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小； 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，發現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，發現反應后所得溶液pH 大于7，發現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，觀察到溶液很快變為紅色，同時還觀察到鎂條表面有氣體生成，收集并點燃該氣體，發現能燃燒，請根據實驗現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）首先根據反應原理找出反應物、生成物、反應條件，根據化學方程式的書寫方法、步驟進行書寫即可；
（3）根據所加鹽酸的質量分數是原來的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，氣體體積減小；
【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）根據圖表中的數據可以對所給數據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．