Question

2．張南同學(xué)為測(cè)定某稀硫酸溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取900g稀硫酸，平均分成6份，分別向其中加入鎂粉使之充分反應(yīng)，每次加入的鎂粉的質(zhì)量及測(cè)定生成硫酸鎂的質(zhì)量，記錄數(shù)據(jù)如表：

實(shí)驗(yàn)次數(shù)	一	二	三	四	五	六
加入鎂粉的質(zhì)量/g	1	2	3	4	5	6
生成硫酸鎂的質(zhì)量/g	5		15	18		18

（1）寫出實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑．
（2）上表中兩個(gè)空格內(nèi)的數(shù)據(jù)分別是10和18．
（3）第一次反應(yīng)結(jié)束后，消耗硫酸質(zhì)量（x）的比例式為$\frac{98}{x}=\frac{120}{5g}$．
（4）這種稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為9.8%．
（5）若第四次反應(yīng)完成后，把所得溶液蒸發(fā)掉3.3g水（此過程沒有晶體析出），則最終所得溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%．
（6）若用98%的濃硫酸配制上述實(shí)驗(yàn)中所需的稀硫酸，則需要加蒸餾水的質(zhì)量為802g．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)鎂與硫酸反應(yīng)生成硫酸鎂寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式解答；
（2）觀察并對(duì)比表格中的數(shù)據(jù)可知：第三次實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)為第一次實(shí)驗(yàn)的3倍，而第3次生成硫酸鎂的質(zhì)量是第一次的三倍，據(jù)此可推算出加入2克鎂時(shí)生成硫酸鎂的質(zhì)量；加入4克鎂與加入6克鎂生成硫酸鎂的質(zhì)量都為18克，說明此時(shí)硫酸已完全反應(yīng)．由此可知，五次實(shí)驗(yàn)中鎂也有剩余，即可推出第五次生成硫酸鎂的質(zhì)量應(yīng)與第四次相同．
（3）根據(jù)鎂與硫酸反應(yīng)生成硫酸鎂，以根據(jù)第四次、第五次或第六次實(shí)驗(yàn)中硫酸鎂的質(zhì)量求出參加反應(yīng)的硫酸的質(zhì)量；
（4）計(jì)算稀硫酸的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，必須選一組硫酸完全參加反應(yīng)的組別進(jìn)行計(jì)算，即選擇硫酸與鎂恰好完全反應(yīng)或鎂過量的組別進(jìn)行計(jì)算；所以可以根據(jù)第四次、第五次或第六次實(shí)驗(yàn)中硫酸鎂的質(zhì)量求出參加反應(yīng)的硫酸的質(zhì)量，然后再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式進(jìn)行計(jì)算即可．
（5）依據(jù)反應(yīng)中生成的硫酸鎂和有關(guān)溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算情況分析解答；
（6）依據(jù)溶液稀釋前后溶質(zhì)的質(zhì)量不會(huì)變化分析解答；

解答 解：
（1）鎂與硫酸反應(yīng)生成硫酸鎂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑；
（2）觀察并對(duì)比表格中的數(shù)據(jù)可知：第3次實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)為第一次實(shí)驗(yàn)的3倍，而第3次生成硫酸鎂的質(zhì)量是第一次的三倍，據(jù)此可推算出加入2克鎂時(shí)生成硫酸鎂的質(zhì)量為10克；加入4克鎂與加入6克鎂生成硫酸鎂的質(zhì)量都為18克，說明此時(shí)硫酸已完全反應(yīng)．由此可知，五次實(shí)驗(yàn)中鎂也有剩余，即可推出第五次生成硫酸鎂的質(zhì)量應(yīng)與第四次相同，也為18克．
（3）第一次反應(yīng)結(jié)束后，消耗硫酸質(zhì)量的質(zhì)量為x
Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
    98     120
    x       5g
$\frac{98}{x}=\frac{120}{5g}$
（4）設(shè)第五、六次實(shí)驗(yàn)中樣品中參加反應(yīng)的硫酸的質(zhì)量為y，生成氫氣的質(zhì)量為z
Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
     98   120    2                   
      y    18g   z
$\frac{98}{y}=\frac{120}{18g}$
解之得：y=14.7g，
$\frac{120}{18g}=\frac{2}{z}$
z=0.3g
稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：$\frac{14.7g}{150g}×$100%=9.8%．
（5）若第四次反應(yīng)完成后，硫酸沒有完全消耗，把所得溶液蒸發(fā)掉3.3g水（此過程沒有晶體析出），則最終所得溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{18g}{150×4+10g-0.3g-3.3g}×$100%≈3%；
（6）設(shè)所用濃硫酸的質(zhì)量是m
m×98%=900g×9.8%
m=90g
則需要加蒸餾水的質(zhì)量為900g-98g=802g
故答案為：
（1）Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑；
（2）10，18；
（3）$\frac{98}{x}=\frac{120}{5g}$
（4）9.8%；
（5）3%；
（6）802g．

點(diǎn)評(píng) 利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中變化量的變化關(guān)系，分析反應(yīng)的進(jìn)行情況，對(duì)后面的計(jì)算時(shí)數(shù)據(jù)選擇起著決定性作用；只有使用物質(zhì)完全反應(yīng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算才能得到正確的結(jié)果．