Question

8．化學學習小組用金屬鎂進行實驗探究．
（1）甲同學利用如圖裝置進行空氣里氧氣含量的實驗，待鎂條燃燒完全并冷卻后打開止水夾，發(fā)現(xiàn)進入集氣瓶中水的體積約占集氣瓶容積的70%．
①正常情況下，如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，則進入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的$\frac{1}{5}$．根據(jù)空氣的組成同學們推出減少的氣體為氧氣和氮氣．
②下列是同學們對“測定空氣里氧氣的含量”實驗的認識，其中錯誤的是D（填選項字母代號）
A、裝置不漏氣是實驗成功的重要因素之一           B、可燃物用量不足會影響實驗結(jié)論
C、瓶內(nèi)氣壓變小能將水吸入集氣瓶內(nèi)                 D、燃燒結(jié)束后應立即進行測量
（2）乙同學將燃著的鎂條插入盛有二氧化碳的集氣瓶中，發(fā)現(xiàn)鎂條繼續(xù)燃燒，集氣瓶壁上有黑色固體和白色固體產(chǎn)生，請寫出該反應的化學方程式Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C．
分析實驗（1）、（2），你對燃燒有了哪些新的認識？（寫出一條即可）
（3）丙同學將鎂條插入硝酸銅、硝酸鋅的混合溶液中，充分反應后過濾，向濾渣中滴加稀鹽酸，發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生，則濾渣中一定含有銅，鋅，濾液中一定含有的金屬離子是鎂離子．
（4）丁同學將3.6g鎂帶放入100g稀硫酸中，正好完全反應，試計算該硫酸溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

分析 （1）空氣成分測定中已知氧氣是占空氣體積的五分之一，而用鎂條做該實驗測得的結(jié)果是70%，說明鎂條和空氣中的其他成分而其他成分中能達到如此比例的也只有氮氣，所以可以推測應該是和氧氣、氮氣發(fā)生了反應；
（2）根據(jù)（1）（2）信息可推知燃燒不一定都需要氧氣參與；
（3）涉及金屬的活動性由強到弱的順序鎂、鋅、銅，同時按照金屬反應的優(yōu)先原則，鎂先和硝酸銅反應，待硝酸銅完全反應后才和硝酸鋅反應．而濾渣滴加鹽酸有氣體，說明一定有生成的鋅，還有可能同時存在剩余的鎂．進而推測對應的離子；
（4）根據(jù)鎂條的質(zhì)量和對應的化學方程式求算對應的稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量，進而求算其質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：
（1）空氣成分測定中已知氧氣是占空氣體積的五分之一，而用鎂條做該實驗測得的結(jié)果是70%，說明鎂條和空氣中的其他成分而其他成分中能達到如此比例的也只有氮氣，所以可以推測應該是和氧氣、氮氣發(fā)生了反應；所以
①正常情況下，如果鎂條只和空氣中的氧氣反應，則進入集氣瓶中水的體積最多不超過其容積的$\frac{1}{5}$．根據(jù)空氣的組成同學們推出減少的氣體為氧氣和 氮氣．
②A、裝置不漏氣是實驗成功的重要因素之一，這樣才能保證水的等量代換．正確；
 B、可燃物用量不足會影響實驗結(jié)論，可燃物不足，會導致裝置內(nèi)的能消耗的氣體不能被完全消耗，進而影響實驗結(jié)論．正確；
C、該實驗的原理就是利用瓶內(nèi)氣壓變小能將水吸入集氣瓶內(nèi)，進而等量替代．正確；
 D、由于該反應放熱，而氣體的體積收到溫度的影響，所以實驗結(jié)束后應該等裝置恢復到室溫打開止水夾進而讀數(shù)，否則影響實驗結(jié)果．錯誤；
故選：D．
（2）將燃著的鎂條插入盛有二氧化碳的集氣瓶中，發(fā)現(xiàn)鎂條繼續(xù)燃燒，集氣瓶壁上有黑色固體和白色固體產(chǎn)生，根據(jù)質(zhì)量守恒定律和物質(zhì)的顏色狀態(tài)可知，生成黑色物質(zhì)為碳，白色固體為氧化鎂，對應的化學方程式為 Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C．根據(jù)該反應以及（1）可以看出燃燒不一定需要氧氣的參與．
（3）涉及金屬的活動性由強到弱的順序鎂、鋅、銅，同時按照金屬反應的優(yōu)先原則，鎂先和硝酸銅反應，待硝酸銅完全反應后才和硝酸鋅反應．而濾渣滴加鹽酸有氣體，說明一定有生成的鋅，還有可能同時存在剩余的鎂．所以濾渣中一定含有生成的銅和鋅，可能含有剩余的鎂．而濾液中一定存在金屬離子是鎂離子．
（4）設(shè)3.6g鎂條完全反應消耗的稀硫酸中的溶質(zhì)的質(zhì)量為x
Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑
24     98
3.6g    x
$\frac{24}{98}$=$\frac{3.6g}{x}$
x=14.7g
該硫酸溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為$\frac{14.7g}{100g}$×100%=14.7%．
故答案為：
（1）①$\frac{1}{5}$； 氮氣．
②D；
（2）Mg+CO₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2MgO+C．燃燒不一定需要氧氣的參與；
（3）銅，鋅； 鎂離子（符號也可）．
（4）14.7%．

點評 根據(jù)化學方程式計算時，第一要正確書寫化學方程式，第二要使用正確的數(shù)據(jù)，第三計算過程要完整．