- 化学计量在实验中的应用
- 共20262题
密度为1.19g/cm3,质量分数为36.5%的浓盐酸100mL与二氧化锰加热充分反应,生成1.12L氯气(标准状况下).
求:
(1)该浓盐酸的物质的量浓度为多少?
(2)被氧化的HCl的物质的量为多少?
(3)在反应后溶液中加入足量AgNO3溶液,理论上可得多少克AgCl沉淀?(不考虑浓盐酸的挥发、氯气与水的反应)
正确答案
(1)c==
=11.9mol/L,
答:该浓盐酸的物质的量浓度为11.9mol/L;
(2)n(Cl2)==0.05mol,则被氧化的HCl的物质的量为0.1mol,
答:被氧化的HCl的物质的量为0.1mol;
(3)原溶液中含有n(Cl-)=11.9mol/L×0.1L=1.19mol,
被氧化的n(Cl-)=0.1mol,
则反应后溶液中剩余n(Cl-)=1.19mol-0.1mol=1.09mol,
所以能生成AgCl的物质的量为1.09mol,质量为1.09mol×143.5g/mol=156.4g,
答:理论上可得156.4gAgCl沉淀.
Ⅰ.现有m g某气体X2,它的摩尔质量为M g•mol-1.若阿伏加德罗常数用NA表示,则:
(1)该气体的物质的量为______mol.
(2)该气体所含原子总数为______个.
(3)该气体在标准状况下的体积为______L.
Ⅱ.20℃时,20mL NaCl饱和溶液质量为24g,将其蒸干后得食盐6.34g,则20℃时,食盐的溶解度为______,此时食盐饱和溶液的质量分数为______,物质的量浓度为______.
Ⅲ. 实验室常用的浓盐酸密度为1.17g•mL-1,质量分数为36.5%.
(1)此浓盐酸的物质的量浓度为______.
(2)取此浓盐酸50 mL,用蒸馏水稀释为200 mL,稀释后盐酸的物质的量浓度为______.
(3)将13 g 锌投入足量的上述实验所得的稀盐酸中,充分反应后,求:
①放出的H2在标准状况下的体积______.
②将生成的H2通过足量的灼热CuO,求生成铜的质量(假设氢气在反应中没有损失)______.
正确答案
Ⅰ、(1)该气体的物质的量为:n==
=
mol;
(2)该气体为双原子分子,则原子总个数为:N=2nNA=;
(3)该气体在标准状况下的体积为:V=nVm=L,
故答案为:;
;
;
Ⅱ、溶解度计算公式为:=
,代入数据得:
=
,解之得:S=35.9 g;
质量分数计算公式为:w=×100%,代入数值得w=26.4%;
物质的量浓度计算公式为:c=,代入数值得:c(NaCl)=5.42 mol/L.
故答案为:35.9 g;26.4%;5.42 mol/L;
Ⅲ、(1)此浓盐酸的物质的量浓度为c==
=11.7mol/L;
(2)取此浓盐酸50 mL,则溶质的物质的量为:0.05L×11.7mol/L=0.585mol,
用蒸馏水稀释为200 mL,稀释后盐酸的物质的量浓度为=2.925mol/L;
(3)①13 g 锌的物质的量为=0.2mol,
Zn+2HCl═ZnCl2+H2↑
1mol 22.4L
0.2mol V
V==4.48L,
所以放出的H2在标准状况下的体积为4.48L;
②设生成铜的质量为m,
H2+CuOCu+H2O
22.4L 64g
4.48L m
m==12.8g,
所以生成铜的质量为12.8g.
故答案为:11.7 mol/L;2.925 mol/L;4.48 L;12.8 g.
有一块表面被氧化成氧化钠的金属钠,质量是10.8g,将它投入到100g水中完全反应后,收集到0.2g氢气,得到密度为1.106g/cm3的溶液,试计算:
(1)10.8g固体中,金属钠的质量是多少克?(2)反应后所得溶液中溶质的物质的量浓度为多少?
正确答案
(1)设金属钠的质量为m,根据反应的化学方程式计算,
2Na+2H2O═2NaOH+H2↑
2×23g 2g
m 0.2g
m==4.6g
答:未被氧的金属钠为4.6g;
(2)n(Na)=0.2mol,
固体中m(Na20)=10.8g-4.6g=6.2g
n(Na20)==0.1mol
由反应2Na+2H2O═2NaOH+H2↑,Na2O+H2O═2NaOH可知
溶液中溶质的物质的量为:n(NaOH)=0.2mol+2×0.1mol=0.4mol,
溶液的质量为:100g+10.8g-0.2g,
溶液的体积为:V==
=100ml,即0.1L,
c==
=4mol/L.
