Question

镁及其合金是一种用途很广的金属材料．目前世界上60%的镁是从海水中提取的．请你参与兴趣小组同学的探究活动．
Ⅰ．金属镁与盐酸的反应．在试管内放入几小块镁片，用滴管向试管内滴入5mL盐酸，把试管放入盛有25℃饱和石灰水的烧杯中，如图1所示．

（1）开始时，观察到镁片溶解，并产生大量气泡，饱和石灰水出现浑浊．镁与稀盐酸反应的离子方程式为

 

；由此判断该反应为

 

（填“吸热”或“放热”）反应．
（2）产生氢气的速率随时间的变化如图2所示．你认为氢气产生速率在t前与t后变化不同的主要原因是

 

．
（3）把镁片与除去氧化铝的铝片用导线连接（中间接有发光二极管）后，同时放入盛有稀盐酸的烧杯里，构成原电池．负极发生的反应表示为

 

．
Ⅱ．探究镁铝合金组成．三位同学各取相同物质的量浓度的盐酸30mL，加入同一种镁铝合金粉末，产生气体．有关数据列表如下（气体体积均为标准状况下测得）：

实验序号	甲	乙	丙
合金质量/mG	255	385	459
气体休积/mL	280	336	336

（4）所用盐酸的物质的量浓度为

 

．
（5）合金中Mg、Al的物质的量之比为

 

．

Answer 1

考点：镁的化学性质,化学电源新型电池,化学反应速率的影响因素,有关混合物反应的计算

专题：元素及其化合物

分析：I．（1）试管内滴入稀盐酸，盐酸与镁剧烈反应放出氢气，同时反应放出的热量使饱和石灰水溶液温度升高，温度升高氢氧化钙溶解度减小，饱和溶液析出固体氢氧化钙而使溶液看上去变浑浊；
（2）t之前反应速率与温度升高有关，t之后反应速率与浓度减小有关；
（3）Mg、Al、盐酸构成的原电池，Mg作负极；
Ⅱ．（4）盐酸浓度、体积一定，甲中合金质量小于乙中合金质量，且甲中生成气体体积小于乙中气体体积，说明甲中盐酸过量、金属完全反应，乙中合金质量小于丙中合金质量，且乙、丙生成气体体积相等，说明乙、丙中盐酸完全反应，根据甲中金属与氢气的体积定比关系计算生成336mL氢气需要金属的质量，确定乙中盐酸与金属是否恰好反应，乙、丙中盐酸完全，可以根据反应生成氢气体积计算盐酸的物质的量浓度；
（4）甲中盐酸有剩余，金属完全反应，此时生成氢气280mL，故可以根据甲组数据计算金属的物质的量之比，令镁、铝的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量之和与电子转移守恒列方程计算x、y的值，以此来解答．

解答： 解：I．（1）镁与盐酸发生置换反应，生成氯化镁和氢气，反应的离子方程式为Mg+2H⁺═Mg²⁺+H₂↑，反应放出热量使饱和溶液温度升高，析出固体溶质，观察到溶液变浑浊，可知Mg与盐酸的反应为放热反应，
故答案为：Mg+2H⁺═Mg²⁺+H₂↑；放热；
（2）氢气产生速率在t前与t后变化不同的主要原因是t前影响氢气产生速率的主要因素是反应放出的热量使温度升高，t后随反应进行，氢离子浓度不断减小，影响反应速率的主要因素是氢离子浓度减小，
故答案为：t前影响氢气产生速率的主要因素是反应放出的热量使温度升高，t后随反应进行，氢离子浓度不断减小，影响反应速率的主要因素是氢离子浓度减小；
（3）Mg、Al、盐酸构成的原电池，Mg作负极，负极反应为Mg-2e^-=Mg²⁺，故答案为：Mg-2e^-=Mg²⁺；
Ⅱ．（4）盐酸浓、体积一定，甲中合金质量小于乙中合金质量，且甲中生成气体体积小于乙中气体体积，说明甲中盐酸过量、金属完全反应，乙中合金质量小于丙中合金质量，且乙、丙生成气体体积相等，说明乙、丙中盐酸完全反应，乙、丙中盐酸完全，由盐酸完全反应生成氢气336mL，氢气的物质的量为

0.336L

22.4L/mol

=0.015mol，根据氢元素守恒可知n（HCl）=2n（H₂）=2×0.015mol=0.03mol，故盐酸的物质的量浓度为

0.03mol

0.03L

=1mol/L，
故答案为：1mol/L；
（5）甲中盐酸有剩余，金属完全反应，此时生成氢气280mL，故可以根据乙组数据计算金属的物质的量之比，令镁、铝的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量可知24x+27y=0.255，根据电子转移守恒有2x+3y=

0.28L

22.4L/mol

×2，联立方程解得：x=0.005、y=0.005，故合金中镁与铝的物质的量之比为0.005mol：0.005mol=1：1，故答案为：1：1．

点评：本题考查较综合，涉及Mg的化学性质、原电池、反应速率及混合物的计算等，把握物质性质、反应原理及数据分析应用为解答的关键，侧重分析、应用、计算能力的综合考查，题目难度中等