Question

19．金屬鎂可與熱水反應生成氫氧化鎂，所得溶液呈堿性，可使酚酞溶液顯紅色，某同學將鎂條放在水中煮沸，趁熱取出部分溶液，滴加酚酞溶液，變?yōu)榧t色，放置在空氣中一段時間后，發(fā)現(xiàn)溶液的紅色褪去了．
（1）金屬鎂與熱水反應的化學方程式為：Mg+2H₂O（熱）=Mg（OH）₂+H₂↑．
（2）溶液的紅色褪去說明溶液的堿性消失．
（3）據(jù)你推測，導致溶液堿性變化的原因是：①氫氧化鎂的溶解度隨著溫度的降低而減小，從而使溶液堿性消失；②吸收了空氣中的二氧化碳而使溶液堿性消失．
（4）設計實驗來驗證你的推測，簡要說明操作、現(xiàn)象及結論．
（5）現(xiàn)有Cu與另一種金屬（可能是Mg、Fe、Zn中的一種）形成的粉末．現(xiàn)欲測定其組成，進行如下實驗：取該粉末16g放入燒杯，將溶質質量分數(shù)為14%的稀硫酸280.0g分4次加入該燒杯中，充分反應后，測得剩余的固體質量數(shù)據(jù)記錄如下：

次數(shù)	1	2	3	4
加入稀硫酸質量/g	70.0	70.0	70.0	70.0
剩余固體質量/g	13.6	11.2	8.8	8.4

計算（要求寫出計算過程）：
①該粉末中Cu的質量分數(shù)．
②該粉末中另一種金屬為何種金屬？
③第3次加入稀硫酸充分反應后，所得溶液中溶質的質量分數(shù)．

Answer 1

分析 根據(jù)反應物、生成物、反應條件及其質量守恒定律可以書寫反應的化學方程式；
顯堿性的溶液能使酚酞試液變紅色，顯中性或顯酸性的溶液不能使酚酞試液變色；
氫氧化鎂的溶解度隨著溫度的降低而減小；
溶解的氫氧化鎂能和二氧化碳反應生成碳酸鎂沉淀和水；
通過對比可以判斷推測是否正確．
（5）①混合物粉末中銅的質量分數(shù)=$\frac{銅的質量}{混合物粉末質量}$×100%需要求出銅的質量；銅不能與酸發(fā)生置換反應，因此，當金屬混合物粉末與足量稀硫酸完全反應后，剩余固體質量即為銅的質量；
②由于70克硫酸參加反應金屬減少2.4克，由此可以求出第四次參加反應硫酸的質量，根據(jù)參加反應金屬的質量與參加反應硫酸的質量計算金屬的相對原子質量；根據(jù)相對原子質量判斷金屬元素；
③第三次加入硫酸充分反應后，由于金屬有剩余因而所加稀硫酸完全反應，所得溶液為金屬的硫酸鹽溶液；根據(jù)反應的化學方程式則消耗金屬的質量計算出反應生成硫酸鹽的質量，所得質量與溶液的質量比即得溶液的質量分數(shù)；反應后所得溶液的質量由質量守恒定律進行求得．

解答 解：（1）金屬鎂與熱水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↑．
（2）溶液的紅色褪去說明溶液的堿性消失．
故填：消失．
（3）①導致溶液堿性變化的原因可能是：氫氧化鎂的溶解度隨著溫度的降低而減小，從而使溶液堿性消失；
②也可能是：吸收了空氣中的二氧化碳而使溶液堿性消失．
故填：①氫氧化鎂的溶解度隨著溫度的降低而減小，從而使溶液堿性消失；②吸收了空氣中的二氧化碳而使溶液堿性消失．
（4）實驗操作：取上述等量的紅色溶液分別與空氣接觸和隔絕空氣的條件下冷卻；
實驗現(xiàn)象：與空氣接觸的酚酞試液不褪色，隔絕空氣的條件下冷卻的酚酞試液褪色；
實驗結論：導致溶液堿性變化的原因是氫氧化鎂的溶解度隨著溫度的降低而減小，從而導致溶液的堿性消失．
（5）①該粉末中Cu的質量分數(shù)為$\frac{8.4g}{16g}$×100%=52.5%；
（2）設：另一種金屬為M，其相對分子質量為x
分析表格中數(shù)據(jù)可知每70g稀硫酸與2.4g金屬M恰好完全反應
  M+H₂SO₄═MSO₄ +H₂↑
  x    98
2.4g  70g×14%
$\frac{x}{2.4g}=\frac{98}{70g×14%}$
x=24
該金屬為鎂；
（3）第3次加入稀硫酸充分反應后，消耗金屬鎂的質量為7.2g．
設：此時生成MgSO₄的質量為y，生成 H₂的質量為z
Mg+H₂SO₄═MgSO₄ +H₂↑
24        120   2
7.2g       y    z
$\frac{24}{7.2g}=\frac{120}{y}=\frac{2}{z}$
y=36g
z=0.6 g
則此時所得溶液中溶質質量分數(shù)為$\frac{36g}{7.2g+3×70g-0.6g}×100%$=16.6%；
答：（1）該粉末中Cu的質量分數(shù)為52.5%；
（2）該粉末中另一種金屬為鎂；
（3）第3次加入稀硫酸充分反應后，所得溶液中溶質的質量分數(shù)為16.6%．

點評 本題考查內(nèi)容較多，合理設計實驗，科學地進行實驗、分析實驗，是得出正確實驗結論的前提，根據(jù)質量守恒定律，第三次加入稀硫酸充分反應后所得溶液的質量=參加反應金屬的質量+三次所加稀硫酸的質量-反應放出氫氣的質量；利用根據(jù)守恒定律化復雜的溶液計算為簡便明了．