- 化学计量在实验中的应用
- 共20262题
钠及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。例如：Na2O2在医院、潜水、高空飞行中用作供氧剂。
（1）制备Na2O2的反应为：4Na+O2
①实验测得某过氧化钠样品含有少量氧化钠杂质，其中钠、氧原子个数比为10︰9.5，该样品中Na2O2的纯度为 。
②取上述过氧化钠样品7.64g放入烧杯中，加入足量水，搅拌，使固体完全溶解，冷却后，在容量瓶中配制成100mL溶液，则该溶液中OH－离子的物质的量浓度为 。
（2）某同学为了检验引起光化学烟雾的气体成分（NO、CO、NO2、HCHO、CH3OH、CH4等），查阅资料得知：Na2O2+2NO→2NaNO2、Na2O2+2NO2→2NaNO3，于是取用a gM气体与b g 氧气混合后，用电火花不断引燃，充分反应后，气体通过足量Na2O2，Na2O2固体质量增加c g。
①若a＝c，则M气体的成分可能含有 。
②若2a=c，则M气体可能是什么气体？通过计算回答。
正确答案
（本题共12分）（1） ①91.9% （2分） ②2.00mol/L （共3分）
（2） ① NO、CO、NO2、HCHO、CH3OH （答对3种1分，全对3分）提示：当它们与氧气反应后的的产物与过氧化钠反应，增重的部分就是其自身。
②CH4（共4分、计算过程合理1分）提示：当甲烷与氧气反应时，生成的产物与过氧化钠反应，增重的是CH4·O，即一倍于甲烷的质量。
试题分析：（1） ①设样品中氧化钠和过氧化钠的物质的量分别是x和y，根据钠、氧原子个数比为10︰9.5可知，(2x＋2y):(x＋2y)＝10:9.5，解得y＝9x，所以样品中过氧化钠的纯度是
②7.64g样品中过氧化钠的质量是7.64g×91.9%＝7.0g，所以过氧化钠的物质的量是7.0g÷78g/mol＝0.09mol，所以氧化钠的物质的量是0.01mol。根据钠原子守恒可知，溶液中氢氧化钠的物质的量是0.09mol×2＋0.01mol×2＝0.2mol，所以溶液中OH－的浓度＝0.2mol÷0.1L＝2.00mol/L。
（2）①若a＝c，这说明固体增加的质量就是气体的质量，则根据方程式Na2O2+2NO→2NaNO2、Na2O2+2NO2→2NaNO3可知，气体可能含有NO、NO2。又因为CO＋Na2O2→Na2CO3、H2＋Na2O2→2NaOH，这说明气体的组成只要满足(CO)n(H2)m即可保证燃烧后的气体通过过氧化钠时，过氧化钠增加的质量就是气体的质量，因此气体还可能含有CO、HCHO、CH3OH。
②若2a=c，这说明固体增加的质量是气体质量的2倍，因此最终参加反应的氧气的质量恰好等于气体的质量。根据方程式2CnHmOz＋(m＋2n)Na2O2＋(n－z) O2→2mNaOH＋2nNa2CO3可知，24n＋2m＋32z＝32n－32z，解得4n＝m＋32z，所以只有当n＝1、m＝4、z＝0时成立，即该气体是甲烷。
（10分）硝酸发生氧化还原反应的时候，一般硝酸浓度越稀，对应还原产物中氮的化合价越低。若硝酸现有一定量的铝粉和铁粉的混合物与一定量很稀的HNO3充分反应，反应过程中无任何气体放出。在反应结束后的溶液中，逐滴加入4mol /LNaOH溶液，所加NaOH溶液的体积（mL）与产生沉淀的物质的量（mol）关系如图所示。求：
（1）B与A的差值： mol；
（2）B的数值： mol；
（3）C的数值： mL。（要求有计算过程）
正确答案
0.008 0.032 7
由题意知，金属与硝酸反应时，硝酸的还原产物为NH4NO3，由图又可看出金属与硝酸反应后，硝酸是过量的，故金属的氧化产物为Fe(NO3)3、Al(NO3)3。图中：①0→C：H++OH－=H2O；②C→31：R3++3OH－=R(OH)3↓（R代表Fe或Al）；③31→34：NH4++ OH－=NH3•H2O；④34→36：Al(OH)3+ OH－=AlO2－+ 2H2O。由④知n[Al(OH)3]=0.002L×4mol·L－1=0.008mol=n(Al)，此值也是B与A的差值。由③知，n(NH4NO3)=0.003L×4mol·L－1=0.012mol，根据反应中得失电子相等的原则得：3n(R3+)="0.012×8=0.096" mol，则n(R3+)=0.032mol=n(合金)，故混合物中n(Al):n(Fe)=1:3。0→31mL中，用于沉淀金属离子的OH－有0.032 mol×3="0.096" mol，故C点：(0.031L×4 mol·L－1－0.096 mol)÷4 mol·L－1=0.007L，即7mL。
