Question

【題目】鎂、鋁、鐵及其化合物在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用。

（1）鎂鋁合金用在飛機(jī)制造業(yè)，現(xiàn)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(jì)算并確定鎂鋁合金中物質(zhì)的量n(Mg): n(Al)=________。

（2）硫鐵礦的主要成分為FeS2(假設(shè)雜質(zhì)只含SiO2)是生產(chǎn)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(yīng)后冷卻，稱(chēng)得固體質(zhì)量為7．4g（雜質(zhì)SiO2不反應(yīng)）。該硫鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_____。

（3）現(xiàn)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(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中無(wú)任何氣體放出，往反應(yīng)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(chǎn)生沉淀的質(zhì)量的關(guān)系如圖所示(必要時(shí)可加熱，忽略氣體在水中的溶解)，縱坐標(biāo)中A點(diǎn)的數(shù)值是________。

（4）煉鐵廠(chǎng)生產(chǎn)的生鐵常用于煉鋼。取某鋼樣粉末28．12g(假設(shè)只含Fe和C)，在氧氣流中充分反應(yīng)，得到CO2氣體224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。

①計(jì)算此鋼樣粉末中鐵和碳的物質(zhì)的量之比為________________（最簡(jiǎn)單的整數(shù)比）。

②再取三份不同質(zhì)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(yīng)后，測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：

實(shí)驗(yàn)序號(hào)	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入鋼樣粉末的質(zhì)量（g）	2．812	5．624	8．436
生成氣體的體積（L）（標(biāo)準(zhǔn)狀況）	1．120	2．240	2．800

則該硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度為__________________。

③若在上述實(shí)驗(yàn)Ⅱ中繼續(xù)加入m克鋼樣粉末，計(jì)算反應(yīng)結(jié)束后剩余的固體質(zhì)量為___g(保留3位小數(shù))。

Answer 1

【答案】1:2 78% 0．856 50∶1 1．25 mol/L (m＋5．624)×g

【解析】

（1）令鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則依據(jù)化學(xué)方程式和題意可得24x+27y=3.9①，2x+3y=0.4②，由此計(jì)算鎂鋁合金中物質(zhì)的量；

（2）由題意可知反應(yīng)前后固體質(zhì)量減少10g-7.4g=2.6g，設(shè)FeS2的質(zhì)量為x，則由化學(xué)方程式可得關(guān)系式480：160=x：2.6g，解得x=7．8，由此計(jì)算硫鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；

（3）有題意可知，鐵粉和鋁粉組成的混合物跟100 mL稀硝酸充分反應(yīng)生成硝酸鐵、硝酸鋁和硝酸銨，由圖可知，OC段為硝酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，CD段為硝酸鋁和硝酸鐵與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀，DE段為硝酸銨與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，EF段為氫氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液生成偏鋁酸鈉，最終得到氫氧化鐵沉淀；

（4）①標(biāo)準(zhǔn)狀況下224mL 二氧化碳的物質(zhì)的量為 =0．01mol，由碳原子個(gè)數(shù)守恒可知碳的物質(zhì)的量0．01mol，由鋼樣粉末質(zhì)量為28．12g可知鐵的物質(zhì)的量為=0．5(mol)，由此計(jì)算鋼樣粉末中鐵和碳的物質(zhì)的量之比；

②由表可知Ⅲ鋼樣過(guò)量，由反應(yīng)生成氫氣的體積計(jì)算硫酸的物質(zhì)的量濃度；

③對(duì)比實(shí)驗(yàn)I和III，確定鋼樣粉末中的鐵全部溶解，由此計(jì)算反應(yīng)結(jié)束后剩余固體的質(zhì)量。

（1）令鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol，則依據(jù)化學(xué)方程式和題意可得24x+27y=3.9①，2x+3y=0.4②，解①②可得x=0．05，y=0．1，則鎂鋁合金中物質(zhì)的量n(Mg): n(Al)= 0．05: 0．1=1:2，故答案為：1:2；

（2）由題意可知反應(yīng)前后固體質(zhì)量減少10g-7.4g=2.6g，設(shè)FeS2的質(zhì)量為x，則由化學(xué)方程式可得關(guān)系式480：160=x：2.6g，解得x=7．8，硫鐵礦中FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%/10=78%，故答案為：78%；

（3）有題意可知，鐵粉和鋁粉組成的混合物跟100 mL稀硝酸充分反應(yīng)生成硝酸鐵、硝酸鋁和硝酸銨，由圖可知，OC段為硝酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，CD段為硝酸鋁和硝酸鐵與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀，DE段為硝酸銨與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，EF段為氫氧化鋁溶于氫氧化鈉溶液生成偏鋁酸鈉，最終得到氫氧化鐵沉淀；由圖可知?dú)溲趸�鋁溶解消耗氫氧化鈉溶液的體積為（18.5—16.5）ml=2ml，由3 NaOH—Al（OH）3—NaOH—NaAlO2可知生成氫氧化鋁氫氧化鈉溶液的體積為6ml，生成氫氧化鋁和氫氧化鐵沉淀消耗氫氧化鈉的體積為（15.0—3.0）ml=12.0ml，則氫氧化鐵沉淀消耗氫氧化鈉的體積為（12.0—6.0）ml=6.0ml，由3 NaOH—Fe（OH）3可知m[Fe（OH）3]=4.0mol/L×0.0060L××107g/mol=0．856g，則A點(diǎn)的數(shù)值是0．856，故答案為：0．856；

（4）①標(biāo)準(zhǔn)狀況下224mL 二氧化碳的物質(zhì)的量為 =0．01mol，由碳原子個(gè)數(shù)守恒可知碳的物質(zhì)的量0．01mol，由鋼樣粉末質(zhì)量為28．12g可知鐵的物質(zhì)的量為=0．5(mol)，則此鋼樣粉末中鐵和碳的物質(zhì)的量之比為0．5mol: 0．01mol=50∶1，故答案為：50:1；

②由表可知Ⅲ鋼樣過(guò)量，標(biāo)準(zhǔn)狀況下2．800L氫氣的物質(zhì)的量為= 0．125mol，由H2SO4—H2可知硫酸溶液的物質(zhì)的量濃度為=1．25mol/L，故答案為：1．25mol/L；

③設(shè)恰好溶解時(shí)鋼樣的質(zhì)量為x，對(duì)于實(shí)驗(yàn)I和III有如下關(guān)系：，解得x＝7．030g，則加入的鋼樣的質(zhì)量為m＝7．030－5．624＝1．406g，若當(dāng)鋼樣粉末中的鐵未全部溶解時(shí)，即m＞1．406g，說(shuō)明鋼樣粉末中的鐵全部溶解，則反應(yīng)結(jié)束后剩余固體的質(zhì)量為 (m＋5．624)×g=(m＋5．624)×g），故答案為：(m＋5．624)×g）。