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8. [2025 南通改编]柠檬酸钠常用于食品工业。
（1）利用柠檬酸$\ce{(C_{6}H_{8}O_{7})}$与小苏打$\ce{(NaHCO_{3})}$制备柠檬酸钠$\ce{(Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7})}$的反应为$\ce{C_{6}H_{8}O_{7} + 3NaHCO_{3} = Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7} + 3CO_{2}\uparrow + 3H_{2}O}$。
① 柠檬酸$\ce{(C_{6}H_{8}O_{7})}$属于________（填“单质”或“化合物”）。
② 其他条件相同，向$20\%$的柠檬酸溶液中滴加$\ce{NaHCO_{3}}$溶液，反应速率比直接投入$\ce{NaHCO_{3}}$粉末的速率小，其原因是________。
③ 向所得柠檬酸钠溶液中加入活性炭进行脱色处理时，利用了活性炭的________性。
（2）以$9.60\ \mathrm{t}\ \ce{C_{6}H_{8}O_{7}}$为原料与过量小苏打反应，经净化处理制得$11.61\ \mathrm{t}\ \ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$。计算$\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$的产率。$(\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}\mathrm{的产率}=\dfrac{\mathrm{实际反应制得的}\ \ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}\mathrm{的质量}}{\mathrm{理论上可制得的}\ \ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}\mathrm{的质量}}×100\%)$
（1）利用柠檬酸$\ce{(C_{6}H_{8}O_{7})}$与小苏打$\ce{(NaHCO_{3})}$制备柠檬酸钠$\ce{(Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7})}$的反应为$\ce{C_{6}H_{8}O_{7} + 3NaHCO_{3} = Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7} + 3CO_{2}\uparrow + 3H_{2}O}$。
① 柠檬酸$\ce{(C_{6}H_{8}O_{7})}$属于________（填“单质”或“化合物”）。
② 其他条件相同，向$20\%$的柠檬酸溶液中滴加$\ce{NaHCO_{3}}$溶液，反应速率比直接投入$\ce{NaHCO_{3}}$粉末的速率小，其原因是________。
③ 向所得柠檬酸钠溶液中加入活性炭进行脱色处理时，利用了活性炭的________性。
（2）以$9.60\ \mathrm{t}\ \ce{C_{6}H_{8}O_{7}}$为原料与过量小苏打反应，经净化处理制得$11.61\ \mathrm{t}\ \ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$。计算$\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$的产率。$(\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}\mathrm{的产率}=\dfrac{\mathrm{实际反应制得的}\ \ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}\mathrm{的质量}}{\mathrm{理论上可制得的}\ \ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}\mathrm{的质量}}×100\%)$
答案
（1）① 化合物 ② 与加入粉末相比，滴加的溶液中反应物的浓度小 ③ 吸附
（2）解:设$9.60\ \mathrm{t}\ \ce{C_{6}H_{8}O_{7}}$完全反应生成$\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$的质量为$x$。
$\ce{C_{6}H_{8}O_{7} + 3NaHCO_{3} = Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7} + 3CO_{2}\uparrow + 3H_{2}O}$
$192\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 258$
