Question

17．甲班學(xué)生做完實(shí)驗(yàn)室制備氧氣和還原金屬氧化物的實(shí)驗(yàn)后，剩余物質(zhì)倒入同一廢液缸里．乙班課外興趣小組的同學(xué)進(jìn)行了如圖所示的探究，請回答：

（1）由步驟②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推知，甲班同學(xué)所用的固體反應(yīng)物是KClO₃（寫化學(xué)式）
（2）寫出②中出現(xiàn)白色沉淀的化學(xué)方程式AgNO₃+KCl=KNO₃+AgCl↓
（3）向步驟④所得溶液中加入氫氧化鈉溶液可得紅棕色沉淀，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是Fe₂（SO₄）₃+6NaOH=2Fe（OH）₃↓+3Na₂SO₄．
（4）由上述實(shí)驗(yàn)判斷固體A中一定含有碳、氧化鐵和二氧化錳（寫名稱），并寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式是2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑和3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑
（5）老師請小明同學(xué)設(shè)計(jì)方案測定該實(shí)驗(yàn)中用到的稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，小明先取一只潔凈的小燒杯，稱其質(zhì)量為16.4g，然后往其中倒入部分硫酸溶液后稱量，總質(zhì)量為50.2g．之后，將一枚質(zhì)量為11.8g的鐵釘（已用砂紙打磨除去鐵銹），放入該小燒杯中，待鐵釘表面不再有氣泡產(chǎn)生后，再次稱量，總質(zhì)量為61.9g．請計(jì)算
①反應(yīng)后產(chǎn)生氣體的質(zhì)量0.1g
②計(jì)算該硫酸溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)14.5%
③計(jì)算所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)20.8%（寫出計(jì)算過程，計(jì)算結(jié)果精確到0.1%）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)加入硝酸和硝酸銀得到白色沉淀，結(jié)合質(zhì)量守恒定律分析判斷；
（2）根據(jù)現(xiàn)象和加入的試劑寫書化學(xué)方程式；
（3）加入稀硫酸得到黃色溶液，可推得應(yīng)該是生成了硫酸鐵，進(jìn)而書寫硫酸鐵和氫氧化鈉反應(yīng)的化學(xué)方程式；
（4）進(jìn)而前三步分析對應(yīng)的物質(zhì)病書寫化學(xué)方程式；
（5）根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，過程中質(zhì)量的減少是因?yàn)樯�成了氫氣，所以可以求算氫氣的質(zhì)量，根據(jù)氫氣的質(zhì)量和對應(yīng)的化學(xué)方程式求算硫酸以及生成的硫酸亞鐵和參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量，進(jìn)而求算對應(yīng)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：由步驟②生成不溶于硝酸的沉淀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和加入的試劑為硝酸銀，可推得該溶液中有氯離子，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知甲班同學(xué)所用的制取氧氣的固體為氯酸鉀．步驟②是氯化鉀和硝酸銀反應(yīng)生成氯化銀和硝酸鉀，對應(yīng)的化學(xué)方程式為AgNO₃+KCl=KNO₃+AgCl↓．
步驟④加入足量的稀硫酸得到黃色溶液，可知該黃色溶液為硫酸鐵，此時(shí)加入氫氧化鈉，氫氧化鈉和硫酸鐵反應(yīng)生成氫氧化鐵和硫酸鈉，對應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe₂（SO₄）₃+6NaOH=2Fe（OH）₃↓+3Na₂SO₄．同時(shí)可推得原混合物中含有氧化鐵，由于是還原金屬氧化物實(shí)驗(yàn)所得，根據(jù)③中固體在空氣中灼燒得到能夠使澄清石灰水變渾濁的氣體，所以所用還原劑為木炭．而氯酸鉀制取氧氣需要用到二氧化錳做催化劑，所以最后和足量稀硫酸反應(yīng)后剩余的固體為二氧化錳．
故（1）～（4）答案為：
（1）KClO₃；
（2）AgNO₃+KCl=KNO₃+AgCl↓；
（3）Fe₂（SO₄）₃+6NaOH=2Fe（OH）₃↓+3Na₂SO₄．
（4）碳、氧化鐵和二氧化錳； 2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑和3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑；
（5）質(zhì)量守恒定律可知，生成的氫氣的質(zhì)量為50.2g+11.8g-61.9g=0.1g
設(shè)參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量為x，反應(yīng)的稀硫酸中溶質(zhì)的質(zhì)量為y，生成的硫酸亞鐵的質(zhì)量為z．
Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
56    98        152      2
x      y           z         0.1g
$\frac{56}{x}$=$\frac{98}{y}$=$\frac{152}{z}$=$\frac{2}{0.1g}$
x=2.8g
y=4.9g
z=7.6g
 該硫酸溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{4.9g}{50.2g-16.4g}$×100%≈14.5%
 所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為$\frac{7.6g}{61.9g-16.4g-（11.8g-2.8g）}$×100%≈20.8%
答：①反應(yīng)后產(chǎn)生氣體的質(zhì)量為0.1g
②該硫酸溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.5%
③所得溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20.8%

點(diǎn)評 根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算時(shí)，第一要正確書寫化學(xué)方程式，第二要使用正確的數(shù)據(jù)，第三計(jì)算過程要完整．