Question

某課外活動小組同學用圖中裝置（固定裝置未畫出）測定含有雜質的鎂帶中鎂單質的質量分數（雜質與酸接觸不產生氣體）．實驗過程是：
①取一段鎂帶樣品，準確稱得其質量為0.030g．
②往量氣管內裝水至低于刻度“0”的位置，如圖所示，（未裝藥品）裝配好器．
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上，塞緊橡皮塞．
⑤調整量氣管液面，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．
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的化學方程式：

 

．
（2）能否用托盤天平稱量0.030g鎂帶樣品

 

．（填“能”或“不能”）
（3）若不改變溫度，如何檢查圖中所示裝置的氣密性？

 

．
（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果

 

（填“是”或“否”）．理由是

 

．
（5）若實際測得氫氣的體積與理論值相比偏大，則可能的原因是

 

．
（6）經換算，該實驗獲得的氫氣質量為0.002g．求：0.030g該不純鎂帶中單質鎂的質量分數（通過計算回答）？

Answer 1

分析：（1）根據方程式的書寫方法考慮；（2）根據天平的準確值考慮；（3）只要是想法形成一個密閉體系，再通過改變壓力來觀察即可；（4）根據題干中同溫同壓下，不同氣體混合后體積等于混合前各氣體體積之和來考慮；（5）根據實驗過程來分析結果；（6）通過方程式由氫氣的質量算出鎂的質量，再用鎂的質量除以原來鎂條的質量．

解答：解：（1）反應物為鎂和硫酸，生成物為硫酸鎂和氫氣，氫氣后面標上上升符號，把短線改成等號；
（2）因為托盤天平只能準確到0.1g，所以不能稱量0.030g鎂帶樣品；
（3）根據連通器原理可知如果裝置漏氣的話兩端壓強相等都等于外界大氣壓，兩管內液面始終處于同一水平面，如果高度不同，說明裝置不漏氣，所以可以將玻璃管下移一段距離，使玻璃管與量氣管形成一段液面差，如果液面差高度保持不變，則裝置不漏氣；
（4）在同溫同壓下，不同氣體混合后體積等于混合前各氣體體積之和，所以反應前試管內是空氣，反應后是氫氣，體積是相等的，所以不影響實驗結果；
（5）根據第⑦步中待冷卻至室溫后，再次記錄量氣管中液面位置，如果不冷卻到室溫，就會產生誤差，因為鎂與硫酸反應時會放出熱量；
（6）解：設要生成0.002g 氫氣，需要參加反應的鎂條質量為X，則：
      Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
      24              2
      X            0.002g
根據：

24

2

=

X

0.002g

解得：X=0.024g，所以不純鎂帶中單質鎂的質量分數：

0.024g

0.030g

×100%=80%．
故答案為：（1）Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
（2）不能
（3）將玻璃管下移一段距離，使玻璃管與量氣管形成一段液面差，如果液面差高度保持不變，則裝置不漏氣．
（4）否．因為殘留的氫氣體積等于從試管中排出的空氣體積，對實驗結果無影響
（5）裝置未完全冷卻就記錄液面位置
（6）80%

點評：通過回答本題知道了天平的準確值，裝置氣密性的檢查方法，根據方程式的有關計算，還進一步熟悉了方程式的書寫步驟．