Question

無機(jī)非金屬材料、金屬材料和有機(jī)高分子材料并稱為三大材料，是發(fā)展高新技術(shù)的基石，在未來科技發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用．
（1）新型材料α-Fe粉具有超強(qiáng)的磁性能，用作高密度磁記錄的介質(zhì)以及高效催化劑等．將5.60g α-Fe粉與一定量水蒸氣在高溫下反應(yīng)一定時(shí)間后冷卻，其質(zhì)量變?yōu)?.88g．
①產(chǎn)生的氫氣的體積為

 

mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．
②將冷卻后的固體物質(zhì)放入足量FeCl₃溶液中充分反應(yīng)（已知Fe₃O₄不溶于FeCl₃溶液），計(jì)算最多消耗FeCl₃的物質(zhì)的量

 

mol．
（2）Nierite是一種高熔點(diǎn)高硬度的陶瓷材料．Nierite的摩爾質(zhì)量為140g/mol，其中硅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%．已知1mol NH₃與足量的化合物T充分反應(yīng)后可得到35g Nierite與3molHCl氣體．
Nierite的化學(xué)式為

 

．T的化學(xué)式為

 

．
（3）K金是常見的貴金屬材料，除黃金外，還含有銀、銅中的一種或兩種金屬．為測(cè)定某18K金樣品的組成，將2.832g樣品粉碎后投入足量的濃硝酸中，充分溶解后，收集到NO₂和N₂O₄的混合氣體224mL（折算至標(biāo)準(zhǔn)狀況，下同），將該混合氣體與84mLO₂混合后緩緩?fù)ㄈ胨�中，恰好被完全吸收�?br />①混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為

 

．
②填寫該18K金的成分表（精確至0.01%，若不含該金屬則填0）．

18K金成分	Au	Ag	Cu
含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）	75.00%

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：（1）①高溫條件下，F(xiàn)e和H₂O反應(yīng)生成Fe₃O₄和H₂，固體增加的質(zhì)量為氧元素質(zhì)量，根據(jù)固體增加的質(zhì)量與氫氣的關(guān)系式計(jì)算；
②Fe和FeCl₃反應(yīng)生成FeCl₂，根據(jù)鐵和FeCl₃之間的關(guān)系式計(jì)算FeCl₃的物質(zhì)的量；
（2）根據(jù)元素守恒、原子守恒確定化學(xué)式；
（3）①混合氣體的物質(zhì)的量=

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，根據(jù)原子守恒、轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算氣體的質(zhì)量，再根據(jù)M=

m

n

計(jì)算混合氣體摩爾質(zhì)量；
②根據(jù)轉(zhuǎn)移電子確定合金中的其它元素，再根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算銀的質(zhì)量，從而確定銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，解銀和銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)確定鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答： 解：（1）①高溫條件下，F(xiàn)e和H₂O反應(yīng)生成Fe₃O₄和H₂，固體增加的質(zhì)量為氧元素質(zhì)量，
設(shè)產(chǎn)生氫氣體積為V，
3Fe+4H₂O

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂ 固體質(zhì)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，
故答案為：1792；
②設(shè)剩余鐵的質(zhì)量為y，
3Fe+4H₂O

高溫  .

Fe₃O₄+4H₂ 固體質(zhì)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，
根據(jù)得失電子守恒，F(xiàn)e---2FeCl₃知，n（FeCl₃）=

2.24g 56g/mol

1

×2=0.08mol，
故答案為：0.08；
（2）根據(jù)元素守恒知，Nierite含有N元素，且含有Si元素，且Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%，T中含有Cl元素和Si元素，根據(jù)氫原子守恒知，Nierite中僅含N、Si元素，則n（Si）：n（N）=

140×60%

28

：

140×40%

14

=3：4，所以恰其化學(xué)式為Si₃N₄，
故Nierite的物質(zhì)的量=

35g

140g/mol

=0.25mol，
T中含有Cl元素和Si元素，由產(chǎn)物物質(zhì)的量為0.25molSi₃N₄和3molHCl得，n（Si）：n（Cl）=0.75：3=1：4，可求出T的化學(xué)式為SiCl₄．
故答案為：Si₃N₄；SiCl₄；
（3）①混合氣體的物質(zhì)的量=

0.224L

22.4L/mol

=0.01mol，氧氣的物質(zhì)的量=

0.084L

22.4L/mol

=0.0038mol，
設(shè)二氧化氮的物質(zhì)的量為a，四氧化二氮的物質(zhì)的量為y，根據(jù)原子守恒、轉(zhuǎn)移電子守恒得

a+b=0.01mol 2a+b=0.0038mol×4

a=0.005mol b=0.005mol

，
則混合氣體的質(zhì)量=0.005mol×（46g/mol+92g/mol）=0.69g，
M=

m

n

=

0.69g

0.01mol

=69g/mol，
故答案為：69 g/mol；
②合金中其它金屬的質(zhì)量=2.832g×（1-75%）=0.708g，
假設(shè)與硝酸反應(yīng)的金屬全部是銀，則銀的質(zhì)量=

0.0038mol×4

1

×108g/mol=1.642g＞0.708g，
假設(shè)與硝酸反應(yīng)的金屬全部是銅，則銅的質(zhì)量=

0.0038mol×2

1

×64g/mol=0.486g＜0.708g，
則合金中還有Cu和Ag，
設(shè)銀的質(zhì)量為m，則銅的質(zhì)量=0.708-m，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得

0.708-m

64g/mol

×2+

m

108g/mol

=0.0038mol×4，
m=0.324g，銀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

0.324g

2.832g

×100%=11.44%，
則銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=25%-11.44%=13.56%，
故答案為：Ag：11.44%；Cu：13.56%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算，根據(jù)物質(zhì)之間的關(guān)系是解本題關(guān)鍵，注意原子守恒、轉(zhuǎn)移電子守恒的運(yùn)用，注意（3）中合金中其它元素的確定方法，難度中等．