Question

硫、氮、碳、鐵、銅等常見元素在化合物中常表現出多種價態，如硫有-2、-1、+2、+4、+6等價態。這些元素在化工生產中有著重要應用。
（1）31.2g鎂與碳粉的混合物在一定條件下恰好完全反應，再加入足量水，得到40.6g白色沉淀，同時產生密度為1.4107g/L（標準狀況）的丙二烯和不飽和烴X的混合氣體。
①鎂與碳粉的反應產物的化學式為 ______________ 。
②原混合物中碳粉的物質的量分數為 ___________。（用小數表示，保留2位小數）
（2）某復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該復雜鹽的化學式為_____________。
②該復雜鹽中兩種陽離子的質量比為 _________________ 。
（3）某地質學家經勘測發現一種新的磁黃鐵礦，主要成分為Fe_1-xS_1+x，雜質不含Fe、S。分析可知該磁黃鐵礦中，鐵元素中三價鐵的質量分數為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%，接觸室中反應的轉化率為94%，SO₃的吸收效率為97%，則最多可制得98.3%的濃硫酸的質量是________________。（保留2位小數）

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根據題意可知該碳、鎂反應得到的化合物與水反應的產物丙二烯C₃H₄，則根據化合物中正負化合價的代數和為0可確定固體中含有Mg₂C₃。丙二烯C₃H₄的相對分子質量為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，則平均相對分子質量為1.4107×22.4=31.6.說明不飽和烴的相對分子質量小于31.6。只有C₂H₂和C₂H₄。根據化合物中正負化合價的代數和為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；結合實際舍去。因此鎂與碳粉的反應產物Mg₂C₃、MgC₂。①固體若得到的Mg(OH)₂的物質的量為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的量分數為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.所以該鹽的化學式為Cu₅S(SO₄)₂ 在該鹽中Cu的化合價有+1、+2兩種價態。假設+1價的為x，則+2價的為(5-x).根據化合物中正負化合價的代數和為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量分數為75%，則二價鐵的質量分數為25%。n(Fe³⁺):n(Fe²⁺)=3:1.根據化合物中正負化合價的代數和為0，可確定化合物中S的原子個數為3×3＋1×2=11.所以該化合物的化學式為Fe₄S₁₁.根據題意可知最后轉化為硫酸的S的物質的量為{(5×10⁶g×73%×(1－4%)×94%×97%)÷576g/mol}×11=6.1×10⁴mol.所以得到的98.3%的濃硫酸的質量是（6.1×10⁴mol×98g/mol）÷98.3%=6.08×10⁶g="6.08t" 。