Question

6．張南同學為測定某稀硫酸溶液中溶質的質量分數(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，每次加入的鎂粉的質量及測定生成硫酸鎂的質量，記錄數(shù)據(jù)如表：

實驗次數(shù)	一	二	三	四	五	六
加入鎂粉的質量/克	1	2	3	4	5	6
生成硫酸鎂的質量/克	5		15	18		18

（1）請寫出實驗中發(fā)生反應的化學方程式Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑．
（2）表中兩個空格內的數(shù)據(jù)分別是10和18；
（3）第一次反應結束后，消耗硫酸質量（x）的比例式為$\frac{24}{98}=\frac{1g}{x}$或$\frac{98}{120}=\frac{x}{5g}$；
（4）這種稀硫酸中溶質的質量分數(shù)為9.8%．
（5）若第四次反應完成后，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的質量分數(shù)為3%；
（6）若用98%的濃硫酸配制上述實驗中所需的稀硫酸，則需要加蒸餾水的質量是810g．

Answer 1

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

解答 解：
（1）鎂與硫酸反應生成硫酸鎂，反應的化學方程式為：Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑；
（2）觀察并對比表格中的數(shù)據(jù)可知：第3次實驗中的數(shù)據(jù)為第一次實驗的3倍，而第3次生成硫酸鎂的質量是第一次的三倍，據(jù)此可推算出加入2克鎂時生成硫酸鎂的質量為10克；加入4克鎂與加入6克鎂生成硫酸鎂的質量都為18克，說明此時硫酸已完全反應．由此可知，五次實驗中鎂也有剩余，即可推出第五次生成硫酸鎂的質量應與第四次相同，也為18克．
（3）第一次反應結束后，消耗硫酸質量的質量為x
Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
24   98  120
1g   x    5g
故$\frac{24}{98}=\frac{1g}{x}$或$\frac{98}{120}=\frac{x}{5g}$；
（4）設第五、六次實驗中樣品中參加反應的硫酸的質量為y，生成氫氣的質量為z
Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
     98   120    2                   
      y    18g   z
則$\frac{98}{120}=\frac{y}{18g}$，$\frac{120}{2}=\frac{18g}{z}$，解之得：y=14.7g，z=0.3g．
稀硫酸中溶質的質量分數(shù)是：$\frac{14.7g}{150}$×100%=9.8%．
（5）若第四次反應完成后，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的質量分數(shù)為$\frac{18g}{150×4+10g-0.3g-3.3g}$×100%≈3%；
（6）設所用濃硫酸的質量是m．則m×98%=900g×9.8%，解得m=90g，則需要加蒸餾水的質量為900g-90g=810g．
故答案為：
（1）Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑；（2）10，18；
（3）$\frac{24}{98}=\frac{1g}{x}$或$\frac{98}{120}=\frac{x}{5g}$；（4）9.8%；（5）3%；（6）810g．

點評 利用實驗數(shù)據(jù)中變化量的變化關系，分析反應的進行情況，對后面的計算時數(shù)據(jù)選擇起著決定性作用；只有使用物質完全反應時的實驗數(shù)據(jù)進行計算才能得到正確的結果．