Question

4．金属除了可以形成氧化物，氢化物之外，还能以碳化物、氮化物等形式存在，请根据题意完成下列计算：
（1）某CaC₂样品中含碳量为25%（杂质不含碳），该CaC₂样品中CaC₂的质量分数为66.7%．
（2）已知2Mg₃N₂+3CO₂→3C+6MgO+2N₂，10.0g Mg₃N₂与标准状况下4.48L CO₂反应，固体质量增加3.8g．
第IIA族碳化物Be₂C与CaC₂组成的混合物与一定量的水反应，相关数据如表：

实验组号	①	②	③	④
碳化物（g）	6.2	9.3	15.5	21.7
水（mL）	18	18	18	18
气体（L，标准状况）	3.36	5.04	8.4左右	8.4左右

（3）求该混合物中Be₂C与CaC₂的物质的量之比．
（4）与18mL水恰好完全反应消耗该金属碳化物样品的质量是多少克？（保留一位小数）

Answer 1

分析 （1）设样品中的质量，然后求出碳的质量，结合CaC₂中碳的质量百分数求出CaC₂的质量，最后求出CaC₂样品中CaC₂的质量分数；
（2）利用差量法，分析Mg₃N₂和CO₂反应前后固体质量的变化量，求出固体质量增加的质量；
（3）根据表中数据可知：①②碳化物全部反应，③④碳化物过量，根据第①组数据或第②组数据进行列式计算；
（4）根据固体的质量与气体的体积成正比求出18mL水恰好完全反应消耗碳化物的质量；

解答 解：（1）设样品中的质量为mg，则碳的质量为0.25mg，CaC₂中碳的质量百分数为$\frac{12×2}{12×2+40}$×100%=37.5%，
所以CaC₂的质量为：$\frac{\frac{0.25g}{37.5%}}{mg}$×100%=66.7%；
故答案为：66.7%；
（2）10.0g Mg₃N₂的物质的量为：$\frac{10.0g}{100g/mol}$=0.1mol，4.48L CO₂的物质的量为：$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，
     Mg₃N₂+3CO₂→3C+6MgO+2N₂ △m
     2mol     3mol           76g  
     0.1mol  0.2mol          3.8g         
因二氧化碳过量，所以计算固体增加的质量按Mg₃N₂的物质的量来计算，固体质量增加3.8g，
故答案为：3.8；
（3）根据表中数据可知：①②碳化物全部反应，③④碳化物过量，设②中碳化物Be₂C与CaC₂的物量的分别为x、y，
 Be₂C+4H₂O→2Be（OH）₂+CH₄↑   
  x                    x
 CaC₂+2H₂O→Ca（OH）₂+C₂H₂↑
  y                    y
30x+64y=9.3，
x+y=$\frac{5.04}{22.4}$=0.225，
解得：x=0.15mol、y=0.075mol，
碳化物Be₂C与CaC₂组成的混合物中两者的物量的之比为：0.15mol：0.075mol=2：1，
答：该混合物中Be₂C与CaC₂的物质的量之比为2：1；
（4）①②碳化物全部反应，③④碳化物过量，固体的质量与气体的体积成正比，18mL水恰好完全反应生成了8.4L气体，则消耗碳化物的质量为：$\frac{8.4L}{3.36L}$×6.2g=15.5g，
故答案为：18mL水恰好完全反应消耗碳化物的质量是15.5g．

点评 本题考查了混合物反应的计算，题目难度较大，试题知识点较多、计算量较大，充分考查了学生的分析能力及化学计算能力，（3）为难点，需要正确判断反应物过量情况．