Question

金属镁是一种活泼的常见金属，有着广泛的用途．如图是金属镁和卤素反应的能量变化图（反应物和产物均为298K时的稳定状态）．
（1）下列选项中正确的是

 

（填序号）．
①MgI₂中Mg²⁺与I^-间的作用力小于MgF₂中Mg²⁺与F^-间的作用力
②MgBr₂与Cl₂反应是放热反应
③化合物的热稳定性顺序为：MgI₂＞MgBr₂＞MgCl₂＞MgF₂
（2）请写出在一定条件下液溴与氟化镁固体反应的热化学方程式：

 

．
已知，金属镁在点燃的条件下能与二氧化碳反应：2Mg+CO₂→2MgO+C 现将a克镁放在盛有b L（标准状态下）二氧化碳和氧气的混合气体的密闭容器中充分燃烧，
（3）若容器中剩余二氧化碳，则残留固体物质

 

．
A．一定只有MgO      B．一定有MgO，可能有C
C．一定有MgO和C    D．一定有C，可能有MgO
（4）若反应容器中有氧气剩余，则容器内剩余固体的质量为

 

，出现此种状况，容器中原来b L混合气体中氧气的体积应满足（用含a的代数式）

 

．
（5）若容器中无气体剩余，残留固体中含有镁，则残留固体m的取值范围

 

；若容器中无气体剩余，残留固体中没有镁剩余，则残留固体m的取值范围

 

．

Answer 1

分析：（1）①离子晶体中离子键越大，离子晶体越稳定；
②如果反应物能量之和大于生成物能量之和，则是放热反应；
③化合物的热稳定性与物质的能量大小有关，能量越小越稳定；
（2）根据盖斯定律书写；
（3）镁在燃烧时先和氧气反应生成氧化镁，当氧气完全反应后，镁再和二氧化碳反应生成氧化镁；
（4）若氧气有剩余，则镁只和氧气反应生成氧化镁，根据原子守恒计算；
采用极限的方法计算；
（5）若容器中无气体剩余，残留固体中含有镁，假设气体全部为氧气或二氧化碳，然后采用极限的方法解答；若容器中无气体剩余，残留固体中没有镁剩余，说明二者完全反应．

解答：解：（1）①相同类型的离子晶体中，离子键越大，则离子间作用力越强，物质含有的能量越低，所以MgI₂中Mg²⁺与I^-间的作用力小于MgF₂中Mg²⁺与F^-间的作用力，故正确；
②根据图象知，反应物的能量大于生成物能量，所以Mg与F₂的反应是放热反应，故正确；
③能量越小的物质越稳定，所以化合物的热稳定性顺序为MgI₂＜MgBr₂＜MgCl₂＜MgF₂，故错误；
故选①②；
（2）镁和氟气反应的热化学反应方程式为：Mg（s）+F₂（g）=MgF₂（s）△H=-1124kJ/mol①
Mg（s）+Br₂（l）=MgBr₂（s）△H=-524kJ/mol②
将方程式②-①得MgF₂（s）+Br₂（l）=MgBr₂（s）△H=（-524kJ/mol）-（-1124kJ/mol）=600kJ/mol，
故答案为：MgF₂（s）+Br₂（l）=MgBr₂（s）△H=600kJ/mol；
（3）镁先和氧气反应生成氧化镁，当氧气完全反应后，镁再和二氧化碳反应生成氧化镁，若容器中剩余二氧化碳，二氧化碳可能参加反应也可能不参加反应，所以残留固体物质一定含有氧化镁，可能含有碳，
故选B；
（4）镁的物质的量=

ag

24g/mol

=

a

24

mol，若氧气有剩余，则镁只和氧气反应生成氧化镁，根据原子守恒得n（Mg）=n（MgO），所以氧化镁的质量=

a

24

mol×40g/mol=

5a

3

g；
氧气有剩余，氧气的最小体积为大于和镁完全反应的体积，而小于气体总体积，2Mg+O₂=2MgO，根据镁和氧气的关系式得当镁和氧气恰好反应时需要气体氧气物质的量=

a

24

×

1

2

=

a

48

mol，则需要氧气体积=

a

48

mol×22.4L/mol=

7a

15

L，所以氧气的体积为b＞V（O₂）＞

7a

15

，
故答案为：

5a

3

g；b＞V（O₂）＞

7a

15

；
（5）若容器中无气体剩余，残留固体中含有镁，说明镁不足量，假设气体全部是氧气，氧气完全反应时固体质量增加的质量=

b

22.4

mol×32g/mol=

32b

22.4

g，则固体质量为（a+

32b

22.4

）g；
假设气体全部是二氧化碳，根据2Mg+CO₂→2MgO+C知，固体增加的质量为二氧化碳的质量，所以固体增加的质量=

b

22.4

mol×44g/mol=

44b

22.4

g，所以固体质量为（a+

44b

22.4

）g，
则容器内固体质量为（a+

32b

22.4

）＜m＜（a+

44b

22.4

）；
假设镁和氧气恰好反应，固体的质量为氧化镁的质量=

5a

3

g，
假设镁和二氧化碳恰好反应，固体的质量为镁和二氧化碳的质量=a+

ag 24g/mol

2

×1×44g/mol=

23a

12

g，
实际上固体质量介于二者之间，为

5a

3

g＜m＜

23a

12

g，
故答案为：（a+

32b

22.4

）＜m＜（a+

44b

22.4

）；

5a

3

＜m＜

23a

12

．

点评：本题以镁为载体考查了物质的量的有关计算，根据镁和氧气、二氧化碳之间的反应结合极限法来分析解答，明确镁和氧气、二氧化碳混合气体反应的先后顺序是解本题关键，题目难度中等．