Question

8．某化学实验小组探究镁与氯化铵溶液反应的气体产物和剧烈反应的影响因素．
资料：①CH₃COONH₄溶液是中性的．
②1mol/L NH₄Cl 溶液的pH=4.63，可以溶解Mg（OH）₂沉淀．
探究一：镁与氯化铵溶液反应的气体产物
【实验1】（图1）

探究二：镁与氯化铵溶液剧烈反应的原因
设想1：镁与氯化铵水解产生的H⁺反应生成氢气
【实验2-1】【实验2-2】（图2）
设想2：Cl^-的影响设想3：NH₄⁺的影响
【实验3】【实验4】（图3）
（1）实验1在左边试管出气管口用湿润的红色石蕊试纸检验试管口产生的气体，试纸变蓝，说明有氨气生成；用排水法收集一小试管产生的气体，靠近酒精灯，点燃，可以听到爆鸣声，说明有氢气生成．
（2）写出实验1右边试管Mg与水反应的化学方程式Mg+2H₂O=Mg（OH）₂↓+H₂↑．
（3）实验2-1中两试管反应都很剧烈，说明NH₄NO₃水解产生的H⁺对反应影响小（填“小”或“大”），NH₄⁺对反应影响大（填“小”或“大”）．
（4）实验2-2的两支试管中实验现象相同，其设计目的是为了排除CH₃COO^-的影响．
（5）实验3中的实验现象说明Cl^-对反应速率的影响很小，请在空白处补充完成实验方案设计．
（6）实验4中的结论说明NH₄⁺对反应速率的影响很大，则两支试管中实验现象的不同之处是NH₄NO₃溶液（左试管）和KNO₃溶液（右试管）分别与Mg粉反应，左试管反应剧烈，有大量气泡生成，右试管反应很少，没有气泡生成．
（7）通过实验1至实验4的探究，得出的结论是镁和氯化铵溶液产生的气体不全是氢气，还有氨气；并不是镁与氯化铵水解产生的H⁺反应生成氢气；H₂O和NH₄⁺都是氧化剂，起氧化作用，Cl^-不起明显的作用．
（8）写出镁与氯化铵溶液反应生成Mg²⁺的离子方程式Mg+2NH₄⁺=Mg²⁺+2NH₃↑+H₂↑．

Answer 1

分析 （1）氨气是碱性气体，遇到湿润的蓝色石蕊试纸变蓝色，氢气混有空气点燃会发生爆鸣声；
（2）镁是活泼金属与水反应生成氢氧化镁和氢气；
（3）硝酸铵水解显酸性，醋酸铵溶液中醋酸根离子水解和铵根离子水解程度相同，溶液呈中性，据此分析；
（4）醋酸钠溶液中醋酸根离子水解显碱性，镁和醋酸钠不反应，镁是溶液中水发生的反应与水中镁发生的反应程度相同，说明醋酸根不影响反应；
（5）实验现象说明Cl^-对反应速率的影响很小，试管中的溶液应为同浓度的氯化钠溶液和硝酸钠溶液中反应程度相同，溶液体积和浓度依据上述实验确定，浓度为1.0mol/L；
（6）实验4中的结论说明NH₄⁺对反应速率的影响很大，证明铵根离子对镁反应影响程度大，反应剧烈，硝酸钾溶液中反应程度小；
（7）上述实验分析可知镁和氯化铵溶液产生的气体不全是氢气，还有氨气；并不是镁与氯化铵水解产生的H⁺反应生成氢气；H₂O和NH₄⁺都是氧化剂，起氧化作用，Cl^-不起明显的作用；
（8）镁与氯化铵溶液反应生成Mg²⁺和氨气、氢气．

解答 解：（1）实验1在左边试管出气管口用湿润的红色石蕊试纸检验试管口产生的气体，试纸变蓝，说明有氨气生成，用排水法收集一小试管产生的气体，靠近酒精灯，点燃，可以听到爆鸣声，说明有氢气生成，
故答案为：氨气；氢气；
（2）镁是活泼金属与水反应生成氢氧化镁和氢气，实验1右边试管Mg与水反应的化学方程式为：Mg+2H₂O=Mg（OH）₂↓+H₂↑，
故答案为：Mg+2H₂O=Mg（OH）₂↓+H₂↑；
（3）硝酸铵水解显酸性，醋酸铵溶液中醋酸根离子水解和铵根离子水解程度相同，溶液呈中性，实验2-1中两试管反应都很剧烈，说明NH₄NO₃水解产生的H⁺对反应影响小，NH₄⁺对反应影响大，
故答案为：小；大；
（4）醋酸钠溶液中醋酸根离子水解显碱性，镁和醋酸钠不反应，镁是溶液中水发生的反应与水中镁发生的反应程度相同，说明醋酸根不影响反应速率，实验2-2的两支试管中实验现象相同，其设计目的是为了排除CH₃COO^-的影响，
故答案为：为了排除CH₃COO^-的影响；
（5）实验现象说明Cl^-对反应速率的影响很小，试管中的溶液应为同浓度的氯化钠溶液和硝酸钠溶液中反应程度相同，溶液体积和浓度依据上述实验确定，浓度为1.0mol/L，体积为3.0ml，则左边试管中为3.0 mL 1.0 mol/LNaCl溶液；右边试管中为：3.0 mL 1.0 mol/LNaNO₃溶液，
故答案为：3.0 mL 1.0 mol/LNaCl溶液；3.0 mL 1.0 mol/LNaNO₃溶液；
（6）实验4中的结论说明NH₄⁺对反应速率的影响很大，证明铵根离子对镁反应影响程度大，反应剧烈，硝酸钾溶液中反应程度小，实验4中的结论说明NH₄⁺对反应速率的影响很大，则两支试管中实验现象的不同之处是：NH₄NO₃溶液（左试管）和KNO₃溶液（右试管）分别与Mg粉反应，左试管反应剧烈，有大量气泡生成，右试管反应很少，没有气泡生成，
故答案为：NH₄NO₃溶液（左试管）和KNO₃溶液（右试管）分别与Mg粉反应，左试管反应剧烈，有大量气泡生成，右试管反应很少，没有气泡生成；
（7）上述实验分析可知，通过实验1至实验4的探究，得出的结论是：镁和氯化铵溶液产生的气体不全是氢气，还有氨气；并不是镁与氯化铵水解产生的H⁺反应生成氢气；H₂O和NH₄⁺都是氧化剂，起氧化作用，Cl^-不起明显的作用，
故答案为：镁和氯化铵溶液产生的气体不全是氢气，还有氨气；并不是镁与氯化铵水解产生的H⁺反应生成氢气；H₂O和NH₄⁺都是氧化剂，起氧化作用，Cl^-不起明显的作用；
（8）镁与氯化铵溶液反应生成Mg²⁺和氨气、氢气，反应的离子方程式为：Mg+2NH₄⁺=Mg²⁺+2NH₃↑+H₂↑，
故答案为：Mg+2NH₄⁺=Mg²⁺+2NH₃↑+H₂↑．

点评 本题考查了物质性质的实验探究，主要是没和谁、铵盐反应实质的探究和分析，实验设计、对比分析、总结结论是解题关键，题目难度中等．