Question

（7分）小明在网络中看到镁是航空工业的重要材料，欲通过实验探究镁的性质。
（1）小明推测镁能与O₂反应、与稀盐酸反应、与硫酸铜溶液反应，他的依据是         。
（2）小明设计了如下实验对假设进行验证。
①取一支试管，放入一根镁条，加入一定量稀盐酸，观察到有无色气体产生，发生反应的化学方程式为         。将镁条换为铁丝，重复上述操作，可观察到产生气体的速率         （填“变快”、“变慢”或“不变”）。
②另取一支试管，放入一根镁条，加入一定量硫酸铜溶液，观察到镁条表面有少量气泡产生，且有黑色物质生成。
（3）镁条与硫酸铜溶液反应的现象让小明感到困惑，他去图书馆查到相关资料：
资料1：硫酸铜溶液在配制时加入了少量硫酸；
资料2：当金属粉末颗粒很小时，容易成为黑色；
资料3：实验过程中发生了一系列复杂的反应，生成的黑色粉末可能是CuO、Cu
中的一种或两种。
①镁条与硫酸铜溶液反应的实验中产生的气体可能为         。
②小明进一步设计实验确定黑色粉末的成分，请在下表中补全实验方案。

实验操作	实验现象	结论
将黑色粉末过滤、晾干后，分成两份
将其中一份装入硬质玻璃管中，向其中通入CO后，加热，并将生成的气体通入澄清石灰水中	澄清石灰水 变浑浊	结论I
将另一份置于坩埚中，称其质量为m1，在空气中加热一段时间后冷却，称其质量为m2。	现象I	黑色粉末中含Cu

表中，结论I是         ；现象I是         。

Answer 1

（1）镁是金属活动顺序表中，位于氢前面的金属（2分，“氢前”、“金属”各1分，其他合理答案可酌情给分）
（2）Mg + 2HCl ="==" MgCl₂ + H₂↑     变慢
（3）① H₂    ② 黑色粉末中含CuO     样品质量增加（或m₁ < m₂）

试题分析：根据镁的性质分析。
（1）由于在金属活动性顺序中，镁是位于氢前面的金属，即镁的化学性质较活泼，故其易与O₂、稀盐酸、硫酸铜溶液等反应。
（2）镁与稀盐酸反应，生成氯化镁和氢气，故其反应的化学方程式为Mg+2HCl=MgCl₂+H₂↑；由于在金属活动性顺序中，镁位于铁的前面，故镁的化学性质比铁强，故铁与盐酸反应的速率较镁慢。
（3）①根据“资料1：硫酸铜溶液在配制时加入了少量硫酸”，结合题意“在镁条上加入硫酸铜溶液有少量气泡产生”，则可知该气体为氢气；
②根据实验现象“澄清石灰水变浑浊”，可知在硬质玻璃管中通入CO后，加热生成了二氧化碳，即说明硬质玻璃管中的黑色粉末中含有CuO；
根据实验结论“黑色粉末中含Cu”可知，在空气中加热一段时间后，由于铜与空气中的氧气发生化合反应，所以反应后样品质量增加。
点评：理解和熟练掌握金属活动性顺序及其应用，是解答本题的关键，即在金属活动性顺序中，氢前的金属能与酸发生置换反应，位置在前的金属能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来。