Question

5．某課外活動小組同學(xué)用圖裝置（固定裝置未畫出）測定含有雜質(zhì)的鎂帶中鎂單質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)（雜質(zhì)與酸接觸不產(chǎn)生氣體）．實驗過程是：
①取一段鎂帶樣品，準(zhǔn)確稱得其質(zhì)量為0.030g．
②往量氣管內(nèi)裝水至低于刻度“0”的位置．按圖所示（未裝藥品）裝配好儀器．
③檢查裝置氣密性．
④在試管中加入足量的稀硫酸，稍傾斜試管，將用水濕潤的鎂帶小心貼在試管壁上，塞緊橡皮塞．
⑤調(diào)整量氣管液面，使兩邊的液面保持同一水平，記錄量氣管中液面位置．
⑥把試管底部略為抬高，使鎂帶與稀硫酸接觸完全反應(yīng)．
⑦待冷卻至室溫后，再次記錄量氣管中液面位置．
⑧算出量氣管中增加的氣體體積為23.96mL．
已知：同溫同壓下，不同氣體混合后體積等于混合前各氣體體積之和．
請回答下列問題：
（1）寫出鎂與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑．
（2）能否用托盤天平稱量0.030g鎂帶樣品，不能（填“能”或“不能”）．
（3）若不改變溫度，如何用較簡單的方法檢查如圖所示裝置的氣密性？把玻璃管下移一段距離，使玻璃管和量氣管中的水形成一定的液面差，如果一段時間后液面差保持不變，則說明裝置不漏氣；反之，則表示裝置漏氣．
（4）實驗過程⑦中再次記錄量氣管的液面位置時，試管中留有氫氣，是否會影響實驗最終結(jié)果否（填“是”或“否”）．理由是因為試管中留有的氫氣體積等于從試管中排出的空氣體積，所以對實驗最終結(jié)果沒有影響．
（5）經(jīng)換算，該實驗獲得的氫氣質(zhì)量為0.0020g．該鎂帶中單質(zhì)鎂的質(zhì)量分數(shù)是80%．（要求：寫出完整的計算過程）

Answer 1

分析 （1）鎂與硫酸發(fā)生置換反應(yīng)，反應(yīng)生成硫酸鎂同時放出氫氣；
（2）稱量0.030g鎂需要精確度為0.001g的天平，而托盤天平的精確度一般為0.1g，不能稱量0.030g鎂帶樣品；
（3）在不改變溫度的情況下，可通過抬高或降低玻璃管內(nèi)液面而產(chǎn)生壓強差而檢查該裝置的氣密性；
（4）根據(jù)“同溫同壓下，不同氣體混合后體積等于混合前各氣體體積之和”可知，裝置內(nèi)氣體體積為空氣的體積與生成氫氣體積之和，試管內(nèi)的留有的氫氣與排出的空氣體積相等，并不影響測定結(jié)果；
（5）根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式，由產(chǎn)生氫氣質(zhì)量計算鎂帶中鎂的質(zhì)量，進而計算該鎂帶中單質(zhì)鎂的質(zhì)量分數(shù)．

解答 解：（1）鎂與硫酸發(fā)生置換反應(yīng)生成硫酸鎂和氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑；
故答案為：Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑；
（2）托盤天平只能精確到0.1g，因此不能使用托盤天平稱量出0.030g鎂；故答案為：不能；
（3）抬高玻璃管會使裝置內(nèi)氣體壓強增大而降低玻璃管則會使氣體壓強減小，通過壓強的改變并能維持這種改變，可檢查裝置的氣密性；
故答案為：把玻璃管下移一段距離，使玻璃管和量氣管中的水形成一定的液面差，如果一段時間后液面差保持不變，則說明裝置不漏氣；反之，則表示裝置漏氣；
（4）根據(jù)“同溫同壓下，不同氣體混合后體積等于混合前各氣體體積之和”，留在試管內(nèi)的氫氣排出等體積的空氣而使裝置內(nèi)氣體體積總和不變，因此，此部分氫氣并不影響對產(chǎn)生氫氣的體積的測量；
故答案為：否；因為試管中留有的氫氣體積等于從試管中排出的空氣體積，所以對實驗最終結(jié)果沒有影響；
（5）設(shè)鎂的質(zhì)量為x
Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
24              2
x              0.0020g
$\frac{24}{2}=\frac{x}{0.0020g}$
x=0.024g
該鎂帶中單質(zhì)鎂的質(zhì)量分數(shù)=$\frac{0.024g}{0.030g}$×100%=80%
故答案為：80%．

點評 本題以創(chuàng)新實驗裝置的形式，對儀器的使用、裝置氣密性的檢查、化學(xué)計算、實驗方案評價等進行考查，需要一定的思考靈活．