Question

某校化学课外学习小组发现将镁粉按图投入纯水中现象不明显，而投入氯化铵溶液中，两者立即发生反应，产生大量气泡。经检验该过程产生两种气体，其中一种气体有刺激性气味。

（1）实验开始时用校准过的pH传感器测定纯水的pH，发现纯水的pH总是在7.30左右，其原因可能是_____________________

（2）请设计简单的实验方案检验上述实验中有刺激性气味的气体：__________________

（3）实验中0.2mol/L氯化铵溶液的pH为5.90，请用离子方程式解释原因：_________________

（4）该小组同学为探究镁与氯化铵溶液反应的原因设计了如下实验方案：

序号	实验试剂	实验现象
实验1-1	0.20g镁粉	3.0mL 0.2mol/LNH4Cl溶液	反应明显，有气泡产生
实验1-2	0.20g镁粉	3.0mL盐酸	反应不明显，几乎没有气泡产生

①上述探究实验1-2选用的盐酸为_____________(填字母)。

A、1 mol·L^－1     B、pH＝1.0     C、0.2 mol·L^－1   D、pH＝5.90

②通过实验对比，说明NH₄Cl 水解产生的H⁺ 对反应影响_____NH₄⁺ 对反应影响（填“小于”、“大于”或“等于”）。

（5）该小组同学继续探究镁粉与氯化铵溶液反应剧烈的影响因素。

实验序号	实验试剂
实验2-1	0.20g镁粉	________________
实验2-2	0.20g镁粉	_________________
实验3-1	0.20g镁粉	3.0mL0.2mol/L  NH4NO3溶液
实验3-2	0.20g镁粉	3.0mL0.2mol/L  KNO3溶液

①实验2-1与实验2-2中实验现象说明Cl^-对反应速率的影响很小，请补充完成实验方案所需的试剂。

②实验3-1与实验3-2的结论说明NH₄⁺对反应速率影响很大，则两支试管中实验现象的不同之处是___________________

（6）写出镁与氯化铵溶液反应生成Mg²⁺的离子方程式_______________。

Answer

因为气温低于25 ℃时，Kw小于1.0×10－14，纯水的pH略大于7 将湿润的红色石蕊试纸放在试管口看是否变蓝，如果变蓝，则有氨气生成，否则没有氨气生成(或者用蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口，看是否有白烟生成，如果有白烟生成，则有氨气，否则没有氨气，答案合理即可) NH4+＋H2O NH3·H2O＋H＋ D 小于 3.0 mL 0.2mol/LNaCl溶液 3.0 mL0.2mol/LNaNO3溶液 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。 Mg + 2 NH4+ = Mg2 + + 2NH3 ↑+ H2 ↑

【解析】（1）水的电离是吸热过程，温度升高，促进水电离，PH变小，现PH约为7.3，因为气温低于25 ℃时，Kw小于1.0×10－14，纯水的pH略大于7 ；（2）检验实验中有刺激性气味的气体，根据元素守恒，应是NH3，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口看是否变蓝，如果变蓝，则有氨气生成，否则没有氨气生成(或者用蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口，看是否有白烟生成，如果有白烟生成，则有氨气，否则没有氨气，答案合理即可) ；（3）实验中0.2mol/L氯化铵溶液的pH为5.90，本质上是NH4＋ 的水解，离子方程式为NH4＋＋H2ONH3·H2O＋H＋；（4）①对比实验是科学研究常用的一种实验方法,目的是通过比较实验的变量，找到想要研究的因素对实验结果的影响,从而为科学的研究提供事实依据和直接证据,设计时应控制其它变量相同，让一种条件发生变化，实验中0.2mol/L氯化铵溶液的pH为5.90，所以盐酸的pH也定为5.90比较合适，故选D；②通过实验对比，pH=5.90的盐酸，反应不明显，几乎没有气泡产生，说明NH4Cl 水解产生的H+ 对反应影响小于 NH4+ 对反应影响；（5）①实验2-1与实验2-2中实验现象说明Cl-对反应速率的影响很小，实验2-1可选用3.0 mL 0.2mol/LNaCl溶液，实验2-2可选用3.0 mL0.2mol/LNaNO3溶液 ，排除Cl― 的影响；②实验3-1与实验3-2的结论说明NH4+对反应速率影响很大，现象不同，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。（6）镁与氯化铵溶液反应生成Mg2+的离子方程式 Mg + 2 NH4+ = Mg2 + + 2NH3 ↑+ H2 ↑。

点睛：实验探究的步骤：一般分为1、提出问题2、猜想假设3、制定计划4、设计实验5、收集证据6、获取事实和数据7、检验结果8、评价结果9、表达和交流，每一步都很关键。所以设计探究实验的一定要把目标搞清楚，本题探究镁与氯化铵溶液反应的原，因然后把实验步骤设计尽可能完善，设计时应控制其它变量相同，让一种条件发生变化，实验中0.2mol/L氯化铵溶液的pH为5.90，所以盐酸的pH也定为5.90比较合适。数据处理要有而且过后对实验进行评价和反思。