- 化学计量在实验中的应用
- 共20262题
为测定镁带的纯度，可通过测定镁带与稀硫酸反应生成气体的体积后再进行计算。
（1）用电子天平准确称取纯净的镁带18.000 g，并将其投入到足量的稀硫酸中。完全反应后，在标准状况下可收集到气体__________L。
（2）若镁带中含有锌或铝中的一种杂质。现称取相同的样品进行实验，测得的气体体积（已换算到标准状况）数据列表如下：
测得气体体积的平均值是___________。据此分析，测得的结果比同质量的纯镁产生的气体体积_________（填“多”、“少”或“无影响”）。其原因是含有杂质__________（填“锌”或“铝”）。
（3）利用测得的数据求镁带的纯度。
正确答案
（1）16.800 （2分）
（2）16.95 多 铝 （各1分，共3 分）
（3）97.33%（4分）
试题分析：（1）镁和稀硫酸反应生成氢气和硫酸镁，所以根据方程式Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2↑可知，生成氢气的体积应该是
（2）根据表中的数据可知，测得气体体积的平均值（16.90L+17.00L）÷2＝16.95L。据此分析，测得的结果比同质量的纯镁产生的气体体积多。由于在质量相同的条件下，铝和稀硫酸反应生成的氢气多，所以含有的杂质应该是铝。
（3）设Mg有x mol，Al有y mol，则：
24x＋27y＝18.000 x＋1.5y＝16.95÷22.4 得x＝0.73（mol）
点评：该题是中等难度的试题，试题基础性强，在注重对学生基础知识巩固和训练的基础上，侧重对学生能力的培养，旨在考查学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力。有利于培养学生的逻辑推理能力和规范的答题能力，提高学生的应试能力和学习效率。该题的关键是明确反应的原理，然后结合题意灵活运用即可。
合成氨工业生产中所用的αFe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3。
（1）某FeO、Fe2O3混合物中，铁、氧的物质的量之比为4∶5，其中Fe2＋与Fe3＋物质的量之比为________。
（2）当催化剂中Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比为1∶2时，其催化活性最高，此时铁的氧化物混合物中铁的质量分数为________（用小数表示，保留2位小数）。
（3）以Fe2O3为原料制备上述催化剂，可向其中加入适量碳粉，发生如下反应：2Fe2O3＋C
正确答案
（1）1∶1 （2）0.72 （3）6
（1）设Fe2＋的物质的量为x，根据化合价代数和为0的原则：2x＋（4－x）×3＝5×2，x＝2 mol，故Fe3＋的物质的量也为2 mol。Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比为1∶1。
（2）设催化剂中含1 mol Fe2＋、2 mol Fe3＋，根据化合价代数和为0，可知催化剂中氧原子的物质的量为1 mol＋3 mol＝4 mol。催化剂中铁的质量分数为
（3）由题意知，被还原的Fe2O3与未被还原的Fe2O3的物质的量之比为1∶2，被还原的Fe2O3的物质的量为
2Fe2O3 ＋ C=4FeO＋CO2↑
2 mol 12 g
1 mol m（C）
m（C）＝
纯碱在工业上非常重要。
（1）取一定量纯碱细小粉末置于烧杯中，加入一定量的水，可以得到颗粒较大的晶体A。烧杯温度升高，理由是 ；
（2）从上述烧杯中得到干燥纯净的晶体A，实验程序为： ；（填序号，可重复使用）
①蒸发结晶②放入干燥器③转移入过滤器中④用水洗涤2－3次⑤用乙醇洗涤⑥加热灼烧
（3）取纯净物13.92g晶体A，进行热重分析，直到质量不再改变，生成物质Z，具体数据如下：
通过计算确定样品A的化学式。并写出计算过程。
正确答案
（9分）（1）其化学原理为Na2CO3+nH2O=Na2CO3·nH2O
反应物总能量高于生成物总能量，故放出热量，导致温度升高。（2分）
（2）③⑤②（3分）
（3）设A的化学式为Na2CO3·nH2O，加热到质量不再变化时为Na2CO3
Na2CO3·nH2O Na2CO3
106+18n 106
6.36
(106+18n):106=13.92:6.36
n=7
故A的化学式为Na2CO3·7H2O （共4分）
试题分析：（1）温度升高说明发生了反应放出了热量，其化学原理为Na2CO3+nH2O=Na2CO3·nH2O，
反应物总能量高于生成物总能量，故放出热量，导致温度升高。
（2）从烧杯中得到干燥纯净的晶体A，实验程序为转移入过滤器中、用乙醇洗涤、放入干燥器。
（3）设A的化学式为Na2CO3·nH2O，加热到质量不再变化时为Na2CO3
Na2CO3·nH2O Na2CO3
106+18n 106
6.36
(106+18n):106=13.92:6.36
n=7。
故A的化学式为Na2CO3·7H2O。
点评：本题考查的是纯碱的性质及化学计算的知识，题目难度中，考查学生分析问题、解决问题和计算的能力。
(共10分)已知铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol，铜的密度=8.9×103kg／m3，阿伏加德罗常数NA=6.0×1023mol-1。试估算：(计算结果保留2位有效数字)。
（1）一个铜原子的质量。
（2）若每个铜原子可提供两个自由电子，则3.0×10-5m3的铜导体中有多少个自由电子?
