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绿矾（FeSO4·7H2O）在化学合成上用作还原剂及催化剂，工业上常用废铁屑溶于一定浓度的硫酸溶液制备绿矾。（1）98%1.84g/cm3的浓硫酸在稀释过程中，密度下降，当稀释至50%时，密-高三化学

题目简介

绿矾（FeSO4·7H2O）在化学合成上用作还原剂及催化剂，工业上常用废铁屑溶于一定浓度的硫酸溶液制备绿矾。（1）98%1.84g/cm3的浓硫酸在稀释过程中，密度下降，当稀释至50%时，密-高三化学

题目详情

绿矾（FeSO4·7H2O）在化学合成上用作还原剂及催化剂，工业上常用废铁屑溶于一定浓度的硫酸溶液制备绿矾。
（1）98% 1.84 g/cm3的浓硫酸在稀释过程中，密度下降，当稀释至50%时，密度为1.4g/cm3，50%的硫酸物质的量浓度为            (保留两位小数)，50%的硫酸与30%的硫酸等体积混合，混合酸的浓度为          （填>、<、=）40%。
（2）实际生产用20%发烟硫酸（100克发烟硫酸含SO3 20克）配制稀硫酸，若用SO3·nH2O表示20%的发烟硫酸，则n=____________(保留两位小数)。
（3）绿矾在空气中容易被部分氧化为硫酸铁，现取7.32克晶体溶于稀盐酸后，加入足量的BaCl2溶液，过滤得沉淀9.32克；再通入112mL（标准状况）氯气恰好将Fe2＋完全氧化，推测晶体的化学式为                     。    
（4）硫酸亚铁铵［(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O］(俗称莫尔盐)，较绿矾稳定，在分析化学中常用来配制Fe2+的标准溶液，用此Fe2+的标准溶液可以测定剩余稀硝酸的量。现取8.64克Cu2S和CuS的混合物用200mL2mol/L稀硝酸溶液处理，发生反应如下：
10NO3-＋3Cu2S＋16H＋→6Cu2＋＋10NO↑＋3SO42-＋8H2O
8NO3-＋3CuS＋8H＋→ 3Cu2＋＋3 SO42-＋8NO↑+ 4H2O
剩余的稀硝酸恰好与V mL 2 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液完全反应。
已知：NO3-＋3Fe2＋＋4H＋→ NO↑＋3Fe3+＋2H2O
① V值范围                       ；
② 若V=48，试计算混合物中CuS的质量分数（保留两位小数）。
题型：填空题难度：中档来源：不详

答案

（1）7.14 mol·L－1  ; > （2分+2分）
（2）0.77（2分）
（3）FeSO4·Fe2(SO4)3·10H2O（2分）
（4）①42～60mL（3分）； ②0.33（3分）

试题分析：（1）设浓硫酸的体积为xmL，1.4x×50%/(98*x*0.001)=7.14 mol·L－1。设50%的硫酸与30%的硫酸的密度分别为A,B，则易得到溶液的质量分数为(0.5A+0.3B)/(A+B)，因为A>B所以该式大于40%。
（2）发烟硫酸是在98%浓硫酸中继续通入SO3 ,因为20%指质量分数,20%的发烟硫酸可表示为H2O·nSO3（制备来源），进一步整理即为H2SO4·（n-1）SO3，由该混合物中H2SO4（溶剂）和SO3（溶质）的质量关系可得 98 ：80（n-1）： ="(1-20%):" 20%，解得n="1.3" ，这样计算后需进行变化， H2O·1.3SO3变为1/1.3H2O·SO3，即n=0.77。
（3）根据题意所得沉淀是硫酸钡，9.32克的物质的量为0.04mol,即n(SO42-)=0.04mol，112mL（标准状况）氯气的物质的量为0.005mol,根据Cl2---2Fe2+关系式，求得n(Fe2+)=0.01mol，说明原晶体中存在FeSO40.01mol，质量为1.52g，n(Fe2(SO4)3)=（0.04-0.01）/3=0.01mol，质量为4g,则结晶水的物质的量为（7.32-1.52-4）/18=0.1mol。三者的物质的量之比为1：1：10，故晶体的化学式为FeSO4·Fe2(SO4)3·10H2O。
（4）①200mL2mol/L稀硝酸溶液的物质的量为：0.20L×2mol/L=0.4mol，假设固体混合物全部为Cu2S，需要的硝酸的物质的量为x，
10NO3-＋3Cu2S＋16H＋→6Cu2＋＋10NO↑＋3SO42-＋8H2O
3        16
8.64/160=0.054     x
x=0.288mol,则剩余硝酸的物质的量反应掉剩余的硝酸的物质的量为0.4mol-0.228mol=0.112mol，0.112mol硝酸和（NH4）2Fe（SO4）2溶液完全反应。NO3-＋3Fe2＋＋4H＋→ NO↑＋3Fe3+＋2H2O，根据4H+----3Fe2＋关系式，求得n(Fe2＋)=0.084mol，则需要 2 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积V =42ml。按照同样方法再假设固体混合物全部为CuS，需要硝酸的物质的量为x，
8NO3-＋3CuS＋8H＋→ 3Cu2＋＋3 SO42-＋8NO↑+ 4H2O
8         3
x          8.64/96=0.09
x=0.24mol,剩余的硝酸的物质的量为0.4mol-0.24mol=0.16mol，0.16mol硝酸和（NH4）2Fe（SO4）2溶液完全反应。NO3-＋3Fe2＋＋4H＋→ NO↑＋3Fe3+＋2H2O，根据4H+----3Fe2＋关系式，求得n(Fe2＋)=0.12mol，则需要 2 mol/L (NH4)2Fe(SO4)2溶液的体积V =60ml。故答案为：42＜V＜60；  
②若V=48，与48mL（NH4）2Fe（SO4）2，则溶液n(Fe2＋)=0.096mol，完全反应需要硝酸的物质的量为：
NO3-＋3Fe2＋＋4H＋→ NO↑＋3Fe3+＋2H2O  1mol    5mol
0.096  0.128
所以硝酸的物质的量为0.128mol，故与固体混合物反应的硝酸的物质的量为0.4mol-0.128mol=0.272mol，设Cu2S的物质的量为x，CuS的物质的量为y，160x+96y=8.64g.。
10NO3-＋3Cu2S＋16H＋→6Cu2＋＋10NO↑＋3SO42-＋8H2O
x    16x/3
8NO3-＋3CuS＋8H＋→ 3Cu2＋＋3 SO42-＋8NO↑+ 4H2O
y     8y/3
16x/3+8y/3=0.272mol ,解得y=0.03
则混合物中CuS的质量2.88g,则其质量分数=2.88/8.64=0.33答：混合物中CuS的质量分数为33%．

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