Question

加热一黑色粉末固体，并将所得气体通入50克烧碱溶液中发现溶液变成了54.4克，再用146克10%的盐酸滴加剩余黑色粉末固体，黑色粉末固体恰好全部溶解． （提示：Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O）
（1）判断黑色粉末固体的组成． 
（2）求黑色粉末固体中各物质的质量分数．

Answer 1

考点：根据化学反应方程式的计算

专题：有关化学方程式的计算

分析：由题目内容可知加热黑色固体粉末后能生成气体，且该气体能与烧碱溶液反应，所以该气体可能是二氧化碳，则黑色粉末可能是碳和四氧化三铁，据此利用Fe₃O₄+2C

高温  .

3Fe+2CO₂↑ Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O求出相关的四氧化三铁的质量即可；

解答：解：（1）加热一黑色粉末固体，并将所得气体通入50克烧碱溶液中发现溶液变成了54.4克，可以猜测该黑色固体在加热后生成了二氧化碳，且烧碱溶液增重值即是生成的二氧化碳的质量，则黑色粉末固体为Fe₃O₄和C；
（2）碳和四氧化三铁反应生成二氧化碳的质量=54.4g-50g=4.4g，再用146克10%的盐酸滴加剩余黑色粉末固体，黑色粉末固体恰好全部溶解，说明加热时碳完全反应；
设反应的四氧化三铁的质量是x，生成铁的质量是y，反应的碳的质量是z
Fe₃O₄+2C

高温  .

3Fe+2CO₂↑
232   24      168  88
 x    z        y   4.4g

232

x

=

24

z

=

168

y

=

88

4.4g

x=11.6g  y=8.4g  z=1.2g
设与生成铁反应的盐酸质量是w
Fe+2HCl=FeCl₂+H₂↑
56  73
8.4g w

56

8.4g

=

73

w

w=10.95g
故与四氧化三铁的盐酸质量是146g×10%-10.95g=3.65g
设与盐酸反应四氧化三铁质量是n
Fe₃O₄+8HCl=2FeCl₃+FeCl₂+4H₂O
232   292
n     3.65g

232

n

=

292

3.65g

n=2.9g
故原黑色固体中四氧化三铁的质量是2.9g+11.6g=14.5g  碳的质量是1.2g；
则四氧化三铁的质量分数是

14.5g

14.5g+1.2g

×100%=92.4%，碳的质量分数是1-92.4%=7.6%
故答案为：（1）黑色粉末固体的组成是碳和四氧化三铁；（2）黑色固体中四氧化三铁和碳的质量分数分别是92.4%、1.6%．

点评：此题是依据化学方程式计算的考查题，解题的关键是掌握物质间的反应特点，题目难度较大．