Question

无机非金属材料、金属材料和有机高分子材料并称为三大材料，是发展高新技术的基石，在未来科技发展中发挥着重要的作用．
（1）新型材料α-Fe粉具有超强的磁性能，用作高密度磁记录的介质以及高效催化剂等．将5.60g α-Fe粉与一定量水蒸气在高温下反应一定时间后冷却，其质量变为6.88g．
①产生的氢气的体积为

 

mL（标准状况下）．
②将冷却后的固体物质放入足量FeCl₃溶液中充分反应（已知Fe₃O₄不溶于FeCl₃溶液），计算最多消耗FeCl₃的物质的量

 

mol．
（2）Nierite是一种高熔点高硬度的陶瓷材料．Nierite的摩尔质量为140g/mol，其中硅元素的质量分数为60%．已知1mol NH₃与足量的化合物T充分反应后可得到35g Nierite与3molHCl气体．
Nierite的化学式为

 

．T的化学式为

 

．
（3）K金是常见的贵金属材料，除黄金外，还含有银、铜中的一种或两种金属．为测定某18K金样品的组成，将2.832g样品粉碎后投入足量的浓硝酸中，充分溶解后，收集到NO₂和N₂O₄的混合气体224mL（折算至标准状况，下同），将该混合气体与84mLO₂混合后缓缓通入水中，恰好被完全吸收．
①混合气体的平均摩尔质量为

 

．
②填写该18K金的成分表（精确至0.01%，若不含该金属则填0）．

18K金成分	Au	Ag	Cu
含量（质量分数）	75.00%

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算

专题：计算题

分析：（1）①高温条件下，Fe和H₂O反应生成Fe₃O₄和H₂，固体增加的质量为氧元素质量，根据固体增加的质量与氢气的关系式计算；
②Fe和FeCl₃反应生成FeCl₂，根据铁和FeCl₃之间的关系式计算FeCl₃的物质的量；
（2）根据元素守恒、原子守恒确定化学式；
（3）①混合气体的物质的量=

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，根据原子守恒、转移电子守恒计算气体的质量，再根据M=

m

n

计算混合气体摩尔质量；
②根据转移电子确定合金中的其它元素，再根据转移电子相等计算银的质量，从而确定银的质量分数，解银和铜的质量分数确定锌的质量分数．

解答： 解：（1）①高温条件下，Fe和H₂O反应生成Fe₃O₄和H₂，固体增加的质量为氧元素质量，
设产生氢气体积为V，
3Fe+4H₂O

高温  .

Fe₃O₄+4H₂ 固体质量增加
                 89.6L  64g
                 V      6.88g-5.60g 
 89.6L：64g=V：（6.88g-5.60g）
V=

(6.88-5.60)g×89.6L

64g

=1.792L=1792mL，
故答案为：1792；
②设剩余铁的质量为y，
3Fe+4H₂O

高温  .

Fe₃O₄+4H₂ 固体质量增加
168g                   64g
5.60g-y                 6.88g-5.60g 
168g：64g=y：（6.88g-5.60g）
y=5.60g-

(6.88-5.60)g×168g

64g

=2.24g，
根据得失电子守恒，Fe---2FeCl₃知，n（FeCl₃）=

2.24g 56g/mol

1

×2=0.08mol，
故答案为：0.08；
（2）根据元素守恒知，Nierite含有N元素，且含有Si元素，且Si的质量分数为60%，T中含有Cl元素和Si元素，根据氢原子守恒知，Nierite中仅含N、Si元素，则n（Si）：n（N）=

140×60%

28

：

140×40%

14

=3：4，所以恰其化学式为Si₃N₄，
故Nierite的物质的量=

35g

140g/mol

=0.25mol，
T中含有Cl元素和Si元素，由产物物质的量为0.25molSi₃N₄和3molHCl得，n（Si）：n（Cl）=0.75：3=1：4，可求出T的化学式为SiCl₄．
故答案为：Si₃N₄；SiCl₄；
（3）①混合气体的物质的量=

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，氧气的物质的量=

0.084L

22.4L/mol

=0.0038mol，
设二氧化氮的物质的量为a，四氧化二氮的物质的量为y，根据原子守恒、转移电子守恒得

a+b=0.01mol 2a+b=0.0038mol×4

a=0.005mol b=0.005mol

，
则混合气体的质量=0.005mol×（46g/mol+92g/mol）=0.69g，
M=

m

n

=

0.69g

0.01mol

=69g/mol，
故答案为：69 g/mol；
②合金中其它金属的质量=2.832g×（1-75%）=0.708g，
假设与硝酸反应的金属全部是银，则银的质量=

0.0038mol×4

1

×108g/mol=1.642g＞0.708g，
假设与硝酸反应的金属全部是铜，则铜的质量=

0.0038mol×2

1

×64g/mol=0.486g＜0.708g，
则合金中还有Cu和Ag，
设银的质量为m，则铜的质量=0.708-m，根据转移电子守恒得

0.708-m

64g/mol

×2+

m

108g/mol

=0.0038mol×4，
m=0.324g，银的质量分数=

0.324g

2.832g

×100%=11.44%，
则铜的质量分数=25%-11.44%=13.56%，
故答案为：Ag：11.44%；Cu：13.56%．

点评：本题考查了物质的量的有关计算，根据物质之间的关系是解本题关键，注意原子守恒、转移电子守恒的运用，注意（3）中合金中其它元素的确定方法，难度中等．