Question

2．現有鎂和硫酸鎂固體混合物40克，平均分成4份，分別置于潔凈的燒杯中，每個燒杯中先加入110.4克水，然后向燒杯中加入一定質量分數的稀硫酸，測得實驗數據如表：

	實驗一	實驗二	實驗三	實驗四
原固體混合物的質量	10g	10g	10g	10g
加入稀硫酸的質量	20g	40g	80g	85g
生成氣體的質量	0.1g	m	0.4g	0.4g

（1）計算實驗中所用稀硫酸的溶質質量分數．
（2）計算恰好完成反應那次實驗所得溶液中溶質的質量分數．

Answer 1

分析 根據第3次加入稀硫酸時，仍然能夠產生氫氣，說明第2次加入稀硫酸時，硫酸完全反應，生成的氫氣應該是第1次生成氫氣的質量2倍；也就是說每20g稀硫酸可以生成0.1g氫氣，那么80g稀硫酸可以生成0.4g氫氣，實驗四算的質量增加，生成氫氣的質量不變，說明實驗三恰好完全反應．
根據氫氣的質量求出混合物中鎂的質量、稀硫酸中溶質質量以及硫酸鎂的質量，進根據生成的硫酸鎂以及原混合物中硫酸鎂的質量，利用溶質質量分數公式求出反應后溶液中硫酸鎂的質量分數即可．根據生成的硫酸鎂以及原混合物中硫酸鎂的質量，利用溶質質量分數公式求出反應后溶液中硫酸鎂的質量分數即可．

解答 解：根據第3次加入稀硫酸時，仍然能夠產生氫氣，說明第2次加入稀硫酸時，硫酸完全反應，生成的氫氣應該是第1次生成氫氣的質量2倍；也就是說每20g稀硫酸可以生成0.1g氫氣，那么80g稀硫酸可以生成0.4g氫氣，實驗四算的質量增加，生成氫氣的質量不變，說明實驗三恰好完全反應．
設設混合物中鎂的質量為x，稀硫酸中溶質質量為y，生成硫酸鎂的質量為z．
Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
24   98    120   2
x    y     z    0.4g
$\frac{24}{x}=\frac{98}{y}=\frac{120}{z}=\frac{2}{0.4g}$
x=4.8g
y=19.6g
z=24g
（1）實驗中所用稀硫酸的溶質質量分數=$\frac{19.6g}{80g}×$100%=24.5%；
（2）則原混合物中硫酸鎂的質量為：10g-4.8g=5.2g
實驗所得溶液中硫酸鎂的質量為24g+5.2g=29.2g
實驗所得溶液質量=10g+110.4g+80g-0.4g=200g
恰好完成反應那次實驗所得溶液中溶質的質量分數=$\frac{29.2g}{200g}×$100%=14.6%
答案：
（1）實驗中所用稀硫酸的溶質質量分數為24.5%；
（2）恰好完成反應那次實驗所得溶液中溶質的質量分數為14.6%．

點評 本題主要考查有關化學方程式的計算以及溶質的質量分數的計算，難度較大，需要注意規范的解題步驟．