铜及其合金是人类最早使用的金属材料。
(1)金属铜采取下列哪种方式堆积( )
(2)在1个Cu2O晶胞中(结构如上图所示)，Cu原子配位数为__________。
(3)科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图可简单表示如下：
①胆矾的化学式用配合物的形式表示为____________。
②胆矾中SO42—的空间构型为________，H2O中O原子的杂化类型为________。
③某兴趣小组称取2.500 g胆矾晶体，逐渐升温使其失水，并准确测定不同温度下剩余固体的质量，得到如图所示的实验结果示意图。下列说法正确的是( )
正确答案
(1)C (2)2 (3)①[Cu(H2O)4]SO4·H2O ②正四面体形 sp3杂化 ③CD
(1)金属Cu采取面心立方堆积，C正确。(2)○为1＋8×
n(晶体)＝0.01 mol。2.500 g－2.140 g＝0.36 g，失去0.02 mol水，所以从常温到105 ℃的过程中除了断裂氢键，还断裂配位键，A错；根据上述分析，B错；C项2.500 g－
1.780 g＝0.72 g，失去0.04 mol，所以还剩1个结晶水分子，正确；D项，102～113 ℃失去2个水分子、113～258 ℃，再失去2个水分子，258 ℃以上再失去一个水分子，所以按克服的作用力大小不同，晶体中的水分子可以分为3种，正确。
（8分）某研究性学习小组为测定镁和铝的混合物中铝的质量分数，称取该混合物a g，溶于200 ml 5 mol/L HCl溶液中，共收集到标准状况下的氢气3．36 L。
（1）a的取值范围是__________________。
（2）向反应后所得溶液中逐渐加入4 mol／L的NaOH溶液。当沉淀质量达到最大值时，加入的NaOH溶液的体积是多少毫升？沉淀的最大质量为多少克？（用含a的代数式表示）。
（3）继续加入NaOH溶液至沉淀质量不再发生变化时，过滤、洗涤并灼烧沉淀至恒重，所得残余固体的质量仍为a g，计算原混合物中铝的质量分数。
正确答案
（8分）（1）2.7＜a＜3.6 （2）250 ,a+5.1 （3）40%
试题分析：（1）标准状况下3.36L气体的物质的量是3.36L÷22.4L/mol=0.15mol。根据反应的方程式2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑、Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑可知，如果全部是铝生成的氢气，则铝的质量是0.1mol×27g/mol=2.7g。如果全部是镁生成的，则镁的质量是0.15mol×24g.mol=3.6g，所以a的取值范围是2.7＜a＜3.6。
（2）当沉淀质量达到最大值时，溶液中的溶质恰好是氯化钠，所以根据原子守恒可知，需要氢氧化钠的物质的量是0.2L×5mol/L=1mol，则需要氢氧化钠溶液的体积是1mol÷4mol/L=0.25L=250ml。镁或铝失去多少电子，相应的计算阳离子就结合多少OH-生成相应的氢氧化物沉淀。氢气是0.15mol，转移0.3mol电子。所以和金属阳离子结合的OH-的物质的量就是0.3mol，则沉淀的质量就是ag+0.3mol×17g/mol=（a+5.1）g。
（3）根据实验现象可知，过滤得到的白色沉淀是氢氧化镁，灼烧则生成氧化镁，这说明氧化镁的质量和原混合物的质量相等。由于镁原子的质量没有改变，因此原混合物中铝的质量分数就是氧化镁中氧元素的质量分数，即为
点评：该题的反应过程比较复杂，有关的化学方程式也比较多。该题的解题思路仍然是抛弃反应过程，根据最终的结果，充分利用各种解题技巧，抓住问题的关键，化繁为简。该题的难度较大，对学生的思维要求较高。既考查了学生的对基础知识的熟练程度，更重要的是考查学生灵活运用知识解决实际问题的解题能力。
工业上用含锌物料(含FeO、CuO等杂质)可制得活性ZnO，流程如下：
(1)上述流程中，浸出用的是60%H2SO4(1.5 g·cm－3)，配制这种H2SO4 100 mL需要18.4 mol·L－1的浓H2SO4________ mL(保留一位小数)。
(2)加入氧化剂H2O2后，有Fe(OH)3沉淀出现，没有Cu(OH)2沉淀出现，若溶液中c(Fe3＋)＝2.6×10－18 mol·L－1，则溶液中c(Cu2＋)的取值范围是________mol·L－1。(已知Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，
Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20)
(3)加入NH4HCO3后生成的沉淀是形态均为Zna(OH)b(CO3)c(a、b、c为正整数)的两种碱式碳酸锌A和B的混合物，A中a＝5、b＝6，则生成碱式碳酸锌A的化学方程式为__________________________________________________。
(4)取洗涤、烘干后的碱式碳酸锌A和B的混合物49.70 g，其物质的量为0.10 mol，高温焙烧完全分解得到37.26 g ZnO、3.584 L CO2(标准状况下)和水，通过计算求出碱式碳酸锌B的化学式。
正确答案
(1)49.9(50.0也给分) (2)≤2.2×10－6
(3)5ZnSO4＋10NH4HCO3=Zn5(OH)6(CO3)2↓＋5(NH4)2SO4＋8CO2↑＋2H2O
(4)由题意0.1 mol混合物完全分解得到ZnO、CO2、H2O的物质的量分别为0.46 mol、0.16 mol、0.3 mol
可知1 mol混合物中平均含4.6 mol Zn、1.6 mol C、6 mol H，又知1 mol A中含H为6 mol、含C为2 mol，则1 mol B中含H为6 mol、含C为1 mol；所以B的化学式可以表示为Znx(OH)6CO3，由化合价代数和为零得出x＝4，即B的化学式为Zn4(OH)6CO3(其他合理解法均可)
(1)V＝100 mL×1.5 g·mL－1×60%÷98 g·mol－1÷18.4 mol·L－1×1 000 mL·L－1≈49.9 mL。
根据溶液中有Fe(OH)3沉淀出现，有c3(OH－)×c(Fe3＋)＝Ksp[Fe(OH)3]，将Ksp[Fe(OH)3]＝2.6×10－39，c(Fe3＋)＝2.6×10－18 mol·L－1代入上式得，c(OH－)＝1×10－7 mol·L－1；再根据溶液中没有Cu(OH)2沉淀出现，有c2(OH－)×
c(Cu2＋)≤Ksp[Cu(OH)2]，将Ksp[Cu(OH)2]＝2.2×10－20，c(OH－)＝1×10－7
mol·L－1代入上式得，c(Cu2＋)≤2.2×10－6 mol·L－1。
(3)由于A中a＝5、b＝6,2a＝b＋2c(电荷守恒)，解得c＝2，由此确定A的化学式为Zn5(OH)6(CO3)2；再从流程图中知，加入NH4HCO3所发生的反应中反应物还有ZnSO4，生成物有Zn5(OH)6(CO3)2、CO2、H2O，还有(NH4)2SO4，最后根据观察法将反应化学方程式配平。
已知黄钠铁矾[NaxFey(SO4)m(OH)n]具有沉淀颗粒大、沉淀速率快、容易过滤等特点。某研究小组先将某废水中Fe2＋氧化为Fe3＋，再加入Na2SO4使其生成黄钠铁矾而除去。该小组为测定黄钠铁矾的组成，进行了如下实验：
①称取4.850 g样品，加盐酸完全溶解后，配成100.00 mL溶液A；
②量取25.00 mL溶液A，加入足量的KI，用0.2500 mol·L－1Na2S2O3溶液进行滴定（反应为I2＋2Na2S2O3＝2NaI＋Na2S4O6），消耗30.00 mLNa2S2O3溶液至终点。
③另取25.00 mL溶液A，加足量BaCl2溶液充分反应后，过滤、洗涤、干燥后得沉淀1.165 g。
（1）该小组不采用生成Fe(OH)3沉淀的方法除去铁元素，是因为生成的Fe(OH)3 。
（2）用Na2S2O3溶液进行滴定时，使用的指示剂为 ，滴定到终点的颜色变化为 。
（3）通过计算确定黄钠铁矾的化学式（写出计算过程）。
正确答案
（1）沉淀颗粒小、沉淀速率慢、不容易过滤等（合理答案均可）（2分）
（2）淀粉溶液（2分） 溶液蓝色恰好褪去，且半分钟内不再恢复（2分）
（3）NaFe3(SO4)2(OH)6（2分）
试题分析：（1）因为黄钠铁矾[NaxFey(SO4)m(OH)n]具有沉淀颗粒大、沉淀速率快、容易过滤等特点，所以不采用生成Fe(OH)3沉淀的方法除去铁元素，，是因为生成的Fe(OH)3不具备上述优点；（2）有碘单质参与的反应一般用淀粉溶液做指示剂，该滴定滴定碘溶液故现象为溶液蓝色恰好褪去，且半分钟内不再恢复；
（3）第（1）计算Fe3＋的量n(Fe3＋)=2n(I2) =n(Na2S2O3)="0.2500" mol·L-1×30.00 mL×10-3 L·mL-1=7.50×10-3 mol
第（2）计算SO42－的量n(SO42－)="1.165" g ÷233 g·mol－1=5.00×10-3 mol
根据电荷守恒和质量计算剩余离子的量
4.850-0.03×56-0.02×96=n(Na+)×23+n(OH-)×17
