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7.羰基铁粉在国防军工领域有重要应用，我国是少数几个掌握其生产技术的国家之一。制备羰基铁粉的过程如图甲所示。
(1)$\ce{Fe(CO)_{5}}$中碳、氧元素的质量比为
(2)反应1的化学方程式为$\ce{Fe + 5CO\xlongequal{高温} Fe(CO)_{5}}$。用100 kg含铁96%的海绵铁，理论上可制备$\ce{Fe(CO)_{5}}$的质量是多少？(写出计算过程)
(3)反应2的化学方程式为$\ce{Fe(CO)_{5}\xlongequal{一定条件} Fe + 5CO\uparrow}$。196 kg $\ce{Fe(CO)_{5}}$分解生成羰基铁粉的质量随时间的变化如图乙所示。在$t_{1}$ h时，剩余
(4)制备羰基铁粉过程中循环利用的物质是
(1)$\ce{Fe(CO)_{5}}$中碳、氧元素的质量比为
3:4
。(2)反应1的化学方程式为$\ce{Fe + 5CO\xlongequal{高温} Fe(CO)_{5}}$。用100 kg含铁96%的海绵铁，理论上可制备$\ce{Fe(CO)_{5}}$的质量是多少？(写出计算过程)
(3)反应2的化学方程式为$\ce{Fe(CO)_{5}\xlongequal{一定条件} Fe + 5CO\uparrow}$。196 kg $\ce{Fe(CO)_{5}}$分解生成羰基铁粉的质量随时间的变化如图乙所示。在$t_{1}$ h时，剩余
98
kg $\ce{Fe(CO)_{5}}$未分解；在$t_3$
h，$\ce{Fe(CO)_{5}}$恰好完全分解。(4)制备羰基铁粉过程中循环利用的物质是
CO
。答案
7.(1)3:4
(2)解:设理论上可制备 $\ce{Fe(CO)_{5}}$ 的质量是 $x$。
$\ce{Fe + 5CO\xlongequal{高温}Fe(CO)_{5}}$
56 196
$100\ \mathrm{kg}×96\%$ $x$
$\frac{56}{196}=\frac{100\ \mathrm{kg}×96\%}{x}\quad x=336\ \mathrm{kg}$
答:理论上可制备 $\ce{Fe(CO)_{5}}$ 的质量是 336 kg。
(3)98 $t_3$ (4)CO
点拨:(1)$\ce{Fe(CO)_{5}}$ 中碳、氧元素的质量比为$(12×5):(16×5)=3:4$。
(3)由题图乙知,在 $t_1$ h 时,生成羰基铁粉的质量为 28 kg,设 $0～t_1$ h 内反应的$\ce{Fe(CO)_{5}}$的质量为 $y$。
$\ce{Fe(CO)_{5}\xlongequal{一定条件}Fe + 5CO\uparrow}$
196 56
$y$ 28 kg
$\frac{196}{56}=\frac{y}{28\ \mathrm{kg}} \quad y=98\ \mathrm{kg}$
则剩余未分解的 $\ce{Fe(CO)_{5}}$ 的质量为$196\ \mathrm{kg}-98\ \mathrm{kg}=98\ \mathrm{kg}$。
(4)由反应1、2的化学方程式可知,制备羰基铁粉过程中循环利用的物质是 CO。
(2)解:设理论上可制备 $\ce{Fe(CO)_{5}}$ 的质量是 $x$。
$\ce{Fe + 5CO\xlongequal{高温}Fe(CO)_{5}}$
56 196
$100\ \mathrm{kg}×96\%$ $x$
$\frac{56}{196}=\frac{100\ \mathrm{kg}×96\%}{x}\quad x=336\ \mathrm{kg}$
答:理论上可制备 $\ce{Fe(CO)_{5}}$ 的质量是 336 kg。
(3)98 $t_3$ (4)CO
点拨:(1)$\ce{Fe(CO)_{5}}$ 中碳、氧元素的质量比为$(12×5):(16×5)=3:4$。
(3)由题图乙知,在 $t_1$ h 时,生成羰基铁粉的质量为 28 kg,设 $0～t_1$ h 内反应的$\ce{Fe(CO)_{5}}$的质量为 $y$。
$\ce{Fe(CO)_{5}\xlongequal{一定条件}Fe + 5CO\uparrow}$
196 56
$y$ 28 kg
$\frac{196}{56}=\frac{y}{28\ \mathrm{kg}} \quad y=98\ \mathrm{kg}$
则剩余未分解的 $\ce{Fe(CO)_{5}}$ 的质量为$196\ \mathrm{kg}-98\ \mathrm{kg}=98\ \mathrm{kg}$。
(4)由反应1、2的化学方程式可知,制备羰基铁粉过程中循环利用的物质是 CO。
解析
【分析】
本题围绕羰基铁粉的制备过程，分四个小问考察化学计算与物质转化的知识：