$9.60\ \mathrm{t}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ x$
$\dfrac{192}{258}=\dfrac{9.60\ \mathrm{t}}{x}\ \ \ x=12.9\ \mathrm{t}$
$\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$的产率为$\dfrac{11.61\ \mathrm{t}}{12.9\ \mathrm{t}}×100\%=90\%$。
答:$\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$的产率是$90\%$。
（2）解:设$9.60\ \mathrm{t}\ \ce{C_{6}H_{8}O_{7}}$完全反应生成$\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$的质量为$x$。
$\ce{C_{6}H_{8}O_{7} + 3NaHCO_{3} = Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7} + 3CO_{2}\uparrow + 3H_{2}O}$
$192\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 258$
$9.60\ \mathrm{t}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ x$
$\dfrac{192}{258}=\dfrac{9.60\ \mathrm{t}}{x}\ \ \ x=12.9\ \mathrm{t}$
$\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$的产率为$\dfrac{11.61\ \mathrm{t}}{12.9\ \mathrm{t}}×100\%=90\%$。
答:$\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$的产率是$90\%$。
解析
【分析】
我们可以分两部分来梳理解题思路：
1. 第（1）问的三个小空：①先回忆单质和化合物的定义，单质是仅由同种元素组成的纯净物，化合物是由不同种元素组成的纯净物，柠檬酸含有C、H、O三种不同元素，可直接判断类别。②影响反应速率的常见因素包含反应物浓度、接触面积等，对比滴加NaHCO₃溶液和直接加NaHCO₃粉末的差异，滴加的溶液中NaHCO₃被水稀释，反应物浓度更低，反应速率自然更慢。③活性炭疏松多孔的结构决定了它可以吸附色素，脱色利用的是吸附性，属于基础性质考点。
2. 第（2）问的产率计算：先根据给出的化学方程式，算出柠檬酸和柠檬酸钠的相对分子质量，通过质量比例关系得到9.60t柠檬酸完全反应时理论生成的柠檬酸钠质量，再代入题目给出的产率公式，用实际生成质量除以理论质量即可得到产率。
【解析】
（1）① 柠檬酸$\ce{C_{6}H_{8}O_{7}}$是由碳、氢、氧三种不同元素组成的纯净物，因此属于化合物。
② 滴加$\ce{NaHCO_{3}}$溶液时，溶剂水会稀释$\ce{NaHCO_{3}}$，体系内反应物的浓度远低于直接投入$\ce{NaHCO_{3}}$粉末时的反应物浓度，反应物浓度越小反应速率越慢，因此滴加溶液的反应速率更小。
③ 活性炭具有疏松多孔的结构，可吸附体系中的色素，脱色处理利用了活性炭的吸附性。
（2）解:设$9.60\ \mathrm{t}\ \ce{C_{6}H_{8}O_{7}}$完全反应生成$\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$的质量为$x$。
反应的化学方程式为：
$\ce{C_{6}H_{8}O_{7} + 3NaHCO_{3} = Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7} + 3CO_{2}\uparrow + 3H_{2}O}$
计算相对分子质量：$\ce{C_{6}H_{8}O_{7}}$相对分子质量为$12×6+1×8+16×7=192$，$\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$相对分子质量为$23×3+12×6+1×5+16×7=258$，对应质量关系为：
$192\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 258$
$9.60\ \mathrm{t}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ x$
列比例式：$\dfrac{192}{258}=\dfrac{9.60\ \mathrm{t}}{x}$，解得$x=12.9\ \mathrm{t}$
代入产率公式：$\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$的产率为$\dfrac{11.61\ \mathrm{t}}{12.9\ \mathrm{t}}×100\%=90\%$。
