有关质量分数计算

有关质量分数计算

1． 碳、硫的含量影响钢铁性能。碳、硫含量的一种测定方法是将钢样中的碳、硫转化为气体，再用测

碳、测硫装置进行测定。

(1)采用装置A，在高温下将x g钢样中的碳、硫转化为CO2、SO2。

①气体a的成分是______。

②若钢样中硫以FeS形式存在，A中反应： 3FeS＋5O2=====1________＋3________。 (2)将气体a通入测硫装置中(如图)，采用滴定法测定硫的含量。

高温

①H2O2氧化SO2的化学方程式：__________________。

②用NaOH溶液滴定生成的H2SO4，消耗z mL NaOH溶液。若消耗1 mL NaOH溶液相当于硫的质量为y g，则该钢样中硫的质量分数：________。

(3)将气体a通入测碳装置中(如图)，采用重量法测定碳的含量。

①气体a通过B和C的目的是________________________________________。

②计算钢样中碳的质量分数，应测量的数据是 27．(1)①O2、SO2、CO2 ②Fe3O4 SO2 yz(2)①H2O2＋SO2===H2SO4 ②

x

(3)①排除SO2对CO2测定的干扰 ②吸收CO2前、后吸收瓶的质量

1

[解析] (1)①钢样进行灼烧，碳、硫转化为二氧化碳和二氧化硫，所以气体成分为CO2、SO2和O2；②若硫元素的存在形式为FeS，根据给出的化学计量数，3后面的物质为SO2，则根据质量守恒确定1后面的物质为Fe3O4，化学方程式为3FeS＋5O2=====Fe3O4＋3SO2。

(2)①H2O2与SO2反应的化学方程式为H2O2＋ SO2=== H2SO4；②根据消耗1 mL的氢氧化钠溶液相当于硫含量

高温

zyy g，则消耗z mL的氢氧化钠溶液相当于含硫量为zy g，则钢样中硫含量为。

x(3)气体中既含有二氧化硫又含有二氧化碳，测定二氧化碳前必须除去二氧化硫，避免干扰，所以B、C装置用于除去二氧化碳中的二氧化硫，测定碳的含量即测定二氧化碳的量，因此需要测定的数据是吸收二氧化碳装置(二氧化碳吸收瓶)前后的质量(质量差值为二氧化碳的质量)。

2．称取1.840 g小苏打样品（含少量NaCl），配置成250 mL溶液，取出25.00 mL用0.1000 mol/L盐酸滴定，

消耗盐酸21.50 mL。

实验中所需要的定量仪器除滴定管外，还有_____________________________________。

选用甲基橙而不选酚酞作为指示剂的原因是____________________________________。 样品中NaHCO3质量分数为_____________________。（保留3位小数）

答案：天平 250mL容量瓶

使用甲基橙易判断滴定终点，误差小 0.982

解析：溶液配制实验中需要天平称量，250 mL容量瓶用来定容； 碳酸氢钠溶液的PH本来就接近8.2，与酚酞变色的PH接近，变色时的PH和反应终点的PH不好判断；而使用甲基橙容易判断终点，且反应产生的二氧化碳不能全部逸出使溶液偏酸性，因此使用甲基橙的误差小；样品中NaHCO3质量分数为0.1×0.0215×10×84/1.84 = 0.982

3． [2014·天津卷] Na2S2O3是重要的化工原料，易溶于水，在中性或碱性环境中稳定。

Ⅰ.制备Na2S2O3·5H2O

反应原理：Na2SO3(aq)＋S(s)=====Na2S2O3(aq) 实验步骤：

①称取15 g Na2SO3加入圆底烧瓶中，再加入80 mL蒸馏水。另取5 g研细的硫粉，用3 mL乙醇润湿，加入上述溶液中。

②安装实验装置(如图所示，部分夹持装置略去)，水浴加热，微沸60 min。

2

△

③趁热过滤，将滤液水浴加热浓缩，冷却析出Na2S2O3·5H2O，经过滤、洗涤、干燥，得到产品。 回答问题：

(1)硫粉在反应前用乙醇润湿的目的是__________________________。 (2)仪器a的名称是________，其作用是____________________。

(3)产品中除了有未反应的Na2SO3外，最可能存在的无机杂质是______________。检验是否存在该杂质的方法是____________________________。

(4)该实验一般控制在碱性环境下进行，否则产品发黄，用离子反应方程式表示其原因：________________________________________________________________________

Ⅱ.测定产品纯度

准确称取W g产品，用适量蒸馏水溶解，以淀粉作指示剂，用0.100 0 mol·L

2反应原理为2S2O23＋I2===S4O6＋2I

－

－

－

－1

碘的标准溶液滴定。

(5)滴定至终点时，溶液颜色的变化：____________________________________________。

(6)滴定起始和终点的液面位置如图，则消耗碘的标准溶液体积为__________mL。产品的纯度为(设Na2S2O3·5H2O相对分子质量为M)______________。

