Question

（Ⅰ）世界上第一條商業(yè)磁懸浮鐵路是從龍陽(yáng)路地鐵站到上海浦東機(jī)場(chǎng)投入運(yùn)營(yíng)．磁懸浮的核心技術(shù)是利用超導(dǎo)體的抗磁性．以Y₂O₃、BaCO₃和CuO為原料，經(jīng)研磨燒結(jié)可制得一種高溫超導(dǎo)物質(zhì)YBa₂Cu₃O_x．該式中x為未知數(shù)，Y、Ba、O三種元素都有固定的化合價(jià)，分別為+3價(jià)、+2價(jià)、-2價(jià)，而Cu是+2價(jià)和+3價(jià)的混合價(jià)態(tài)．
（1）現(xiàn)欲合成0.50mol此高溫超導(dǎo)物質(zhì)，理論上需取Y₂O₃、BaCO₃和CuO的物質(zhì)的量（mol）分別為

 

A．0.50、0.50、0.50   B．0.25、1.00、1.50
C．0.50、1.00、1.50D．1.00、0.25、0.17
（2）科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，以Y₂O₃，BaCO₃和CuO為原料經(jīng)研磨燒結(jié)后可以合成一種高溫超導(dǎo)物質(zhì)，其化學(xué)式可寫成Y₂Ba₄Cu₆O₁₃，且在合成過程中各元素的化合價(jià)均無變化，則

 

A．此合成過程的反應(yīng)類型是化合反應(yīng)
B．此合成過程的反應(yīng)類型不是化合反應(yīng)
（3）若測(cè)得其YBa₂Cu₃O_x樣品中x=6.94，則該樣品中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

 

 （用小數(shù)表示，保留3位小數(shù)）．
（Ⅱ）有三份不同質(zhì)量的鐵粉樣品①②③，甲、乙、丙三位同學(xué)各取一份樣品分別與含有0.8mol HNO₃的稀硝酸反應(yīng)，反應(yīng)后硝酸和鐵均無剩余，且硝酸的還原產(chǎn)物只有NO．據(jù)此回答下列問題：
（1）甲取樣品①，反應(yīng)后溶液中鐵只以Fe³⁺離子形式存在，則樣品①的質(zhì)量為

 

 g，乙取樣品②，反應(yīng)后溶液中既含有Fe³⁺，又含有Fe²⁺離子，則樣品②的質(zhì)量（設(shè)為a g）范圍是

 

．
（2）丙取樣品③，將其慢慢加入到稀硝酸中，并攪拌，反應(yīng)過程中溶液里Fe³⁺、Fe²⁺、NO₃^-三種離子中的一種離子的物質(zhì)的量的變化曲線如下圖1所示，則該曲線表示的是

 

 物質(zhì)的量的變化曲線，請(qǐng)你在圖2中再畫出另外兩種離子的物質(zhì)的量的變化化曲線．

Answer 1

考點(diǎn)：探究物質(zhì)的組成或測(cè)量物質(zhì)的含量

專題：實(shí)驗(yàn)探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（Ⅰ）（1）根據(jù)原子守恒計(jì)算需要需取Y₂O₃、BaCO₃和CuO的物質(zhì)的量．
（2）由多種物質(zhì)反應(yīng)生成一種物質(zhì)的反應(yīng)屬于化合反應(yīng)；
（3）依據(jù)化學(xué)式計(jì)算銅元素的含量；
（Ⅱ）（1）依據(jù)鐵和硝酸反應(yīng)生成一氧化氮?dú)怏w的反應(yīng)定量關(guān)系計(jì)算分析，采取極值方法計(jì)算取值范圍；
（2）鐵和稀硝酸反應(yīng)，圖1分析可知硝酸根離子減小0.2mol，依據(jù)電子守恒計(jì)算反應(yīng)的鐵生成鐵離子物質(zhì)的量為0.2mol，隨加入鐵的增大，硝酸根離子不變，鐵和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，依據(jù)反應(yīng)的定量關(guān)系和離子物質(zhì)的量的變化畫出圖象．