答:溶液中溶质NaOH的物质的量浓度为4mol/L.
如图是某学校实验室从化学试剂商店买回来的氢氧化钠试剂标签上的部分内容.某同学从该试剂瓶中取出24.0g固
体,配成1L溶液,请计算:
(1)所得氢氧化钠溶液的物质的量浓度?
(2)从所得的氢氧化钠溶液中取出200mL于一烧杯中,投入足量的金属铝,完全反应后,产生的气体在标准状况下的体积?(提示:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑)
正确答案
将8.8g FeS固体置于200mL 2.0mol•L-1的盐酸中,以制备H2S气体.反应完全后,若溶液中H2S的浓度为0.10mol•L-1,假定溶液体积不变,试计算:
(1)收集到的H2S气体的体积(标准状况).
(2)溶液中Fe2+和H+的物质的量浓度(摩尔浓度).
正确答案
(1)FeS的物质的量为=0.1mol,盐酸的物质的量为0.2L×2.0mol•L-1=0.4mol,根据方程式FeS+2H+═Fe2++H2S↑可判断盐酸过量,计算应以FeS的物质的量为基准,则共生成H2S 0.1mol.在溶液中溶解的物质的量为:0.10mol•L-1×0.2L=0.02mol,所以收集到的H2S气体的物质的量为0.08mol,其体积为:0.08mol×22.4L/mol=1.8L,
答:收集到的H2S气体的体积(标准状况)为1.8L.
(2)参加反应的FeS的物质的量0.1mol,根据方程式FeS+2H+═Fe2++H2S↑得Fe2+的物质的量为0.1mol,消耗掉H+0.20 mol,反应前H+的物质的量为:2.0 mol•L-1×0.20 L=0.40 mol,剩余的H+的物质的量为0.40 mol-0.20 mol=0.20 mol,所以Fe2+的物质的量浓度为=0.5mol•L-1,H+的物质的量浓度为
=1.0mol•L-1,
答:溶液中Fe2+的物质的量浓度为0.5mol•L-1;H+的物质的量浓度为1.0mol•L-1.
如图为实验室某浓盐酸试剂瓶的标签上的有关数据,试回答下列问题:
(1)该浓盐酸中HCl的物质的量浓度为______.若用KMnO4氧化上述 HCl.其反应方程式如下:2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(2)1mol KMnO4完全反应,反应后溶液的体积为2L,则所得产物中Cl-的物质的量浓度为______
(3)8mol HCl完全反应,产生的Cl2在标准状况下的体积为______.
正确答案
(1)该浓盐酸的物质的量浓度为mol/L=11.9mol/L,
故答案为:11.9mol/L;
(2)2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
2 2 2
1mol 1mol 1mol
所得产物中Cl-的物质的量n(Cl-)=n(KCl)+2n(MnCl2)=1mol+2mol=3mol,则所得产物中Cl-的物质的量浓度为=1.5MOL/L,
故答案为:1.5mol/L;
(3)8mol HCl完全反应,令生成的氯气的物质的量为x,则:
2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
16 5
8mol x
故x==2.5mol,故氯气的体积为2.5mol×22.4L/mol=56L,
故答案为:56L.
已知NaCl(s)+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl↑,现有117g NaCl晶体和足量的浓硫酸完全反应.求:
(1)产生的HCl在标况时的体积为多少?
(2)将所得HCl气体溶于水中,配成500mL盐酸溶液,则盐酸的物质的量浓度为多少?
正确答案
(1)NaCl的物质的量为=2mol,
设生成HCl的物质的量为x,
NaCl(s)+H2SO4(浓) NaHSO4+HCl↑
1 1
2mol x
=
,解得x=2mol,
HCl在标况时的体积为2mol×22.4L/mol=44.8L,
答:产生的HCl在标况时的体积为44.8L;
(2)HCl的物质的量为2mol,盐酸溶液的体积500mL=0.5L,
c==4mol/L,
答:盐酸的物质的量浓度为4mol/L.
环境污染中除了有害气体产生的空气污染外,重金属离子在溶液中引起的水体污染也相当严重.近年来城市汽车拥有量呈较快增长趋势,汽车尾气的主要有害成分一氧化碳和氮氧化物加重了城市空气污染.研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理及研究重金属离子水污染的处理具有非常重要的意义.
