Question

10．某學生在課外活動中用一定量的二價金屬R和稀硫酸反應來制取氫氣，所做5次實驗結果記錄如下表（假設每次實驗所產生的氫氣全部被收集，體積在同溫同壓下測定）．

實驗編號	R的質量/g	稀硫酸的體積/mL	生成H2的體積/L
1	1.5	50.0	1.47
2	2.0	50.0	1.96
3	2.2	50.0	2.16
4	2.5	50.0	2.16
5	3.0	50.0	2.16

根據上述實驗結果進行分析、計算，并回答下列問題：
（1）實驗3中，金屬R是否過量？（填“過量”、“不足”、“恰好反應”）恰好反應，其判斷依據是數據可以看出，酸的量一定，反應中酸過量時，金屬質量和氫氣的量成正比，酸不足時，氫氣的量不再發生變化，$\frac{1.5}{1.47}=\frac{2.0}{1.96}=\frac{2.2}{2.16}$，實驗4和5氣體體積不變，則實驗3可認為是恰好反應．
（2）若在當時實驗條件下，H₂的密度為0.085g/L，使用的稀硫酸密度為1.12g/cm³，則實驗1所得溶液中RSO₄的質量分數為13.1%．
（3）t℃時，若實驗3所得RSO₄溶液恰好構成飽和溶液，則該溫度下RSO₄的溶解度是24.4g．

Answer 1

分析 根據金屬與酸的反應得到的數據可以看出，酸的量一定，反應中酸過量時，金屬質量和氫氣的量成正比，酸不足時，氫氣的量不再發生變化，$\frac{1.5}{1.47}=\frac{2.0}{1.96}=\frac{2.2}{2.16}$，實驗4和5氣體體積不變，則實驗3可認為是恰好反應，然后根據化學方程式進行計算．

解答 解：（1）根據數據和酸的量不變，酸過量時，金屬質量和氫氣的量成正比，酸不足時，氫氣的量不變，則金屬一定過量的是實驗4和5，酸一定過量的是實驗1和2，而第3組是金屬恰好適量．故答案為：恰好反應；數據可以看出，酸的量一定，反應中酸過量時，金屬質量和氫氣的量成正比，酸不足時，氫氣的量不再發生變化，$\frac{1.5}{1.47}=\frac{2.0}{1.96}=\frac{2.2}{2.16}$，實驗4和5氣體體積不變，則實驗3可認為是恰好反應．
（2）設金屬的相對原子質量為X，則
R+H₂SO₄═RSO₄+H₂↑
X                          2
1.5g          0.085g/L×1.47L
$\frac{X}{1.5g}=\frac{2}{0.085g/L×1.47L}$
解得：X═24，
設RSO₄的質量為y
R+H₂SO₄═RSO₄+H₂↑
24              120
1.5g             y
$\frac{24}{1.5g}=\frac{120}{y}$
y=7.5g
50.0mL=50.0cm³
則實驗1所得溶液中RSO₄的質量分數為$\frac{7.5g}{1.5g+50.0c{m}^{3}×1.12g/c{m}^{3}-0.085g/L×1.47L}$×100%≈13.1%
答：則實驗1所得溶液中RSO₄的質量分數為13.1%．
（3）設硫酸的質量分數為z，實驗3生成RSO₄的質量為w，則
                R+H₂SO₄═RSO₄+H₂↑
                     98          120    2
50cm³×1.12g/cm³×z      w    0.085g/L×2.16L
$\frac{98}{50c{m}^{3}×1.12g/c{m}^{3}×z}=\frac{120}{w}=\frac{2}{0.085g/L×2.16L}$
解得：z≈16.0%，w≈11.0g
所以若實驗3所得RSO₄溶液中水的質量為50.0cm³×1.12g/cm³×（1-16.0%）=47.04g，
設該溫度下RSO₄的溶解度是m
$\frac{100}{m}=\frac{47.04g}{11.0g}$
m≈24.4g
答：該溫度下RSO₄的溶解度是24.4g．

點評 本題能考查學生對數據的處理和應用，要求學生能利用化學方程式進行計算，掌握計算的格式，但計算較復雜．