Question

若取質量均為mg的鎂和鐵，分別投入到50g溶質質量分數相同的硫酸中，充分反應后，均產生0.2g氫氣．請分析推斷和計算：
（1）充分反應后，一定有剩余的金屬是

鎂

，m的取值范圍為

m≥5.6

；
（2）硫酸中H₂SO₄的質量分數．（相對原子質量：H-1、O-16、S-32、Mg-24、Fe-56）

Answer 1

分析：等質量鐵和鎂與足量的稀硫酸反應，鎂放出氫氣的質量大于鐵，而題設中產生氫氣量均為0.2g，可推斷出稀硫酸量不足而被完全反應，而金屬鎂一定有剩余；假設鐵與硫酸恰好完全反應，根據生成氫氣的質量可計算出金屬質量m的最小值及參加反應的硫酸的質量，然后計算該稀硫酸中溶質的質量分數．

解答：解：根據反應的化學方程式：
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑    Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
56             2       24              2
5.6g           0.2g    2.4g           0.2g
故可得知，等質量鐵和鎂與足量的稀硫酸反應，鎂放出氫氣的質量大于鐵；
根據題中信息可以知道等質量的鐵和鎂，產生等質量的氫氣，故可判斷金屬鎂一定有剩余、鐵可能有剩余或恰好完全反應；
產生0.2g氫氣可計算至少需要5.6g鐵，即m的值等于5.6g時鐵無剩余，大于5.6g時有剩余；即m的值大于等于5.6g，
（2）根據（1）中的解答可以知道，稀硫酸的量不足，
設生成0.2g氫氣需要硫酸的質量為x
Fe+H₂SO₄═FeSO₄+H₂↑
    98           2
    x          0.2g

98

x

=

2

0.2g

解得：x=9.8g
所以稀硫酸中溶質的質量分數=

9.8g

50g

×100%=19.6%；
答：硫酸中H₂SO₄的質量分數為19.6%．
故答案為：（1）鎂；m≥5.6；
（2）19.6%．

點評：本題考查了金屬與酸反應生成的氫氣質量的有關計算，完成此題，可以依據已有的知識結合根據化學方程式的計算進行．