- 化学计量在实验中的应用
- 共20262题
硫有多种化合物，许多含硫化合物在工业上有重要的用途。
（1）工业上可用黄铁矿、焦炭在有限的空气中燃烧制备硫磺。
3FeS2 + 12C+ 8O2 
A是 （写化学式）。若得到192克的硫磺，则产生标准状况下的A气体 L。
（2）硫的氯化物常做橡胶工业的硫化剂。硫与氯气在一定条件下反应，得到两种硫的氯化物B和D。B物质中的含硫量为0.3107，D物质中的含氯量为0.5259，B的相对分子质量比D小32。计算确定这两种氯化物的分子式分别为 。
（3）硫化氢有毒。在120℃、101kPa，将H2S和O2在密闭容器中点燃，充分反应后又恢复到了原来的温度和压强时，气体体积减少30%，求原混合其气体中H2S的体积分数。写出推导过程。（不考虑硫化氢的分解）
（4）硫代硫酸钠是重要的还原剂，可用亚硫酸钠和硫粉在水溶液中加热制得。取15.12g Na2SO3溶于80.0mL水中，加入5.00g硫粉，用小火加热至微沸，反应约1小时后过滤，将滤液蒸发至体积为30.0mL，再冷却到10℃，则理论上析出Na2S2O3∙5H2O多少克？写出推导过程。（已知：Na2S2O3的溶解度，10℃时为60.0g/100g水，100℃时为207g/100g水。100℃时，Na2S2O3饱和溶液的密度为1.14g/mL）。
正确答案
（1）CO 268.8 （各1分）
（2）SCl2、S2Cl2 （各2分）
（3）0.7或0.3
（4）23.4
试题分析：（1）根据原子守恒可知，A应该是CO，且n＝12。192克的硫磺的物质的量＝192g÷32g/mol＝6mol，所以根据方程式可知，生成的CO是6mol×2＝12mol，则CO在标准状况下的体积是12mol×22.4L/mol＝268.8L。
（2）B物质中的含硫量为0.3107，则B分子中S和Cl的原子个数之比＝
（3） H2S燃烧的有关方程式是2H2S+ O2 
由反应知，当H2S:O2＞2:1时，按（1）进行，气体体积可能减少30%；
当2:1＞H2S:O2＞2:3时既有反应（1）又有反应（2）
设原混合气体中H2S、O2分别为x、yL，气体体积可能减少30%
Ⅰ 2H2S+ O2
2 1 2 1
2y y 2y y
所以
解得
因此
Ⅱ xH2S+ yO2
x y (y-x/2) x x/2
所以
解得
所以
（4）n(Na2SO3)＝15.12g÷126g/mol＝0.12mol、n(S)＝5.00g÷32g/mol＝0.16mol (S过量)
根据100℃的溶解度计算可知，微沸时生成的硫代硫酸钠全部溶解。设析出Na2S2O3∙5H2Oxg
所以根据原子守恒可知，滤液中Na2S2O3有0.12mol，其质量是18.96g。10℃30.0ml溶液中水＝30×1.14－18.96＝15.24g，所以有
将CO2通入NaOH溶液中，所得产物随通入的CO2的物质的量的不同而不同。完成下列填空。
（1）250 mL 1 mol/L的NaOH溶液，最多可吸收CO2 L（标准状况下）。
（2）向250 mL 2 mol/L的NaOH溶液中通入一定量CO2，溶液增重4.4 g，将所得溶液蒸干，计算所得固体中各成分的物质的量。
向未知浓度、体积为V L的 NaOH溶液中缓缓通入一定体积（标准状况下）的CO2，充分反应后，在减压低温的条件下蒸发溶液，得到白色固体。
（3）若反应中CO2和NaOH均无剩余，反应后向溶液中加入过量的澄清石灰水生成m1 g 白色沉淀。
①根据以上数据，用代数式表示CO2的体积V(CO2)＝ 。
②根据以上数据，推理计算出NaOH溶液的浓度范围。
（4）写出确定NaOH浓度的实验步骤，并用代数式表示NaOH溶液的浓度。（设计实验方案时，只能用题中提供的CO2和NaOH溶液，不得使用其它化学试剂。）
实验步骤： 。c(NaOH)＝ 。