(1)一定条件下,NO2与SO2反应生成SO3和NO两种气体.将体积比为1∶2的NO2、SO2气体置于密闭容器中发生上述反应,若测得上述反应平衡时NO2与SO2体积比为1∶6,则平衡常数K= .
(2)工业上常用Na2CO3溶液吸收法处理氮的氧化物(以NO和NO2的混合物为例).
已知:NO不能与Na2CO3溶液反应.
NO+NO2+Na2CO3=2NaNO2+CO2;2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2
用足量的Na2CO3溶液完全吸收NO和NO2的混合物,每产生22.4L(标准状况)CO2(全部逸出)时,吸收液质量就增加44g,则混合气体中NO和NO2的体积比为 .
(3)如图是MCFC燃料电池,它是以水煤气(CO、H2)为燃料,一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物为电解质.A为电池的 极(选填“正”或“负”).写出B极电极反应式 .
(4)含铬化合物有毒,对人畜危害很大.因此含铬废水必须进行处理才能排放.
已知:
在含+6价铬的废水中加入一定量的硫酸和硫酸亚铁,使+6价铬还原成+3价铬;再调节溶液pH在6~8之间,使Fe3+和Cr3+转化为Fe(OH)3、Cr(OH)3沉淀而除去.用离子方程式表示溶液pH不能超过10的原因 .
(5)铬化学丰富多彩,由于铬光泽度好,常将铬镀在其他金属表面,同铁、镍组成各种性能的不锈钢,CrO3大量地用于电镀工业中.
CrO3具有强氧化性,热稳定性较差,加热时逐步分解,其固体残留率随温度的变化如图所示.则B点时剩余固体的成分是 (填化学式).
正确答案
(1)2.67或8/3(2分)
(2)1∶7(2分)
(3)负(2分) O2+4e-+2CO2=2CO32-(2分)
(4)Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O(2分)
(5)Cr2O3(2分)
试题分析:(1)设原来NO2、SO2的体积分别是1L、2L,参加反应的二氧化氮的体积是x,
NO2 + SO2 SO3 + NO
开始 1L 2L 0 0
反应 x x x x
平衡 (1-x)(2-x) x x
平衡时NO2与SO2体积比为1:6,即(1-x):(2-x)=1:6,所以x=0.8
平衡常数K=x•x/(1−x).(2−x)= 8/3
(2)①(NO+NO2)+Na2CO3=2NaNO2+CO2 △m
1 mol 32g
②2NO2+Na2CO3=NaNO2+NaNO3+CO2 △m
2mol 48g
根据差量法可得:32g 4
44
48g 12
①和②按1:3进行,所以NO和NO2体积比=1:7
(3)A电极发生氧化反应,作负极,B电极为:O2+4e-+2CO2=2CO32-;(4)pH超过10时,Cr(OH)3会与OH-形成CrO2-,离子方程式为:Cr(OH)3+OH-=CrO2-+2H2O;(5)根据图像所给剩余固体的质量计算可得B点时剩余固体的成分是Cr2O3。
含有硫的化合物在工业生产中应用广泛,回答下列问题:
(1)黄铜矿是工业炼铜的主要原料,其主要成分为CuFeS2。
①测得某黄铜矿(CuFeS2)中含硫20%(质量分数),求该矿石含铜的质量分数。
②现有一种天然黄铜矿(含少量脉石),为了测定该黄铜矿的纯度,某同学设计了如下实验:称取
研细的黄铜矿样品1.150g,在空气中进行煅烧,生成Cu、Fe3O4和SO2气体,用100 mL滴有淀粉的
蒸馏水全部吸收SO2,然后取10mL吸收液,用0.05mol/L标准碘溶液进行滴定,用去标准碘溶液的体
积为20.00mL。求该黄铜矿的纯度。
(2)将FeS和Fe2O3的混和物56.6 g,用足量稀H2SO4溶解后可得3.2 g硫,原混和物中FeS的质量。
(3)一定温度下,硫酸铜受热分解生成CuO、SO2、SO3和O2。已知:SO2、SO3都能被碱石灰和氢氧
化钠溶液吸收。利用下图装置加热无水硫酸铜粉末直至完全分解。若无水硫酸铜粉末质量为10.0 g,
完全分解后,各装置的质量变化关系如下表所示。
