Question

17．甲班学生做完实验室制备氧气和还原金属氧化物的实验后，剩余物质倒入同一废液缸里．乙班课外兴趣小组的同学进行了如图所示的探究，请回答：

（1）由步骤②实验现象推知，甲班同学所用的固体反应物是KClO₃（写化学式）
（2）写出②中出现白色沉淀的化学方程式AgNO₃+KCl=KNO₃+AgCl↓
（3）向步骤④所得溶液中加入氢氧化钠溶液可得红棕色沉淀，该反应的化学方程式是Fe₂（SO₄）₃+6NaOH=2Fe（OH）₃↓+3Na₂SO₄．
（4）由上述实验判断固体A中一定含有碳、氧化铁和二氧化锰（写名称），并写出反应的化学方程式是2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑和3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑
（5）老师请小明同学设计方案测定该实验中用到的稀硫酸中溶质的质量分数，小明先取一只洁净的小烧杯，称其质量为16.4g，然后往其中倒入部分硫酸溶液后称量，总质量为50.2g．之后，将一枚质量为11.8g的铁钉（已用砂纸打磨除去铁锈），放入该小烧杯中，待铁钉表面不再有气泡产生后，再次称量，总质量为61.9g．请计算
①反应后产生气体的质量0.1g
②计算该硫酸溶液中溶质的质量分数14.5%
③计算所得溶液中溶质的质量分数20.8%（写出计算过程，计算结果精确到0.1%）

Answer 1

分析 （1）根据加入硝酸和硝酸银得到白色沉淀，结合质量守恒定律分析判断；
（2）根据现象和加入的试剂写书化学方程式；
（3）加入稀硫酸得到黄色溶液，可推得应该是生成了硫酸铁，进而书写硫酸铁和氢氧化钠反应的化学方程式；
（4）进而前三步分析对应的物质病书写化学方程式；
（5）根据质量守恒定律可知，过程中质量的减少是因为生成了氢气，所以可以求算氢气的质量，根据氢气的质量和对应的化学方程式求算硫酸以及生成的硫酸亚铁和参加反应的铁的质量，进而求算对应的质量分数．

解答 解：由步骤②生成不溶于硝酸的沉淀的实验现象和加入的试剂为硝酸银，可推得该溶液中有氯离子，根据质量守恒定律可知甲班同学所用的制取氧气的固体为氯酸钾．步骤②是氯化钾和硝酸银反应生成氯化银和硝酸钾，对应的化学方程式为AgNO₃+KCl=KNO₃+AgCl↓．
步骤④加入足量的稀硫酸得到黄色溶液，可知该黄色溶液为硫酸铁，此时加入氢氧化钠，氢氧化钠和硫酸铁反应生成氢氧化铁和硫酸钠，对应的化学方程式为Fe₂（SO₄）₃+6NaOH=2Fe（OH）₃↓+3Na₂SO₄．同时可推得原混合物中含有氧化铁，由于是还原金属氧化物实验所得，根据③中固体在空气中灼烧得到能够使澄清石灰水变浑浊的气体，所以所用还原剂为木炭．而氯酸钾制取氧气需要用到二氧化锰做催化剂，所以最后和足量稀硫酸反应后剩余的固体为二氧化锰．
故（1）～（4）答案为：
（1）KClO₃；
（2）AgNO₃+KCl=KNO₃+AgCl↓；
（3）Fe₂（SO₄）₃+6NaOH=2Fe（OH）₃↓+3Na₂SO₄．
（4）碳、氧化铁和二氧化锰； 2KClO₃$\frac{\underline{MnO_2}}{△}$2KCl+3O₂↑和3C+2Fe₂O₃$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$4Fe+3CO₂↑；
（5）质量守恒定律可知，生成的氢气的质量为50.2g+11.8g-61.9g=0.1g
设参加反应的铁的质量为x，反应的稀硫酸中溶质的质量为y，生成的硫酸亚铁的质量为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
 该硫酸溶液中溶质的质量分数为$\frac{4.9g}{50.2g-16.4g}$×100%≈14.5%
 所得溶液中溶质的质量分数为$\frac{7.6g}{61.9g-16.4g-（11.8g-2.8g）}$×100%≈20.8%
答：①反应后产生气体的质量为0.1g
②该硫酸溶液中溶质的质量分数为14.5%
③所得溶液中溶质的质量分数为20.8%

点评 根据化学方程式计算时，第一要正确书写化学方程式，第二要使用正确的数据，第三计算过程要完整．