正确答案
（1）5.6 L （1分）
（2）Na2CO3 0.1 mol ； NaOH 0.3 mol（4分）
（3）①V(CO2)＝0.224m1 L 2分） ②
（4）取V L NaOH溶液，称量，缓缓向其中通入CO2直至恒重，称量。测得其增重为m3 g。（2分）
c(NaOH)＝
或者：取V L NaOH溶液，缓缓向其中通入过量的CO2，充分反应后减压低温蒸发溶液，得固体NaHCO3，称其质量为m3 g。（2分）
c(NaOH)＝
试题分析：（1）250 mL 1 mol/L的NaOH溶液中氢氧化钠的物质的量为0.25mol，则根据方程式NaOH＋CO2=NaHCO3可知，最多可吸收CO2的物质的量为0.25mol，在标准状况下的体积为0.25mol×22.4L/mol＝5.6L。
（2）向250 mL 2 mol/L的NaOH溶液中通入一定量CO2，溶液增重4.4 g，这说明参加反应的CO2的质量是4.4g，物质的量为0.1mol。氢氧化钠的物质的量为0.5mol，因此根据反应式2NaOH＋CO2=Na2CO3＋H2O可知氢氧化钠是过量的，所以所得固体为氢氧化钠和碳酸钠的混合物，其中碳酸钠0.1mol，氢氧化钠是0.5mol－0.1mol×2＝0.3mol。
（3）①生成物不论是碳酸钠还是碳酸氢钠均能与氢氧化钙反应生成碳酸钙白色沉淀，则根据碳元素守恒可知CO2的物质的量是
②如果生成物只有NaHCO3时，则根据原子守恒可知c(NaOH)=
（4）要测定氢氧化钠溶液的浓度，则可以将其转化为碳酸氢钠，然后通过称量其质量得出氢氧化钠的质量，进而得出其浓度，或者计算参加反应的二氧化碳质量，进而得出氢氧化钠的物质的量，所以正确的实验步骤可以为：取V L NaOH溶液，称量，缓缓向其中通入CO2直至恒重，称量。测得其增重为m3 g。由于增加的质量即为参加反应的CO2质量，所以根据原子守恒可知碳酸氢钠的物质的量为
(10 分)已知：4NH3＋5O2
4NO＋3O2＋2H2O
设空气中氧气的体积分数为0.20，氮气体积分数为0.80，请完成下列填空：
（1）amol NO完全转化为HNO3需要空气______mol；
（2）为使NH3恰好完全氧化为一氧化氮，氨－空气混合物中氨的体积分数为_______（保留2位小数）。
（3）20.0moL的NH3用空气氧化，产生混合物的组成为：NO 18.0mol、O2 12.0mol、N2 150.0mol和一定量的硝酸，以及其它成分。（高温下NO和O2不反应）
计算氨转化为NO和HNO3的转化率。
正确答案
（1）3.75a mol 2分
（2）0.14 2分
（3）设生成x mol HNO3 4(2x＋18.0×5/4＋12.0)＝150.0 x＝1.5(mol)
NH3的转化为HNO3的转化率＝(1.5/20.0)×100%=7.5% 3分
NH3的转化为NO的转化率＝(18.0＋1.5)/20.0×100%＝97.5% 3分
试题分析：
（1）amol NO需要反应的O2为0.75a mol，而空气为0.75a×5="3.75a" mol；
（2）若有1mol的氨气反应，则需要氧气为1.25mol，相应需要的空气为5mol，所以氨气与空气混合后，氨气的体积分数为14%。
（3）150mol的氮气所处的空气中，有37.5mol的氧气。设生成的硝酸为x mol,则生成硝酸所需的一氧化氮为x mol,需要的氧气为0.75x mol；而生成所有一氧化氮（18+x）mol的氧气需要1.25×（18+x）mol，所以0.75x +1.25×（18+x）+12=37.5，得x=1.5mol。NH3的转化为HNO3的转化率=(1.5/20.0)×100%=7.5%，而NH3的转化为NO的转化率＝(18.0＋1.5)/20.0×100%＝97.5% 。
