Question

金屬鎂是一種活潑的常見金屬，有著廣泛的用途．如圖是金屬鎂和鹵素反應(yīng)的能量變化圖（反應(yīng)物和產(chǎn)物均為298K時(shí)的穩(wěn)定狀態(tài)）．
（1）下列選項(xiàng)中正確的是

 

（填序號(hào)）．
①M(fèi)gI₂中Mg²⁺與I^-間的作用力小于MgF₂中Mg²⁺與F^-間的作用力
②MgBr₂與Cl₂反應(yīng)是放熱反應(yīng)
③化合物的熱穩(wěn)定性順序?yàn)椋篗gI₂＞MgBr₂＞MgCl₂＞MgF₂
（2）請(qǐng)寫出在一定條件下液溴與氟化鎂固體反應(yīng)的熱化學(xué)方程式：

 

．
已知，金屬鎂在點(diǎn)燃的條件下能與二氧化碳反應(yīng)：2Mg+CO₂→2MgO+C 現(xiàn)將a克鎂放在盛有b L（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）二氧化碳和氧氣的混合氣體的密閉容器中充分燃燒，
（3）若容器中剩余二氧化碳，則殘留固體物質(zhì)

 

．
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）若反應(yīng)容器中有氧氣剩余，則容器內(nèi)剩余固體的質(zhì)量為

 

，出現(xiàn)此種狀況，容器中原來b L混合氣體中氧氣的體積應(yīng)滿足（用含a的代數(shù)式）

 

．
（5）若容器中無氣體剩余，殘留固體中含有鎂，則殘留固體m的取值范圍

 

；若容器中無氣體剩余，殘留固體中沒有鎂剩余，則殘留固體m的取值范圍

 

．

Answer 1

分析：（1）①離子晶體中離子鍵越大，離子晶體越穩(wěn)定；
②如果反應(yīng)物能量之和大于生成物能量之和，則是放熱反應(yīng)；
③化合物的熱穩(wěn)定性與物質(zhì)的能量大小有關(guān)，能量越小越穩(wěn)定；
（2）根據(jù)蓋斯定律書寫；
（3）鎂在燃燒時(shí)先和氧氣反應(yīng)生成氧化鎂，當(dāng)氧氣完全反應(yīng)后，鎂再和二氧化碳反應(yīng)生成氧化鎂；
（4）若氧氣有剩余，則鎂只和氧氣反應(yīng)生成氧化鎂，根據(jù)原子守恒計(jì)算；
采用極限的方法計(jì)算；
（5）若容器中無氣體剩余，殘留固體中含有鎂，假設(shè)氣體全部為氧氣或二氧化碳，然后采用極限的方法解答；若容器中無氣體剩余，殘留固體中沒有鎂剩余，說明二者完全反應(yīng)．

解答：解：（1）①相同類型的離子晶體中，離子鍵越大，則離子間作用力越強(qiáng)，物質(zhì)含有的能量越低，所以MgI₂中Mg²⁺與I^-間的作用力小于MgF₂中Mg²⁺與F^-間的作用力，故正確；
②根據(jù)圖象知，反應(yīng)物的能量大于生成物能量，所以Mg與F₂的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，故正確；
③能量越小的物質(zhì)越穩(wěn)定，所以化合物的熱穩(wěn)定性順序?yàn)镸gI₂＜MgBr₂＜MgCl₂＜MgF₂，故錯(cuò)誤；
故選①②；
（2）鎂和氟氣反應(yīng)的熱化學(xué)反應(yīng)方程式為：Mg（s）+F₂（g）=MgF₂（s）△H=-1124kJ/mol①
Mg（s）+Br₂（l）=MgBr₂（s）△H=-524kJ/mol②
將方程式②-①得MgF₂（s）+Br₂（l）=MgBr₂（s）△H=（-524kJ/mol）-（-1124kJ/mol）=600kJ/mol，
故答案為：MgF₂（s）+Br₂（l）=MgBr₂（s）△H=600kJ/mol；
（3）鎂先和氧氣反應(yīng)生成氧化鎂，當(dāng)氧氣完全反應(yīng)后，鎂再和二氧化碳反應(yīng)生成氧化鎂，若容器中剩余二氧化碳，二氧化碳可能參加反應(yīng)也可能不參加反應(yīng)，所以殘留固體物質(zhì)一定含有氧化鎂，可能含有碳，
故選B；
（4）鎂的物質(zhì)的量=

ag

24g/mol

=

a

24

mol，若氧氣有剩余，則鎂只和氧氣反應(yīng)生成氧化鎂，根據(jù)原子守恒得n（Mg）=n（MgO），所以氧化鎂的質(zhì)量=

a

24

mol×40g/mol=

5a

3

g；
氧氣有剩余，氧氣的最小體積為大于和鎂完全反應(yīng)的體積，而小于氣體總體積，2Mg+O₂=2MgO，根據(jù)鎂和氧氣的關(guān)系式得當(dāng)鎂和氧氣恰好反應(yīng)時(shí)需要?dú)怏w氧氣物質(zhì)的量=

a

24

×

1

2

=

a

48

mol，則需要氧氣體積=

a

48

mol×22.4L/mol=

7a

15

L，所以氧氣的體積為b＞V（O₂）＞

7a

15

，
故答案為：

5a

3

g；b＞V（O₂）＞

7a

15

；
（5）若容器中無氣體剩余，殘留固體中含有鎂，說明鎂不足量，假設(shè)氣體全部是氧氣，氧氣完全反應(yīng)時(shí)固體質(zhì)量增加的質(zhì)量=

b

22.4

mol×32g/mol=

32b

22.4

g，則固體質(zhì)量為（a+

32b

22.4

）g；
假設(shè)氣體全部是二氧化碳，根據(jù)2Mg+CO₂→2MgO+C知，固體增加的質(zhì)量為二氧化碳的質(zhì)量，所以固體增加的質(zhì)量=

b

22.4

mol×44g/mol=

44b

22.4

g，所以固體質(zhì)量為（a+

44b

22.4

）g，
則容器內(nèi)固體質(zhì)量為（a+

32b

22.4

）＜m＜（a+

44b

22.4

）；
假設(shè)鎂和氧氣恰好反應(yīng)，固體的質(zhì)量為氧化鎂的質(zhì)量=

5a

3

g，
假設(shè)鎂和二氧化碳恰好反應(yīng)，固體的質(zhì)量為鎂和二氧化碳的質(zhì)量=a+

ag 24g/mol

2

×1×44g/mol=

23a

12

g，
實(shí)際上固體質(zhì)量介于二者之間，為

5a

3

g＜m＜

23a

12

g，
故答案為：（a+

32b

22.4

）＜m＜（a+

44b

22.4

）；

5a

3

＜m＜

23a

12

．

點(diǎn)評(píng)：本題以鎂為載體考查了物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算，根據(jù)鎂和氧氣、二氧化碳之間的反應(yīng)結(jié)合極限法來分析解答，明確鎂和氧氣、二氧化碳混合氣體反應(yīng)的先后順序是解本題關(guān)鍵，題目難度中等．