Question

以下是甲、乙两同学对有关镁与盐酸反应的系列研究．
研究一：镁与盐酸反应过程中的能量变化以及反应速率的变化：
（1）反应中试管外壁发烫，说明镁与稀盐酸反应是

 

反应（填“吸热”或“放热”）．
（2）实验测得镁片产生气体的速率（v）与时间（t）的关系如图1所示，则t₁～t₂时间内反应速率逐渐加快的主要原因是

 

．
研究二：反应后所得溶液的酸碱性探究：
（3）甲同学反应后用pH试纸测定试管中溶液的酸碱性，发现pH小于7，说明甲同学所得溶液呈

 

性（选填“酸”“碱”或“中”）．
甲同学：猜想Ⅰ：稀盐酸过量，使溶液pH小于7；猜想Ⅱ：氯化镁溶液pH小于7．为验证猜想，甲同学需测定

 

溶液的酸碱性，实验表明该溶液显弱酸性．
（4）乙同学重复甲同学实验时，发现反应后所得试管中溶液pH大于7．发现实验与甲同学实验不同的是，反应后的试管中镁条有剩余．乙同学猜想可能是镁与热水反应生成了碱性物质．乙同学为验证猜想，在滴有两滴酚酞的热水中放入一段打磨过的镁条，观察到溶液很快变为红色，同时还观察到镁条表面有气体生成，收集并点燃该气体，发现能燃烧，请根据实验现象写出镁与水反应的化学反应方程式

 

．
（5）金属氯化物溶液pH值大小与金属的活动性有关，如氯化钠溶液显中性，氯化镁溶液显弱酸性，则氯化钾溶液显

 

性．
（6）活泼金属能与水在一定条件下反应．实验发现钠与冷水剧烈反应，产生大量的气体．由此可见金属与水反应与金属的活动性顺序

 

（填“有关”或“无关”）．
研究三：金属活动性强弱与原子结构的关系：
如图2为镁原子、钙原子和钡原子结构示意图．已知其中Ba的活动性最强，据此推测，金属的活动性除与原子的最外层电子数有关，还与

 

有关．
研究四：确定镁条的成分：
称取3.2g表面被氧化的镁条，放入100g稀盐酸中恰好完全反应，生成气体0.2g．求：
（7）此镁条中金属镁的质量．（写出计算过程，共3分）
（8）反应后所得溶液中溶质的质量分数

 

．（计算结果保留一位小数）

Answer 1

考点：实验探究物质的性质或变化规律,有关溶质质量分数的简单计算,金属活动性顺序及其应用,溶液的酸碱性与pH值的关系,核外电子在化学反应中的作用,物质发生化学变化时的能量变化,根据化学反应方程式的计算

专题：溶质质量分数与化学方程式相结合的计算,科学探究

分析：研究一：
（1）试管外壁发烫，说明镁与稀盐酸反应是放热的；
（2）温度越高、反应物浓度越大，反应速率越快；
研究二：
（3）溶液的pH小于7时显酸性；甲、乙两同学的猜想都与氯化镁溶液的酸碱性有关，所以都要测定氯化镁溶液的酸碱性；
（4）镁和热水反应能生成氢氧化镁和氢气；
（5）钾比钠活泼，所以氯化钾溶液显中性；
（6）钠能够与冷水反应，镁与热水才能够反应，说明金属与水反应与金属的活动性顺序有关，金属越活泼，越容易与水反应．
研究三：分析图中三种元素的原子结构示意图可以知道，在外层电子相等时，电子层数越多，越容易失去电子，化学性质就越活泼；
研究四：利用镁单质与盐酸反应的化学方程式和生成氢气的质量，列出比例式，就可计算出镁单质的质量和生成的氯化镁的质量，再求出氧化镁与盐酸反应生成氯化镁的质量，利用溶质质量分数公式就可计算出所得溶液的溶质质量分数．

解答：解：
研究一：
（1）反应中试管外壁发烫，说明镁与稀盐酸反应是放热的．
故填：放热．
（2）反应放出热量，温度升高，反应速率加快，所以t₁～t₂时间内反应速率逐渐加快．
故填：反应放出热量，温度升高，反应速率加快．
研究二：
（3）溶液的pH小于7，说明甲同学所得溶液显酸性．为验证猜想，甲、乙两同学均需测定氯化镁溶液的酸碱性，因为甲、乙两同学的猜想都与氯化镁溶液的酸碱性有关．
故填：氯化镁．
（4）镁和热水反应能生成氢氧化镁和氢气，反应的化学方程式为：Mg+2H₂O（热）═Mg（OH）₂+H₂↑．
故填：Mg+2H₂O（热）═Mg（OH）₂+H₂↑．
（5）氯化钠溶液显中性，氯化镁溶液显弱酸性，因为钾比钠活泼，所以氯化钾溶液显中性．
故填：中．
（6）钠能够与冷水反应，镁与热水才能够反应，说明金属与水反应与金属的活动性顺序有关，金属越活泼，越容易与水反应．
研究三：分析图中三种元素的原子结构示意图可以知道，在外层电子相等时，电子层数越多，越容易失去电子，化学性质就越活泼；
研究四：设镁的质量为x，镁与盐酸反应生成氯化镁的质量为y
  Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑
  24       95     2
  x        y    0.2g

24

2

=

x

0.2g

x=2.4g

95

2

=

y

0.2g

y=9.5g
氧化镁的质量为3.2g-2.4g=0.8g
设氧化镁与盐酸反应生成氯化镁的质量为Z
MgO+2HCl═MgCl₂+H₂O
40         95
0.8g       z

40

95

=

0.8g

z

z=1.9g
所得溶液的溶质质量分数=

9.5g+1.9g

3.2g+100g-0.2g

×100%=11.1%
答案：
研究一：
（1）放热    
 （2）镁与稀盐酸反应放热，加快反应速率
研究二：
（3）酸性    氯化镁   
（4）Mg+2H₂O═Mg（OH）₂↓+H₂↑
（5）中  
（6）有关
研究三：电子层数
研究四：
（7）此镁条中金属镁的质量为2.4g
（8）所得溶液的溶质质量分数11.1%

点评：化学实验现象是化学实验最突出、最鲜明的部分，也是进行分析推理得出结论的依据，掌握物质的性质和相互之间的反应关系，有助于提高观察实验、进行实验的能力．所以，对化学实验不仅要认真观察，还应掌握设计实验、观察实验现象的方法．