Question

18．為測定鎂和硫酸鎂固體混合物中鎂元素的質量分數，先稱取混合物10g，放入一干凈的燒杯中，然后取一定溶質質量分數的稀硫酸100g，平均分成四次加入其中，充分震蕩，實驗所得數據見表：

	第1次	第2次	第3次	第4次
加入稀硫酸的質量/g	25	25	25	25
生成氫氣的總質量/g	0.15	x	0.4	0.4

（1）表中x的數值為0.3g
（2）上述稀硫酸的質量分數是29.4%
（3）現用60g溶質質量分數為98%的濃硫酸，配制上述實驗中所需溶質質量分數的硫酸溶液，需加入多少克水？（列式計算）
（4）固體混合物中，鎂元素的質量分數為多少？

Answer 1

分析 （1）根據表中數據分析可知x值為0.3g；
（2）根據表中的數據可知，第一次硫酸完全反應，依據生成的氫氣質量進行計算；
（3）根據氫氣的質量，利用化學方程式 Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑求出反應的鎂和硫酸，然后根據溶質的質量分數公式即可求出稀硫酸的溶質的質量分數，最后通過溶液的稀釋溶質不變列比例式可求出加入水的質量；
（4）求出混合物中硫酸鎂的質量和硫酸鎂中鎂元素的質量，加上鎂的質量可知混合物鎂元素的總質量，比上混合物的質量即是鎂元素的質量分數．

解答 解：（1）第1次和第2次反應生成的氫氣質量相等，都是0.15g，所以第1、2次加入稀硫酸完全反應后，一共產生0.3g氫氣，X的數值為0.3；
（2）設參加反應的硫酸的質量為m
Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
    98          2
     m        0.15g
   $\frac{98}{m}$=$\frac{2}{0.15g}$
    m=7.35g
所以硫酸的質量分數為：$\frac{7.35g}{25g}$×100%=29.4%；
（3）設生成0.4g氫氣需要硫酸的質量為y，需要鎂的質量為x
由于每25g硫酸對應0.15g氫氣，所以當生成0.4g氫氣時消耗酸溶液的質量為$\frac{0.4g}{0.15g}$×25g≈66.7g
  Mg+H₂SO₄=MgSO₄+H₂↑
  24    98      2
  x     y      0.4g
$\frac{24}{x}$=$\frac{98}{y}$=$\frac{2}{0.4g}$
x=4.8g  
y=19.6g
所以稀硫酸的質量分數為：$\frac{19.6g}{66.7g}$×100%≈29.4%
把60g溶質質量分數為98%的濃硫酸配制質量分數為29.4%稀硫酸溶液，需加水為m克水，
60×98%=（60+m）×29.4%
m=140g
（4）混合物中硫酸鎂的質量為：10g-4.8g=5.2g
則5.2g硫酸鎂中鎂元素的質量為：5.2g×$\frac{24}{120}$=1.04g
所以10g鎂和硫酸鎂固體混合物中鎂元素的質量分數為：$\frac{4.8g+1.04g}{10g}$×100%=58.4%．
故答案為：（1）0.3g；
（2）29.4%；
（3）140g；
（4）固體混合物中鎂元素的質量分數是58.4%．

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．