(多选)现有一包由铁粉、木炭粉、镁粉组成的固体混合物5g,向其中加入一定溶质质量分数的稀盐酸100g,充分反应后过滤,得到滤液103.8g、滤渣1g,下列说法中正确的是( )
分析:
由题意可得,铁粉、镁粉可以与稀盐酸反应并释放出氢气,木炭粉不与稀盐酸反应.
解答:
解:A、铁粉、镁粉可以与稀盐酸反应并释放出氢气,木炭粉不与稀盐酸反应.生成氢气的质量为:5g+100g-103.8g-1g=0.2g,故A正确;
B、若铁粉、镁粉恰好与稀盐酸反应,滤液中只含有氯化镁、氯化亚铁,故B错误;
C、当铁粉、镁粉恰好与稀盐酸反应时,稀盐酸的质量分数最小,设稀盐酸的溶质质量为x,
由铁粉、镁粉与稀盐酸反应方程式 Fe+2HCl=FeCl$_2$+H$_2$↑、Mg+2HCl=MgCl$_2$+H$_2$↑
可得关系式2HCl~H$_2$
73 2
x 0.2g
$\frac {73}{x}$=$\frac {2}{0.2g}$
x=7.3g
此时稀盐酸的溶质质量分数为$\frac {7.3g}{100g}$×100%=7.3%
所以,稀盐酸的溶质质量分数大于或等于7.3%,故C正确;
D、设混合物中铁粉和镁粉的质量分别是x,y,
由铁粉、镁粉与稀盐酸反应方程式
Fe+2HCl=FeCl$_2$+H$_2$↑、Mg+2HCl=MgCl$_2$+H$_2$↑
56 2 24 2
x $\frac {x}{28}$g y $\frac {y}{12}$g
$\left\{\begin{matrix}x+y=4g \ $\frac {x}{28}$+$\frac {y}{12}$=0.2g \ \end{matrix}\right.$,得x=2.8g,y=1.2g,故D错误.
故选:AC.
点评:
本题主要考查混合金属的有关化学方程式的计算和溶质质量分数的计算,难度较大.
某兴趣小组的同学将一块不纯的铁片5.6g投入到足量的稀盐酸中,充分反应后生成了0.2g气体,则该铁片中混有的杂质一定不可能是( )
分析:
可以根据各种杂质与稀盐酸相互作用的情况碱性分析、判断,从而得出正确的结论.
解答:
5.6g铁与稀盐酸完全反应时,能够生成0.2g氢气;
如果杂质是铝和锌,根据化学方程式可以计算,5.6g铝和稀盐酸完全反应时能够生成0.62g氢气,5.6g锌和稀盐酸完全反应时能够生成0.17g氢气,5.6g铝、锌分别于稀盐酸完全反应时,生成的氢气的质量一个大于0.2g,一个小于0.2g,所以铁中可能含有铝和锌;
以此类推,铁中可能含有镁和锌;
铜不能与稀盐酸反应,5.6g镁与稀盐酸反应时生成的氢气的质量大于0.2g,所以铁中可能含有镁和铜;
5.6g锌和稀盐酸完全反应时能够生成0.17g氢气,铜不能与稀盐酸反应,所以当铁中含有锌和铜时,生成氢气的质量应该小于0.2g;
综上所述,该铁片中混有的杂质一定不可能是锌和铜.
故选:D.
点评:
本题计算的临界点是5.6g,以5.6g进行计算便可推知铁片中含有杂质的组成情况.
某不纯的铁5.6g与足量的稀硫酸充分反应,生成0.21g氢气,则铁中混有的金属可能是( )
分析:
铜、银在金属活动性顺序中,排在氢的后面,不能和稀硫酸反应;
根据化学方程式计算,可以判断混合物的组成.
