Question

8．氫氣曾被用于飛艇和載人氣球．某實驗小組同學(xué)設(shè)計了如圖裝置模擬氫氣探空氣球（裝置中氣球固定在礦泉水瓶上）．礦泉水瓶和氣球的質(zhì)量為20g，氣球中鎂條的質(zhì)量為4.8g，瓶中盛有溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為30%的硫酸溶液75.2g，瓶底與桌面的接觸面積為4cm²．（Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑）
（1）反應(yīng)前礦泉水瓶對桌面的壓強為5×10³帕；
（2）反應(yīng)完全后生成氫氣的質(zhì)量為多少？
（3）通過計算說明：該裝置在空氣中能否上��？（假設(shè)反應(yīng)后裝置內(nèi)外壓強相等，已知ρ_空氣=1.3g/L，ρ_氫氣=0.09g/L）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)壓強公式P=$\frac{F}{S}$，F(xiàn)=G，計算；
（2）根據(jù)鎂的質(zhì)量結(jié)合化學(xué)方程式求出氫氣的質(zhì)量；
（3）根據(jù)F浮=ρ空gV排，求出浮力，與重力G比較．

解答 解：（1）G=mg=（0.02+0.0048+0.0752）kg×10N/kg=1N
P=$\frac{F}{S}$=$\frac{1N}{2{{×10}^{-4}m}^{2}}$=5×10³Pa；
（2）設(shè)生成氫氣的質(zhì)量為x
Mg+H₂SO₄═MgSO₄+H₂↑
24             2
4.8g           x
$\frac{24}{4.8g}=\frac{2}{x}$
X=0.4g
答：反應(yīng)完全后生成氫氣的質(zhì)量為0.4g．
（3）V氫=m/V=0.4g/0.09g/L=4.44L
F浮=ρ空gV排=1.3×g/L×4.44L×10N/kg
=5.78g×10N/kg=0.0578N 
G=mg=（20+4.8+75.2）×10^-3kg×10N/kg=1N
∵F�。糋
∴該裝置在空氣中不能上�。�
故答案為：
（1）5000帕    
（2）0.4g
（3）該裝置在空氣中不能上浮．

點評 本題考查學(xué)生利用化學(xué)反應(yīng)方程式的計算，將鎂的質(zhì)量代入方程式計算即可，關(guān)于裝置能否上浮問題注重了學(xué)科之間的綜合，難度較大，建議使用密度來分析而不采用重力與浮力的關(guān)系來分析．