答:$\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$的产率是$90\%$。
【答案】
（1）① 化合物 ② 与加入粉末相比，滴加的溶液中反应物的浓度小 ③ 吸附
（2）90%
【知识点】
物质的分类；影响反应速率的因素；化学方程式计算
【点评】
本题结合食品添加剂柠檬酸钠的实际制备场景命题，前半部分填空均为化学基础概念和常见物质性质的考察，门槛较低；后半部分的产率计算直接给出了产率的定义公式，降低了审题难度，学生只要准确计算出两种物质的相对分子质量，按照规范步骤代入计算即可得到正确结果，整体侧重对基础知识应用能力的考察。
【难度系数】
0.8
我们可以分两部分来梳理解题思路：
1. 第（1）问的三个小空：①先回忆单质和化合物的定义，单质是仅由同种元素组成的纯净物，化合物是由不同种元素组成的纯净物，柠檬酸含有C、H、O三种不同元素，可直接判断类别。②影响反应速率的常见因素包含反应物浓度、接触面积等，对比滴加NaHCO₃溶液和直接加NaHCO₃粉末的差异，滴加的溶液中NaHCO₃被水稀释，反应物浓度更低，反应速率自然更慢。③活性炭疏松多孔的结构决定了它可以吸附色素，脱色利用的是吸附性，属于基础性质考点。
2. 第（2）问的产率计算：先根据给出的化学方程式，算出柠檬酸和柠檬酸钠的相对分子质量，通过质量比例关系得到9.60t柠檬酸完全反应时理论生成的柠檬酸钠质量，再代入题目给出的产率公式，用实际生成质量除以理论质量即可得到产率。
【解析】
（1）① 柠檬酸$\ce{C_{6}H_{8}O_{7}}$是由碳、氢、氧三种不同元素组成的纯净物，因此属于化合物。
② 滴加$\ce{NaHCO_{3}}$溶液时，溶剂水会稀释$\ce{NaHCO_{3}}$，体系内反应物的浓度远低于直接投入$\ce{NaHCO_{3}}$粉末时的反应物浓度，反应物浓度越小反应速率越慢，因此滴加溶液的反应速率更小。
③ 活性炭具有疏松多孔的结构，可吸附体系中的色素，脱色处理利用了活性炭的吸附性。
（2）解:设$9.60\ \mathrm{t}\ \ce{C_{6}H_{8}O_{7}}$完全反应生成$\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$的质量为$x$。
反应的化学方程式为：
$\ce{C_{6}H_{8}O_{7} + 3NaHCO_{3} = Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7} + 3CO_{2}\uparrow + 3H_{2}O}$
计算相对分子质量：$\ce{C_{6}H_{8}O_{7}}$相对分子质量为$12×6+1×8+16×7=192$，$\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$相对分子质量为$23×3+12×6+1×5+16×7=258$，对应质量关系为：
$192\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 258$
$9.60\ \mathrm{t}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ x$
列比例式：$\dfrac{192}{258}=\dfrac{9.60\ \mathrm{t}}{x}$，解得$x=12.9\ \mathrm{t}$
代入产率公式：$\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$的产率为$\dfrac{11.61\ \mathrm{t}}{12.9\ \mathrm{t}}×100\%=90\%$。
答:$\ce{Na_{3}C_{6}H_{5}O_{7}}$的产率是$90\%$。
【答案】
（1）① 化合物 ② 与加入粉末相比，滴加的溶液中反应物的浓度小 ③ 吸附
（2）90%
【知识点】
物质的分类；影响反应速率的因素；化学方程式计算
【点评】
本题结合食品添加剂柠檬酸钠的实际制备场景命题，前半部分填空均为化学基础概念和常见物质性质的考察，门槛较低；后半部分的产率计算直接给出了产率的定义公式，降低了审题难度，学生只要准确计算出两种物质的相对分子质量，按照规范步骤代入计算即可得到正确结果，整体侧重对基础知识应用能力的考察。
【难度系数】
0.8
9. [2025南昌质检]神舟二十一号于2025年10月底成功发射。在实现飞船制造与维修时，需选用大量特殊先进铁合金(主要成分为铁，含少量碳等杂质)材料。兴趣小组的同学选取该合金的边角料10 g，用足量的250 g稀硫酸分五次加入，探究其中铁的质量分数(发生反应的化学方程式为$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2}↑}$，假设杂质不发生反应也不溶于水)，测得的实验数据如表所示。
根据兴趣小组的实验，试回答以下问题：
(1) 将10 g边角料粉碎后再加入稀硫酸，其目的是
