Question

（12分）以下是甲、乙兩同學對有關鎂與鹽酸反應的系列研究。
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）實驗測得鎂片產生氣體的速率(v)與時間(t)的關系如圖所示，
則t₁～t₂時間內反應速率逐漸加快的主要原因是     。

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，發現pH小于7，說明甲同學所得溶
液呈   性（選填“酸”“堿”或“中”）。
甲同學：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，發現反應后所得試管中溶液pH大于7。發現實驗與甲同學實
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
液很快變為紅色，同時還觀察到鎂條表面有氣體生成，收集并點燃該氣體，發現能燃燒，
請根據實驗現象寫出鎂與水反應的化學反應方程式    。
（5）金屬氯化物溶液pH值大小與金屬的活動性有關，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。實驗發現鈉與冷水劇烈反應，產生大量的氣體。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：
下圖為鎂原子、鈣原子和鋇原子結構示意圖。已知其中Ba的活動性最強，據此推測，金屬的活動性除與原子的最外層電子數有關，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，生成氣體0.2g。求：
（7）此鎂條中金屬鎂的質量。（寫出計算過程，共3分）
（8）反應后所得溶液中溶質的質量分數   。（計算結果保留一位小數）

Answer 1

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

試題分析：研究一：(1) 反應中試管外壁發燙，說明鎂與稀鹽酸反應是放熱反應
(2)實驗測得鎂片產生氣體的速率(v)與時間(t)的關系如右圖所示，則t₁～t₂時間內反應速率逐漸加快的主要原因是：鎂與稀鹽酸反應放熱，加快反應速率
研究二：（3）用pH試紙測定試管中溶液的酸堿性，發現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pH小于7；猜想Ⅱ：氯化鎂溶液pH小于7，因為主要是因為溶液顯酸性，所以只要測定氯化鎂溶液的酸堿性，實驗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，觀察到溶液很快變為紅色，，說明反應形成了一種堿，同時還觀察到鎂條表面有氣體生成，收集并點燃該氣體，發現能燃燒，可以判斷是氫氣，所以鎂與水反應的化學反應方程式：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，如氯化鈉溶液顯中性，氯化鎂溶液顯弱酸性，從中可以得出結論：金屬的活動性越強，形成的金屬氯化物溶液顯中性，而鉀的活動性比鈉強，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。實驗發現鈉與冷水劇烈反應，產生大量的氣體。而金屬鎂要與熱水反應，說明金屬與水反應與金屬的活動性順序有關
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，據此推測，金屬的活動性除與原子的最外層電子數有關，還與電子層數有關
研究四：根據反應：Mg+ 2HCl="==" MgCl₂ + H₂↑中氫氣與Mg的質量關系，即可求出鎂的質量，還發生了一個反應：MgO+2HCl==MgCl₂+H₂O, 反應后所得溶液中溶質是MgCl₂，先根據方程式，算出MgCl₂的質量，再計算溶質的質量分數
解：設金屬鎂的質量為x，生成MgCl₂的質量為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的質量=3.2g-2.4g=0.8g，設生成的MgCl₂的質量為z
MgO+2HCl==MgCl₂+H₂O
95
0.8g          z 
40：95=0.8g：z       z=1.9g
故MgCl₂的質量的總質量=9.5g+1.9g=11.4g
而溶液的總質量=3.2g+100g-0.2g=103g
溶質的質量分數=11.4g/103g×100%=11.1%