Question

【題目】以下是甲、乙兩同學對鎂相關實驗的系列研究。

研究一：鎂與鹽酸反應過程中的能量變化以及反應速率的變化：

（1）反應中試管外壁發(fā)燙，說明鎂與稀鹽酸反應是________反應（填 “吸熱”或“放熱”）。

（2）實驗測得鎂片產(chǎn)生氣體的速率(v)與時間(t)的關系如圖所示，則t1～t2時間內(nèi)反應速率逐漸加快的主要原因是__________。鎂與鹽酸反應的化學方程式：___________。

研究二：反應后所得溶液的酸堿性探究：：

（3）甲同學反應后用pH試紙測定試管中溶液的酸堿性，發(fā)現(xiàn)pH小于7，說明甲同學所得溶液呈酸性。甲同學：猜想Ⅰ：稀鹽酸過量，使溶液呈酸性；猜想Ⅱ：氯化鎂溶液呈酸性。為驗證猜想，甲同學需測定__________溶液的酸堿性，實驗表明該溶液顯弱酸性。

（4）乙同學重復甲同學實驗時，發(fā)現(xiàn)反應后所得試管中溶液pH大于7，說明溶液呈堿性。發(fā)現(xiàn)實驗與甲同學實驗不同的是，反應后的試管中鎂條有剩余。乙同學猜想可能是鎂與熱水反應生成了堿性物質。乙同學為驗證猜想，在滴有兩滴酚酞的熱水中放入一段打磨過的鎂條，觀察到溶液很快變?yōu)榧t色，同時還觀察到鎂條表面有氣體生成，收集并點燃該氣體，發(fā)現(xiàn)能燃燒。乙同學查閱資料得知，鎂可以與水發(fā)生置換反應，請寫出鎂與水反應的化學方程式_________。

（5）活潑金屬能與水在一定條件下反應。實驗發(fā)現(xiàn)鈉與冷水劇烈反應，產(chǎn)生大量的氣體。由此可見金屬與水反應與金屬的活動性順序________（填“有關”或“無關”）。

研究三：金屬活動性強弱與原子結構的關系：

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

研究四：確定鎂條的成分：

稱取3.2g表面被氧化的鎂條, 放入100g稀鹽酸中恰好完全反應，得到氫氣0.2g。求：

（6）此鎂條中金屬鎂的質量為________。

（7）反應后所得溶液中溶質的質量________。氧化鎂與稀鹽酸能反應，類似鹽酸除鐵銹的原理。

Answer 1

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

【解析】

研究一、
（1）反應中試管外壁發(fā)燙，說明鎂與稀鹽酸反應是放熱反應。
（2）由于鎂與鹽酸反應放熱，溫度越高反應速度越快；鎂與鹽酸反應會生成氫氣及氯化鎂，所以鎂與鹽酸反應的化學方程式：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的鎂條，觀察到溶液很快變?yōu)榧t色，說明生成了堿性物質，同時還觀察到鎂條表面有氣體生成，收集并點燃該氣體，發(fā)現(xiàn)能燃燒說明生成了可燃性氣體，根據(jù)質量守恒定律中反應前后元素的種類不變，可知該反應的產(chǎn)物是氫氧化鎂和氫氣，其方程式為：Mg+2H2OMg（OH）2+H2↑；
（5）依據(jù)鈉與水反應不需要加熱，而鎂與水反應需要加熱可知：金屬與水的反應與金屬活動性順序有關。
研究三、由所學可知鈣的活動性強于鎂，題目告訴我們已知其中Ba的活動性最強，從粒子結構示意圖分析可知三種金屬元素的最外層電子數(shù)均為2，從而說明最外層電子數(shù)相同時，電子層數(shù)越多其活動性越強，據(jù)此推測，金屬的活動性除與原子的最外層電子數(shù)有關，還與電子層數(shù)有關。
研究四：確定鎂條的成分：
（6）設鎂的質量為x，生成氯化鎂的質量為y，

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

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