Question

【题目】镁、铝、铁及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。

（1）镁铝合金用在飞机制造业，现有3．90克镁铝合金溶于足量的2mol/L稀硫酸中生成0．2mol氢气，计算并确定镁铝合金中物质的量n(Mg): n(Al)=________。

（2）硫铁矿的主要成分为FeS2(假设杂质只含SiO2)是生产硫酸的原料。取某硫铁矿10g在足量的空气中煅烧（4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2），充分反应后冷却，称得固体质量为7．4g（杂质SiO2不反应）。该硫铁矿中FeS2的质量分数为_____。

（3）现有一定量的铁粉和铝粉组成的混合物跟100 mL稀硝酸充分反应，反应过程中无任何气体放出，往反应后的澄清溶液中逐渐加入4．00 mol·L－1的NaOH溶液，加入NaOH溶液的体积与产生沉淀的质量的关系如图所示(必要时可加热，忽略气体在水中的溶解)，纵坐标中A点的数值是________。

（4）炼铁厂生产的生铁常用于炼钢。取某钢样粉末28．12g(假设只含Fe和C)，在氧气流中充分反应，得到CO2气体224mL(标准状况下)。

①计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为________________（最简单的整数比）。

②再取三份不同质量的上述钢样粉末分别加到100mL相同浓度的稀H2SO4中，充分反应后，测得的实验数据如下表所示：

实验序号	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入钢样粉末的质量（g）	2．812	5．624	8．436
生成气体的体积（L）（标准状况）	1．120	2．240	2．800

则该硫酸溶液的物质的量浓度为__________________。

③若在上述实验Ⅱ中继续加入m克钢样粉末，计算反应结束后剩余的固体质量为___g(保留3位小数)。

Answer 1

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

【解析】

（1）令镁、铝的物质的量分别为xmol、ymol，则依据化学方程式和题意可得24x+27y=3.9①，2x+3y=0.4②，由此计算镁铝合金中物质的量；

（2）由题意可知反应前后固体质量减少10g-7.4g=2.6g，设FeS2的质量为x，则由化学方程式可得关系式480：160=x：2.6g，解得x=7．8，由此计算硫铁矿中FeS2的质量分数；

（3）有题意可知，铁粉和铝粉组成的混合物跟100 mL稀硝酸充分反应生成硝酸铁、硝酸铝和硝酸铵，由图可知，OC段为硝酸与氢氧化钠溶液反应，CD段为硝酸铝和硝酸铁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铝和氢氧化铁沉淀，DE段为硝酸铵与氢氧化钠溶液反应，EF段为氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠，最终得到氢氧化铁沉淀；

（4）①标准状况下224mL 二氧化碳的物质的量为 =0．01mol，由碳原子个数守恒可知碳的物质的量0．01mol，由钢样粉末质量为28．12g可知铁的物质的量为=0．5(mol)，由此计算钢样粉末中铁和碳的物质的量之比；

②由表可知Ⅲ钢样过量，由反应生成氢气的体积计算硫酸的物质的量浓度；

③对比实验I和III，确定钢样粉末中的铁全部溶解，由此计算反应结束后剩余固体的质量。

（1）令镁、铝的物质的量分别为xmol、ymol，则依据化学方程式和题意可得24x+27y=3.9①，2x+3y=0.4②，解①②可得x=0．05，y=0．1，则镁铝合金中物质的量n(Mg): n(Al)= 0．05: 0．1=1:2，故答案为：1:2；

（2）由题意可知反应前后固体质量减少10g-7.4g=2.6g，设FeS2的质量为x，则由化学方程式可得关系式480：160=x：2.6g，解得x=7．8，硫铁矿中FeS2的质量分数为×100%/10=78%，故答案为：78%；

（3）有题意可知，铁粉和铝粉组成的混合物跟100 mL稀硝酸充分反应生成硝酸铁、硝酸铝和硝酸铵，由图可知，OC段为硝酸与氢氧化钠溶液反应，CD段为硝酸铝和硝酸铁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化铝和氢氧化铁沉淀，DE段为硝酸铵与氢氧化钠溶液反应，EF段为氢氧化铝溶于氢氧化钠溶液生成偏铝酸钠，最终得到氢氧化铁沉淀；由图可知氢氧化铝溶解消耗氢氧化钠溶液的体积为（18.5—16.5）ml=2ml，由3 NaOH—Al（OH）3—NaOH—NaAlO2可知生成氢氧化铝氢氧化钠溶液的体积为6ml，生成氢氧化铝和氢氧化铁沉淀消耗氢氧化钠的体积为（15.0—3.0）ml=12.0ml，则氢氧化铁沉淀消耗氢氧化钠的体积为（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，则A点的数值是0．856，故答案为：0．856；

（4）①标准状况下224mL 二氧化碳的物质的量为 =0．01mol，由碳原子个数守恒可知碳的物质的量0．01mol，由钢样粉末质量为28．12g可知铁的物质的量为=0．5(mol)，则此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为0．5mol: 0．01mol=50∶1，故答案为：50:1；

②由表可知Ⅲ钢样过量，标准状况下2．800L氢气的物质的量为= 0．125mol，由H2SO4—H2可知硫酸溶液的物质的量浓度为=1．25mol/L，故答案为：1．25mol/L；

③设恰好溶解时钢样的质量为x，对于实验I和III有如下关系：，解得x＝7．030g，则加入的钢样的质量为m＝7．030－5．624＝1．406g，若当钢样粉末中的铁未全部溶解时，即m＞1．406g，说明钢样粉末中的铁全部溶解，则反应结束后剩余固体的质量为 (m＋5．624)×g=(m＋5．624)×g），故答案为：(m＋5．624)×g）。