Question

以下是甲、乙兩同學(xué)對有關(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，說明鎂與稀鹽酸反應(yīng)是

放熱

反應(yīng)（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(guān)系如圖1所示，則t₁～t₂時間內(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)問題】
（1）反應(yīng)后甲同學(xué)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(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，說明乙同學(xué)所得溶液呈堿性．對此現(xiàn)象，乙同學(xué)重復(fù)如上實驗，得到同樣結(jié)果．
【提出猜想】
甲同學(xué)：猜想Ⅰ：稀鹽酸過量，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．
【實驗與思考】
為驗證猜想，甲、乙兩同學(xué)均需測定

氯化鎂

溶液的酸堿性，實驗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，請根據(jù)實驗現(xiàn)象寫出鎂與水反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式

Mg+2H₂O

△   .

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)，鎂過量時所得溶液顯堿性．
【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)．實驗發(fā)現(xiàn)鈉與冷水劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量的氣體．由此可見金屬與水反應(yīng)與金屬的活動性順序

有關(guān)

（填“有關(guān)”或“無關(guān)”）．
研究三：金屬活動性強弱與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系：
如圖2為鎂原子、鈣原子和鋇原子結(jié)構(gòu)示意圖，據(jù)此推測，這三種金屬的活動性最強的是

Ba

．
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(yīng)，生成氣體0.2g．
求：
①此鎂條中金屬鎂的質(zhì)量．（寫出計算過程）
②反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)

11.1%

．（計算結(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)速度的問題
研究二、
發(fā)現(xiàn)問題：依據(jù)酸堿性溶液pH的大小進行分析判斷；
實驗思考：根據(jù)甲乙同學(xué)的不同猜想分析兩人必做的實驗操作，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)用對化學(xué)方程式進行書寫即可；
拓展延伸：（1）依據(jù)題目中有關(guān)的信息對相關(guān)物質(zhì)的溶液酸堿性進行判斷即可；
（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)鈉鎂活動性強弱的關(guān)系分析三種金屬中活動性最強的物質(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)問題：依據(jù)酸堿性溶液pH的大小進行分析判斷；
（1）pH小于7的溶液呈酸性，所以該溶液顯酸性；
實驗思考：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(zhì)，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(zhì)量守恒定律中反應(yīng)前后元素的種類不變，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

△   .

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，鉀的活動性比鈉要強，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)可知鈣的活動性強于鎂，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，故可判斷三種金屬中鋇的活動性最強．
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
 

24

2

=

x

0.2g

   x=2.4g 

95

2

=

y

0.2g

   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

40

95

=

0.8g

z

    z=1.9g
所得溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)=

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)量分數(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)問題：（1）酸；
實驗思考、氯化鎂；Mg+2H₂O

△   .

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%

點評：此題是一道實驗探究與計算相結(jié)合的題目，解題的關(guān)鍵是分析實驗的過程，并結(jié)合題中所給的信息結(jié)合所學(xué)相關(guān)知識對問題進行探討與分析．