎂反應(yīng)完全后所得溶液顯酸性；
鎂與稀鹽酸反應(yīng)，鎂過(guò)量時(shí)所得溶液顯堿性．
【拓展與延伸】
（1）金屬氯化物的水溶液可能顯中性或弱酸性，與金屬的活動(dòng)性順序有關(guān)，如氯化鈉溶液顯中性，氯化鎂溶液顯弱酸性，氯化鉀溶液顯中性．
（2）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(jiàn)金屬與水反應(yīng)與金屬的活動(dòng)性順序有關(guān)（填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”）．
研究三：金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系：
圖2為鎂原子、鈣原子和鋇原子結(jié)構(gòu)示意圖，據(jù)此推測(cè)，這三種金屬的活動(dòng)性最強(qiáng)的是鋇．

研究四：確定鎂條的成分：
稱(chēng)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：（寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程）
①此鎂條中金屬鎂的質(zhì)量．
②反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（提示：鎂條表面的氧化物是氧化鎂，也會(huì)與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂．計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）

Answer 1

分析 研究一、
（1）反應(yīng)中試管外壁發(fā)燙，說(shuō)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(wèn)題
研究二、
發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：依據(jù)酸堿性溶液pH的大小進(jìn)行分析判斷；
實(shí)驗(yàn)思考：根據(jù)甲乙同學(xué)的不同猜想分析兩人必做的實(shí)驗(yàn)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(duì)化學(xué)方程式進(jìn)行書(shū)寫(xiě)即可；
拓展延伸：（1）依據(jù)題目中有關(guān)的信息對(duì)相關(guān)物質(zhì)的溶液酸堿性進(jìn)行判斷即可；
（2）根據(jù)活潑金屬與水反應(yīng)的條件分析即可；
研究三、根據(jù)鈉鎂活動(dòng)性強(qiáng)弱的關(guān)系分析三種金屬中活動(dòng)性最強(qiáng)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(shuō)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(shí)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(wèn)題：依據(jù)酸堿性溶液pH的大小進(jìn)行分析判斷；
（1）pH小于7的溶液呈酸性，所以該溶液顯酸性；
實(shí)驗(yàn)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(cè)氯化鎂溶液的酸堿性，在滴有兩滴酚酞的熱水中放入一段打磨過(guò)的鎂條，觀(guān)察到溶液很快變?yōu)榧t色，說(shuō)明生成了堿性物質(zhì)，同時(shí)還觀(guān)察到鎂條表面有氣體生成，收集并點(diǎn)燃該氣體，發(fā)現(xiàn)能燃燒說(shuō)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(lèi)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↑；
拓展延伸：（1）氯化鈉溶液顯中性，氯化鎂溶液顯弱酸性，鉀的活動(dòng)性比鈉要強(qiáng)，所以氯化鉀的溶液呈中性；
（2）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(dòng)性順序有關(guān)．
研究三、從粒子結(jié)構(gòu)示意圖分析可知三種金屬元素的最外層電子數(shù)均為2，由所學(xué)可知鈣的活動(dòng)性強(qiáng)于鎂，從而說(shuō)明最外層電子數(shù)相同時(shí)，電子層數(shù)越多其活動(dòng)性越強(qiáng)，故可判斷三種金屬中鋇的活動(dòng)性最強(qiáng)．
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
$\frac{40}{95}$=$\frac{0.8g}{z}$
 z=1.9g
所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{9.5g+1.9g}{3.2g+100g-0.2g}$×100%=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、
發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：（1）酸；
實(shí)驗(yàn)思考、氯化鎂；Mg+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑；
拓展延伸、（1）中；（2）有關(guān)；
研究三、鋇．
研究四：（1）2.4g（2）11.1%

點(diǎn)評(píng) 此題是一道實(shí)驗(yàn)探究與計(jì)算相結(jié)合的題目，解題的關(guān)鍵是分析實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，并結(jié)合題中所給的信息結(jié)合所學(xué)相關(guān)知識(shí)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行探討與分析．