请通过计算,推断出该实验条件下硫酸铜分解的化学方程式。
(4)硫化钠是用于皮革的重要化学试剂,可用无水Na2SO4与炭粉在高温下反应制得,化学方程式如下:
①Na2SO4 + 4CNa2S + 4CO↑ ②Na2SO4 + 4CO
Na2S + 4CO2
a.若在反应过程中,产生CO和CO2混合气体为2mol,求生成Na2S的物质的量。
b.硫化钠晶体放置在空气中,会缓慢氧化成Na2SO3,甚至是Na2SO4,现将43.72g部分变质的硫化钠样品溶于水中,加入足量盐酸后,过滤得4.8g沉淀和1.12L H2S 气体(标准状况,假设溶液中气体全部逸出),在滤液中加入足量的BaCl2后过滤得2.33g沉淀,分析该硫化钠样品的成分及其物质的量。
正确答案
(1) ① 20% ②80% (各2分,共4分)
(2)8.8 g ;40.6g (各2分,共4分)
(3)4CuSO44CuO + 2SO3↑+ 2SO2↑+ O2↑ (2分)
(4) a.0.5 < n(Na2S)<1 (2分)
b.n(Na2S)="0.15" mol ;n(Na2SO3)="0.05" mol ;n(Na2SO4)="0.01" mol
n(H2O)="1.35" mol (合理即给分。各1分,共4分)
试题分析:(1)①根据化学式CuFeS2可知,该化合物中铜和硫的质量之比是64:64=1:1,所以该矿石含铜的质量分数等于硫的质量分数,都是20%。
②消耗单质碘的物质的量是0.05mol/L×0.020mol/L=0.0010mol,则根据方程式I2+SO2+2H2O=H2SO4+2HI可知,10ml溶液中含有SO2的物质的量是0.010mol,所以生成的SO2的物质的量是0.0010mol×=0.0100mol,所以根据硫原子守恒可知,CuFeS2的物质的量是0.0100mol÷2=0.0050mol,其质量=0.0050mol×184g/mol=0.82g,所以该黄铜矿的纯度
×80%=80%。
(2)生成单质S的物质的量是3.2g÷32g/mol=0.1mol。反应中如果铁离子不足,则根据关系式2Fe3+~S可知,铁离子的物质的量是0.2mol,因此氧化铁的物质的量是0.1mol,其中质量是160g/mol×0.1mol=16g,因此FeS的质量是56.6g-16g=40.6g;如果反应中铁离子过量,则根据硫原子守恒可知,FeS的物质的量是0.1mol,质量是0.1mol×88g/mol=8.8g。
(3)硫酸铜的物质的量=10.0g÷160g/mol=0.0625mol。试管A的质量是42.0g-10.0g=32.0g,所以反应后生成的氧化铜的质量是37.0g-32.0g=5.0g,物质的量是5.0g÷80g/mol=0.0625mol。则生成物SO2、三氧化硫和氧气质量之和是10.0g-5.0g=5.0g。B和C装置是吸收SO2和三氧化硫的,因此二者的质量之和是4.5g,所以氧气的质量是5.0g-4.5g=0.5g,其物质的量是0.5g÷32g/mol= 0.015625mol。设SO2和三氧化硫的物质的量分别是x和y,则x+y=0.0625mol、64x+80y=4.5g,解得x=y=0.03125mol,所以氧化铜、SO2、三氧化硫和氧气的物质的量之比是4:2:2:1,因此该反应的化学方程式是4CuSO44CuO + 2SO3↑+ 2SO2↑+ O2↑。
(4)a.若反应中生成的气体只有CO,则根据反应①可知,生成的硫化钠物质的量=2mol÷4=0.5mol;若反应中生成的气体只有CO2,则根据反应①②可知Na2SO4 + 2CNa2S + 2CO2↑,所以生成的硫化钠物质的量=2mol÷2=1mol,因此硫化钠的物质的量是0.5 < n(Na2S)<1。