Ⅲ.Na2S2O3的应用

(7)Na2S2O3还原性较强，在溶液中易被Cl2氧化成SO24，常用作脱氯剂，该反应的离子方程式为

－

____________________________________________。

9．(1)使硫粉易于分散到溶液中 (2)冷凝管 冷凝回流

(3)Na2SO4 取少量产品溶于过量盐酸，过滤，向滤液中加BaCl2溶液，若有白色沉淀，则产品中含有Na2SO4 (4)S2O23＋2H===S↓＋SO2↑＋H2O

－

＋

(5)由无色变蓝色

3.620×103M(6)18.10 ×100%

W

－

2

(7)S2O23＋4Cl2＋5H2O===2SO4＋8Cl＋10H

－

－

－

＋

[解析] (1)硫粉难溶于水，微溶于乙醇，故硫粉用乙醇润湿后易扩散到溶液中。(2)装置中仪器a是冷凝管，起冷凝回流汽化的反应物的作用。(3)因反应物Na2SO3易被空气中的氧气氧化成Na2SO4，故可能存在的无机杂

3

2

质是Na2SO4；检验产品中是否含有Na2SO4，即检验SO24是否存在，需要防止SO3的干扰，故不能用具有强

－

－

氧化性的硝酸酸化，而应用盐酸酸化，过滤除去不溶物，再向滤液中滴加氯化钡溶液。(4)产品发黄，说明产品中含有硫杂质，这是由于在酸性环境中Na2S2O3不稳定，发生歧化反应：2H＋S2O23===S↓＋SO2↑＋H2O所

＋

－

致。(5)滴定终点时，过量的单质碘使无色的淀粉溶液变蓝，可指示滴定终点。(6)起始读数为0.00 mL，终点读数为18.10 mL，所以消耗碘的标准溶液的体积为18.10 mL－0.00 mL＝18.10 mL；根据2Na2S2O3·5H2O～2S2O25H2O) ＝2n(I2)＝2×0.100 0 mol·L1×18.10×103 L＝3.620×103 mol，则产品的纯度3～I2，得n(Na2S2O3·

－

－

－

－

3.620×103 mol×M g/mol3.620×103M－－2－

×100%＝×100%。(7)S2O23被Cl2氧化成SO4，Cl2被还原为Cl，首先根W gW

－

－

22

据化合价升降总数相等写出S2O23＋4Cl2→2SO4＋8Cl，然后根据原子守恒和电荷守恒写出S2O3＋4Cl2＋

－

－

－

－

5H2O===2SO24＋8Cl＋10OH。

－

－

－

4．部分氧化的FeCu合金样品（氧化产物为Fe2O3、CuO）共5.76g，经如下处理：下列说法正确的是（ ）

A．滤液A中的阳离子为Fe、Fe、H V=448 C． 2+3++ B． 样品中CuO的质量为4.0g D． 原样品中Fe元素的质量分数为41% 考点： 化学方程式的有关计算；有关混合物反应的计算． 专题： 计算题． 3+2++分析： 硫酸足量，氧化性：Fe＞Cu＞H，铁离子优先反应，由于滤液A中不含铜离子，且有气体氢气生成，则滤液A中不含铁离子，滤渣3.2g为金属铜，物质的量为0.05mol，即合金样品中总共含有铜元素0.05mol，利用极限法判断样品中CuO的质量问题； 滤液A中加入足量氢氧化钠溶液，所得滤渣灼烧得到的固体3.2g为Fe2O3，物质的量为0.02mol，铁元素的物质的量为0.04mol，滤液A溶质为过量H2SO4和FeSO4，而铁元素物质的量为0.04mol，说明参加反应硫酸物质的量为0.04mol，硫酸含氢离子+0.08mol，其中部分氢离子生成氢气，另外的H和合金中的氧结合成水了，计算合金中氧元素的质量，进而计算合金中氧原子的物质的量，计算氧原子结合氢离子物质的量，再根据H原子守恒生成氢气的体积，根据质量分数定义计算Fe元素质量分数． 3+2++解答： 解：A．由于氧化性Fe＞Cu＞H，铁离子优先反应，由于滤液A中不含铜离子，2++且硫酸足量，滤液A中阳离子为Fe、H，故A错误； B．由于硫酸过量，生成氢气，滤液中不含铜离子，滤渣3.2g为金属铜，铜元素的物质的量为=0.05mol，若全部为氧化铜，氧化铜的质量为：80g/mol×0.05mol=4.0g，由于部分铜被氧化成氧化铜，则样品中氧化铜的质量一定小于4.0g，故B错误； C．滤液A中加入足量氢氧化钠溶液，所得滤渣灼烧得到的固体3.2g为Fe2O3，其物质的量==0.02mol，铁元素的物质的量为0.04mol，滤液A中溶质为过量H2SO4和FeSO4，说明参加反应硫酸物质的量为0.04mol，含氢离子0.08mol，其中部+分氢离子生成氢气，另外的H和合金中的氧结合成水了，合金中Fe元素质量=0.04mol×56g/mol=2.24g，故合金中氧原子的物质的量