点评：本题涉及到的计算比较简单，最后一问在计算时要注意，氨气未反应完，有一定的转化率。
（10分）将25.0g胆矾（CuSO4·5H2O)溶于水配成200mL溶液，其密度为1.25g/cm3,试计算
（1）该溶液中CuSO4的质量分数为 ,SO42-的物质的量浓度为
（2）从该溶液中取出20mL加水稀释到100mL，稀释后的溶液中CuSO4的物质的量浓度为
（3）向稀释后的溶液中加入100mL1mol/L的NaOH溶液可生成沉淀的质量为 此时溶液中的溶质是 （填化学式）
正确答案
(10分；每空2分） （1）6.4％ 0.5mol/L
(2）0.1mol/L (3)0.98g NaOH和Na2SO4
考查物质的量浓度的有关计算。
（1）溶液的质量是200ml×1.25g/ml＝250g，溶质硫酸铜的质量是
（2）由于在稀释过程中溶质的物质的量是不变的，所以稀释后硫酸铜的浓度是0.5mol/L÷5＝0.1mol/L。
（3稀释后的溶质中硫酸铜的物质的量是0.1L×0.1mol/L＝0.01mol，而氢氧化钠的物质的量是0.1mol，所以根据反应反应的方程式2NaOH＋CuSO4=Na2SO4＋Cu(OH)2↓可知，氢氧化钠是过量的，所以生成氢氧化铜的物质的量是0.01mol，质量是0.01mol×98g/mol＝0.98g。反应后溶液中的溶质是氢氧化钠和硫酸钠。
欲测定烟雾中的SO2含量，可做下列实验：取100 L该空气(标准状况)，通过盛放100 mL过氧化氢(H2O2)水溶液的吸收瓶，使烟雾中的SO2完全吸收，生成硫酸。在反应后的水溶液中加入足量BaCl2溶液，生成白色沉淀，经测定其质量为11.65g（烟雾中其他成分对测定结果无影响）。
(1)写出SO2和H2O2反应的离子方程式。
(2)写出H2SO4与BaCl2反应的离子方程式。
(3)求100 L空气中SO2的体积分数。
正确答案
（1）SO2+H2O2＝2H++SO42-（2分）（2）SO42-+Ba2+＝BaSO4↓（2分）（3）1.12%（2分）
试题分析：（1）SO2具有还原性，双氧水具有氧化性，二者发生氧化还原反应，反应的离子方程式是SO2+H2O2＝2H++SO42-。
（2）稀硫酸和氯化钡反应生成硫酸钡白色沉淀，反应的离子方程式是SO42-+Ba2+＝BaSO4↓。
（3）硫酸钡的质量是11.65g，物质的量是11.65g÷233g/mol＝0.05mol
因此根据S原子守恒可知，SO2的物质的量也是0.05mol
则100 L空气中SO2的体积分数是
点评：该题是基础性试题的考查，难度不大，侧重对学生基础知识的巩固，有利于培养学生的逻辑思维能力和规范答题能力。该题的关键是利用好原子守恒，守恒法是化学计算中最常用的方法，需要在平时的学习中注意积累和总结、归纳。
(8分)在50 mL a mol/L的硝酸溶液中，加入6.4 g Cu，全部溶解，假设硝酸的还原产物只有NO2和NO，将反应后溶液用蒸馏水稀释至100 mL时测得c(NO)＝3 mol/L。
(1)求稀释后的溶液c(H+)= 。
(2)若a＝9，则生成的气体中NO2的物质的量为 mol。
(3)治理氮氧化物污染的方法之一是用NaOH溶液进行吸收，反应原理如下：
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
2NO2＋2NaOH===NaNO2＋NaNO3＋H2O
若将上述的NO2和NO的混合气体通入1 mol/L的NaOH恰好被吸收，NaOH溶液的体积为 mL。
正确答案
(1)1 (2)0.125 (3)150
试题分析：（1）溶液中除了有H+、NO3-还有Cu2+，根据电荷守恒可知c(H+)+2c(Cu2+)= c(NO3-)，所以c(H+)= 3-
x+y=9×0.05-3×0.1 y=0.025mol/L
所以NO2的物质的量为0.125mol。
