Question

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1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：
【發現問題】
（1）反應后甲同學用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”）．
（2）反應后乙同學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，說明乙同學所得溶液呈堿性．對此現象，乙同學重復如上實驗，得到同樣結果．
【提出猜想】
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．
乙同學：猜想Ⅰ：氯化鎂溶液使酚酞變紅色；  猜想Ⅱ：鎂與熱水反應使酚酞變紅色．
【實驗與思考】
為驗證猜想，甲、乙兩同學均需測定______溶液的酸堿性，實驗表明該溶液顯弱酸性．
乙同學為完成猜想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______ Mg（OH）₂+H₂↑

Answer 1

【答案】分析：研究一、
（1）反應中試管外壁發燙，說明是放熱反應
（2）根據溫度的變化分析反應速度的問題
研究二、
發現問題：依據酸堿性溶液pH的大小進行分析判斷；
實驗思考：根據甲乙同學的不同猜想分析兩人必做的實驗操作，根據反應的現象結合質量守恒定律的有關應用對化學方程式進行書寫即可；
拓展延伸：（1）依據題目中有關的信息對相關物質的溶液酸堿性進行判斷即可；
（2）根據活潑金屬與水反應的條件分析即可；
研究三、根據鈉鎂活動性強弱的關系分析三種金屬中活動性最強的物質即可．
解答：解：研究一、
（1）反應中試管外壁發燙，說明是放熱反應
（2）化學反應速率與溫度有關，溫度越高，化學反應速率越快，t₁～t₂時間內，鎂與鹽酸反應放熱，溫度越高反應速度越快
研究二、
發現問題：依據酸堿性溶液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：要確定反應后溶液的酸堿性，因溶液中均含有氯化鎂，因此甲乙兩同學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，觀察到溶液很快變為紅色，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，發現能燃燒說明生成了可燃性氣體，根據質量守恒定律中反應前后元素的種類不變，可知該反應的產物是氫氧化鎂和氫氣，其方程式為：Mg+2H₂OMg（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、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均為2，由所學可知鈣的活動性強于鎂，從而說明最外層電子數相同時，電子層數越多其活動性越強，故可判斷三種金屬中鋇的活動性最強．
研究四：設鎂的質量為x，鎂與鹽酸反應生成氯化鎂的質量為y
  Mg+2HCl═MgCl₂+H₂↑
   24     95     2
   x       y    0.2g
     x=2.4g     y=9.5g
氧化鎂的質量為3.2g-2.4g=0.8g
設氧化鎂與鹽酸反應生成氯化鎂的質量為Z
MgO+2HCl═MgCl₂+H₂O
40         95
0.8g       z
    z=1.9g
所得溶液的溶質質量分數==11.1%
答：（1）鎂的質量為2.4g，（2）所得溶液的溶質質量分數為11.1%
故答案為：研究一、
（1）放熱
（2）鎂與鹽酸反應放熱，溫度越高反應速度越快；
研究二、
發現問題：（1）酸；
實驗思考、氯化鎂；Mg+2H₂OMg（OH）₂+H₂↑；
拓展延伸、（1）中；（2）有關；
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合的題目，解題的關鍵是分析實驗的過程，并結合題中所給的信息結合所學相關知識對問題進行探討與分析．