(2) 恰好完全反应时消耗稀硫酸的质量为
(3) 第
(4) 计算该铁合金中铁的质量分数(写出计算过程)。
根据兴趣小组的实验，试回答以下问题：
(1) 将10 g边角料粉碎后再加入稀硫酸，其目的是
增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分
。(2) 恰好完全反应时消耗稀硫酸的质量为
200
g。(3) 第
五
次实验中稀硫酸有剩余。(4) 计算该铁合金中铁的质量分数(写出计算过程)。
答案
(1) 增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分
(2) $200$
(3) 五
(4) 解:设该铁合金中铁的质量为$x$。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2} \uparrow}$
$56\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2$
$x\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0.2\ \mathrm{g}$
$\dfrac{56}{2}=\dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}\ \ \ x=5.6\ \mathrm{g}$
该铁合金中铁的质量分数为$\dfrac{5.6\ \mathrm{g}}{10\ \mathrm{g}}×100\%=56\%$。
答:该铁合金中铁的质量分数是$56\%$。
〔解析〕(1) 将$10\ \mathrm{g}$边角料粉碎后再加入稀硫酸，是为了增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分。(2)(3) 由表中数据可知，每加入$50\ \mathrm{g}$稀硫酸产生氢气质量为$0.05\ \mathrm{g}$，第四次加入$50\ \mathrm{g}$稀硫酸产生了$0.05\ \mathrm{g}$氢气，第五次加入$50\ \mathrm{g}$稀硫酸，没有产生氢气，说明第五次加入的稀硫酸没有参与反应，稀硫酸有剩余，则恰好完全反应时消耗稀硫酸的质量为$50\ \mathrm{g}×4=200\ \mathrm{g}$。
(2) $200$
(3) 五
(4) 解:设该铁合金中铁的质量为$x$。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2} \uparrow}$
$56\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2$
$x\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0.2\ \mathrm{g}$
$\dfrac{56}{2}=\dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}\ \ \ x=5.6\ \mathrm{g}$
该铁合金中铁的质量分数为$\dfrac{5.6\ \mathrm{g}}{10\ \mathrm{g}}×100\%=56\%$。
答:该铁合金中铁的质量分数是$56\%$。
〔解析〕(1) 将$10\ \mathrm{g}$边角料粉碎后再加入稀硫酸，是为了增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分。(2)(3) 由表中数据可知，每加入$50\ \mathrm{g}$稀硫酸产生氢气质量为$0.05\ \mathrm{g}$，第四次加入$50\ \mathrm{g}$稀硫酸产生了$0.05\ \mathrm{g}$氢气，第五次加入$50\ \mathrm{g}$稀硫酸，没有产生氢气，说明第五次加入的稀硫酸没有参与反应，稀硫酸有剩余，则恰好完全反应时消耗稀硫酸的质量为$50\ \mathrm{g}×4=200\ \mathrm{g}$。
解析
【分析】
我们一步步梳理这道题的解题思路：
1. 第一问，固体反应物粉碎的操作，回忆影响化学反应速率的因素，粉碎可以把大块固体拆成小颗粒，直接增大固体和液体的接触面积，既可以加快反应速率，也能让内部的铁充分和硫酸接触，反应更完全。
2. 第二、第三问，先观察表格的氢气生成数据：前四次每加入50g稀硫酸，生成的氢气就比上一次多0.05g，说明前四次加入的稀硫酸都完全参与了反应；到第五次加入50g稀硫酸后，氢气质量不再增加，说明此时合金里的铁已经全部反应完了，第五次加的稀硫酸没有反应物可以反应，因此是过量的。由此就能算出恰好完全反应时，一共消耗了4份50g的稀硫酸，总质量就是200g。
3. 第四问计算铁的质量分数，首先确定铁完全反应后生成的氢气总质量是0.2g，根据铁和稀硫酸反应的化学方程式，铁和氢气的质量比是56:2，代入氢气的质量就能算出10g合金里铁的总质量，再用铁的质量除以合金总质量10g，就能得到铁的质量分数。
【解析】
