一道競賽題的幾種解法

一道競賽題的五種解法山東省沂水于洪洲試題：(2022年全國初中學(xué)生化學(xué)素質(zhì)和實驗?zāi)芰Ω傎惿綎|省初賽第29題）在mg20％的氫氧化鈉溶液中滴加2~3滴酚酞試液，然后邊攪拌邊逐滴向其中加入硫酸鎂溶液，至溶液的紅色完全褪去時，濾去沉淀，稱得剩余溶液總質(zhì)量為3mg。(1)計算所加硫酸鎂溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；(2）用N表示溶液中離子的數(shù)目，不同種離子用離子符號注明[如N(Na'）表示鈉離子的數(shù)目]，請建立坐標(biāo)系，繪制上述滴加過程中各種離子的數(shù)目隨溶液的不斷加入而變化的關(guān)系圖。解題思路：求溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，根據(jù)公式：溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝EQ\f(溶質(zhì)的質(zhì)量,溶液的質(zhì)量)×100％＝EQ\f(溶質(zhì)的質(zhì)量,溶質(zhì)的質(zhì)量＋溶劑的質(zhì)量)×100％，因此，需要求出溶質(zhì)的質(zhì)量和溶液的質(zhì)量，或者是溶質(zhì)的質(zhì)量和溶液中溶劑的質(zhì)量。在解本題時，根據(jù)已知?dú)溲趸c溶液的質(zhì)量和反應(yīng)后溶液的質(zhì)量結(jié)合化學(xué)反應(yīng)方程式求出MgSO4的質(zhì)量和MgSO4溶液的質(zhì)量，或者是MgSO4的質(zhì)量和MgSO4溶液中水的質(zhì)量，帶入上面的公式即可。解法1解：設(shè)生成Mg(OH)2的質(zhì)量為x，MgSO4的質(zhì)量為y.則2NaOH＋MgSO4==Na2SO4＋Mg(OH)2↓80120580.2myxEQ\f(80,＝EQ\f(58,x)＝EQ\f(120,y)解得：x＝y(tǒng)＝根據(jù)質(zhì)量守恒，反應(yīng)前溶液的總質(zhì)量為＝反應(yīng)后溶液的質(zhì)量＋氫氧化鎂沉淀的質(zhì)量＝3mg+＝則MgSO4溶液的質(zhì)量＝反應(yīng)前溶液的總質(zhì)量－氫氧化鈉溶液的質(zhì)量＝－mg＝MgSO4溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝EQ\f,×100%＝%(2)溶液中隨著硫酸鎂溶液的滴加，OH-離子的數(shù)目逐漸減少，最后為0；Na＋離子的數(shù)目不變；SO42－離子的數(shù)目逐漸增多；可繪制如圖所示的圖像解法2解：設(shè)加入MgSO4的質(zhì)量為x，反應(yīng)后溶液中Na2SO4的質(zhì)量為y.則2NaOH＋MgSO4==Na2SO4＋Mg(OH)2↓801201420.2mxyEQ\f(80,＝EQ\f(120,x)＝EQ\f(142,y)解得：x＝y(tǒng)＝NaOH溶液中H2O質(zhì)量＝mg－20%mg＝Na2SO4溶液中H2O質(zhì)量＝3mg－＝故MgSO4溶液中H2O質(zhì)量＝－＝又知MgSO4的質(zhì)量為,故MgSO4溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝EQ\f,＋×100%＝%(2)略，下同解法3解：設(shè)生成Mg(OH)2沉淀的質(zhì)量為x,所加硫酸鎂溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為y%,2NaOH＋MgSO4==Na2SO4＋Mg(OH)2↓80120580.2mxEQ\f(80,＝EQ\f(58,x)解得：x＝根據(jù)質(zhì)量守恒，加入的MgSO4溶液的質(zhì)量為：3mg＋－mg＝EQ\f(80,)＝EQ\f(120,·y%)解得：y＝14%解法4解：設(shè)硫酸鎂溶液的質(zhì)量為n,則生成Mg(OH)2的質(zhì)量為m＋n－3m2NaOH＋MgSO4==Na2SO4＋Mg(OH)2↓80120580.2mm＋n－3mEQ\f(80,＝EQ\f(58,m＋n－3m)n＝EQ\f(429m,200)MgSO4的質(zhì)量為：EQ\f(120×,80)＝EQ\f(3m,10)MgSO4溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)＝EQ\f(3m,10n)×100%＝EQ\f(3m,10)×EQ\f(200,429m)×100%＝14%解法5(1)依據(jù)題意，溶液的總質(zhì)量增加了2mg,其中包括硫酸鎂與氫氧化鈉反應(yīng)導(dǎo)致的溶液質(zhì)量增加以及硫酸鎂溶液中所含的水。設(shè)：氫氧化鈉轉(zhuǎn)化為硫酸鈉導(dǎo)致的溶液質(zhì)量增加量為x，硫酸鎂的質(zhì)量為y。2NaOH＋MgSO4==Na2SO4＋Mg(OH)2↓△m8012014258620.2myx解得：x＝y(tǒng)=硫酸鎂溶液中所含的水的質(zhì)量為：2m一0.155m