Question

（Ⅰ）世界上第一條商業(yè)磁懸浮鐵路是從龍陽路地鐵站到上海浦東機場投入運營．磁懸浮的核心技術是利用超導體的抗磁性．以Y₂O₃、BaCO₃和CuO為原料，經研磨燒結可制得一種高溫超導物質YBa₂Cu₃O_x．該式中x為未知數(shù)，Y、Ba、O三種元素都有固定的化合價，分別為+3價、+2價、-2價，而Cu是+2價和+3價的混合價態(tài)．
（1）現(xiàn)欲合成0.50mol此高溫超導物質，理論上需取Y₂O₃、BaCO₃和CuO的物質的量（mol）分別為

 

A．0.50、0.50、0.50   B．0.25、1.00、1.50
C．0.50、1.00、1.50D．1.00、0.25、0.17
（2）科學家研究發(fā)現(xiàn)，以Y₂O₃，BaCO₃和CuO為原料經研磨燒結后可以合成一種高溫超導物質，其化學式可寫成Y₂Ba₄Cu₆O₁₃，且在合成過程中各元素的化合價均無變化，則

 

A．此合成過程的反應類型是化合反應
B．此合成過程的反應類型不是化合反應
（3）若測得其YBa₂Cu₃O_x樣品中x=6.94，則該樣品中銅的質量分數(shù)為

 

 （用小數(shù)表示，保留3位小數(shù)）．
（Ⅱ）有三份不同質量的鐵粉樣品①②③，甲、乙、丙三位同學各取一份樣品分別與含有0.8mol HNO₃的稀硝酸反應，反應后硝酸和鐵均無剩余，且硝酸的還原產物只有NO．據(jù)此回答下列問題：
（1）甲取樣品①，反應后溶液中鐵只以Fe³⁺離子形式存在，則樣品①的質量為

 

 g，乙取樣品②，反應后溶液中既含有Fe³⁺，又含有Fe²⁺離子，則樣品②的質量（設為a g）范圍是

 

．
（2）丙取樣品③，將其慢慢加入到稀硝酸中，并攪拌，反應過程中溶液里Fe³⁺、Fe²⁺、NO₃^-三種離子中的一種離子的物質的量的變化曲線如下圖1所示，則該曲線表示的是

 

 物質的量的變化曲線，請你在圖2中再畫出另外兩種離子的物質的量的變化化曲線．

Answer 1

考點：探究物質的組成或測量物質的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（Ⅰ）（1）根據(jù)原子守恒計算需要需取Y₂O₃、BaCO₃和CuO的物質的量．
（2）由多種物質反應生成一種物質的反應屬于化合反應；
（3）依據(jù)化學式計算銅元素的含量；
（Ⅱ）（1）依據(jù)鐵和硝酸反應生成一氧化氮氣體的反應定量關系計算分析，采取極值方法計算取值范圍；
（2）鐵和稀硝酸反應，圖1分析可知硝酸根離子減小0.2mol，依據(jù)電子守恒計算反應的鐵生成鐵離子物質的量為0.2mol，隨加入鐵的增大，硝酸根離子不變，鐵和鐵離子反應生成亞鐵離子，依據(jù)反應的定量關系和離子物質的量的變化畫出圖象．

解答： 解：（Ⅰ）（1）根據(jù)原子守恒計算需要需取Y₂O₃、BaCO₃和CuO的物質的量，合成0.5mol YBa₂Cu₃O_x，
由Y原子守恒有n（Y₂O₃）=

1

2

n（YBa₂Cu₃O_x）=0.5mol×

1

2

=0.25mol，
根據(jù)Ba原子守恒有n（BaCO₃）=2n（YBa₂Cu₃O_x）=0.5mol×2=1mol，
根據(jù)Cu原子守恒有n（CuO）=3n（YBa₂Cu₃O_x）=0.5mol×3=1.5mol；
故答案為：B；
（2）從描述的該反應中，反應物是三種，生成物是一種，但是反應前含有碳元素，反應后卻沒有，所以生成物一定含有其他物質．所以不屬于化合反應，
故答案為：A；
（3）若測得其YBa₂Cu₃O_x樣品中x=6.94，則該樣品中銅的質量分數(shù)=

3×64g/mol

89g/mol+2×137g/mol+3×64g/mol+16g/mol×6.94

×100%=28.827%，
故答案為：28.827%；
（Ⅱ）（1）有三份不同質量的鐵粉樣品①②③，甲、乙、丙三位同學各取一份樣品分別與含有0.8mol HNO₃的稀硝酸反應，反應后硝酸和鐵均無剩余，且硝酸的還原產物只有NO，甲取樣品①，反應后溶液中鐵只以Fe³⁺離子形式存在，反應化學方程式為；Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，0.8mol硝酸全部反應消耗鐵0.2mol，質量=0.2mol×56g/mol=11.2g，計算得到樣品質量為11.2g；乙取樣品②，反應后溶液中既含有Fe³⁺，又含有Fe²⁺離子，由極值分析，全部生成亞鐵離子的反應為3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，反應0.8mol硝酸消耗0.3mol，鐵的質量=0.3mol×56g/mol=16.8g，
故答案為：11.2；11.2＜a＜16.8；
（2）丙取樣品③，將其慢慢加入到稀硝酸中，并攪拌，反應過程中溶液里Fe³⁺、Fe²⁺、NO₃^-三種離子中的一種離子的物質的量的變化曲線如下圖1所示，反應過程中亞鐵離子被氧化為鐵離子，硝酸根物質的量減小=0.8mol-0.6mol=0.2mol，說明被還原的硝酸根為0.2mol，圖1中曲線代表的是硝酸根離子物質的量的變化；硝酸根離子變化為一氧化氮轉移電子0.6mol，依據(jù)電子守恒，所以被氧化的鐵生成鐵離子，物質的量為0.2mol，圖象1分析可知，隨加入鐵物質的量的增大，硝酸根離子物質的量不變，說明當加入0.2mol鐵時硝酸被還原，鐵被氧化為鐵離子，物質的量為0.2mol，繼續(xù)加入鐵，鐵和鐵離子發(fā)生反應生成亞鐵離子，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，最后生成亞鐵離子最多為0.3mol，由計算數(shù)據(jù)描點畫出圖象為，
故答案為：NO₃^-；．

點評：本題考查化合物組成的分析判斷，物質的量的有關計算，圖象分析繪制，主要是鐵和硝酸反應的定量分析計算，難度較大．