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

（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）

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）