Question

硫、氮、碳、鐵、銅等常見元素在化合物中常表現(xiàn)出多種價態(tài)，如硫有-2、-1、+2、+4、+6等價態(tài)。這些元素在化工生產(chǎn)中有著重要應(yīng)用。
（1）31.2g鎂與碳粉的混合物在一定條件下恰好完全反應(yīng)，再加入足量水，得到40.6g白色沉淀，同時產(chǎn)生密度為1.4107g/L（標準狀況）的丙二烯和不飽和烴X的混合氣體。
①鎂與碳粉的反應(yīng)產(chǎn)物的化學(xué)式為 ______________ 。
②原混合物中碳粉的物質(zhì)的量分數(shù)為 ___________。（用小數(shù)表示，保留2位小數(shù)）
（2）某復(fù)雜鹽由三種元素組成，含兩種陽離子和兩種陰離子。取21.76g該復(fù)雜鹽，平均分為兩份。將第一份溶于足量鹽酸酸化的氯化鋇溶液，所得沉淀中含9.32g硫酸鋇。將第二份溶于足量熱濃硝酸，再滴加足量硝酸鋇溶液，得13.98g白色沉淀，過濾后向藍色濾液中加足量燒堿溶液，過濾、洗滌、灼燒，得8.00g黑色固體。
①該復(fù)雜鹽的化學(xué)式為_____________。
②該復(fù)雜鹽中兩種陽離子的質(zhì)量比為 _________________ 。
（3）某地質(zhì)學(xué)家經(jīng)勘測發(fā)現(xiàn)一種新的磁黃鐵礦，主要成分為Fe_1-xS_1+x，雜質(zhì)不含F(xiàn)e、S。分析可知該磁黃鐵礦中，鐵元素中三價鐵的質(zhì)量分數(shù)為75%。取5噸 73%的該磁黃鐵礦，用接觸法制硫酸，若沸騰爐中煅燒的損耗率為4%，接觸室中反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為94%，SO₃的吸收效率為97%，則最多可制得98.3%的濃硫酸的質(zhì)量是________________。（保留2位小數(shù)）

Answer 1

（1）①MgC₂、Mg₂C₃ ②0.63
（2）①Cu₅S(SO₄)₂   ②+1價的銅：+2價的銅=4:1 
（3）6.08t

試題分析：
（1）①根據(jù)題意可知該碳、鎂反應(yīng)得到的化合物與水反應(yīng)的產(chǎn)物丙二烯C₃H₄，則根據(jù)化合物中正負化合價的代數(shù)和為0可確定固體中含有Mg₂C₃。丙二烯C₃H₄的相對分子質(zhì)量為40，丙二烯和不飽和烴X的混合氣體標準狀況下密度為1.4107g/L，則平均相對分子質(zhì)量為1.4107×22.4=31.6.說明不飽和烴的相對分子質(zhì)量小于31.6。只有C₂H₂和C₂H₄。根據(jù)化合物中正負化合價的代數(shù)和為0，若烴是C₂H₂可確定固體中還含有含有MgC₂；若烴是C₂H₄可確定固體中還含有含有MgC；結(jié)合實際舍去。因此鎂與碳粉的反應(yīng)產(chǎn)物Mg₂C₃、MgC₂。①固體若得到的Mg(OH)₂的物質(zhì)的量為n(Mg(OH)₂)="m÷M=" 40.6g÷ 58g/mol =0.7mol.所以原31.2g鎂與碳粉的混合物含有的C的物質(zhì)的量為n(C)=(31.2g－0.7mol× 24g/mol) ÷12 g/mol=1.2mol， 原混合物中碳粉的物質(zhì)的量分數(shù)為1.2mol÷(0.7+1.2)mol=0.63.
（2）將第一份足量鹽酸酸化的氯化鋇溶液，所得沉淀中含9.32g硫酸鋇，證明含有SO₄^2-，其物質(zhì)的量為n(SO₄^2-)="9.32g÷233g/mol=0.04mol;" 將第二份溶于足量熱濃硝酸，再滴加足量硝酸鋇溶液，得13.98g白色沉淀。由于13.98g>9.32g證明原固體中還含有S^2-。沉淀中有硝酸氧化產(chǎn)生的SO₄^2-。則n(SO₄^2-) (總)="13.98g÷233g/mol=0.06mol;" n(S^2-)="0.06-0.04=0.02mol." 向藍色濾液中加足量燒堿溶液，過濾、洗滌、灼燒，得8.00g黑色固體。證明含有Cu元素n(Cu²⁺)=" 8.00g÷80g/mol=0.1mol." n(Cu²⁺): n(S^2-): n(SO₄^2-)=0.1:0.02:0.04=5:1:2.所以該鹽的化學(xué)式為Cu₅S(SO₄)₂ 在該鹽中Cu的化合價有+1、+2兩種價態(tài)。假設(shè)+1價的為x，則+2價的為(5-x).根據(jù)化合物中正負化合價的代數(shù)和為0可得x+2(5-x)=2+4.解得x=4，則5-x=1.所以m(Cu⁺):m(Cu²⁺)=4:1.
（3）該磁黃鐵礦中，鐵元素中三價鐵的質(zhì)量分數(shù)為75%，則二價鐵的質(zhì)量分數(shù)為25%。n(Fe³⁺):n(Fe²⁺)=3:1.根據(jù)化合物中正負化合價的代數(shù)和為0，可確定化合物中S的原子個數(shù)為3×3＋1×2=11.所以該化合物的化學(xué)式為Fe₄S₁₁.根據(jù)題意可知最后轉(zhuǎn)化為硫酸的S的物質(zhì)的量為{(5×10⁶g×73%×(1－4%)×94%×97%)÷576g/mol}×11=6.1×10⁴mol.所以得到的98.3%的濃硫酸的質(zhì)量是（6.1×10⁴mol×98g/mol）÷98.3%=6.08×10⁶g="6.08t" 。