Question

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

（1）1:2 （2分）  
（2）78%（2分）    
（3）0．856（2分）
（4）①50∶1    
②1．25 mol/L
③ (m＋5．624)×g）

试题分析：
（1）解：设Mg和Al的物质的量为x和y
Mg+H₂SO₄ ="Mg" SO₄+ H₂↑  2 Al+3H₂SO₄ = Al₂ (SO₄)₃+ 3H₂↑
x                  x      2                      3
y                      3/2 y
x+ 3/2 y =0．2     24 x+ 27*y=3．90    x=0．05   y=0．1
答：镁铝合金中物质的量n(Mg): n(Al)= 0．05: 0．1=1:2
（2）解：设FeS₂的质量为x
4FeS₂  +11O₂=2Fe₂O₃ +8SO₂     ⊿m
4*120                       （4*120-2*160）
x                               (10-7．4)
x=7．8        
答：硫铁矿中FeS₂的质量分数为7．8*100%/10=78%
（3）设HN O₃的物质的量浓度为x；Al的物质的量为y；Fe的物质的量为z
OC段：HN O₃——--NaOH     EF段：Al-----Al（OH）₃——----- NaOH——------Na AlO₂
100x         4*3                    y            4*（18．5-16．5）/1000
x=0．12                                   y=0．008       
CD段：  Al——3 OH^———Al（OH）₃    Fe—— 3 OH^———Fe（OH）₃
3         1                           3           1
0．024       0．008           4*（15-3）/1000-0．024     0．008
A点沉淀是氢氧化铁，质量为： 107*0．008=0．856（g）
（4）①n_CO2= 0．224/22．4=0．01(mol)
C—— CO₂
0．01   0．01   n_Fe=(28．12-0．01*12)/56=0．5(mol)
此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为 n_Fe:n_C=0．5:  0．01=50∶1         
②由表可知：Ⅲ钢样过量，由氢气量可求硫酸的量，n _H2=2．8/22．4=0．125(mol)
H₂SO₄------ H₂
0．05
该硫酸溶液的物质的量浓度为C=n/V=0．125/0．1=1．25（ mol/L）
③（设恰好溶解时钢样的质量为x，对于实验I和III，   x＝7．030g
此时加入的钢样的质量为m＝7．030－5．624＝1．406g
①当钢样粉末中的铁未全部溶解时，即m＞1．406g
反应结束后剩余固体的质量为m＋5．624－0．125×56＝（m－1．376）g
②当钢样粉末中的铁全部溶解时，即m≤1．406g
反应结束后剩余固体的质量为  (m＋5．624)×g  或 (m＋5．624)×g）