题目内容
通常状况下，氢气是所有气体中密度最小的．因此氢气以前曾被用于飞艇和载人气球．某实验小组同学设计了右图装置模拟氢气探空气球（装置中气球固定在矿泉水瓶上）．将气球中的镁条加入到硫酸溶液中，恰好完全反应．
（1）计算反应生成氢气的质量；
（2）计算所用硫酸溶液的质量；
（3）假设反应后装置内外压强相等，通过估算后回答：
该装置在空气中能否上浮，并说明理由．______（不必写出具体估算过程）估算时参考的数据有：
①空气的密度可按1.3g?L-1计算； ②氢气的密度可按0.09g?L-1计算； ③矿泉水瓶和气球皮的质量约为20g．
【答案】分析：根据镁与硫酸反应的化学反应方程式，将镁的质量代入化学反应方程式来计算氢气的质量、硫酸质量，再利用硫酸硫酸的质量分数来计算溶液质量，
解答：解：（1）设反应生成氢气的质量为x，
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
24 2
7.2g x
，解得x=0.6g，
答：反应生成氢气的质量为0.6g；
（2）设参加反应的硫酸的质量为y，
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
24 98
7.2g y
，解得=29.4g
则所用硫酸溶液的质量为
=98g，
答：所用硫酸溶液的质量为98g；
（3）矿泉水瓶和气球皮的质量约为20g，由氢气的质量为0.6g，
氢气的体积应为
=6.7L
忽略瓶子中溶液的体积，估算瓶子、气球和氢气的总密度大约为
=18.7g/L＞1.3g?L-1，
即其密度大于空气的密度，所以不能上浮．
也可这样分析：
H2的质量为0.6g=0.6x10-3Kg，因为H2的密度小于空气的密度，则H2提供浮力，则F浮=mg=0.6x10-3x10=6x10-3N（g取10计算），
而装置的总质量大约是20+98+7.2g=125.8g=0.1258Kg，
则重力为0.1258x10=1.258N＞F浮
此时还未计算空气的重力，因此F浮是远远小于重力的，
故答案为：不能，因为该装置中的瓶子、气球和氢气的总密度大于空气的密度，所以该装置不能上浮或因该装置中的重力远大于装置所受的浮力，则不能上浮．
点评：本题考查学生利用化学反应方程式的计算，将镁的质量代入方程式计算即可，关于装置能否上浮问题注重了学科之间的综合，难度较大，建议使用密度来分析而不采用重力与浮力的关系来分析．
解答：解：（1）设反应生成氢气的质量为x，
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
24 2
7.2g x
，解得x=0.6g，答：反应生成氢气的质量为0.6g；
（2）设参加反应的硫酸的质量为y，
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
24 98
7.2g y
，解得=29.4g则所用硫酸溶液的质量为
=98g，答：所用硫酸溶液的质量为98g；
（3）矿泉水瓶和气球皮的质量约为20g，由氢气的质量为0.6g，
氢气的体积应为
=6.7L忽略瓶子中溶液的体积，估算瓶子、气球和氢气的总密度大约为
=18.7g/L＞1.3g?L-1，即其密度大于空气的密度，所以不能上浮．
也可这样分析：
H2的质量为0.6g=0.6x10-3Kg，因为H2的密度小于空气的密度，则H2提供浮力，则F浮=mg=0.6x10-3x10=6x10-3N（g取10计算），
而装置的总质量大约是20+98+7.2g=125.8g=0.1258Kg，
则重力为0.1258x10=1.258N＞F浮
此时还未计算空气的重力，因此F浮是远远小于重力的，
故答案为：不能，因为该装置中的瓶子、气球和氢气的总密度大于空气的密度，所以该装置不能上浮或因该装置中的重力远大于装置所受的浮力，则不能上浮．
点评：本题考查学生利用化学反应方程式的计算，将镁的质量代入方程式计算即可，关于装置能否上浮问题注重了学科之间的综合，难度较大，建议使用密度来分析而不采用重力与浮力的关系来分析．
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