题目

题型：不详难度：来源：

硫、氮、碳、铁、铜等常见元素在化合物中常表现出多种价态，如硫有-2、-1、+2、+4、+6等价态。这些元素在化工生产中有着重要应用。
（1）31.2g镁与碳粉的混合物在一定条件下恰好完全反应，再加入足量水，得到40.6g白色沉淀，同时产生密度为1.4107g/L（标准状况）的丙二烯和不饱和烃X的混合气体。
①镁与碳粉的反应产物的化学式为 ______________ 。
②原混合物中碳粉的物质的量分数为 ___________。（用小数表示，保留2位小数）
（2）某复杂盐由三种元素组成，含两种阳离子和两种阴离子。取21.76g该复杂盐，平均分为两份。将第一份溶于足量盐酸酸化的氯化钡溶液，所得沉淀中含9.32g硫酸钡。将第二份溶于足量热浓硝酸，再滴加足量硝酸钡溶液，得13.98g白色沉淀，过滤后向蓝色滤液中加足量烧碱溶液，过滤、洗涤、灼烧，得8.00g黑色固体。
①该复杂盐的化学式为_____________。
②该复杂盐中两种阳离子的质量比为 _________________ 。
（3）某地质学家经勘测发现一种新的磁黄铁矿，主要成分为Fe_1-xS_1+x，杂质不含Fe、S。分析可知该磁黄铁矿中，铁元素中三价铁的质量分数为75%。取5吨 73%的该磁黄铁矿，用接触法制硫酸，若沸腾炉中煅烧的损耗率为4%，接触室中反应的转化率为94%，SO₃的吸收效率为97%，则最多可制得98.3%的浓硫酸的质量是________________。（保留2位小数）

答案

（1）①MgC₂、Mg₂C₃ ②0.63
（2）①Cu₅S(SO₄)₂   ②+1价的铜：+2价的铜=4:1 
（3）6.08t

解析

试题分析：
（1）①根据题意可知该碳、鎂反应得到的化合物与水反应的产物丙二烯C₃H₄，则根据化合物中正负化合价的代数和为0可确定固体中含有Mg₂C₃。丙二烯C₃H₄的相对分子质量为40，丙二烯和不饱和烃X的混合气体标准状况下密度为1.4107g/L，则平均相对分子质量为1.4107×22.4=31.6.说明不饱和烃的相对分子质量小于31.6。只有C₂H₂和C₂H₄。根据化合物中正负化合价的代数和为0，若烃是C₂H₂可确定固体中还含有含有MgC₂；若烃是C₂H₄可确定固体中还含有含有MgC；结合实际舍去。因此镁与碳粉的反应产物Mg₂C₃、MgC₂。①固体若得到的Mg(OH)₂的物质的量为n(Mg(OH)₂)="m÷M=" 40.6g÷ 58g/mol =0.7mol.所以原31.2g镁与碳粉的混合物含有的C的物质的量为n(C)=(31.2g－0.7mol× 24g/mol) ÷12 g/mol=1.2mol， 原混合物中碳粉的物质的量分数为1.2mol÷(0.7+1.2)mol=0.63.
（2）将第一份足量盐酸酸化的氯化钡溶液，所得沉淀中含9.32g硫酸钡，证明含有SO₄^2-，其物质的量为n(SO₄^2-)="9.32g÷233g/mol=0.04mol;" 将第二份溶于足量热浓硝酸，再滴加足量硝酸钡溶液，得13.98g白色沉淀。由于13.98g>9.32g证明原固体中还含有S^2-。沉淀中有硝酸氧化产生的SO₄^2-。则n(SO₄^2-) (总)="13.98g÷233g/mol=0.06mol;" n(S^2-)="0.06-0.04=0.02mol." 向蓝色滤液中加足量烧碱溶液，过滤、洗涤、灼烧，得8.00g黑色固体。证明含有Cu元素n(Cu²⁺)=" 8.00g÷80g/mol=0.1mol." n(Cu²⁺): n(S^2-): n(SO₄^2-)=0.1:0.02:0.04=5:1:2.所以该盐的化学式为Cu₅S(SO₄)₂ 在该盐中Cu的化合价有+1、+2两种价态。假设+1价的为x，则+2价的为(5-x).根据化合物中正负化合价的代数和为0可得x+2(5-x)=2+4.解得x=4，则5-x=1.所以m(Cu⁺):m(Cu²⁺)=4:1.
（3）该磁黄铁矿中，铁元素中三价铁的质量分数为75%，则二价铁的质量分数为25%。n(Fe³⁺):n(Fe²⁺)=3:1.根据化合物中正负化合价的代数和为0，可确定化合物中S的原子个数为3×3＋1×2=11.所以该化合物的化学式为Fe₄S₁₁.根据题意可知最后转化为硫酸的S的物质的量为{(5×10⁶g×73%×(1－4%)×94%×97%)÷576g/mol}×11=6.1×10⁴mol.所以得到的98.3%的浓硫酸的质量是（6.1×10⁴mol×98g/mol）÷98.3%=6.08×10⁶g="6.08t" 。