Question

19．某学生做了如图所示的实验．

	第一次	第二次
加入l0%硫酸铜溶液的质量	m	m
加入镁粉的质量	1.2g	2.4g
加入氢氧化钠溶液质量	80g	80g

若第二次所加物质恰好完全反应（滤液损失忽略不计），请回答下列问题：
（1）写出第二次实验中发生反应的化学方程式Mg+CuSO₄=Cu+MgSO₄、MgSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Mg（OH）₂↓；
（2）第一次实验后溶液中溶质的变化情况为硫酸铜减小至消失，硫酸镁的质量先增加后减少至消失，硫酸钠的质量增加；
（3）根据已知条件列出求解第二次实验生成沉淀物质的质量（X）的比例式$\frac{24}{2.4g}$=$\frac{58}{x}$；
（4）实验中加入硫酸铜溶液的质量（m）为160g；
（5）若第二次反应后所得不饱和溶液中溶质的质量分数为5%，则向所得滤液中应加入水的质量为53.8g．

Answer 1

分析 （1）根据镁和硫酸铜反应生成硫酸镁和铜，硫酸镁和氢氧化钠反应生成硫酸钠和氢氧化镁沉淀进行分析；
（2）根据刚开始溶液的溶质是硫酸铜，加入镁粉后，镁会与硫酸铜反应生成硫酸镁和铜，溶质变成硫酸镁，加入氢氧化钠后，硫酸镁和氢氧化钠会生成氢氧化镁沉淀和硫酸钠，溶质变成硫酸钠进行分析；
（3）根据镁和硫酸铜反应生成硫酸镁和铜，硫酸镁和氢氧化钠反应生成硫酸钠和氢氧化镁沉淀，找出镁和氢氧化镁的关系式，然后结合题中的数据进行解答；
（4）根据第二次所加物质恰好完全反应，结合镁的质量可以计算硫酸铜的质量；
（5）根据溶液稀释前后溶质质量不变进行分析．

解答 解：（1）镁和硫酸铜反应生成硫酸镁和铜，硫酸镁和氢氧化钠反应生成硫酸钠和氢氧化镁沉淀，化学方程式为：Mg+CuSO₄=Cu+MgSO₄、MgSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Mg（OH）₂↓；
（2）Mg+CuSO₄=Cu+MgSO₄、MgSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Mg（OH）₂↓
根据镁元素守恒可知，设生成氢氧化镁质量为x，
Mg-------Mg（OH）₂↓
24          58
2.4g        x
  $\frac{24}{2.4g}$=$\frac{58}{x}$
   x=5.8g
（3）设参加反应的硫酸铜的质量为m，生成铜质量为n，
 Mg+CuSO₄=Cu+MgSO₄
 24   160  64     
 2.4g  m    n
   $\frac{24}{2.4g}$=$\frac{160}{m}$=$\frac{64}{n}$
    m=16g
    n=6.4g
所以实验中加入硫酸铜溶液的质量为：$\frac{16g}{10%}$=160g；
（5）生成硫酸钠质量为z，
  MgSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Mg（OH）₂↓
              142      58
               z       5.8g
          $\frac{142}{z}$=$\frac{58}{5.8g}$
          z=14.2g
       反应后溶液的质量为：160g+2.4g+80g-5.8g-6.4g=230.2g，
设需要加水的质量为y，
  $\frac{14.2g}{230.2g+y}$=5%
   y=53.8g．
故答案为：（1）Mg+CuSO₄=Cu+MgSO₄、MgSO₄+2NaOH=Na₂SO₄+Mg（OH）₂↓；
（2）硫酸铜减小至消失，硫酸镁的质量先增加后减少至消失，硫酸钠的质量增加；
（3）$\frac{24}{2.4g}$=$\frac{58}{x}$；
（4）160g；
（5）53.8g．

点评 本题难度很大，即考查了化学方程式的书写，有考查了根据化学方程式的计算、反应后溶液中溶质质量分数的计算、稀释问题等，需逐步分析细心解答．