16. 某兴趣小组设计如下图所示的实验方案测定某金属镁样品中镁的质量分数(杂质不溶于水也不参加反应)。请计算：

(1) $a=$ 。
(2) 金属镁样品中镁的质量分数。

16.(1) 204.6 (2) 96%

【分析】
镁样品中的镁与稀盐酸反应生成氯化镁和氢气，杂质不参与反应。根据质量守恒定律，反应前后体系总质量的差值为生成氢气的质量。先通过第一次反应的质量差算出部分氢气质量，结合第二次稀盐酸恰好完全反应的条件，求出总氢气质量，进而得到固液混合物质量a；再利用总氢气质量结合化学方程式计算镁的总质量，最终求出镁的质量分数。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律，第一次加入150g稀盐酸时，生成氢气的质量为：$5\ \mathrm{g} + 150\ \mathrm{g} - 154.7\ \mathrm{g} = 0.3\ \mathrm{g}$。
由于第二次加入50g稀盐酸恰好完全反应，且稀盐酸浓度均匀，150g稀盐酸对应生成0.3g氢气，因此50g稀盐酸生成氢气的质量为$0.3\ \mathrm{g} ÷ 3 = 0.1\ \mathrm{g}$。
两次反应共生成氢气的质量为$0.3\ \mathrm{g} + 0.1\ \mathrm{g} = 0.4\ \mathrm{g}$，则固液混合物的质量$a = 5\ \mathrm{g} + 150\ \mathrm{g} + 50\ \mathrm{g} - 0.4\ \mathrm{g} = 204.6\ \mathrm{g}$。
(2) 设样品中镁的总质量为$x$。
反应的化学方程式为：$\ce{Mg + 2HCl = MgCl_{2} + H_{2}\uparrow}$
各物质的质量关系：$\ce{Mg}$与$\ce{H_{2}}$的质量比为$24:2$，则：
$\frac{24}{2} = \frac{x}{0.4\ \mathrm{g}}$
解得：$x = \frac{24 × 0.4\ \mathrm{g}}{2} = 4.8\ \mathrm{g}$
样品中镁的质量分数为：$\frac{4.8\ \mathrm{g}}{5\ \mathrm{g}} × 100\% = 96\%$
【答案】
(1) $204.6$；(2) $96\%$
【知识点】
质量守恒定律、化学方程式计算、物质质量分数计算
【点评】
本题结合质量守恒定律和化学方程式进行计算，核心是利用反应前后总质量差求氢气质量，再通过方程式计算镁的质量，需掌握质量守恒的应用和化学计算的基本步骤，属于中等难度的化学计算题型。
【难度系数】
0.5