Question

某二價金屬M的氧化物10g與90g稀硫酸恰好完全反應后，形成無色透明溶液，測得反應后溶液中溶質的質量分數為30%．請計算（保留一位小數）：
（1）該金屬M的相對原子質量和上述稀硫酸中溶質的質量分數．
（2）反應后的溶液中，氫元素與氧元素的質量比．

Answer 1

解：（1）反應后的溶液中溶質質量=（10g+90g）×30%=30g
設金屬M的相對原子質量為m，稀硫酸中H₂SO₄的質量為x
MO+H₂SO₄═MSO₄+H₂O
m+16 98 m+96
10g x 30g

解得m=24，可知M為鎂元素

解得x=24.5g
稀硫酸中溶質的質量分數=×100%=27.2%
（2）已知反應后的溶液中MgSO₄的質量分數為30%，則H₂O為70%；即溶液中水的質量與硫酸鎂的質量比=70：30=7：3
則溶液中氫元素、氧元素質量比=（7×）：（7×+3×）=70：704≈1：10
答：（1）該金屬M的相對原子質量為24，上述稀硫酸中溶質的質量分數為27.2%；
（2）反應后的溶液中，氫元素與氧元素的質量比約為1：10．
分析：根據金屬M的化合價，二價金屬M的氧化物的化學式可以表示為MO，金屬氧化物與硫酸反應生成金屬M的硫酸鹽和水，該反應的化學方程式MO+H₂SO₄═MSO₄+H₂O；根據質量守恒定律，反應后所得溶液質量=10g+90g=100g；
根據反應的化學方程式，利用金屬氧化物及所生成硫酸鹽的質量可計算出金屬M的相對原子質量及反應消耗硫酸的質量；
恰好完全反應后所得的溶液為硫酸鹽的溶液，其中氫元素全部含在溶劑水中，而氧元素則分別含在水和溶質硫酸鹽中，利用水和硫酸鹽的質量關系，可計算溶液中氫、氧元素質量比．
點評：本題主要考查學生運用假設法和化學方程式進行計算和推斷的能力；其中反應后溶液中氫、氧元素質量比的計算有創新．