4

=0.02mol，它结合氢离子0.04mol，所以硫酸中有0.08mol﹣0.04mol=0.04mol H生成氢气，即生成0.02mol氢气，标况体积=0.02mol×22.4L/mol=0.448L=448mL，故C正确； D．合金中Fe元素的质量为：56g/mol×0.04mol=2.24g，故合金中Fe元素质量分数=×100%=38.89%，故D错误， +： 故选C． 6．淀粉水解的产物（C6H12O6）用硝酸氧化可以制备草酸，装置如图1所示（加热、搅拌和仪器固定装置均已略去）：实验过程如下：①将1：1的淀粉水乳液与少许硫酸（98%）加入烧杯中，水浴加热至85℃～90℃，保持30min，然后逐渐将温度降至60℃左右；②将一定量的淀粉水解液加入三颈烧瓶中；③控制反应液温度在55～60℃条件下，边搅拌边缓慢滴加一定量含有适量催化剂的混酸（65%HNO3、98%H2SO4的质量比为2：1.5）溶液；④反应3h左右，冷却，过滤后再重结晶得草酸晶体．硝酸氧化淀粉水解液过程中可发生下列反应：

C6H12O6+12HNO3→3H2C2O4+9NO2↑+3NO↑+9H2O C6H12O6+8HNO3→6CO2+8NO↑+10H2O 3H2C2O4+2HNO3→6CO2+2NO↑+4H2O 请回答下列问题：

（1）实验①加入98%硫酸少许的目的是： 加快淀粉水解的速度 ．

（2）冷凝水从a口进入，但实验中若混酸滴加过快，将导致草酸产量下降，其原因是 温度过高、硝酸浓度过大，导致H2C2O4进一步被氧化 ．

（3）检验淀粉是否水解完全所用的试剂为 碘水 ． （4）当尾气中n（NO2）：n（NO）=1：1时，过量的NaOH溶液能将NOx全部吸收，发生的化学反应方程式为： NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O ．

（5）将产品在恒温箱内约90℃以下烘干至恒重，得到二水合草酸．用KMnO4标准溶液滴定，该反应的离子

﹣+2+

方程式为：2MnO4+5H2C2O4+6H═2Mn+10CO2↑+8H2O称取该样品0.12g，加适量水完全溶解，然后用

﹣1

0.020mol•L的酸性KMnO4溶液滴定至终点（杂质不参与反应），此时滴定终点的现象为 溶液颜色由无色变为紫红色（或淡紫色），且半分钟内不褪色 ．滴定前后滴定管中的液面读数如图2所示，则该草酸晶体样品中二水合草酸的质量分数为 84.0% ．

6.过氧化钙（CaO2）是一种白色结晶性粉末，极微溶于水，不溶于醇类、乙醚等。加热至350°C左右开始分

解放出氧气，与水缓慢反应中生成H2O2，易与酸反应生成H2O2。过氧化钙可用于改善水质，处理含重金属粒子废水和治理赤潮，也可用于应急供养等，是一种重要化工原料。 Ⅰ. CaO2的制备。

5

原理：CaCl2 + H2O2 + 2NH3·H2O + 6H2O = CaO2·8H2O↓ + 2NH4Cl 实验步骤：

CaCl2固体 氨水和双氧水 副产品

烘烤 → 沉淀 → 过滤 → 洗涤 → 105 ° C →产品 溶解反应装置如下图所示：

↓ ↓ ↓

请回答下面的问题：

（1）a仪器的名称___________

（2）加入氨水的作用________________________________

（3）沉淀反应时用冰水浴控制温度在0°C左右，其可能的原因是___________________（写出两种） （4）过滤后洗涤沉淀的试剂最好用_________ A.热水 B.冷水 C.乙醇 D.乙醚

Ⅱ. CaO2纯度的测定：将一定量的CaO2溶于稀硫酸，用标准KMnO4溶液滴定生成的H2O2（KMnO4反应后

生成Mn2+），计算确定CaO2的含量。

（5）现每次称取0.4000g样品溶解后，用0.1000mol/L的KMnO4溶液滴定，所得的数据如下表所示，则

样品的纯度_________

实验序号 消耗 KMnO4体积/mL ① 19.98 ② 20.02 ③ 20.20 ④ 20.00 （6）测得CaO2样品的纯度偏低，其原因可能是________

A. 烘烤时间不足 B. 配制KMnO4标准溶液定容时俯视容量瓶刻度线 C. 在洁净干燥的酸式滴定管中未润洗即装标准液 D. 滴定前尖嘴部分有气泡，滴定后消失

(4)C （5）90℅ （6）A

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