(1) 将合金边角料粉碎，能够大幅增大铁和稀硫酸的接触面积，让铁和硫酸接触更充分，既可以加快反应速率，也能让反应进行得更完全。
(2) 分析表格数据：每50g稀硫酸完全反应可以生成0.05g氢气，前四次加入稀硫酸时氢气质量持续递增，第五次加入稀硫酸后氢气质量不再变化，说明加入200g稀硫酸时铁已经恰好完全反应，因此恰好完全反应消耗稀硫酸的质量为50g×4=200g。
(3) 第五次实验中，合金中的铁已经在前四次反应中完全消耗，加入的50g稀硫酸没有对应的铁与之反应，因此第五次实验中稀硫酸有剩余。
(4) 解：设该铁合金中铁的质量为$x$。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2} \uparrow}$
$56\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2$
$x\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0.2\ \mathrm{g}$
列比例式：$\dfrac{56}{2}=\dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$
解得：$x=5.6\ \mathrm{g}$
该铁合金中铁的质量分数为：$\dfrac{5.6\ \mathrm{g}}{10\ \mathrm{g}}×100\%=56\%$
答：该铁合金中铁的质量分数是56%。
【答案】
(1) 增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分
(2) $200$
(3) 五
(4) 该铁合金中铁的质量分数是56%，计算过程如上。
【知识点】
影响反应速率的因素；化学方程式计算；过量反应物判断
【点评】
本题是金属与酸反应的定量探究常规题型，重点考察学生对多组实验表格数据的分析推理能力，要求学生能通过气体生成量的变化判断反应的终点，同时熟练掌握根据化学方程式计算混合物中组分质量分数的规范书写步骤，整体属于基础中档题，适合巩固化学定量计算的相关知识点。
【难度系数】
0.75
我们一步步梳理这道题的解题思路：
1. 第一问，固体反应物粉碎的操作，回忆影响化学反应速率的因素，粉碎可以把大块固体拆成小颗粒，直接增大固体和液体的接触面积，既可以加快反应速率，也能让内部的铁充分和硫酸接触，反应更完全。
2. 第二、第三问，先观察表格的氢气生成数据：前四次每加入50g稀硫酸，生成的氢气就比上一次多0.05g，说明前四次加入的稀硫酸都完全参与了反应；到第五次加入50g稀硫酸后，氢气质量不再增加，说明此时合金里的铁已经全部反应完了，第五次加的稀硫酸没有反应物可以反应，因此是过量的。由此就能算出恰好完全反应时，一共消耗了4份50g的稀硫酸，总质量就是200g。
3. 第四问计算铁的质量分数，首先确定铁完全反应后生成的氢气总质量是0.2g，根据铁和稀硫酸反应的化学方程式，铁和氢气的质量比是56:2，代入氢气的质量就能算出10g合金里铁的总质量，再用铁的质量除以合金总质量10g，就能得到铁的质量分数。
【解析】
(1) 将合金边角料粉碎，能够大幅增大铁和稀硫酸的接触面积，让铁和硫酸接触更充分，既可以加快反应速率，也能让反应进行得更完全。
(2) 分析表格数据：每50g稀硫酸完全反应可以生成0.05g氢气，前四次加入稀硫酸时氢气质量持续递增，第五次加入稀硫酸后氢气质量不再变化，说明加入200g稀硫酸时铁已经恰好完全反应，因此恰好完全反应消耗稀硫酸的质量为50g×4=200g。
(3) 第五次实验中，合金中的铁已经在前四次反应中完全消耗，加入的50g稀硫酸没有对应的铁与之反应，因此第五次实验中稀硫酸有剩余。
(4) 解：设该铁合金中铁的质量为$x$。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4} = FeSO_{4} + H_{2} \uparrow}$
$56\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 2$
$x\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 0.2\ \mathrm{g}$
列比例式：$\dfrac{56}{2}=\dfrac{x}{0.2\ \mathrm{g}}$
解得：$x=5.6\ \mathrm{g}$
该铁合金中铁的质量分数为：$\dfrac{5.6\ \mathrm{g}}{10\ \mathrm{g}}×100\%=56\%$
答：该铁合金中铁的质量分数是56%。
【答案】
(1) 增大反应物之间的接触面积，使反应更快更充分
(2) $200$
(3) 五
(4) 该铁合金中铁的质量分数是56%，计算过程如上。
【知识点】
影响反应速率的因素；化学方程式计算；过量反应物判断
【点评】
本题是金属与酸反应的定量探究常规题型，重点考察学生对多组实验表格数据的分析推理能力，要求学生能通过气体生成量的变化判断反应的终点，同时熟练掌握根据化学方程式计算混合物中组分质量分数的规范书写步骤，整体属于基础中档题，适合巩固化学定量计算的相关知识点。
【难度系数】
0.75
