Question

【題目】以下是甲、乙兩同學(xué)對(duì)鎂相關(guān)實(shí)驗(yàn)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________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)的化學(xué)方程式：___________。

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(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。甲同學(xué)：猜想Ⅰ：稀鹽酸過(guò)量，使溶液呈酸性；猜想Ⅱ：氯化鎂溶液呈酸性。為驗(yàn)證猜想，甲同學(xué)需測(cè)定__________溶液的酸堿性，實(shí)驗(yàn)表明該溶液顯弱酸性。

（4）乙同學(xué)重復(fù)甲同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后所得試管中溶液pH大于7，說(shuō)明溶液呈堿性。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(yàn)證猜想，在滴有兩滴酚酞的熱水中放入一段打磨過(guò)的鎂條，觀察到溶液很快變?yōu)榧t色，同時(shí)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。乙同學(xué)查閱資料得知，鎂可以與水發(fā)生置換反應(yīng)，請(qǐng)寫(xiě)出鎂與水反應(yīng)的化學(xué)方程式_________。

（5）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________（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：

如圖為鎂原子、鈣原子和鋇原子結(jié)構(gòu)示意圖。已知其中Ba的活動(dòng)性最強(qiáng)，據(jù)此推測(cè)，金屬的活動(dòng)性除與原子的最外層電子數(shù)有關(guān)，還與_________有關(guān)。

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)，得到氫氣0.2g。求：

（6）此鎂條中金屬鎂的質(zhì)量為________。

（7）反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量________。氧化鎂與稀鹽酸能反應(yīng)，類(lèi)似鹽酸除鐵銹的原理。

Answer 1

【答案】放熱 鎂與鹽酸反應(yīng)放熱，溫度越高反應(yīng)速度越快 Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ 氯化鎂 Mg+2H2OMg（OH）2+H2↑ 有關(guān) 電子層數(shù) 2.4g 11.4g

【解析】

研究一、
（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)。
（2）由于鎂與鹽酸反應(yīng)放熱，溫度越高反應(yīng)速度越快；鎂與鹽酸反應(yīng)會(huì)生成氫氣及氯化鎂，所以鎂與鹽酸反應(yīng)的化學(xué)方程式：Mg+2HCl=MgCl2+H2↑；
研究二、
（3）pH小于7的溶液呈酸性，由于該溶液顯酸性，所以要測(cè)定氯化鎂溶液的酸堿性；
（4）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+2H2OMg（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(dòng)性順序有關(guān)。
研究三、由所學(xué)可知鈣的活動(dòng)性強(qiáng)于鎂，題目告訴我們已知其中Ba的活動(dòng)性最強(qiáng)，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，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)，據(jù)此推測(cè)，金屬的活動(dòng)性除與原子的最外層電子數(shù)有關(guān)，還與電子層數(shù)有關(guān)。
研究四：確定鎂條的成分：
（6）設(shè)鎂的質(zhì)量為x，生成氯化鎂的質(zhì)量為y，

解得x=2.4g，y=9.5g，
答：鎂的質(zhì)量是2.4g。
（7）設(shè)氧化鎂和稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂的質(zhì)量為z，

解得z=1.9g，
反應(yīng)后所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量為：9.5g+1.9g=11.4g，
答：反應(yīng)后所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.4g。
故本題答案為：（1）放熱；
（2）鎂與鹽酸反應(yīng)放熱，溫度越高反應(yīng)速度越快；Mg+2HCl=MgCl2+H2↑；
（3）氯化鎂；
（4）Mg+2H2OMg（OH）2+H2↑；
（5）有關(guān)；電子層數(shù)；
（6）2.4g；
（7）11.4g。