Question

2．张南同学为测定某稀硫酸溶液中溶质的质量分数，取900g稀硫酸，平均分成6份，分别向其中加入镁粉使之充分反应，每次加入的镁粉的质量及测定生成硫酸镁的质量，记录数据如表：

实验次数	一	二	三	四	五	六
加入镁粉的质量/g	1	2	3	4	5	6
生成硫酸镁的质量/g	5		15	18		18

（1）写出实验中发生反应的化学方程式Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑．
（2）上表中两个空格内的数据分别是10和18．
（3）第一次反应结束后，消耗硫酸质量（x）的比例式为$\frac{98}{x}=\frac{120}{5g}$．
（4）这种稀硫酸中溶质的质量分数为9.8%．
（5）若第四次反应完成后，把所得溶液蒸发掉3.3g水（此过程没有晶体析出），则最终所得溶液溶质的质量分数为3%．
（6）若用98%的浓硫酸配制上述实验中所需的稀硫酸，则需要加蒸馏水的质量为802g．

Answer 1

分析 （1）根据镁与硫酸反应生成硫酸镁写出反应的化学方程式解答；
（2）观察并对比表格中的数据可知：第三次实验中的数据为第一次实验的3倍，而第3次生成硫酸镁的质量是第一次的三倍，据此可推算出加入2克镁时生成硫酸镁的质量；加入4克镁与加入6克镁生成硫酸镁的质量都为18克，说明此时硫酸已完全反应．由此可知，五次实验中镁也有剩余，即可推出第五次生成硫酸镁的质量应与第四次相同．
（3）根据镁与硫酸反应生成硫酸镁，以根据第四次、第五次或第六次实验中硫酸镁的质量求出参加反应的硫酸的质量；
（4）计算稀硫酸的溶质质量分数，必须选一组硫酸完全参加反应的组别进行计算，即选择硫酸与镁恰好完全反应或镁过量的组别进行计算；所以可以根据第四次、第五次或第六次实验中硫酸镁的质量求出参加反应的硫酸的质量，然后再根据质量分数公式进行计算即可．
（5）依据反应中生成的硫酸镁和有关溶质质量分数的计算情况分析解答；
（6）依据溶液稀释前后溶质的质量不会变化分析解答；

解答 解：
（1）镁与硫酸反应生成硫酸镁，反应的化学方程式为：Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑；
（2）观察并对比表格中的数据可知：第3次实验中的数据为第一次实验的3倍，而第3次生成硫酸镁的质量是第一次的三倍，据此可推算出加入2克镁时生成硫酸镁的质量为10克；加入4克镁与加入6克镁生成硫酸镁的质量都为18克，说明此时硫酸已完全反应．由此可知，五次实验中镁也有剩余，即可推出第五次生成硫酸镁的质量应与第四次相同，也为18克．
（3）第一次反应结束后，消耗硫酸质量的质量为x
Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
    98     120
    x       5g
$\frac{98}{x}=\frac{120}{5g}$
（4）设第五、六次实验中样品中参加反应的硫酸的质量为y，生成氢气的质量为z
Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
     98   120    2                   
      y    18g   z
$\frac{98}{y}=\frac{120}{18g}$
解之得：y=14.7g，
$\frac{120}{18g}=\frac{2}{z}$
z=0.3g
稀硫酸中溶质的质量分数是：$\frac{14.7g}{150g}×$100%=9.8%．
（5）若第四次反应完成后，硫酸没有完全消耗，把所得溶液蒸发掉3.3g水（此过程没有晶体析出），则最终所得溶液溶质的质量分数为$\frac{18g}{150×4+10g-0.3g-3.3g}×$100%≈3%；
（6）设所用浓硫酸的质量是m
m×98%=900g×9.8%
m=90g
则需要加蒸馏水的质量为900g-98g=802g
故答案为：
（1）Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑；
（2）10，18；
（3）$\frac{98}{x}=\frac{120}{5g}$
（4）9.8%；
（5）3%；
（6）802g．

点评 利用实验数据中变化量的变化关系，分析反应的进行情况，对后面的计算时数据选择起着决定性作用；只有使用物质完全反应时的实验数据进行计算才能得到正确的结果．