Question

4．金屬除了可以形成氧化物，氫化物之外，還能以碳化物、氮化物等形式存在，請根據(jù)題意完成下列計算：
（1）某CaC₂樣品中含碳量為25%（雜質不含碳），該CaC₂樣品中CaC₂的質量分數(shù)為66.7%．
（2）已知2Mg₃N₂+3CO₂→3C+6MgO+2N₂，10.0g Mg₃N₂與標準狀況下4.48L CO₂反應，固體質量增加3.8g．
第IIA族碳化物Be₂C與CaC₂組成的混合物與一定量的水反應，相關數(shù)據(jù)如表：

實驗組號	①	②	③	④
碳化物（g）	6.2	9.3	15.5	21.7
水（mL）	18	18	18	18
氣體（L，標準狀況）	3.36	5.04	8.4左右	8.4左右

（3）求該混合物中Be₂C與CaC₂的物質的量之比．
（4）與18mL水恰好完全反應消耗該金屬碳化物樣品的質量是多少克？（保留一位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）設樣品中的質量，然后求出碳的質量，結合CaC₂中碳的質量百分數(shù)求出CaC₂的質量，最后求出CaC₂樣品中CaC₂的質量分數(shù)；
（2）利用差量法，分析Mg₃N₂和CO₂反應前后固體質量的變化量，求出固體質量增加的質量；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知：①②碳化物全部反應，③④碳化物過量，根據(jù)第①組數(shù)據(jù)或第②組數(shù)據(jù)進行列式計算；
（4）根據(jù)固體的質量與氣體的體積成正比求出18mL水恰好完全反應消耗碳化物的質量；

解答 解：（1）設樣品中的質量為mg，則碳的質量為0.25mg，CaC₂中碳的質量百分數(shù)為$\frac{12×2}{12×2+40}$×100%=37.5%，
所以CaC₂的質量為：$\frac{\frac{0.25g}{37.5%}}{mg}$×100%=66.7%；
故答案為：66.7%；
（2）10.0g Mg₃N₂的物質的量為：$\frac{10.0g}{100g/mol}$=0.1mol，4.48L CO₂的物質的量為：$\frac{4.48L}{22.4L/mol}$=0.2mol，
     Mg₃N₂+3CO₂→3C+6MgO+2N₂ △m
     2mol     3mol           76g  
     0.1mol  0.2mol          3.8g         
因二氧化碳過量，所以計算固體增加的質量按Mg₃N₂的物質的量來計算，固體質量增加3.8g，
故答案為：3.8；
（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知：①②碳化物全部反應，③④碳化物過量，設②中碳化物Be₂C與CaC₂的物量的分別為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與CaC₂組成的混合物中兩者的物量的之比為：0.15mol：0.075mol=2：1，
答：該混合物中Be₂C與CaC₂的物質的量之比為2：1；
（4）①②碳化物全部反應，③④碳化物過量，固體的質量與氣體的體積成正比，18mL水恰好完全反應生成了8.4L氣體，則消耗碳化物的質量為：$\frac{8.4L}{3.36L}$×6.2g=15.5g，
故答案為：18mL水恰好完全反應消耗碳化物的質量是15.5g．

點評 本題考查了混合物反應的計算，題目難度較大，試題知識點較多、計算量較大，充分考查了學生的分析能力及化學計算能力，（3）為難點，需要正確判斷反應物過量情況．