Question

17．甲班學生做完實驗室制備氧氣和還原金屬氧化物的實驗后，剩余物質倒入同一廢液缸里．乙班課外興趣小組的同學進行了如圖所示的探究，請回答：

（1）由步驟②實驗現(xiàn)象推知，甲班同學所用的固體反應物是KClO₃（寫化學式）
（2）寫出②中出現(xiàn)白色沉淀的化學方程式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，該反應的化學方程式是Fe₂（SO₄）₃+6NaOH=2Fe（OH）₃↓+3Na₂SO₄．
（4）由上述實驗判斷固體A中一定含有碳、氧化鐵和二氧化錳（寫名稱），并寫出反應的化學方程式是2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑和3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑
（5）老師請小明同學設計方案測定該實驗中用到的稀硫酸中溶質的質量分數，小明先取一只潔凈的小燒杯，稱其質量為16.4g，然后往其中倒入部分硫酸溶液后稱量，總質量為50.2g．之后，將一枚質量為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生后，再次稱量，總質量為61.9g．請計算
①反應后產生氣體的質量0.1g
②計算該硫酸溶液中溶質的質量分數14.5%
③計算所得溶液中溶質的質量分數20.8%（寫出計算過程，計算結果精確到0.1%）

Answer 1

分析 （1）根據加入硝酸和硝酸銀得到白色沉淀，結合質量守恒定律分析判斷；
（2）根據現(xiàn)象和加入的試劑寫書化學方程式；
（3）加入稀硫酸得到黃色溶液，可推得應該是生成了硫酸鐵，進而書寫硫酸鐵和氫氧化鈉反應的化學方程式；
（4）進而前三步分析對應的物質病書寫化學方程式；
（5）根據質量守恒定律可知，過程中質量的減少是因為生成了氫氣，所以可以求算氫氣的質量，根據氫氣的質量和對應的化學方程式求算硫酸以及生成的硫酸亞鐵和參加反應的鐵的質量，進而求算對應的質量分數．

解答 解：由步驟②生成不溶于硝酸的沉淀的實驗現(xiàn)象和加入的試劑為硝酸銀，可推得該溶液中有氯離子，根據質量守恒定律可知甲班同學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生成氯化銀和硝酸鉀，對應的化學方程式為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，此時加入氫氧化鈉，氫氧化鈉和硫酸鐵反應生成氫氧化鐵和硫酸鈉，對應的化學方程式為Fe₂（SO₄）₃+6NaOH=2Fe（OH）₃↓+3Na₂SO₄．同時可推得原混合物中含有氧化鐵，由于是還原金屬氧化物實驗所得，根據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）質量守恒定律可知，生成的氫氣的質量為50.2g+11.8g-61.9g=0.1g
設參加反應的鐵的質量為x，反應的稀硫酸中溶質的質量為y，生成的硫酸亞鐵的質量為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
 該硫酸溶液中溶質的質量分數為$\frac{4.9g}{50.2g-16.4g}$×100%≈14.5%
 所得溶液中溶質的質量分數為$\frac{7.6g}{61.9g-16.4g-（11.8g-2.8g）}$×100%≈20.8%
答：①反應后產生氣體的質量為0.1g
②該硫酸溶液中溶質的質量分數為14.5%
③所得溶液中溶質的質量分數為20.8%

點評 根據化學方程式計算時，第一要正確書寫化學方程式，第二要使用正確的數據，第三計算過程要完整．