Question

（12分）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   反應(yīng)（填
“吸熱”或“放熱”）。
（2）實(shí)驗(yàn)測得鎂片產(chǎn)生氣體的速率(v)與時間(t)的關(guān)系如圖所示，
則t₁～t₂時間內(nèi)反應(yīng)速率逐漸加快的主要原因是     。

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   性（選填“酸”“堿”或“中”）。
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。為
驗(yàn)證猜想，甲同學(xué)需測定   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，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后所得試管中溶液pH大于7。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(diǎn)燃該氣體，發(fā)現(xiàn)能燃燒，
請根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象寫出鎂與水反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式    。
（5）金屬氯化物溶液pH值大小與金屬的活動性有關(guān)，如氯化鈉溶液顯中性，氯化鎂溶液顯弱酸性，則氯化鉀溶液顯   性。
（6）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
此可見金屬與水反應(yīng)與金屬的活動性順序   （填“有關(guān)”或“無關(guān)”）。
研究三：金屬活動性強(qiáng)弱與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系：
下圖為鎂原子、鈣原子和鋇原子結(jié)構(gòu)示意圖。已知其中Ba的活動性最強(qiáng)，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(guān)，還與   有關(guān)。

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：
（7）此鎂條中金屬鎂的質(zhì)量。（寫出計(jì)算過程，共3分）
（8）反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)   。（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）

Answer 1

研究一：（1） 放熱    （2） 鎂與稀鹽酸反應(yīng)放熱，加快反應(yīng)速率
研究二：（3） 酸性  氯化鎂    （4） Mg +2H₂O ="==" Mg(OH) ₂↓+H₂ ↑
（5）中性  （6）有關(guān)     
研究三：電子層數(shù)
研究四： （7）m(Mg)=2.4g    (8) 11.1％

試題分析：研究一：(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)
(2)實(shí)驗(yàn)測得鎂片產(chǎn)生氣體的速率(v)與時間(t)的關(guān)系如右圖所示，則t₁～t₂時間內(nèi)反應(yīng)速率逐漸加快的主要原因是：鎂與稀鹽酸反應(yīng)放熱，加快反應(yīng)速率
研究二：（3）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；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，因?yàn)橹饕�是因�(yàn)槿芤猴@酸性，所以只要測定氯化鎂溶液的酸堿性，實(shí)驗(yàn)表明該溶液顯弱酸性
（4）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，，說明反應(yīng)形成了一種堿，同時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，可以判斷是氫氣，所以鎂與水反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式：Mg +2H₂O ="==" Mg(OH) ₂↓+H₂ ↑
（5）金屬氯化物溶液pH值大小與金屬的活動性有關(guān)，如氯化鈉溶液顯中性，氯化鎂溶液顯弱酸性，從中可以得出結(jié)論：金屬的活動性越強(qiáng)，形成的金屬氯化物溶液顯中性，而鉀的活動性比鈉強(qiáng)，故氯化鉀溶液顯中性
（6）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。而金屬鎂要與熱水反應(yīng)，說明金屬與水反應(yīng)與金屬的活動性順序有關(guān)
研究三：金屬鎂的原子核外有3個電子層，金屬鈣的原子核外有4個電子層，金屬鋇的原子核外有6個電子層，而Ba的活動性最強(qiáng)，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(guān)，還與電子層數(shù)有關(guān)
研究四：根據(jù)反應(yīng)：Mg+ 2HCl="==" MgCl₂ + H₂↑中氫氣與Mg的質(zhì)量關(guān)系，即可求出鎂的質(zhì)量，還發(fā)生了一個反應(yīng)：MgO+2HCl==MgCl₂+H₂O, 反應(yīng)后所得溶液中溶質(zhì)是MgCl₂，先根據(jù)方程式，算出MgCl₂的質(zhì)量，再計(jì)算溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)
解：設(shè)金屬鎂的質(zhì)量為x，生成MgCl₂的質(zhì)量為y
Mg+ 2HCl="==" MgCl₂ + H₂↑
24           95      2
X            y      0.2g
(7) 24:2=x:0.2g      x=2.4g
95：2=y:0.2g      y=9.5g
(8)由于MgO的質(zhì)量=3.2g-2.4g=0.8g，設(shè)生成的MgCl₂的質(zhì)量為z
MgO+2HCl==MgCl₂+H₂O
95
0.8g          z 
40：95=0.8g：z       z=1.9g
故MgCl₂的質(zhì)量的總質(zhì)量=9.5g+1.9g=11.4g
而溶液的總質(zhì)量=3.2g+100g-0.2g=103g
溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=11.4g/103g×100%=11.1%