1. 第(1)问：计算Fe(CO)₅中碳、氧元素质量比，需利用“元素质量比=（相对原子质量×原子个数）之比”的规则，找出对应原子的相对原子质量和个数后代入计算。
2. 第(2)问：根据化学方程式计算Fe(CO)₅的质量，需先算出海绵铁中纯铁的质量，再结合反应1的化学方程式中Fe与Fe(CO)₅的质量比，列比例式求解。
3. 第(3)问：结合反应2的化学方程式和图像分析，先根据t₁时生成的羰基铁粉质量算出分解的Fe(CO)₅质量，用总质量减去分解质量得剩余量；图像中羰基铁粉质量不再增加的时刻即为Fe(CO)₅完全分解的时刻。
4. 第(4)问：对比反应1和反应2的反应物、生成物，找出可循环利用的物质。
【解析】
(1) Fe(CO)₅中，C的相对原子质量总和为12×5=60，O的相对原子质量总和为16×5=80，因此碳、氧元素质量比=60:80=3:4。
(2) 计算过程：
设理论上可制备Fe(CO)₅的质量为$x$。
反应1的化学方程式：$\ce{Fe + 5CO\xlongequal{高温} Fe(CO)_{5}}$
各物质的质量比：Fe的相对原子质量为56，Fe(CO)₅的相对分子质量为$56 + (12+16×5)=196$，则：
$\frac{56}{196} = \frac{100\ \mathrm{kg}×96\%}{x}$
解得$x = \frac{196×96\ \mathrm{kg}}{56} = 336\ \mathrm{kg}$。
(3) 分析：
反应2的化学方程式：$\ce{Fe(CO)_{5}\xlongequal{一定条件} Fe + 5CO\uparrow}$，Fe(CO)₅与Fe的质量比为$196:56$。
t₁时生成羰基铁粉（Fe）的质量为28 kg，设分解的Fe(CO)₅质量为$y$，则$\frac{196}{56} = \frac{y}{28\ \mathrm{kg}}$，解得$y=98\ \mathrm{kg}$；
总Fe(CO)₅质量为196 kg，故剩余未分解的质量为$196\ \mathrm{kg} - 98\ \mathrm{kg}=98\ \mathrm{kg}$；
由图乙可知，t₃时羰基铁粉质量达到最大值56 kg，不再增加，说明此时Fe(CO)₅恰好完全分解。
(4) 反应1需要CO作为反应物，反应2生成CO，因此循环利用的物质是CO。
【答案】
(1) 3:4；(2) 336 kg；(3) 98，$t_3$；(4) CO
【知识点】
元素质量比计算、化学方程式计算、物质循环利用
【点评】
本题结合工业生产实际，将化学计算、图像分析与物质转化结合，考察学生对化学核心计算知识的掌握，以及对物质循环的理解，是初中化学的典型应用题型，注重知识的实际运用。
【难度系数】
0.6
本题围绕羰基铁粉的制备过程，分四个小问考察化学计算与物质转化的知识：
1. 第(1)问：计算Fe(CO)₅中碳、氧元素质量比，需利用“元素质量比=（相对原子质量×原子个数）之比”的规则，找出对应原子的相对原子质量和个数后代入计算。
2. 第(2)问：根据化学方程式计算Fe(CO)₅的质量，需先算出海绵铁中纯铁的质量，再结合反应1的化学方程式中Fe与Fe(CO)₅的质量比，列比例式求解。
3. 第(3)问：结合反应2的化学方程式和图像分析，先根据t₁时生成的羰基铁粉质量算出分解的Fe(CO)₅质量，用总质量减去分解质量得剩余量；图像中羰基铁粉质量不再增加的时刻即为Fe(CO)₅完全分解的时刻。
4. 第(4)问：对比反应1和反应2的反应物、生成物，找出可循环利用的物质。
【解析】
(1) Fe(CO)₅中，C的相对原子质量总和为12×5=60，O的相对原子质量总和为16×5=80，因此碳、氧元素质量比=60:80=3:4。
(2) 计算过程：
设理论上可制备Fe(CO)₅的质量为$x$。
反应1的化学方程式：$\ce{Fe + 5CO\xlongequal{高温} Fe(CO)_{5}}$
各物质的质量比：Fe的相对原子质量为56，Fe(CO)₅的相对分子质量为$56 + (12+16×5)=196$，则：
$\frac{56}{196} = \frac{100\ \mathrm{kg}×96\%}{x}$
解得$x = \frac{196×96\ \mathrm{kg}}{56} = 336\ \mathrm{kg}$。
(3) 分析：
反应2的化学方程式：$\ce{Fe(CO)_{5}\xlongequal{一定条件} Fe + 5CO\uparrow}$，Fe(CO)₅与Fe的质量比为$196:56$。
t₁时生成羰基铁粉（Fe）的质量为28 kg，设分解的Fe(CO)₅质量为$y$，则$\frac{196}{56} = \frac{y}{28\ \mathrm{kg}}$，解得$y=98\ \mathrm{kg}$；
