Question

（2011年福建福州，17題）某課外活動小組同學用圖12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。按圖12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，如何用簡單的方法檢查圖12所示裝置的氣密性？
                                                                               
（4）經換算，該實驗獲得的氫氣質量為0.0020g。該鎂帶中單質鎂的質量分數是           。
（5）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                                          。

Answer 1

（1）Mg+ H₂SO₄= MgSO₄+H₂↑ (2)不能
（3）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，則表示漏氣。(合理答案均可得分)
（4）80%
（5）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，所以對實驗最終結果沒有影響。

分析：（1）鎂與硫酸發生置換反應，反應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液面而產生壓強差而檢查該裝置的氣密性；
（4）根據反應的化學方程式，由產生氫氣質量計算鎂帶中鎂的質量，進而計算該鎂帶中單質鎂的質量分數；
（5）根據“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，裝置內氣體體積為空氣的體積與生成氫氣體積之和，試管內的留有的氫氣與排出的空氣體積相等，并不影響測定結果．
解答：解：（1）鎂與硫酸發生置換反應生成硫酸鎂和氫氣，反應的化學方程式為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）設鎂的質量為x
Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
24              2
x              0.0020g
=
x=0.024g
該鎂帶中單質鎂的質量分數=×100%=80%
故答案為：80%；
（5）根據“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”，留在試管內的氫氣排出等體積的空氣而使裝置內氣體體積總和不變，因此，此部分氫氣并不影響對產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，所以對實驗最終結果沒有影響．