Question

2．無機(jī)非金屬材料、金屬材料和有機(jī)高分子材料并稱為三大材料，是發(fā)展高新技術(shù)的基石，在未來科技發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用．
（1）新型材料α-Fe粉具有超強(qiáng)的磁性能，用作高密度磁記錄的介質(zhì)以及高效催化劑等．將5.60g α-Fe粉與一定量水蒸氣在高溫下反應(yīng)一定時(shí)間后冷卻，其質(zhì)量變?yōu)?.88g．
①產(chǎn)生的氫氣的體積為1792mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．
②將冷卻后的固體物質(zhì)放入足量FeCl₃溶液中充分反應(yīng)（已知Fe₃O₄不溶于FeCl₃溶液），計(jì)算最多消耗FeCl₃的物質(zhì)的量．
（2）Nierite是一種高熔點(diǎn)高硬度的陶瓷材料．Nierite的摩爾質(zhì)量為140g/mol，其中硅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%．已知1mol NH₃與足量的化合物T充分反應(yīng)后可得到35g Nierite與3mol HCl氣體．Nierite的化學(xué)式為Si₃N₄．T的化學(xué)式為SiCl₄．
（3））K金是常見的貴金屬材料，除黃金外，還含有銀、銅中的一種或兩種金屬．為測定某18K金樣品的組成，將2.832g樣品粉碎后投入足量的濃硝酸中，充分溶解后，收集到NO₂和N₂O₄的混合氣體224mL（折算至標(biāo)準(zhǔn)狀況，下同），將該混合氣體與84mL O₂混合后緩緩?fù)ㄈ胨�中，恰好被完全吸收�?br />①混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為69g/mol．
②填寫該18K金的成分表（精確至0.01%，若不含該金屬則填0）．

18K金成分	Au	Ag	Cu
含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）	75.00%	11.44%	13.56%

（4）有機(jī)高分子材料聚酯纖維可由二酸與二醇通過縮聚形成．如100個(gè)乙二酸分子與100個(gè)乙二醇分子發(fā)生縮聚，當(dāng)形成一條聚酯鏈時(shí)，其（平均）式量達(dá)到最大（如圖所示，其式量為11618）．
為降低聚酯鏈的長度與平均式量，可調(diào)整乙二酸與乙二醇的相對用量，使形成的聚酯鏈兩端均為相同基團(tuán)，從而無法再連接增長．現(xiàn)有100個(gè)乙二酸分子與105個(gè)乙二醇分子恰好完全反應(yīng)，且聚酯鏈無法再增長．
①共形成5條聚酯鏈．
②計(jì)算所得聚酯的平均式量．

Answer 1

分析 （1）①高溫條件下，F(xiàn)e和H₂O反應(yīng)生成Fe₃O₄和H₂，固體增加的質(zhì)量為氧元素質(zhì)量，根據(jù)固體增加的質(zhì)量與氫氣的關(guān)系式計(jì)算；
②Fe和FeCl₃反應(yīng)生成FeCl₂，根據(jù)鐵和FeCl₃之間的關(guān)系式計(jì)算FeCl₃的物質(zhì)的量；
（2）根據(jù)元素守恒、原子守恒確定化學(xué)式；
（3）①混合氣體的物質(zhì)的量=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，根據(jù)原子守恒、轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算氣體的質(zhì)量，再根據(jù)M=$\frac{m}{n}$計(jì)算混合氣體摩爾質(zhì)量；
②根據(jù)轉(zhuǎn)移電子確定合金中的其它元素，再根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算銀的質(zhì)量，從而確定銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，解銀和銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)確定鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；
（4）①根據(jù)題給信息可知乙二醇多一個(gè)就讓反應(yīng)不能繼續(xù)；
②根據(jù)①得到的聚酯鏈個(gè)數(shù)計(jì)算每條鏈需要乙二酸和乙二醇的個(gè)數(shù)根據(jù)質(zhì)量守恒計(jì)算．