解答:
解:铜、银不能和稀硫酸反应;
解:设5.6g铁与足量的稀硫酸充分反应生成氢气的质量为X,
Fe+H$_2$SO$_4$═FeSO$_4$+H$_2$↑
56 2
5.6g X
$\frac {56}{2}$=$\frac {5.6g}{X}$
X=0.2g;
解:设5.6g锌与足量的稀硫酸充分反应生成氢气的质量为Y,
Zn+H$_2$SO$_4$═ZnSO$_4$+H$_2$↑
65 2
5.6g Y
$\frac {65}{2}$=$\frac {5.6g}{Y}$
Y=0.17g,
解:设5.6g镁与足量的稀硫酸充分反应生成氢气的质量为Z,
Mg+H$_2$SO$_4$═MgSO$_4$+H$_2$↑
24 2
5.6g Z
$\frac {24}{2}$=$\frac {5.6g}{Z}$
Z=0.47g,
由以上计算可知,当5.6g纯铁与足量稀硫酸反应时能够生成0.2g氢气,
当5.6g纯锌与足量稀硫酸反应时能够生成0.17g氢气,
当5.6g纯镁与足量稀硫酸反应时能够生成0.47g氢气,
由此可知,不纯的铁5.6g中,如果含有锌,则生成的氢气小于0.2g,如果含有镁,则生成的氢气大于0.2g,
不纯的铁5.6g与足量的稀硫酸充分反应,生成0.21g氢气,则铁中混有的金属可能是镁.
故选:C.
点评:
解答本题要注意临界点,即以5.6g为纯铁时为基础,计算出生成氢气的质量,然后再通过计算判断出杂质是什么物质.
某合金6g与足量的稀硫酸充分反应后,如果生成0.2g氢气,该合金中的元素可能是( )
分析:
可以根据金属的相对原子质量、反应的化学方程式、生成氢气的质量进行分析、计算.
解答:
解:A、锌的相对原子质量是65,铁的相对原子质量是56,
根据Zn+H$_2$SO$_4$═ZnSO$_4$+H$_2$↑,Fe+H$_2$SO$_4$═FeSO$_4$+H$_2$↑
可知,如果生成0.2g氢气时,单独消耗锌的质量是6.5g,单独消耗铁的质量是5.6g,
如果铁和锌按照一定的比例组合成6g时,生成的氢气可能是0.2g.
故选项正确;
B、铜和金都不能与稀硫酸反应.故选项错误;
C、铜不能与稀硫酸反应,假设合金6g中全部是锌,生成的氢气质量也小于0.2g.故选项错误;
D、镁的相对原子质量是24,铝的相对原子质量是27,
由Mg+H$_2$SO$_4$═MgSO$_4$+H$_2$↑,2Al+3H$_2$SO$_4$═Al$_2$(SO$_4$)$_3$+3H$_2$↑
可知,如果生成0.2g氢气时,单独消耗镁的质量是2.4g,单独消耗铝的质量是1.8g,镁和铝不管以怎样的比例混合,生成氢气的质量都是大于0.2g的.
故选项错误.
故选:A.
点评:
解答本题要理解金属活动性顺序,要根据化学方程式进行正确的计算,再根据相关数据进行分析、判断,从而得出正确的结论.
小明同学用6.5g不纯的锌粉与足量盐酸完全反应,收集到H$_2$的质量0.205g.已知其中只含有另一种金属杂质.这种金属杂质不可能是下列物质中的( )
分析:
先假设6.5克的纯锌与足量盐酸完全反应能收集到多少氢气,再与实际值比较,根据金属与酸反应生成氢气的质量比,推测另外的金属是什么.
解答:
解:设6.5g纯锌与足量稀盐酸充分反应放出H$_2$的质量为x
Zn+2HCl═ZnCl$_2$ +H$_2$↑
65 2
6.5g x
∴$\frac {65}{6.5g}$=$\frac {2}{x}$
解之得:x=0.2g<实际收集到H$_2$的质量0.205g
则6.5g不纯的锌中所含的金属杂质也能与稀盐酸反应生成H$_2$,且6.5g纯杂质反应生成H$_2$的质量大于0.2g,故这种金属的相对原子质量比Zn的相对原子质量(65)小.因此不可能是铜(铜不与盐酸发生反应).
故选C.
点评:
解决这类问题常采用的方法就是极值法.如本题中先假设6.5克是纯锌计算出能产生的氢气质量再分析比较.
由Ag和另一种金属组成的混合物共8克,将其加入足量的稀硫酸完全反应后,共收集到0.4克H$_2$,则另一种金属可能是( )
分析:
根据银不和稀硫酸反应,所以另一种应该和稀硫酸反应放出氢气,且质量小于8g还能放出0.4g氢气进行解答.
解答:
解:当另一种金属设定为+2价金属时,假设质量为8g.设混合物为M,相对原子质量为x.
M+H$_2$SO$_4$=MSO$_4$+H$_2$↑
x 2
8g 0.4g
$\frac {x}{8g}$=$\frac {2}{0.4g}$
x=40
所以该金属的相对原子质量只有小于40才有可能在质量小于8g的时候还能放出0.4g氢气.