总Fe(CO)₅质量为196 kg，故剩余未分解的质量为$196\ \mathrm{kg} - 98\ \mathrm{kg}=98\ \mathrm{kg}$；
由图乙可知，t₃时羰基铁粉质量达到最大值56 kg，不再增加，说明此时Fe(CO)₅恰好完全分解。
(4) 反应1需要CO作为反应物，反应2生成CO，因此循环利用的物质是CO。
【答案】
(1) 3:4；(2) 336 kg；(3) 98，$t_3$；(4) CO
【知识点】
元素质量比计算、化学方程式计算、物质循环利用
【点评】
本题结合工业生产实际，将化学计算、图像分析与物质转化结合，考察学生对化学核心计算知识的掌握，以及对物质循环的理解，是初中化学的典型应用题型，注重知识的实际运用。
【难度系数】
0.6
1.(东营)对于化学反应：$4P + 5O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}2P_{2}O_{5}$，下列说法正确的是(
①参加反应的物质是磷和氧气；②反应前后分子总数不变；③反应前后元素的种类不变；④反应前后原子的种类和数目不变；⑤反应前后物质的总质量不变；⑥反应前后元素的化合价不变。
A.①②⑥
B.②③④⑤
C.①②③④⑤
D.①③④⑤
D
)①参加反应的物质是磷和氧气；②反应前后分子总数不变；③反应前后元素的种类不变；④反应前后原子的种类和数目不变；⑤反应前后物质的总质量不变；⑥反应前后元素的化合价不变。
A.①②⑥
B.②③④⑤
C.①②③④⑤
D.①③④⑤
答案
1.D 点拨:由化学方程式 $4P+5O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}2P_{2}O_{5}$ 可知,参加反应的物质是磷和氧气,反应条件是点燃,反应前后元素的种类不变,反应前后原子的种类和数目不变,反应前后分子总数发生了变化,反应前后物质的总质量不变,反应前后磷元素化合价由 0 价变为+5 价,而氧元素的化合价由0 价变为-2 价,因此②⑥是错误的。
解析
【分析】
要判断各说法的正误，需结合化学方程式的意义、质量守恒定律（宏观与微观）以及化合价规律逐一分析：先明确化学方程式中反应物、生成物的信息，再验证分子总数、元素种类、原子特征、总质量的变化，最后判断化合价是否改变。
【解析】
逐一分析各说法：
1. ①化学方程式中“+”连接的是反应物，因此参加反应的物质是磷和氧气，该说法正确；
2. ②反应前，氧气是分子，计量数为5，反应后五氧化二磷是分子，计量数为2，分子总数从5变为2，发生了变化，该说法错误；
3. ③根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，该说法正确；
4. ④质量守恒定律的微观本质是反应前后原子的种类、数目、质量均不变，该说法正确；
5. ⑤质量守恒定律明确反应前后物质的总质量不变，该说法正确；
6. ⑥单质中元素化合价为0，化合物中元素化合价代数和为0；反应前P、O都是单质，化合价为0，反应后P₂O₅中P为+5价、O为-2价，化合价改变，该说法错误。
综上，正确的是①③④⑤，对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
化学方程式的意义、质量守恒定律、化合价规律
【点评】
本题考查化学方程式的核心意义，需结合质量守恒定律的宏观与微观内涵、化合价判断方法逐一分析各表述，属于初中化学基础应用题型，需准确掌握相关概念。
【难度系数】
0.6
要判断各说法的正误，需结合化学方程式的意义、质量守恒定律（宏观与微观）以及化合价规律逐一分析：先明确化学方程式中反应物、生成物的信息，再验证分子总数、元素种类、原子特征、总质量的变化，最后判断化合价是否改变。
【解析】
逐一分析各说法：
1. ①化学方程式中“+”连接的是反应物，因此参加反应的物质是磷和氧气，该说法正确；
2. ②反应前，氧气是分子，计量数为5，反应后五氧化二磷是分子，计量数为2，分子总数从5变为2，发生了变化，该说法错误；
3. ③根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，该说法正确；
4. ④质量守恒定律的微观本质是反应前后原子的种类、数目、质量均不变，该说法正确；
5. ⑤质量守恒定律明确反应前后物质的总质量不变，该说法正确；
6. ⑥单质中元素化合价为0，化合物中元素化合价代数和为0；反应前P、O都是单质，化合价为0，反应后P₂O₅中P为+5价、O为-2价，化合价改变，该说法错误。
综上，正确的是①③④⑤，对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
化学方程式的意义、质量守恒定律、化合价规律
【点评】
本题考查化学方程式的核心意义，需结合质量守恒定律的宏观与微观内涵、化合价判断方法逐一分析各表述，属于初中化学基础应用题型，需准确掌握相关概念。
【难度系数】
0.6
