Question

3．用3.2g含有一定杂质的镁条与足量的稀硫酸反应制取氢气（杂质不与硫酸反应），收集到氢气2.24L（已折算到标准状况下），再往反应后的溶液中滴加NaOH溶液，使镁元素转化成Mg（OH）₂沉淀，发现生成的沉淀质量与加入NaOH溶液中NaOH的物质的量有如图所示关系，试求：
（1）含杂质的镁条中镁元素的质量分数．
（2）生成的Mg（OH）₂沉淀的质量．
（3）原硫酸溶液中硫酸的物质的量．

Answer 1

分析 （1）根据氢气的体积求出物质的量，由方程式计算Mg的物质的量和质量，再求出质量分数；
（2）由图象可知，生成沉淀消耗的氢氧化钠为0.2mol，根据离子方程式计算生成沉淀的物质的量和质量；
（3）当消耗0.4molNaOH时，镁离子全部转化为沉淀，溶液中的溶质为Na₂SO₄，根据原子守恒计算．

解答 解：（1）已知氢气为2.24L，则n（H₂）=$\frac{V}{{V}_{m}}$=$\frac{2.24L}{22.4L/mol}$=0.1mol，
设参加反应的Mg的质量为x
Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
24g             1mol
x              0.1mol
x=$\frac{24g×0.1mol}{1mol}$=2.4g；
含杂质的镁条中镁元素的质量分数为$\frac{2.4g}{3.2g}$×100%=75%；
答：含杂质的镁条中镁元素的质量分数为75%；
（2）由图象可知，生成沉淀消耗的氢氧化钠为0.2mol，
氢氧化钠与硫酸镁的离子方程式为：Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓，
则n[Mg（OH）₂]=$\frac{1}{2}$n（OH^-）=0.1mol，所以生成的Mg（OH）₂沉淀的质量为0.1mol×58g/mol=5.8g；
答：生成的Mg（OH）₂沉淀的质量为5.8g；
（3）当消耗0.4molNaOH时，镁离子全部转化为沉淀，溶液中的溶质为Na₂SO₄，则n（H₂SO₄）=n（Na₂SO₄）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=0.2mol，
答：原硫酸溶液中硫酸的物质的量为0.2mol．

点评 本题考查了有关方程式的计算，题目难度不大，侧重于考查学生的分析能力和计算能力，注意原子守恒在化学方程式计算中的应用．