A、铜不和硫酸反应,故A错误;
B、锌的相对原子质量为65大于40,故B错误;
C、铁的相对原子质量为56大于40,故C错误;
D、镁的相对原子质量为24小于40,故D正确;
故选:D.
点评:
本题主要考查金属活动性顺序和化学方程式的计算,熟记金属的活动性顺序,掌握有关化学方程式计算的原理和方法,问题就会迎刃而解.
某化学兴趣小组要测定废铁屑中铁的质量分数.取15g废铁屑加入足量的稀硫酸(H$_2$SO$_4$),待完全反应后,得到0.45g氢气,同时生成硫酸亚铁(其他杂质不与稀硫酸反应).废铁屑中铁的质量分数为( ).
分析:
由生成氢气的质量根据铁与稀硫酸反应的化学方程式可以计算出废铁屑中铁的质量分数.
解答:
解:设废铁屑中铁的质量分数为x.
Fe+H$_2$SO$_4$=FeSO$_4$+H$_2$↑
56 2
15g×x 0.45g
$\frac {56}{2}$=$\frac {15g×x}{0.45g}$,x=84%
答:废铁屑中铁的质量分数为84%.
点评:
本题主要考查有关含杂质物质的化学方程式计算,难度稍大.
取铜锌合金65g,放入盛有360g稀硫酸(足量)的容器中充分反应,生成氢气0.8g.试计算(请写出解题过程):
(1)该合金中锌的质量.
(2)反应的溶液蒸发掉多少克水后可变成20%的硫酸锌溶液?
分析:
(1)根据金属的活动性锌>氢>铜,放入稀硫酸中的铜锌合金中只有锌与硫酸反应放出氢气,因此,可利用放出氢气的质量计算出合金中的锌的质量;
(2)充分反应后的溶液中硫酸锌的质量可根据反应的化学方程式,由放出氢气的质量而求得,然后利用溶质硫酸锌与溶液的质量关系计算出硫酸锌的质量分数达20%时溶液的质量,再与反应后所得溶液质量相比,两溶液质量差即为蒸发水的质量.
解答:
解:设原混合物中锌的质量为x,生成的硫酸锌的质量为y
Zn+H$_2$SO$_4$=ZnSO$_4$+H$_2$↑
65 161 2
x y 0.8g
$\frac {65}{x}$=$\frac {161}{y}$=$\frac {2}{0.8g}$
x=26g y=64.4g
(2)硫酸锌的质量分数为20%时溶液的质量=$\frac {64.4g}{20%}$=322g
蒸发水的质量=360g+26g-0.8g-322g=63.2g
答:(1)该合金中锌的质量为26g.
(2)反应的溶液蒸发掉63.2g水后可变成20%的硫酸锌溶液.
点评:
根据化学方程式能表示反应中各物质的质量比,利用反应中某物质的质量可计算反应中其它物质的质量.
有一不纯的铁片5.6g与足量的稀硫酸反应后,得到0.18g H$_2$,则该铁片中混有的金属可能是( )
分析:
依据金属反应时生成的氢气质量=$\frac {金属的化合价}{金属的相对原子质量}$×金属的质量,可以判断等质量的锌、镁、铝、铁、钠反应时生成的氢气关系,而后利用极端假设法判断5.6g金属全部是铁时的氢气量,据此判断混入的金属即可.
解答:
解:假设5.6g全是铁时生成的氢气量是x
Fe+H$_2$SO$_4$=FeSO$_4$+H$_2$↑
56 2
5.6g x
则$\frac {56}{5.6g}$=$\frac {2}{x}$,解得x=0.2g
因此混入的金属等质量时生成的氢气要比铁少,由于氢气质量=$\frac {金属的化合价}{金属的相对原子质量}$×金属的质量,所以钠、锌、镁、铝四种金属中等质量的锌比铁生成的氢气要少.
故选:A.
点评:
若能熟练掌握等质量的钠、镁、铝、锌、铁完全反应放出氢气由多到少的顺序为:铝>镁>钠>铁>锌,会对解决此类问题有很大帮助.
50g镁、铁、锌的混合物与足量的稀硫酸反应产生氢气3.6g,将反应后的混合物溶液蒸发、脱水后得到无水硫酸盐,其质量是( ).
