Question

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

【解析】

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

（2）由題意可知反應前后固體質量減少10g-7.4g=2.6g，設FeS2的質量為x，則由化學方程式可得關系式480：160=x：2.6g，解得x=7．8，由此計算硫鐵礦中FeS2的質量分數；

（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，CD段為硝酸鋁和硝酸鐵與氫氧化鈉溶液反應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，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標準狀況下224mL 二氧化碳的物質的量為 =0．01mol，由碳原子個數守恒可知碳的物質的量0．01mol，由鋼樣粉末質量為28．12g可知鐵的物質的量為=0．5(mol)，由此計算鋼樣粉末中鐵和碳的物質的量之比；

②由表可知Ⅲ鋼樣過量，由反應生成氫氣的體積計算硫酸的物質的量濃度；

③對比實驗I和III，確定鋼樣粉末中的鐵全部溶解，由此計算反應結束后剩余固體的質量。

（1）令鎂、鋁的物質的量分別為xmol、ymol，則依據化學方程式和題意可得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）由題意可知反應前后固體質量減少10g-7.4g=2.6g，設FeS2的質量為x，則由化學方程式可得關系式480：160=x：2.6g，解得x=7．8，硫鐵礦中FeS2的質量分數為×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，CD段為硝酸鋁和硝酸鐵與氫氧化鈉溶液反應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，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；由圖可知氫氧化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點的數值是0．856，故答案為：0．856；

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

②由表可知Ⅲ鋼樣過量，標準狀況下2．800L氫氣的物質的量為= 0．125mol，由H2SO4—H2可知硫酸溶液的物質的量濃度為=1．25mol/L，故答案為：1．25mol/L；

③設恰好溶解時鋼樣的質量為x，對于實驗I和III有如下關系：，解得x＝7．030g，則加入的鋼樣的質量為m＝7．030－5．624＝1．406g，若當鋼樣粉末中的鐵未全部溶解時，即m＞1．406g，說明鋼樣粉末中的鐵全部溶解，則反應結束后剩余固體的質量為 (m＋5．624)×g=(m＋5．624)×g），故答案為：(m＋5．624)×g）。