题目内容

取5克含少量杂质的某金属R的样品,将其投入到73克溶质质量分数为20%的盐酸中,金属与盐酸恰好完全反应(杂质不反应),测得所生成的金属氯化物中氯元素的质量分数为74.7%,计算:
①样品中金属R的质量分数;
②反应所得溶液中溶质的质量分数.
考点:根据化学反应方程式的计算,有关溶质质量分数的简单计算
专题:有关化学方程式的计算
分析:解答本题如果按常规方法:设氯化物为RClx(x为R的化合价),按x=+1、+2、+3分别讨论R的取值,当X=+2时,R为24合理,得出R为Mg,然后利用化学方程式进行计算,无疑较复杂.如利用质量守恒定律,抓住“金属与盐酸恰好完全反应”便可分析出“金属氯化物中氯元素的质量等于盐酸中氯元素的质量”便可快捷求解.
解答:解:(1)盐酸中氯化氢的质量为:73g×20%=14.6g,
14.6克氯化氢中氯元素质量为:14.6g×
35.5
36.5
×100%=14.2g,
金属氯化物质量为:14.2g÷74.7%=19g,
金属质量为:19g-14.2g=4.8g,
样品中金属R的质量分数为:
4.8g
5g
×100%=96%,
答:样品中金属R的质量分数为96%.
(2)14.6g氯化氢中氢元素质量(即反应后生成氢气的质量)为:14.6g-14.2g=0.4g,
所得溶液质量为:73g+4.8g-0.4g=77.4g,
溶液中溶质质量分数为:
19g
77.4g
×100%=24.5%,
答:反应后溶液中溶质质量分数为24.5%.
点评:在解答此题时,如果认为是根据化学方程式的计算,又苦于R不知为何物,就会走进死胡同.解题时,若能抓住元素的质量守恒,问题就可迎刃而解.
练习册系列答案
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早在春秋战国时期,我国就开始生产和使用铁器.工业炼铁把铁矿石和焦炭、石灰石一起加入高炉,在高温下,利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来.一氧化碳还原氧化铁的化学方程式为:
 
.其中,石灰石起作用
 

某化学兴趣小组同学在学习炼铁的相关内容时,对炼铁时还原剂的选择进行了如下探究.
【提出问题】单质碳也具有还原性,碳还原氧化铁的化学方程式为
 
.为什么工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石?
【猜想与假设】焦炭和铁矿石都是固体,接触面积小,反应不易完全.
【进行实验】实验步骤及注意事项如下:
①称取两份相同质量的氧化铁粉末.一份与足量的碳粉均匀混合放入图1装置A的试管中;另一份放入图1装置B的玻璃管中.

②图1装置A和B两组实验同时开始进行.在图1装置B的反应中,实验开始前应先
 
(选填“通CO”或“加热”); 实验结束后应继续通入CO直至冷却至室温,其原因是
 

【实验现象】当图1装置B的玻璃管中固体完全由
 
时(选填“红色变为黑色”或“黑色变为红色”),图1装置A的试管中仍有
 

【解释与结论】焦炭和铁矿石都是固体,接触面积小,反应确实不易完全,这可能是工业上不用焦炭作为还原剂直接还原铁矿石的一个原因.
【完善实验】联想到单质碳的一些化学性质,甲同学认为在碳还原氧化铁的反应中可能还会有CO产生.为了证明碳还原氧化铁所得的气体中含有CO和CO2,将该气体通过图2的检验装置.图2A装置中的试剂是(写名称,下同)
 
,图2B装置中的试剂是氢氧化钠溶液,用以吸收二氧化碳(2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O );证明原混合气体中CO2存在的实验现象是
 
;证明原混合气体中CO存在的实验现象是
 
;经过检验,证实碳还原氧化铁所得的气体中确实含有CO和CO2,因此图1装置A的不足之处是
 

【拓展延伸】要炼出含铁96%的生铁4000t,至少需要含氧化铁80%的赤铁矿石的质量是多少?(请写出详细的计算过程,结果保留一位小数)

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