Question

8．菱鎂礦的主要成分是MgCO₃，為了分析某菱鎂礦中鎂元素的含量，某學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究．取10g菱鎂礦，逐漸加入未知濃度的H₂SO₄溶液，生成的氣體全部用NaOH溶液吸收，NaOH溶液增加的質(zhì)量記錄如表：

加入H2SO4溶液的質(zhì)量/g	50	100	150	200
NaOH溶液增加的質(zhì)量/g	2.2	4.4	4.4	4.4

說明：菱鎂礦中的雜質(zhì)不溶于水，不與酸發(fā)生反應(yīng)．
（1）10g菱鎂礦與H₂SO₄溶液完全反應(yīng)，生成CO₂的質(zhì)量為4.4g．
（2）計(jì)算該菱鎂礦中鎂元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．（寫出計(jì)算過程）
（3）該實(shí)驗(yàn)研究中所用H₂SO₄溶液的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是9.8%．
（4）為避免溶液排放對環(huán)境的影響，某同學(xué)對上述反應(yīng)后溶液進(jìn)行了過濾，并在濾液中加入了l.71%的Ba（OH）₂溶液．請你畫出加入Ba（OH）₂溶液的質(zhì)量與產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量的關(guān)系圖．（在答題卡的坐標(biāo)中作圖，并標(biāo)出曲線折點(diǎn)的坐標(biāo)）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)表中信息可知生成CO₂的質(zhì)量；
（2）結(jié)合化學(xué)方程式根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量計(jì)算出碳酸鎂的質(zhì)量，進(jìn)而即可計(jì)算出鎂元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（3）結(jié)合化學(xué)方程式和表中信息根據(jù)二氧化碳的質(zhì)量即可解答；
（4）依據(jù)化學(xué)反應(yīng)中元素守恒，有硫酸中硫酸根離子的質(zhì)量，可計(jì)算出生沉淀的質(zhì)量，和消耗氫氧化鋇的質(zhì)量；找到曲線折點(diǎn)即可畫圖．

解答 解：（1）表中信息可知10g菱鎂礦與H₂SO₄溶液完全反應(yīng)，生成CO₂的質(zhì)量為4.4g；
（2）設(shè)菱鎂礦中MgCO₃的質(zhì)量為x，所用H₂SO₄溶液的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是y，生成MgSO₄的質(zhì)量為z；
MgCO₃+H₂SO₄=MgSO₄+H₂O+CO₂↑
84     98    120      44
x     100g•y  z       4.4g
$\frac{84}{x}$=$\frac{98}{1000g．y}$=$\frac{120}{z}$=$\frac{44}{4.4g}$
x=8.4g，y=9.8%，z=12g  
菱鎂礦中鎂元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)：$\frac{\frac{24}{84}×100%×8.4g}{10g}$×100%=24%；
（3）$\frac{98}{1000g×y}$=$\frac{44}{4.4g}$
 y=9.8%
（4）①加入的氫氧化鋇可先與過量的稀硫酸反應(yīng)．由于過量的稀硫酸中硫酸的質(zhì)量為（200g-100g）×9.8%=9.8g．設(shè)和H₂SO₄反應(yīng)生成的硫酸鋇為m，消耗的Ba（OH）₂為n，
H₂SO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+H₂O
98     171      233
9.8g    n        m
 $\frac{98}{9.8g}$=$\frac{171}{n}$=$\frac{233}{m}$
m=23.3g   n=17.1g
則該階段消耗的氫氧化鋇溶液的質(zhì)量=$\frac{17.1g}{1.71%}$=1000g，
所以圖象中的第一個(gè)折點(diǎn)的坐標(biāo)為A（1000，23.3）．
②再加入的氫氧化鋇與硫酸鎂反應(yīng)．設(shè)和MgSO₄+反應(yīng)生成的硫酸鋇的質(zhì)量為a，生成的Mg（OH）₂質(zhì)量為b，
MgSO₄+Ba（OH）₂=BaSO₄↓+Mg（OH）₂↓
120     171     233       58
12g      a       b         c
a=17.1g，b=23.3g，c=5.8g
則這一階段消耗的氫氧化鋇溶液的質(zhì)量=$\frac{17.1g}{1.71%}$=1000g，
因此圖象中的第二個(gè)折點(diǎn)所用的氫氧化鋇溶液的質(zhì)量為1000g+1000g=2000g．同時(shí)沉淀的質(zhì)量為23.3g+23.3g+5.8g=52.4 g．所以圖象中的第二個(gè)折點(diǎn)的坐標(biāo)為B（2000，52.4）．
③再加入氫氧化鋇時(shí)，不再產(chǎn)生沉淀．
作圖見下圖曲線：

故答案為：（1）4.4g；
（2）菱鎂礦中鎂元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是24%；
（3）所用H₂SO₄溶液的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是9.8%；
（4）作圖見右圖曲線

點(diǎn)評 本題是一道綜合性很強(qiáng)的根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算，只要找準(zhǔn)已知量和相應(yīng)未知量是解答此類題目的關(guān)鍵所在，關(guān)于作圖要找準(zhǔn)起始點(diǎn)和折點(diǎn)即可．