（3）根据原子守恒可知，N原子的量等于Na原子的量，所以NaOH为0.15mol，V(NaOH)=
点评：硝酸与金属反应时，既表现出氧化性，又表现出酸性，根据守恒法计算比较简单。
2012年3月21 日是第二十届“世界水日”，保护水资源，从我做起！
(1)ClO2和Cl2(还原产物都为Cl－)是生活中常用的消毒剂。当消耗等物质的量的两种物质时，ClO2的消毒效率是Cl2的________倍。
(2)某无色废水中可能含有Fe3＋、Al3＋、Mg2＋、Na＋、NO3—、CO32—、SO42—离子中的几种，为分析其成分，分别取废水样品100 mL，进行了三组实验，其操作和有关现象如下图所示：
请根据上图回答下列问题：
①实验中需配制1.0 mol/L的NaOH溶液100 mL，所需仪器除了玻璃棒、托盘天平、量筒、药匙、烧杯、胶头滴管，还缺少的仪器为_________________________________________。
②实验③中沉淀量由A→B过程中所发生反应的离子方程式为____________________。
③试确定NO3—是否存在？________(填“存在”、“不存在”或“不确定”)，若存在，试计算c(NO3—)＝________(若不存在，此问不必作答)。
正确答案
(1)2.5 (2)①100mL容量瓶 ②Al(OH)3＋OH－=AlO2—＋2H2O ③存在 0.15 mol/L
(1)一个 ClO2生成Cl－，得到5个电子，一个Cl2生成2个Cl－，得到2个电子，所以ClO2的消毒效率是Cl2的2.5倍。
(2)①需要100 mL容量瓶；②反应的离子方程式为Al(OH)3＋OH－=AlO2—＋2H2O；
③无色废水→不含Fe3＋；焰色反应无色→不含Na＋；向废水中加过量氢氧化钠溶液有白色沉淀生成，且有部分溶解→含有Mg2＋、 Al3＋；溶液中含有Mg2＋、Al3＋，一定不含CO32—；白色沉淀BaSO4 2.33 g的物质的量为0.01 mol→SO42—的物质的量也是0.01 mol。
n(NaOH)＝n(Al3＋)＝0.005 mol
n[Mg(OH)2]＝n(Mg2＋)＝0.01 mol
设硝酸根离子的物质的量是X，根据溶液中阴阳离子电荷守恒知。
0．01×2＋0.005×3＝X＋0.01×2 X＝0.015 mol
硫酸钠－过氧化氢加合物(xNa2SO4·yH2O2·zH2O)的组成可通过下列实验测定：①准确称取1.770 0 g样品，配制成100.00 mL溶液A。②准确量取25.00 mL溶液A，加入盐酸酸化的BaCl2溶液至沉淀完全，过滤、洗涤、干燥至恒重，得到白色固体0.5825 g。③准确量取25.00 mL溶液A，加适量稀硫酸酸化后，用0.020 00 mol·L－1KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液25.00 mL。H2O2与KMnO4反应的离子方程式如下：2MnO4—＋5H2O2＋6H＋=2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑
(1)已知室温下BaSO4的Ksp＝1.1×10－10，欲使溶液中c(SO42—)≤1.0×10－6 mol·L－1，应保持溶液中c(Ba2＋)≥________mol·L－1。
(2)上述滴定若不加稀硫酸酸化，MnO4—被还原为MnO2，其离子方程式为______________。
(3)通过计算确定样品的组成(写出计算过程)。
正确答案
