Question

18．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，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）=1：2．
（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$\stackrel{煅燒}{→}$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78%．
鐵銹的主要成分實為羥基氧化鐵[化學式FeO（OH）]．將一塊帶銹鐵片放入700mL 1.0mol/L的稀硝酸中充分反應，收集到標準狀況下NO氣體3.584L，最終剩余2.020g鐵．該過程中可能發生的反應有：
①Fe+4HNO₃→Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O          ②3Fe+8HNO₃→3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O       
③FeO（OH）+3HNO₃→Fe（NO₃）₃+2H₂O         ④Fe+2Fe（NO₃）₃→3Fe（NO₃）₂．
（3）試確定反應后溶液中溶質的成分與物質的量．
（4）原帶銹鐵片中鐵銹的質量分數．

Answer 1

分析 （1）令鎂、鋁的物質的量分別為xmol、ymol，根據電子轉移守恒、二者質量之和列方程計算x、y的值，據此解答；
（2）發生反應4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂，導致固體質量減少，根據固體的質量差，利用差量法計算FeS₂的質量，再根據質量分數定義計算；
（3）完全反應后鐵有剩余，說明硝酸完全反應，則溶液中溶質為硝酸亞鐵，n（NO）=$\frac{3.584L}{22.4L/mol}$=0.16mol，根據N原子守恒計算硝酸亞鐵的物質的量；
（4）根據鐵原子守恒、轉移電子守恒計算鐵銹的物質的量，再根據質量分數公式計算鐵銹質量分數．

解答 解：（1）令鎂、鋁的物質的量分別為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）發生反應4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂，導致固體質量減少，固體質量減少10g-7.4g=2.6g，則：
4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂ 質量減少△m
480                         160
m（FeS₂）                   2.6g
故m（FeS₂）=2.6g×$\frac{480}{160}$=7.8g，
故FeS₂的質量分數為$\frac{7.8g}{10g}$×100%=78%，
故答案為：78%；
（3）完全反應后鐵有剩余，說明硝酸完全反應，溶液中溶質為硝酸亞鐵，n（NO）=$\frac{3.584L}{22.4L/mol}$=0.16mol，n（HNO₃）=1mol/L×0.7L=0.7mol，根據N原子守恒得n[Fe（NO₃）₂]=$\frac{0.7mol-0.16mol}{2}$=0.27mol，
答：反應后溶液中溶質的成分為Fe（NO₃）₂，物質的量的為0.27mol；
（4）設鐵銹的物質的量為xmol，根據鐵原子守恒得，參加氧化還原反應的n（Fe）=0.27mol-xmol，根據轉移電子守恒得xmol+0.16mol×3=（0.27-x）mol×2，x=0.02，原來鐵的質量=2.020g+（0.27-0.02）mol×56g/mol=16.020g，鐵銹的質量分數=$\frac{0.02mol×89g/mol}{0.02mol×89g/mol+16.020g}$×100%=10%，
答：原帶銹鐵片中鐵銹的質量分數為10%．

點評 本題考查了根據方程式計算，根據物質的性質確定溶質成分，再結合原子守恒、轉移電子守恒計算鐵銹質量分數，題目難度中等．