綠礬(FeSO4·7H2O)在化學(xué)合成上用作還原劑及催化劑,工業(yè)上常用廢鐵屑溶于一定濃度的硫酸溶液制備綠礬。
(1)98% 1.84 g/cm3的濃硫酸在稀釋過程中,密度下降,當(dāng)稀釋至50%時(shí),密度為1.4g/cm3,50%的硫酸物質(zhì)的量濃度為 (保留兩位小數(shù)),50%的硫酸與30%的硫酸等體積混合,混合酸的濃度為 (填>、<、=)40%。
(2)實(shí)際生產(chǎn)用20%發(fā)煙硫酸(100克發(fā)煙硫酸含SO3 20克)配制稀硫酸,若用SO3·nH2O表示20%的發(fā)煙硫酸,則n=____________(保留兩位小數(shù))。
(3)綠礬在空氣中容易被部分氧化為硫酸鐵,現(xiàn)取7.32克晶體溶于稀鹽酸后,加入足量的BaCl2溶液,過濾得沉淀9.32克;再通入112mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氯氣恰好將Fe2+完全氧化,推測(cè)晶體的化學(xué)式為 。
(4)硫酸亞鐵銨[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O](俗稱莫爾鹽),較綠礬穩(wěn)定,在分析化學(xué)中常用來配制Fe2+的標(biāo)準(zhǔn)溶液,用此Fe2+的標(biāo)準(zhǔn)溶液可以測(cè)定剩余稀硝酸的量。現(xiàn)取8.64克Cu2S和CuS的混合物用200mL2mol/L稀硝酸溶液處理,發(fā)生反應(yīng)如下:
10NO3-+3Cu2S+16H+→6Cu2++10NO↑+3SO42-+8H2O
8NO3-+3CuS+8H+→ 3Cu2++3 SO42-+8NO↑+ 4H2O
剩余的稀硝酸恰好與V mL 2 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液完全反應(yīng)。
已知:NO3-+3Fe2++4H+→ NO↑+3Fe3++2H2O
① V值范圍 ;
② 若V=48,試計(jì)算混合物中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(保留兩位小數(shù))。
(1)7.14 mol·L-1 ; > (2分+2分)
(2)0.77(2分)
(3)FeSO4·Fe2(SO4)3·10H2O (2分)
(4)①42~60mL(3分); ②0.33(3分)
【解析】
試題分析:(1)設(shè)濃硫酸的體積為xmL,1.4x×50%/(98*x*0.001)=7.14 mol·L-1。設(shè)50%的硫酸與30%的硫酸的密度分別為A,B,則易得到溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為(0.5A+0.3B)/(A+B),因?yàn)锳>B所以該式大于40%。
(2)發(fā)煙硫酸是在98%濃硫酸中繼續(xù)通入SO3 ,因?yàn)?0%指質(zhì)量分?jǐn)?shù),20%的發(fā)煙硫酸可表示為H2O·nSO3 (制備來源),進(jìn)一步整理即為H2SO4·(n-1)SO3,由該混合物中H2SO4(溶劑)和SO3(溶質(zhì))的質(zhì)量關(guān)系可得 98 :80(n-1): =(1-20%): 20%,解得n=1.3 ,這樣計(jì)算后需進(jìn)行變化, H2O·1.3SO3 變?yōu)?/1.3H2O·SO3 ,即n=0.77。
(3)根據(jù)題意所得沉淀是硫酸鋇,9.32克的物質(zhì)的量為0.04mol,即n(SO42-)=0.04mol,112mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氯氣的物質(zhì)的量為0.005mol,根據(jù)Cl2---2Fe2+關(guān)系式,求得n(Fe2+)=0.01mol,說明原晶體中存在FeSO40.01mol,質(zhì)量為1.52g,n(Fe2(SO4)3)=(0.04-0.01)/3=0.01mol,質(zhì)量為4g,則結(jié)晶水的物質(zhì)的量為(7.32-1.52-4)/18=0.1mol。三者的物質(zhì)的量之比為1:1:10,故晶體的化學(xué)式為FeSO4·Fe2(SO4)3·10H2O。
(4)①200mL2mol/L稀硝酸溶液的物質(zhì)的量為:0.20L×2mol/L=0.4mol,假設(shè)固體混合物全部為Cu2S,需要的硝酸的物質(zhì)的量為x,
10NO3-+3Cu2S+16H+→6Cu2++10NO↑+3SO42-+8H2O
3 16
8.64/160=0.054 x
x=0.288mol,則剩余硝酸的物質(zhì)的量反應(yīng)掉剩余的硝酸的物質(zhì)的量為0.4mol-0.228mol=0.112mol,0.112mol硝酸和(NH4)2Fe(SO4)2溶液完全反應(yīng)。NO3-+3Fe2++4H+→ NO↑+3Fe3++2H2O,根據(jù)4H+----3Fe2+關(guān)系式,求得n(Fe2+)=0.084mol,則需要 2 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液的體積V =42ml。按照同樣方法再假設(shè)固體混合物全部為CuS,需要硝酸的物質(zhì)的量為x,
8NO3-+3CuS+8H+→ 3Cu2++3 SO42-+8NO↑+ 4H2O
8 3
x 8.64/96=0.09
x=0.24mol,剩余的硝酸的物質(zhì)的量為0.4mol-0.24mol=0.16mol,0.16mol硝酸和(NH4)2Fe(SO4)2溶液完全反應(yīng)。NO3-+3Fe2++4H+→ NO↑+3Fe3++2H2O,根據(jù)4H+----3Fe2+關(guān)系式,求得n(Fe2+)=0.12mol,則需要 2 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液的體積V =60ml。故答案為:42<V<60;
②若V=48,與48mL(NH4)2Fe(SO4)2,則溶液n(Fe2+)=0.096mol,完全反應(yīng)需要硝酸的物質(zhì)的量為:
NO3-+3Fe2++4H+→ NO↑+3Fe3++2H2O 1mol 5mol
0.096 0.128
所以硝酸的物質(zhì)的量為0.128mol,故與固體混合物反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量為0.4mol-0.128mol=0.272mol,設(shè)Cu2S的物質(zhì)的量為x,CuS的物質(zhì)的量為y,160x+96y=8.64g.。
10NO3-+3Cu2S+16H+→6Cu2++10NO↑+3SO42-+8H2O
x 16x/3
8NO3-+3CuS+8H+→ 3Cu2++3 SO42-+8NO↑+ 4H2O
y 8y/3
16x/3+8y/3=0.272mol ,解得y=0.03
則混合物中CuS的質(zhì)量2.88g,則其質(zhì)量分?jǐn)?shù)=2.88/8.64=0.33答:混合物中CuS的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為33%.
考點(diǎn):本題主要考查根據(jù)方程式進(jìn)行有關(guān)計(jì)算,難度較大,注意解答討論題時(shí)采用極限法,根據(jù)極限法計(jì)算出其取值范圍。
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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:
沉淀物 | Al(OH)3 | Fe(OH)3 | Fe(OH)2 | Ni(OH)2 |
pH | 5.2 | 3.2 | 9.7 | 9.2 |
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O | 2- 4 |
O | 2- 7 |
O | 2- 7 |
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