解答 解：（1）①高溫條件下，F(xiàn)e和H₂O反應(yīng)生成Fe₃O₄和H₂，固體增加的質(zhì)量為氧元素質(zhì)量，
設(shè)產(chǎn)生氫氣體積為V，
3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂ 固體質(zhì)量增加
                                  89.6L       64g 
                                    V      6.88g-5.60g 
 89.6L：64g=V：（6.88g-5.60g）
V=$\frac{（6.88-5.60）g×89.6L}{64g}$=1.792L=1792mL，
故答案為：1792；
②設(shè)剩余鐵的質(zhì)量為y，
3Fe+4H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Fe₃O₄+4H₂ 固體質(zhì)量增加
168g         64g
5.60g-y   6.88g-5.60g 
168g：64g=y：（6.88g-5.60g）
y=5.60g-$\frac{（6.88-5.60）g×168g}{64g}$=2.24g，
根據(jù)得失電子守恒，F(xiàn)e---2FeCl₃知，n（FeCl₃）=$\frac{\frac{2.24g}{56g/mol}}{1}×2$=0.08mol，
故答案為：0.08；
（2）根據(jù)元素守恒知，Nierite含有N元素，且含有Si元素，且Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%，T中含有Cl元素和Si元素，根據(jù)氫原子守恒知，Nierite中僅含N、Si元素，則n（Si）：n（N）=$\frac{140×60%}{28}$：$\frac{140×40%}{14}$=3：4，所以恰其化學(xué)式為Si₃N₄，
故Nierite的物質(zhì)的量=$\frac{35g}{140g/mol}$=0.25mol，
T中含有Cl元素和Si元素，由產(chǎn)物物質(zhì)的量為0.25molSi₃N₄和3molHCl得，n（Si）：n（Cl）=0.75：3=1：4，可求出T的化學(xué)式為SiCl₄．
故答案為：Si₃N₄；SiCl₄；
（3）①混合氣體的物質(zhì)的量=$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$=0.01mol，氧氣的物質(zhì)的量=$\frac{0.084L}{22.4L/mol}$=0.0038mol，
設(shè)二氧化氮的物質(zhì)的量為a，四氧化二氮的物質(zhì)的量為y，根據(jù)原子守恒、轉(zhuǎn)移電子守恒得
$\left\{\begin{array}{l}{a+b=0.01mol}\\{2a+b=0.0038mol×4}\end{array}\right.$，解之得：$\left\{\begin{array}{l}{a=0.005mol}\\{b=0.005mol}\end{array}\right.$，
則混合氣體的質(zhì)量=0.005mol×（46g/mol+92g/mol）=0.69g，
M=$\frac{m}{n}$=$\frac{0.69g}{0.01mol}$=69g/mol，
故答案為：69 g/mol；
②合金中其它金屬的質(zhì)量=2.832g×（1-75%）=0.708g，
假設(shè)與硝酸反應(yīng)的金屬全部是銀，則銀的質(zhì)量=$\frac{0.0038mol×4}{1}$×108g/mol=1.642g＞0.708g，
假設(shè)與硝酸反應(yīng)的金屬全部是銅，則銅的質(zhì)量=$\frac{0.0038mol×2}{1}$×64g/mol=0.486g＜0.708g，
則合金中還有Cu和Ag，
設(shè)銀的質(zhì)量為m，則銅的質(zhì)量=0.708-m，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得
$\frac{0.708-m}{64g/mol}×2+\frac{m}{108g/mol}=0.0038mol×4$，
m=0.324g，銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{0.324g}{2.832g}$×100%=11.44%，
則銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=25%-11.44%=13.56%，
故答案為：Ag：11.44%；Cu：13.56%；
（4）①乙二醇多一個(gè)就讓反應(yīng)不能繼續(xù)，多5個(gè)就是5條聚酯鏈，故答案為：5；
②每條聚酯鏈的式量=20個(gè)乙二酸+21個(gè)乙二醇-40個(gè)水=20×90+21×62-40×18=2382，故答案為：2382．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算，根據(jù)物質(zhì)之間的關(guān)系是解本題關(guān)鍵，注意原子守恒、轉(zhuǎn)移電子守恒的運(yùn)用，注意（3）中合金中其它元素的確定方法，難度中等．