Question

15．以下是某同學進行的兩個關于金屬的探究實驗．
【實驗一】探究鎂條與稀鹽酸反應過程中的能量變化以及反應速率的變化

（1）實驗前需對鎂條進行打磨，目的是去除表面的氧化鎂等雜質．
（2）檢查圖1 裝置的氣密性
（3）將鎂條放入錐形瓶中，將注射器中的稀鹽酸快速推入錐形瓶中．若稀鹽酸是緩慢推入的，可能造成的后果是生成的熱量會隨之散失到周圍的空氣中，造成反應過程中溫度幾乎不變．
（4）觀察注射器活塞運動變化情況，繪制出注射器內收集到的氣體體積與時間關系的圖象如圖2 所示．
則t₁～t₂時間內反應速率逐漸減慢的主要原因是鹽酸的濃度減��； t₂～t₃時間內注射器內氣體體積逐漸減少的原因溫度降低，氣體體積減小．
【實驗二】探究實驗一反應后所得溶液的酸堿性
（1）甲同學用pH 試紙測定充分反應后錐形瓶中溶液的酸堿性，發(fā)現(xiàn)pH 小于7，說明甲同學所得溶液呈酸性（選填“酸”、“堿”或“中”）．
甲同學：猜想Ⅰ：鹽酸過量，使溶液pH 小于7；猜想Ⅱ：溶液pH 小于7．
為驗證猜想Ⅱ，甲同學測定了該溶液的酸堿性，顯弱酸性．
（2）乙同學重復甲同學實驗時，發(fā)現(xiàn)反應后所得溶液pH 大于7，發(fā)現(xiàn)實驗與甲同學實驗不同的是，反應后的錐形瓶中鎂條有剩余．乙同學猜想可能是鎂與熱水反應生成了堿性物質．乙同學為驗證猜想，在滴有兩滴酚酞的熱水中放入一段打磨過鎂條，觀察到溶液很快變?yōu)榧t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(fā)現(xiàn)能燃燒，請根據(jù)實驗現(xiàn)象寫出鎂條與水反應的化學方程式Mg+2H₂O（熱）═Mg（OH）₂+H₂↑．
【拓展延伸】中和反應也會放出熱量．某化學小組初步探究“氫氧化鈉溶液和稀鹽酸發(fā)生中和反應時，溶液溫度的變化情況”．
【實驗用品】10%的氫氧化鈉溶液、10%的稀鹽酸、溫度計…
【實驗過程】在一定體積的10%的氫氧化鈉溶液中滴加10%的稀鹽酸（室溫下），反應中溶液溫度的變化如下：

加入稀鹽酸的體積（V）/mL	0	2	4	6	8	10	12	14	16	18	20
溶液溫度的變化 （△t）/℃	0	5.2	9.6	12.0	16.0	18.2	16.7	15.7	14.7	13.7	12.9

（1）試在圖3中繪出溶液溫度變化與加入稀鹽酸體積之間的關系圖．
（2）寫出該中和反應的化學方程式HCl+NaOH=NaCl+H₂O．
（3）其他條件不變，若改用20%的鹽酸進行滴加，結合對上述曲線分析，大膽猜想新曲線最高點的位置（不考慮密度比熱容及熱量散失等影響因素）．
①橫坐標及猜想理由：5，當恰好完全反應時，放出熱量的最大值與原實驗相同，此時所需20%的鹽酸的體積是原來的二分之一；
②縱坐標及猜想理由：大于18.2的值，當恰好完全反應時，放出熱量的最大值與原實驗相同，此時實驗總質量比原實驗小，所以△t最大值大于18.2℃．

Answer 1

分析 【實驗一】（1）依據(jù)鎂的化學性質較活潑易形成氧化鎂保護膜進行分析；
（3）依據(jù)反應生成的熱量會散失分析；
（4）實驗測得鎂片產生氣體的速率（v）與時間（t）的關系圖所示，推測t₁～t₂時間內反應速率逐漸減慢的主要原因、t₂～t₃時間內注射器內氣體體積逐漸減少的原因；
【實驗二】（1）溶液的pH小于7時顯酸性；甲、乙兩同學的猜想都與氯化鎂溶液的酸堿性有關，所以都要測定氯化鎂溶液的酸堿性；
（2）鎂和熱水反應能生成氫氧化鎂和氫氣；
【實驗過程】（1）根據(jù)圖中所給溶液的溫度變化隨加入鹽酸的體積變化的不同數(shù)值可以先描出各個點，再連接各點成線即可完成解答；
（2）首先根據(jù)反應原理找出反應物、生成物、反應條件，根據(jù)化學方程式的書寫方法、步驟進行書寫即可；
（3）根據(jù)所加鹽酸的質量分數(shù)是原來的2倍，所以相同體積是所含溶質是原來的2倍，這樣反應后混合溶液的質量就沒有原來的多進行分析．

解答 解：
【實驗一】（1）鎂的化學性質較活潑易在其表面形成氧化鎂保護膜，打磨后有利于反應的進行，故答案為：去除表面的氧化鎂等雜質．
（3）鎂條與稀鹽酸反應過程中會放出熱量，若稀鹽酸是緩慢推入的，生成的熱量會隨之散失到周圍的空氣中，造成反應過程中溫度幾乎不變，無法探究鎂條與稀鹽酸反應過程中的能量變化以及反應速率的變化；故答案為：生成的熱量會隨之散失到周圍的空氣中，造成反應過程中溫度幾乎不變．
（4）t₁～t₂時間內反應速率逐漸減慢的主要原因是鹽酸的濃度減小．t₂～t₃時間內注射器內氣體體積逐漸減少的原因是溫度降低，氣體體積減小，故答案為：鹽酸的濃度減小；溫度降低，氣體體積減��；
【實驗二】（1）溶液的pH小于7，說明甲同學所得溶液顯酸性．故填：酸．
（2）鎂和熱水反應能生成氫氧化鎂和氫氣，反應的化學方程式為：Mg+2H₂O（熱）═Mg（OH）₂+H₂↑．
故填：Mg+2H₂O（熱）═Mg（OH）₂+H₂↑．
【實驗過程】（1）根據(jù)圖表中的數(shù)據(jù)可以對所給數(shù)據(jù)進行描點連線可以得出液的溫度變化（△t）與加入的鹽酸體積（V）之間的關系曲線圖，所以

（2）稀鹽酸與氫氧化鈉溶液反應生成氯化鈉和水，反應的化學方程式為：HCl+NaOH=NaCl+H₂O．
故答案為：HCl+NaOH=NaCl+H₂O．
（3）所加鹽酸的質量分數(shù)是原來的2倍，所以相同體積是所含溶質是原來的2倍，這樣反應后混合溶液的質量就沒有原來的多，所以
橫坐標及猜想理由：5，當恰好完全反應時，放出熱量的最大值與原實驗相同，此時所需20%的鹽酸的體積是原來的二分之一；
縱坐標及猜想理由：大于18.2的值，當恰好完全反應時，放出熱量的最大值與原實驗相同，此時實驗總質量比原實驗小，所以△t最大值大于18.2℃．
故答案為：橫坐標及猜想理由：5，當恰好完全反應時，放出熱量的最大值與原實驗相同，此時所需20%的鹽酸的體積是原來的二分之一；
縱坐標及猜想理由：大于18.2的值，當恰好完全反應時，放出熱量的最大值與原實驗相同，此時實驗總質量比原實驗小，所以△t最大值大于18.2℃．

點評 此題是一道實驗探究題，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．