分析:
已知Mg→MgSO$_4$; Zn→ZnSO$_4$; Fe→FeSO$_4$.并且可知道,在H$_2$SO$_4$中氢元素与硫酸根的质量比为2:96.
解答:
解:因为生成氢气的质量为3.6g,设混合物中的SO$_4$的质量为x
根据关系式SO$_4$~H$_2$↑,
96 2
x 3.6g
则$\frac {96}{x}$=$\frac {2}{3.6g}$
x=172.8g
所以无水硫酸盐的质量为172.8g+50g=222.8g;
故答案为:222.8g.
点评:
运用质量守恒定律,了解物质反应前后有什么不同,从中找出规律,确定计算思路.
现有镁和另一种金属组成的混合物,在2.4g该混合物中加入100g一定溶质质量分数的稀盐酸,两者恰好完全反应,产生氢气的质量为m,下列说法正确的是( )
分析:
因为金属与酸反应时生成氢气的质量=$\frac {金属的化合价}{金属的相对原子质量}$×金属的质量,所以同质量镁与酸反应生成氢气的质量均大于铁、锌,而小于铝.据此分析解答即可.
解答:
解:假设合金中铁的质量为5.6 g,则根据化学反应的方程式:Fe+2HCl=FeCl$_2$+H$_2$↑可计算出此时产生氢气的质量为0.2 g,同理可计算出5.6 gAl与足量盐酸反应产生氢气的质量大于0.2 g,5.6gZn与足量盐酸反应产生氢气的质量小于0.2 g,
A、若混合物为Mg、Al,m一定大于0.2g,故A错误;
B、若混合物为Mg、Zn,m一定小于0.2g,故B错误;
C、若混合物为Mg、Fe,混合物中铁的质量分数为50%,则m一定小于0.1g,故C错误;
D、当粉末为Mg、Al合金时,因相同质量的铝消耗稀盐酸的质量比镁消耗盐酸的质量大,而2.4g铁时,消耗盐酸的质量为7.3 g,所以合金为为Mg-Al合金时,所需盐酸溶质质量分数一定大于7.3%,故D正确.
故选:D.
点评:
相同质量的金属与酸反应产生氢气的质量的多少与金属的相对原子质量有关.若相对原子质量越大,产生的氢气质量越小.
(多选)现有铁和另一种金属组成的混合物5.6g,与100g一定溶质质量分数的稀盐酸恰好完全反应,产生一定量的氢气.下列说法正确的是( )
分析:
因为金属与酸反应时生成氢气的质量=$\frac {金属的化合价}{金属的相对原子质量}$×金属的质量,所以同质量的铝、镁与酸反应生成氢气的质量均大于铁,同理锌则小于铁而,铜与酸不反应,所以可以将铜的相对原子质量看成无限大.据此分析解答即可;
解答:
解:假设合金中铁的质量为5.6 g,则根据化学反应的方程式:Fe+2HCl=FeCl$_2$+H$_2$↑可计算出此时产生氢气的质量为0.2 g,同理可计算出5.6 gAl、镁与足量盐酸反应产生氢气的质量大于0.2 g,5.6gZn与足量盐酸反应产生氢气的质量小于0.2 g,
A、若混合物为Fe、Mg,氢气一定大于0.2g,故A错误;
B、若混合物为Fe、Zn,氢气一定小于0.2g,故B正确;
C、若混合物为含有铜,则氢气的质量一定小于0.2g,如果是生成0.1g氢气
设参与反应的铁的质量是x
Fe+2HCl=FeCl$_2$+H$_2$↑
56 2
x 0.1g
$\frac {56}{2}$=$\frac {x}{0.1g}$
x=2.8g,故铁的质量分数为$\frac {2.8g}{5.6g}$×100%=50%,故C错误;
D、当粉末为Fe、Al合金时,因相同质量的铝消耗稀盐酸的质量比铁消耗盐酸的质量大;
设而5.6 g铁时,消耗盐酸的质量为y
Fe+2HCl=FeCl$_2$+H$_2$↑
56 73
5.6g y
$\frac {56}{5.6g}$=$\frac {73}{y}$
y=7.3g
此时盐酸的溶质质量分数为$\frac {7.3g}{100g}$100%=73%
所以合金为为Fe-Al合金时,所需盐酸溶质质量分数一定大于7.3%,故D正确;
故选BD
点评:
相同质量的金属与酸反应产生氢气的质量的多少与金属的相对原子质量和化合价有关.同价态的金属若相对原子质量越大,产生的氢气质量越小.