Question

17．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放热反应（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）的关系如图所示，则t₁～t₂时间内反应速率逐渐加快的主要原因是镁与盐酸反应放热，温度越高反应速度越快．
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酸性（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，甲同学需测定氯化镁溶液的酸碱性，实验表明该溶液显弱酸性．
下列使用pH试纸的方法正确的是C（填字母）．
A．将pH试纸剪成几段节约使用
B．将pH试纸直接插入待测液中
C．将pH试纸放在干净的白瓷板上，用玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上
D．将pH试纸润湿后放在玻璃片上，用玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上
（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Mg+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑．
（5）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有关（填“有关”或“无关”）．
研究三：确定镁条的成分：
称取3.2g表面被氧化的镁条（表面物质作为氧化镁），放入100g稀盐酸中恰好完全反应，生成气体0.2g．求：
（6）此镁条中金属镁的质量，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）（写出计算过程）

Answer 1

分析 研究一、
（1）反应中试管外壁发烫，说明是放热反应
（2）根据温度的变化分析反应速度的问题
研究二、
（3）依据酸碱性溶液pH的大小进行分析判断；
（4）根据甲乙同学的不同猜想分析两人必做的实验操作，根据反应的现象结合质量守恒定律的有关应用对化学方程式进行书写即可；
（5）根据活泼金属与水反应的条件分析即可；
（6）根据钠镁活动性强弱的关系分析三种金属中活动性最强的物质即可．

解答 解：研究一、
（1）反应中试管外壁发烫，说明是放热反应
（2）化学反应速率与温度有关，温度越高，化学反应速率越快，t₁～t₂时间内，镁与盐酸反应放热，温度越高反应速度越快
研究二、
发现问题：依据酸碱性溶液pH的大小进行分析判断；
（3）pH小于7的溶液呈酸性，所以该溶液显酸性；
实验思考：要确定反应后溶液的酸碱性，因溶液中均含有氯化镁，因此甲乙两同学都必须测氯化镁溶液的酸碱性；
使用pH试纸的方法正确的是将pH试纸放在干净的白瓷板上，用玻璃棒蘸取待测液滴在pH试纸上；
（4）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，说明生成了碱性物质，同时还观察到镁条表面有气体生成，收集并点燃该气体，发现能燃烧说明生成了可燃性气体，根据质量守恒定律中反应前后元素的种类不变，可知该反应的产物是氢氧化镁和氢气，其方程式为：Mg+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑；
（5）依据钠与水反应不需要加热，而镁与水反应需要加热可知：金属与水的反应与金属活动性顺序有关．
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
$\frac{24}{x}=\frac{95}{y}=\frac{2}{0.2g}$
x=2.4g 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
$\frac{40}{0.8g}=\frac{95}{z}$
    z=1.9g
所得溶液的溶质质量分数=$\frac{9.5g+1.9g}{3.2g+100g-0.2g}$=11.1%
答：（1）镁的质量为2.4g，（2）所得溶液的溶质质量分数为11.1%
故答案为：研究一、
（1）放热；
（2）镁与盐酸反应放热，温度越高反应速度越快；
研究二、
（3）酸；氯化镁；C；
（4）Mg+2H₂O$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mg（OH）₂+H₂↑；
（5）有关；
（6）2.4g；11.1%．

点评 此题是一道实验探究与计算相结合的题目，解题的关键是分析实验的过程，并结合题中所给的信息结合所学相关知识对问题进行探讨与分析．