Question

鎂、鋁、鐵及其化合物在生產和生活中有廣泛的應用。

（1）鎂鋁合金用在飛機制造業，現有3．90克鎂鋁合金溶于足量的2mol/L稀硫酸中生成0．2mol氫氣，計算并確定鎂鋁合金中物質的量n(Mg): n(Al)=         。

（2）硫鐵礦的主要成分為FeS₂(假設雜質只含SiO₂)是生產硫酸的原料。取某硫鐵礦10g在足量的空氣中煅燒（4FeS₂+11O₂→2Fe₂O₃+8SO₂），充分反應后冷卻，稱得固體質量為7．4g（雜質SiO₂不反應）。該硫鐵礦中FeS₂的質量分數為               。

（3）現有一定量的鐵粉和鋁粉組成的混合物跟100 mL稀硝酸充分反應，反應過程中無任何氣體放出，往反應后的澄清溶液中逐漸加入4．00 mol·L^－1的NaOH溶液，加入NaOH溶液的體積與產生沉淀的質量的關系如圖所示(必要時可加熱，忽略氣體在水中的溶解)：縱坐標中A點的數值是                。

（4）煉鐵廠生產的生鐵常用于煉鋼。取某鋼樣粉末28．12g(假設只含Fe和C)，在氧氣流中充分反應，得到CO₂氣體224mL(標準狀況下)。

①計算此鋼樣粉末中鐵和碳的物質的量之比為                 （最簡單的整數比）。

②再取三份不同質量的上述鋼樣粉末分別加到100mL相同濃度的稀H₂SO₄中，充分反應后，測得的實驗數據如下表所示：

實驗序號	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入鋼樣粉末的質量（g）	2．812	5．624	8．436
生成氣體的體積（L）（標準狀況）	1．120	2．240	2．800

 

則該硫酸溶液的物質的量濃度為                   。

③若在上述實驗Ⅱ中繼續加入m克鋼樣粉末，計算反應結束后剩余的固體質量為    g (保留3位小數)

 

Answer 1

【答案】

（1）1:2 （2分）  

（2）78%（2分）    

（3）0．856（2分）

（4）①50∶1     

②1．25 mol/L

③ (m＋5．624)×g）

【解析】

試題分析：

（1）解：設Mg和Al的物質的量為x和y

Mg+H₂SO₄ =Mg SO₄+ H₂↑  2 Al+3H₂SO₄ = Al₂ (SO₄)₃+ 3H₂↑

x                  x      2                      3

                          y                      3/2 y

x+ 3/2 y =0．2     24 x+ 27*y=3．90    x=0．05   y=0．1

答：鎂鋁合金中物質的量n(Mg): n(Al)= 0．05: 0．1=1:2

（2）解：設FeS₂的質量為x

4FeS₂  +11O₂=2Fe₂O₃ +8SO₂      ⊿m

4*120                        （4*120-2*160）

x                               (10-7．4)

x=7．8        

答：硫鐵礦中FeS₂的質量分數為7．8*100%/10=78%

（3）設HN O₃的物質的量濃度為x；Al的物質的量為y；Fe的物質的量為z

OC段：HN O₃ ——--NaOH     EF段：Al-----Al（OH）₃——----- NaOH——------Na AlO₂

       100x         4*3                    y            4*（18．5-16．5）/1000

     x=0．12                                   y=0．008       

CD段：  Al——3 OH^———Al（OH）₃    Fe—— 3 OH^———Fe（OH）₃

                  3         1                           3           1

               0．024       0．008           4*（15-3）/1000-0．024      0．008

A點沉淀是氫氧化鐵，質量為： 107*0．008=0．856（g）

（4）①n_CO2= 0．224/22．4=0．01(mol)

C—— CO₂

0．01   0．01    n_Fe=(28．12-0．01*12)/56=0．5(mol)

此鋼樣粉末中鐵和碳的物質的量之比為  n_Fe: n_C = 0．5:  0．01=50∶1          

②由表可知：Ⅲ鋼樣過量，由氫氣量可求硫酸的量，n _H2=2．8/22．4=0．125(mol)

H₂SO₄------ H₂

0．05

該硫酸溶液的物質的量濃度為C=n/V=0．125/0．1=1．25（ mol/L）

③（設恰好溶解時鋼樣的質量為x，對于實驗I和III，    x＝7．030g

此時加入的鋼樣的質量為m＝7．030－5．624＝1．406g

①當鋼樣粉末中的鐵未全部溶解時，即m＞1．406g

反應結束后剩余固體的質量為m＋5．624－0．125×56＝（m－1．376）g

②當鋼樣粉末中的鐵全部溶解時，即m≤1．406g

反應結束后剩余固體的質量為  (m＋5．624)×g   或 (m＋5．624)×g）

考點：本題以實驗為基礎，考查化學計算等知識。