0.03×3+ n(Na+)=2×0.02+n(OH-)
n(Na+)="0.01" mol，n(OH-)="0.06" mol
计算各离子物质的量的关系x∶y∶m∶n=n(Na+)∶n(Fe3+)∶n(SO42-)∶n(OH-)=1∶3∶2∶6
得出化学式为NaFe3(SO4)2(OH)6。
取一定量的Fe、Cu的混合物粉末，平均分成五等份，分别向每一份中加入一定量的稀硝酸，假设反应的还原产物只有NO，若实验中生成的NO气体体积及所得剩余固体的质量记录如下(所有体积均在标准状况下测定)：
求：(1)该实验中所用稀硝酸的物质的量浓度；
(2)每一等份的混合物粉末中铜的质量。
正确答案
(1)该实验中所用稀硝酸的物质的量浓度为4 .0mol/L；
(2)实验中每次所取混合物粉末中铜的质量为14.4g。(其它合理解法，同样给分)
试题分析：根据表中数据分析：实验1后剩余的17.2g固体只可能为Cu或Fe、Cu；实验5中金属完全反应，生成n(NO)=7.84L÷22.4L/mol=0.35mol，反应后溶液含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2和过量HNO3。
(1)假设实验1剩余的17.2g固体全部为Cu，实验1生成NO：n(NO)=2.24L÷22.4L/mol=0.1mol
由于实验2剩余8.0g固体，且比实验1多生成2.24LNO，即多生成0.1molNO则根据实验2多消耗的9.2g铜生成的NO小于0.1mol可知，假设实验1剩余的17.2g固体全部为Cu不成立。
所以实验1后剩余的17.2g固体只可能为Fe、Cu，实验1后溶液中只有Fe(NO3)2（2分）
2n (Fe参与反应)="3n(NO)=" 3×0.1mol
n (Fe参与反应)=0.15mol
每一份固体的质量为0.15mol×56g/mol+17.2g=25.6g
∴c(HNO3)=" 4n(NO)/0.1L=4.0mol/L"
(2)设每一份固体(25.6g)中含有的Fe、Cu物质的量分别为x、y
56x+64y="25.6g"
3x+2y=
联立求解，解得x=0.2mol、y="0.225mol"
其中含铜：m(Cu)=" 0.225mol×64g/mol=14.4g"
（8分）（1）已知20oC时的溶解度：Na2CO3：S＝21.2g； NaHCO3：S＝9.6g。则20oC恒温条件下向121.2g饱和碳酸钠溶液中通入足量的CO2气体，理论上可以析出NaHCO3__________g（小数点后保留1位）
（2）向500mL KOH溶液中缓慢通入一定量的CO2气体，充分反应后，在减压低温下蒸发溶液，得到白色固体。若通入CO2气体为2.24L(标准状况下)，得到11.9g的白色固体。则所用的KOH溶液的物质的量浓度为______mol/L。
（3）将一定质量的钠加入到89g水中，完全反应后的溶液为100g，则该溶液的质量分数为________。
（4）现有甲、乙两瓶无色溶液，已知它们可能是AlCl3溶液和NaOH溶液.现做如下实验：
①取440ml甲与120ml乙反应，产生1.56g沉淀；
②取440ml乙与120ml甲反应，也产生1.56g沉淀；
③取120ml甲溶液与400ml乙溶液反应，则产生3.12g沉淀；通过必要的计算和推理判定：
甲溶液为 溶液，乙溶液为 溶液。
正确答案
（1）24.3 （2分） （2）0.3 （2分） （3）20%（2分）
（4）AlCl3 ； NaOH（各1分）
试题分析：（1）、Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3
106 18 168
21.2 3.6 33.6
溶液中还剩96.4克水能溶解9.2544gNaHCO3，故可以析出（33.6-9.2544）g=24.3gNaHCO3
（2）设反应生成xmolK2CO3和ymolNaHCO3,则根据物料守恒有①x+y=0.1②138x+100y=11.9
联立方程可得x="0.05mol" y=0.05,所以n(K)=0.15mol,c(KOH)=0.3mol/L
（3）用差量法2Na+2H2O=2NaOH+H2 △m
80 44
20 (100-89)
所以溶液的质量分数为20÷100=20%
（4）由②、③可得，乙溶液减少，但沉淀量增加，说明甲为AlCl3乙为 NaOH。
点评：差量法，物料守恒等方法应用于计算题的解答，即准确又快捷，考生应在平时的学习中注意应用。该题涉及计算较多，难度较大
有Fe和Fe2O3的混合物溶于500 mL的稀硝酸中，放出NO气体22.4 L（标准状况）并余5.44 g Fe，过滤，向滤液中通入20.16 L的Cl2（标准状况），恰好能使溶液中的Fe2+全部氧化。求：（1）稀硝酸的物质的量浓度 ；
