18.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)=1:2.
(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$\stackrel{煅燒}{→}$2Fe2O3+8SO2),充分反應(yīng)后冷卻,稱得固體質(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78%.
鐵銹的主要成分實(shí)為羥基氧化鐵[化學(xué)式FeO(OH)].將一塊帶銹鐵片放入700mL 1.0mol/L的稀硝酸中充分反應(yīng),收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下NO氣體3.584L,最終剩余2.020g鐵.該過程中可能發(fā)生的反應(yīng)有:
①Fe+4HNO3→Fe(NO33+NO↑+2H2O          ②3Fe+8HNO3→3Fe(NO32+2NO↑+4H2O       
③FeO(OH)+3HNO3→Fe(NO33+2H2O         ④Fe+2Fe(NO33→3Fe(NO32
(3)試確定反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分與物質(zhì)的量.
(4)原帶銹鐵片中鐵銹的質(zhì)量分?jǐn)?shù).

分析 (1)令鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒、二者質(zhì)量之和列方程計(jì)算x、y的值,據(jù)此解答;
(2)發(fā)生反應(yīng)4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2,導(dǎo)致固體質(zhì)量減少,根據(jù)固體的質(zhì)量差,利用差量法計(jì)算FeS2的質(zhì)量,再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)定義計(jì)算;
(3)完全反應(yīng)后鐵有剩余,說明硝酸完全反應(yīng),則溶液中溶質(zhì)為硝酸亞鐵,n(NO)=$\frac{3.584L}{22.4L/mol}$=0.16mol,根據(jù)N原子守恒計(jì)算硝酸亞鐵的物質(zhì)的量;
(4)根據(jù)鐵原子守恒、轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算鐵銹的物質(zhì)的量,再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算鐵銹質(zhì)量分?jǐn)?shù).

解答 解:(1)令鎂、鋁的物質(zhì)的量分別為xmol、ymol,則:
$\left\{\begin{array}{l}{24x+27y=3.9}\\{2x+3y=0.2×2}\end{array}\right.$
解得x=0.05,y=0.1,
故n(Mg):n(Al)=0.05mol:0.1mol=1:2,
故答案為:1:2;
(2)發(fā)生反應(yīng)4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2,導(dǎo)致固體質(zhì)量減少,固體質(zhì)量減少10g-7.4g=2.6g,則:
4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2 質(zhì)量減少△m
480                         160
m(FeS2)                   2.6g
故m(FeS2)=2.6g×$\frac{480}{160}$=7.8g,
故FeS2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{7.8g}{10g}$×100%=78%,
故答案為:78%;
(3)完全反應(yīng)后鐵有剩余,說明硝酸完全反應(yīng),溶液中溶質(zhì)為硝酸亞鐵,n(NO)=$\frac{3.584L}{22.4L/mol}$=0.16mol,n(HNO3)=1mol/L×0.7L=0.7mol,根據(jù)N原子守恒得n[Fe(NO32]=$\frac{0.7mol-0.16mol}{2}$=0.27mol,
答:反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的成分為Fe(NO32,物質(zhì)的量的為0.27mol;
(4)設(shè)鐵銹的物質(zhì)的量為xmol,根據(jù)鐵原子守恒得,參加氧化還原反應(yīng)的n(Fe)=0.27mol-xmol,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得xmol+0.16mol×3=(0.27-x)mol×2,x=0.02,原來鐵的質(zhì)量=2.020g+(0.27-0.02)mol×56g/mol=16.020g,鐵銹的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.02mol×89g/mol}{0.02mol×89g/mol+16.020g}$×100%=10%,
答:原帶銹鐵片中鐵銹的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了根據(jù)方程式計(jì)算,根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)確定溶質(zhì)成分,再結(jié)合原子守恒、轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算鐵銹質(zhì)量分?jǐn)?shù),題目難度中等.

練習(xí)冊系列答案
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