Question

（Ⅰ）世界上第一条商业磁悬浮铁路是从龙阳路地铁站到上海浦东机场投入运营．磁悬浮的核心技术是利用超导体的抗磁性．以Y₂O₃、BaCO₃和CuO为原料，经研磨烧结可制得一种高温超导物质YBa₂Cu₃O_x．该式中x为未知数，Y、Ba、O三种元素都有固定的化合价，分别为+3价、+2价、-2价，而Cu是+2价和+3价的混合价态．
（1）现欲合成0.50mol此高温超导物质，理论上需取Y₂O₃、BaCO₃和CuO的物质的量（mol）分别为

 

A．0.50、0.50、0.50   B．0.25、1.00、1.50
C．0.50、1.00、1.50D．1.00、0.25、0.17
（2）科学家研究发现，以Y₂O₃，BaCO₃和CuO为原料经研磨烧结后可以合成一种高温超导物质，其化学式可写成Y₂Ba₄Cu₆O₁₃，且在合成过程中各元素的化合价均无变化，则

 

A．此合成过程的反应类型是化合反应
B．此合成过程的反应类型不是化合反应
（3）若测得其YBa₂Cu₃O_x样品中x=6.94，则该样品中铜的质量分数为

 

 （用小数表示，保留3位小数）．
（Ⅱ）有三份不同质量的铁粉样品①②③，甲、乙、丙三位同学各取一份样品分别与含有0.8mol HNO₃的稀硝酸反应，反应后硝酸和铁均无剩余，且硝酸的还原产物只有NO．据此回答下列问题：
（1）甲取样品①，反应后溶液中铁只以Fe³⁺离子形式存在，则样品①的质量为

 

 g，乙取样品②，反应后溶液中既含有Fe³⁺，又含有Fe²⁺离子，则样品②的质量（设为a g）范围是

 

．
（2）丙取样品③，将其慢慢加入到稀硝酸中，并搅拌，反应过程中溶液里Fe³⁺、Fe²⁺、NO₃^-三种离子中的一种离子的物质的量的变化曲线如下图1所示，则该曲线表示的是

 

 物质的量的变化曲线，请你在图2中再画出另外两种离子的物质的量的变化化曲线．

Answer 1

考点：探究物质的组成或测量物质的含量

专题：实验探究和数据处理题

分析：（Ⅰ）（1）根据原子守恒计算需要需取Y₂O₃、BaCO₃和CuO的物质的量．
（2）由多种物质反应生成一种物质的反应属于化合反应；
（3）依据化学式计算铜元素的含量；
（Ⅱ）（1）依据铁和硝酸反应生成一氧化氮气体的反应定量关系计算分析，采取极值方法计算取值范围；
（2）铁和稀硝酸反应，图1分析可知硝酸根离子减小0.2mol，依据电子守恒计算反应的铁生成铁离子物质的量为0.2mol，随加入铁的增大，硝酸根离子不变，铁和铁离子反应生成亚铁离子，依据反应的定量关系和离子物质的量的变化画出图象．

解答： 解：（Ⅰ）（1）根据原子守恒计算需要需取Y₂O₃、BaCO₃和CuO的物质的量，合成0.5mol YBa₂Cu₃O_x，
由Y原子守恒有n（Y₂O₃）=

1

2

n（YBa₂Cu₃O_x）=0.5mol×

1

2

=0.25mol，
根据Ba原子守恒有n（BaCO₃）=2n（YBa₂Cu₃O_x）=0.5mol×2=1mol，
根据Cu原子守恒有n（CuO）=3n（YBa₂Cu₃O_x）=0.5mol×3=1.5mol；
故答案为：B；
（2）从描述的该反应中，反应物是三种，生成物是一种，但是反应前含有碳元素，反应后却没有，所以生成物一定含有其他物质．所以不属于化合反应，
故答案为：A；
（3）若测得其YBa₂Cu₃O_x样品中x=6.94，则该样品中铜的质量分数=

3×64g/mol

89g/mol+2×137g/mol+3×64g/mol+16g/mol×6.94

×100%=28.827%，
故答案为：28.827%；
（Ⅱ）（1）有三份不同质量的铁粉样品①②③，甲、乙、丙三位同学各取一份样品分别与含有0.8mol HNO₃的稀硝酸反应，反应后硝酸和铁均无剩余，且硝酸的还原产物只有NO，甲取样品①，反应后溶液中铁只以Fe³⁺离子形式存在，反应化学方程式为；Fe+4HNO₃=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O，0.8mol硝酸全部反应消耗铁0.2mol，质量=0.2mol×56g/mol=11.2g，计算得到样品质量为11.2g；乙取样品②，反应后溶液中既含有Fe³⁺，又含有Fe²⁺离子，由极值分析，全部生成亚铁离子的反应为3Fe+8HNO₃=3Fe（NO₃）₂+2NO↑+4H₂O，反应0.8mol硝酸消耗0.3mol，铁的质量=0.3mol×56g/mol=16.8g，
故答案为：11.2；11.2＜a＜16.8；
（2）丙取样品③，将其慢慢加入到稀硝酸中，并搅拌，反应过程中溶液里Fe³⁺、Fe²⁺、NO₃^-三种离子中的一种离子的物质的量的变化曲线如下图1所示，反应过程中亚铁离子被氧化为铁离子，硝酸根物质的量减小=0.8mol-0.6mol=0.2mol，说明被还原的硝酸根为0.2mol，图1中曲线代表的是硝酸根离子物质的量的变化；硝酸根离子变化为一氧化氮转移电子0.6mol，依据电子守恒，所以被氧化的铁生成铁离子，物质的量为0.2mol，图象1分析可知，随加入铁物质的量的增大，硝酸根离子物质的量不变，说明当加入0.2mol铁时硝酸被还原，铁被氧化为铁离子，物质的量为0.2mol，继续加入铁，铁和铁离子发生反应生成亚铁离子，2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，最后生成亚铁离子最多为0.3mol，由计算数据描点画出图象为，
故答案为：NO₃^-；．

点评：本题考查化合物组成的分析判断，物质的量的有关计算，图象分析绘制，主要是铁和硝酸反应的定量分析计算，难度较大．