（2）原混合物中Fe的质量 ，氧化铁的物质的量 。
正确答案
（1）9.20 mol/L （2分） （2）95.04 g 0.1 mol （每空3分）
略
黄铁矿主要成分是FeS2。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取2.000g样品在空气中充分灼烧（假设杂质不参加反应），将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.3360mol·L－1的KMnO4标准溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液25.00mL。
已知：①4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2
②SO2＋2Fe3＋＋2H2O→SO42－＋2Fe2＋＋4H＋
③MnO4－＋5Fe2＋＋8H＋→Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O
（1）样品中FeS2的质量分数是 。(用小数表示，保留三位，下同)
（2）煅烧1000 t该黄铁矿生产出997.9 t硫酸铵，若黄铁矿制取硫酸时的利用率为0.800，则在制取硫酸铵时硫酸的利用率为 。
（3）为使黄铁矿充分燃烧，工业上使用过量空气（设空气中O2的体积分数为0.200），当空气过量20%时，煅烧后气体中SO2的体积分数是多少？
（4）若接触室导出的气体中含体积分数为0.0672的SO3。把出口气体送进吸收塔，用质量分数为0.980的硫酸吸收，可得到“发烟H2SO4”（H2SO4和SO3的混合物，其中含质量分数为0.200的SO3）。计算吸收106 m3出口气体（已折算为标准状况）所需要质量分数为0.980的硫酸的质量。
正确答案
（1）0.630 （2）0.900 （3）0.127 （4）664.6 t
试题分析：
（1）由方程式得关系式为5FeS2～10SO2～20Fe2＋～4MnO4－.n(KMnO4)= 0.3360mol/L×0.025L=0.0084mol，所以n(FeS2)= (5÷4)×0.0084mol=0.0105mol。m(FeS2)= 0.0105mol×120g/mol=1.26g.样品中FeS2的质量分数是1.26g÷2.000g=0.630.
（2）1000 t该黄铁矿含纯净物的物质的量为（1000 t×0.630×106g/t）÷120g/mol×2=5.25×106mol.假设在制取硫酸铵时硫酸的利用率为X,则根据S元素守恒可得：5.25×106mol×0.800×X×2="(997.9" t×106g/t)÷132g/mol。解得X=0.900。
（3）假设有4mol的FeS2发生反应，根据方程式4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2可知产生了8mol 的SO2需要消耗11mol O2,因为空气中O2的体积分数为0.200，所以需要空气的物质的量为11mol÷0.200="55mol," 若空气过量20%，则实际通入的空气的物质的量为55mol×120%=66mol.由方程式可知若有11mol O2参加反应，由反应前到反应后气体的物质的量减少3mol.所以反应后气体的总物质的量为66-3=63mol.对于气体来说，气体的体积比就是它们的物质的量的比。所以煅烧后气体中SO2的体积分数是8mol÷63mol=0.127.
（4）假设需要质量分数为0.980的硫酸的质量为X，其中硫酸的物质的量为0.980X÷98=0.010X，水的物质的量为0.020X÷18=0.0011X。则通入SO3气体发生反应：H2O+SO3=H2SO4产生的硫酸消耗的SO3的物质的量为0.0011X。106 m3出口气体SO3的物质的量为：n(SO3)="(" 0.0672×106 m3×103L/m3) ÷22.4 L/mol= 3×106 mol.，那么得到的得到“发烟H2SO4”中含有SO3的物质的量为(3×106-0.0011x)mol. 由于得到“发烟H2SO4”中含质量分数为0.200的SO3。所以(3×106-0.0011x)mol×80g/mol÷(x+3×106mol×80g/mol)=0.2.解得x=664.6×106g=664.6 t。
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