解答： 解：（Ⅰ）（1）根據(jù)原子守恒計(jì)算需要需取Y₂O₃、BaCO₃和CuO的物質(zhì)的量，合成0.5mol YBa₂Cu₃O_x，
由Y原子守恒有n（Y₂O₃）=

1

2

n（YBa₂Cu₃O_x）=0.5mol×

1

2

=0.25mol，
根據(jù)Ba原子守恒有n（BaCO₃）=2n（YBa₂Cu₃O_x）=0.5mol×2=1mol，
根據(jù)Cu原子守恒有n（CuO）=3n（YBa₂Cu₃O_x）=0.5mol×3=1.5mol；
故答案為：B；
（2）從描述的該反應(yīng)中，反應(yīng)物是三種，生成物是一種，但是反應(yīng)前含有碳元素，反應(yīng)后卻沒有，所以生成物一定含有其他物質(zhì)．所以不屬于化合反應(yīng)，
故答案為：A；
（3）若測(cè)得其YBa₂Cu₃O_x樣品中x=6.94，則該樣品中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

3×64g/mol

89g/mol+2×137g/mol+3×64g/mol+16g/mol×6.94

×100%=28.827%，
故答案為：28.827%；
（Ⅱ）（1）有三份不同質(zhì)量的鐵粉樣品①②③，甲、乙、丙三位同學(xué)各取一份樣品分別與含有0.8mol HNO₃的稀硝酸反應(yīng)，反應(yīng)后硝酸和鐵均無剩余，且硝酸的還原產(chǎn)物只有NO，甲取樣品①，反應(yīng)后溶液中鐵只以Fe³⁺離子形式存在，反應(yīng)化學(xué)方程式為；Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，0.8mol硝酸全部反應(yīng)消耗鐵0.2mol，質(zhì)量=0.2mol×56g/mol=11.2g，計(jì)算得到樣品質(zhì)量為11.2g；乙取樣品②，反應(yīng)后溶液中既含有Fe³⁺，又含有Fe²⁺離子，由極值分析，全部生成亞鐵離子的反應(yīng)為3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，反應(yīng)0.8mol硝酸消耗0.3mol，鐵的質(zhì)量=0.3mol×56g/mol=16.8g，
故答案為：11.2；11.2＜a＜16.8；
（2）丙取樣品③，將其慢慢加入到稀硝酸中，并攪拌，反應(yīng)過程中溶液里Fe³⁺、Fe²⁺、NO₃^-三種離子中的一種離子的物質(zhì)的量的變化曲線如下圖1所示，反應(yīng)過程中亞鐵離子被氧化為鐵離子，硝酸根物質(zhì)的量減小=0.8mol-0.6mol=0.2mol，說明被還原的硝酸根為0.2mol，圖1中曲線代表的是硝酸根離子物質(zhì)的量的變化；硝酸根離子變化為一氧化氮轉(zhuǎn)移電子0.6mol，依據(jù)電子守恒，所以被氧化的鐵生成鐵離子，物質(zhì)的量為0.2mol，圖象1分析可知，隨加入鐵物質(zhì)的量的增大，硝酸根離子物質(zhì)的量不變，說明當(dāng)加入0.2mol鐵時(shí)硝酸被還原，鐵被氧化為鐵離子，物質(zhì)的量為0.2mol，繼續(xù)加入鐵，鐵和鐵離子發(fā)生反應(yīng)生成亞鐵離子，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，最后生成亞鐵離子最多為0.3mol，由計(jì)算數(shù)據(jù)描點(diǎn)畫出圖象為，
故答案為：NO₃^-；．

點(diǎn)評(píng)：本題考查化合物組成的分析判斷，物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算，圖象分析繪制，主要是鐵和硝酸反應(yīng)的定量分析計(jì)算，難度較大．