b.在滤液中加入足量的BaCl2后过滤得2.33g沉淀,该白色沉淀是硫酸钡,其物质的量是2.33g÷233g/mol=0.01mol,因此根据原子守恒可知,硫酸钠的物质的量是0.01mol。4.8g沉淀是S,其物质的量是4.8g÷32g/mol=0.15mol,则根据方程式2Na2S+Na2SO3+6HCl=6NaCl+3S↓+3H2O可知,硫化钠和亚硫酸钠的物质的量分别是0.10mol和0.05mol。1.12L H2S 气体的物质的量=1.12L÷22.4L/mol=0.05mol,所以根据方程式Na2S+2HCl=6NaCl+H2S↑可知,硫化钠的物质的量=0.05mol,因此硫化钠的物质的量共计=0.15mol。因此结晶水的质量=43.72g-0.15mol×78g/mol-0.05mol×126g/mol-0.01mol×142g/mol=24.3g,所以结晶水的物质的量=24.3g÷18g/mol=1.35mol。
铝及其化合物在生产生活中的应用广泛。
(1)Al4C3用于冶金及催化剂。与盐酸反应(产物之一是含氢量最高的烃)的化学方程式是: ;14.4g Al4C3与盐酸反应产生的气体是 L(标准状况)。
(2)AlN用于电子仪器。AlN中常混有少量碳,将一定量含杂质碳的AlN样品置于密闭反应器中,通入4.032L(标准状况下的)O2,在高温下充分反应后测得气体的密度为1.34g/L(已折算成标准状况,AlN不跟O2反应),则所得气体的摩尔质量为 g/mol,该气体的成分是 (写化学式),该样品中含杂质碳 g。
(3)氯离子插层镁铝水滑石是一种新型的离子交换材料。制备这种水滑石的过程是:MgCl2、AlCl3、NaOH、NaCl溶液,按一定比例混合,在65℃充分反应后,经过滤、洗涤、干燥得到该水滑石。为确定该水滑石的成分,进行如下操作:
①取26.65g样品,在高温下使其充分分解,得到金属氧化物和气体,气体依次通过足量的浓硫酸和浓氢氧化钠溶液,这两种液体分别增重9.9g和3.65g;将金属氧化物在无色火焰上灼烧,火焰仍无色。
②另取26.65g样品,加入足量的稀硝酸,使其完全溶解,再加入NaOH溶液至过量,最终得到11.6g白色沉淀。通过计算确定氯离子插层镁铝水滑石的化学式。
(4)氯离子插层镁铝水滑石在空气中放置,缓慢与CO2反应,部分氯离子会被碳酸根离子代替。26.65g样品在空气中放置一段时间后质量变为25.925g,则碳酸根离子代替部分氯离子的水滑石的化学式是 ,此过程的化学方程式 。
正确答案
(1)Al4C3+12HCl=3CH4+4AlCl3 6.72(0.1molAl4C3生成0.3mol甲烷)
(2)30.016 CO和CO2 3.84(十字交叉法求得CO 0.28mol CO2 0.04mol)
(3)Mg2Al(OH)6·3H2O
(4)
试题分析:(1)Al4C3与盐酸反应产物之一是含氢量最高的烃,可该烃是甲烷,根据水解原理可知化学方程式是:Al4C3+12HCl=3CH4+4AlCl3;14.4g Al4C3物质的量为0.1mol,生成0.3mol甲烷,体积6.72L。
(2)由气体的密度为1.34g/L乘以22.4可得气体的摩尔质量为30.016g/mol,该气体的成分是CO和CO2 ,不可能为氧气和CO2,因为两都的相对分子质量都比30.016大 。运用十字交叉法求得CO 0.28mol CO2 0.04mol,根据碳原子守恒,该样品中含杂质碳0.32mol。求得质量为3.84g。
(3)①取26.65g样品,在高温下使其充分分解,将金属氧化物在无色火焰上灼烧,火焰仍无色。说明没有钠元素。得到金属氧化物为氧化镁和氧化铝,气体是氯化氢和水,气体依次通过足量的浓硫酸和浓氢氧化钠溶液,这两种液体分别增重9.9g(水为0.55mol)和3.65g(氯化氢为0.1mol);
②最终得到11.6g白色沉淀是氢氧化镁,物质的量为0.2mol。
(4)“部分氯离子会被碳酸根离子代替”,由化合价守恒或称电荷守恒,2个氯离子取代一个碳酸根离子。设被替换的Cl2x mol,则CO32- x mol。
发现:消耗Cl0.132 mol,而26.65 g固体本身只有0.1 mol,即固体中只有0.1 mol Cl ,明显不符合题意。也就是说就算Cl全部转化为碳酸根,都无法得到25.925 g固体。设1 mol该化合物吸收a mol CO2,则消耗a mol H2O,替换2a mol Cl 。即该化合物的化学式:
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