Question

（12分）以下是甲、乙两同学对有关镁与盐酸反应的系列研究。
研究一：镁与盐酸反应过程中的能量变化以及反应速率的变化：
（1）反应中试管外壁发烫，说明镁与稀盐酸反应是   反应（填
“吸热”或“放热”）。
（2）实验测得镁片产生气体的速率(v)与时间(t)的关系如图所示，
则t₁～t₂时间内反应速率逐渐加快的主要原因是     。

研究二：反应后所得溶液的酸碱性探究：
（3）甲同学反应后用pH试纸测定试管中溶液的酸碱性，发现pH小于7，说明甲同学所得溶
液呈   性（选填“酸”“碱”或“中”）。
甲同学：猜想Ⅰ：稀盐酸过量，使溶液pH小于7；猜想Ⅱ：氯化镁溶液pH小于7。为
验证猜想，甲同学需测定   溶液的酸碱性，实验表明该溶液显弱酸性。
（4）乙同学重复甲同学实验时，发现反应后所得试管中溶液pH大于7。发现实验与甲同学实
验不同的是，反应后的试管中镁条有剩余。乙同学猜想可能是镁与热水反应生成了碱性
物质。乙同学为验证猜想，在滴有两滴酚酞的热水中放入一段打磨过的镁条，观察到溶
液很快变为红色，同时还观察到镁条表面有气体生成，收集并点燃该气体，发现能燃烧，
请根据实验现象写出镁与水反应的化学反应方程式    。
（5）金属氯化物溶液pH值大小与金属的活动性有关，如氯化钠溶液显中性，氯化镁溶液显弱酸性，则氯化钾溶液显   性。
（6）活泼金属能与水在一定条件下反应。实验发现钠与冷水剧烈反应，产生大量的气体。由
此可见金属与水反应与金属的活动性顺序   （填“有关”或“无关”）。
研究三：金属活动性强弱与原子结构的关系：
下图为镁原子、钙原子和钡原子结构示意图。已知其中Ba的活动性最强，据此推测，金属的活动性除与原子的最外层电子数有关，还与   有关。

研究四：确定镁条的成分：
称取3.2g表面被氧化的镁条, 放入100g稀盐酸中恰好完全反应，生成气体0.2g。求：
（7）此镁条中金属镁的质量。（写出计算过程，共3分）
（8）反应后所得溶液中溶质的质量分数   。（计算结果保留一位小数）

Answer 1

研究一：（1） 放热    （2） 镁与稀盐酸反应放热，加快反应速率
研究二：（3） 酸性  氯化镁    （4） Mg +2H₂O ="==" Mg(OH) ₂↓+H₂ ↑
（5）中性  （6）有关     
研究三：电子层数
研究四： （7）m(Mg)=2.4g    (8) 11.1％

试题分析：研究一：(1) 反应中试管外壁发烫，说明镁与稀盐酸反应是放热反应
(2)实验测得镁片产生气体的速率(v)与时间(t)的关系如右图所示，则t₁～t₂时间内反应速率逐渐加快的主要原因是：镁与稀盐酸反应放热，加快反应速率
研究二：（3）用pH试纸测定试管中溶液的酸碱性，发现pH小于7，说明甲同学所得溶液呈酸性；甲同学：猜想Ⅰ：稀盐酸过量，使溶液pH小于7；猜想Ⅱ：氯化镁溶液pH小于7，因为主要是因为溶液显酸性，所以只要测定氯化镁溶液的酸碱性，实验表明该溶液显弱酸性
（4）在滴有两滴酚酞的热水中放入一段打磨过的镁条，观察到溶液很快变为红色，，说明反应形成了一种碱，同时还观察到镁条表面有气体生成，收集并点燃该气体，发现能燃烧，可以判断是氢气，所以镁与水反应的化学反应方程式：Mg +2H₂O ="==" Mg(OH) ₂↓+H₂ ↑
（5）金属氯化物溶液pH值大小与金属的活动性有关，如氯化钠溶液显中性，氯化镁溶液显弱酸性，从中可以得出结论：金属的活动性越强，形成的金属氯化物溶液显中性，而钾的活动性比钠强，故氯化钾溶液显中性
（6）活泼金属能与水在一定条件下反应。实验发现钠与冷水剧烈反应，产生大量的气体。而金属镁要与热水反应，说明金属与水反应与金属的活动性顺序有关
研究三：金属镁的原子核外有3个电子层，金属钙的原子核外有4个电子层，金属钡的原子核外有6个电子层，而Ba的活动性最强，据此推测，金属的活动性除与原子的最外层电子数有关，还与电子层数有关
研究四：根据反应：Mg+ 2HCl="==" MgCl₂ + H₂↑中氢气与Mg的质量关系，即可求出镁的质量，还发生了一个反应：MgO+2HCl==MgCl₂+H₂O, 反应后所得溶液中溶质是MgCl₂，先根据方程式，算出MgCl₂的质量，再计算溶质的质量分数
解：设金属镁的质量为x，生成MgCl₂的质量为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的质量=3.2g-2.4g=0.8g，设生成的MgCl₂的质量为z
MgO+2HCl==MgCl₂+H₂O
95
0.8g          z 
40：95=0.8g：z       z=1.9g
故MgCl₂的质量的总质量=9.5g+1.9g=11.4g
而溶液的总质量=3.2g+100g-0.2g=103g
溶质的质量分数=11.4g/103g×100%=11.1%