：(1)根据Ksp可得出c(Ba2＋)＝Ksp/c(SO42—)＝1.1×10－10/1.0×10－6＝1.1×10－4。(2)根据条件可知，非酸性条件下，MnO4—被还原为MnO2，则H2O2被氧化，氧化产物只能为O2，根据得失电子守恒，确定出MnO4—和H2O2的系数，再根据电荷守恒，确定出产物中含有OH－。(3)由②组数据可知沉淀为BaSO4，根据S元素守恒，可得n(Na2SO4)＝n(BaSO4)＝2.50×10－3 mol；由③组数据，再结合反应2MnO4—＋5H2O2＋6H＋=2Mn2＋＋8H2O＋5O2↑可得出nH2O2＝1.25×10－3 mol；再根据样品的质量，通过质量的关系得出样品中H2O的质量，进一步得出nH2O＝2.50×10－3 mol；故x∶y∶z＝nNa2SO4∶nH2O2∶nH2O＝2∶1∶2。所以，硫酸钠过氧化氢加合物的化学式为2Na2SO4·H2O2·2H2O。
答案：11.1×10－4
22MnO4—＋3H2O2=2MnO2＋3O2＋2OH－＋2H2O
(3)n(Na2SO4)＝n(BaSO4)＝0.5825/233＝2.50×10－3 mol
2MnO4—＋5H2O2＋6H＋=2Mn2＋＋8H2O＋5O2
n(H2O2)＝
m(Na2SO4)＝142 g·mol－1×2.50×10－3 mol＝0.355 g
m(H2O2)＝34 g·mol－1×1.25×10－3 mol＝0.042 5 g
n(H2O)＝
x∶y∶z＝n(Na2SO4)∶n(H2O2)∶n(H2O)＝2∶1∶2
硫酸钠过氧化氢加合物的化学式为2Na2SO4·H2O2·2H2O
（4分）常温下，在一刚性容器内部有一个不漏气且可以滑动的活塞，将容器分割成左右两室。左室充入N2，右室充入H2和O2，活塞正好使N2占容器体积的1／4（如图）。
然后点燃H2和O2的混合气体，反应完毕后恢复至原来的温度，活塞正好停留在容器的中间。经检验，此时右室中气体可使带火星的木条复燃。则反应前H2和O2的物质的量之比为 。（请简要写出计算过程）
正确答案
共4分 4：5 计算结果2分 计算过程2分
略
铝是重要的金属材料，铝土矿(主要成分是Al2O3和少量的SiO2、Fe2O3杂质)是工业上制取铝的原料。实验室模拟工业上以铝土矿为原料制取Al2(SO4)3和铵明矾晶体[NH4Al(SO4)2·12H2O]的工艺流程如图所示；
请回答下列问题：
(1)固体a的化学式为 ，Ⅲ中通入足量CO2气体发生反应的离子方程式为 。
(2)由Ⅴ制取铵明矾溶液的化学方程式为 ，从铵明矾溶液中获得铵明矾晶体的实验操作依次为(填操作名称) 、冷却结晶、过滤洗涤。
(3)以1 000 kg含氧化铝36%的铝土矿为原料制取Al2(SO4)3，需消耗质量分数98%的硫酸(密度1.84 g·cm－1 L(保留一位小数)。
(4)若同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1∶1，则投料时铝土矿中的Al2O3和H2SO4的物质的量之比为 。
正确答案
(1)SiO2 AlO2－＋CO2＋2H2O=HCO3－＋Al(OH)3↓
(2)Al2O3＋4H2SO4＋2NH3=2NH4Al(SO4)2＋3H2O 蒸发浓缩
(3)575.4
(4)3∶10
(1)铝土矿中Al2O3和Fe2O3能溶于盐酸，SiO2不溶于盐酸，所以固体a的化学式为SiO2。Al2O3溶于烧碱生成NaAlO2溶液，在其中通入CO2生成Al(OH)3沉淀。
(2)Al(OH)3分解生成Al2O3，Al2O3与稀硫酸、氨气反应生成铵明矾溶液。
(3)m(Al2O3)＝1 000 kg×36%＝360 kg，m(H2SO4)＝
(4)设制得的Al2(SO4)3和NH4Al(SO4)2·12H2O的物质的量都是1 mol，则
Al3＋共3 mol，SO42－共5 mol，根据铝原子和SO42－守恒原理可得，加入Al2O3和H2SO4的物质的量之比为
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