正确答案
1molCu为64g就是NA个Cu为64g, 一个铜原子的质量为64 g／6.02×1023=1.1×10-20 g，若每个铜原子可提供两个自由电子，则3.0×10-5m3的铜导体中有2nNA个自由电子。
硝酸工业生产中的尾气可用纯碱溶液吸收，有关的化学反应为：
2NO2 + Na2CO3 → NaNO2 + NaNO3 + CO2↑ ①
NO + NO2 + Na2CO3 → 2NaNO2 + CO2↑ ②
⑴根据反应①，每产生22.4L（标准状况下）CO2，吸收液质量将增加___________g。
⑵配制1000g质量分数为21.2%的纯碱吸收液，需Na2CO3·10H2O g。
⑶现有1000g质量分数为21.2%的纯碱吸收液，吸收硝酸工业尾气，每产生22.4L（标准状况下）CO2时，吸收液质量就增加44g。
①吸收液中NaNO2和NaNO3的物质的量之比
② 1000g 质量分数为21.2%的纯碱在20℃经充分吸收硝酸工业尾气后，蒸发掉688g水，冷却到0℃，最多可析出NaNO2 克（0℃时，NaNO2的溶解度为71.2g/100g水）
正确答案
⑴48（2分）⑵m(Na2CO3·10H2O) = 572g（2分）
⑶①n(NaNO2)∶n(NaNO3)=5∶3（2分）
②析出：m(NaNO2)(最大) =172.5g—71.2g=101.3g （2分）
⑴根据反应①每产生22.4L（标准状况下）CO2，则吸收2molNO2，所以吸收液质量将增加2×46g－44g＝48g。
(2)1000g 质量分数为21.2%的纯碱溶液中碳酸钠的质量是212g，物质的量是2mol，所以需要Na2CO3·10H2O的质量是2mol×286g/mol＝572g。
（3）①设吸收液中NaNO2和NaNO3的物质的量分别是x和y，则反应①中吸收液增加的质量是48y。在反应②中生成的亚硝酸钠是x－y，所以吸收液增加的质量是16（x－y），则16（x－y）＋48y＝44，又因为y＋（x－y）/2=1,解得x＝5/4，y＝3/4，所以吸收液中NaNO2和NaNO3的物质的量之比5︰3。
②根据①可知，反应后溶液的质量是1088g，其中亚硝酸钠是2.5mol，硝酸钠是1.5mol，所以溶液中硝酸钠是127.5g，亚硝酸钠是172.5g，所以溶剂水的质量是788g。蒸发掉688g水，剩余水是100g，因此析出亚硝酸钠是172.5g—71.2g="101.3g" 。
（4分）某化学研究性学习小组对含有杂质的铁粉样品进行分析（杂质不与酸反应）。
取4份质量均为2.5g的样品，分别与同一浓度的盐酸反应，实验结果记录如右表。试计算：
（1）每份样品中所含杂质的质量为 g。
（2）所用盐酸溶液的物质的量浓度为 mol•L-1。
正确答案
0.5g 2.5mol/L
略
（1）900 K时，用足量的H2与钠钾合金10.10 g充分反应，得到10.40g白色的氢化物混合物，则该钠钾合金的化学式为____________。
（2）将l.56 g Na2O2加入20.00g水中，充分反应后，所得溶液的质量分数为________(保留3位小数，用百分数表示保留l位小数)；25℃时NaOH的溶解度为53.00 g／100g水，则将该溶液蒸发_______g水后恢复至25℃可得饱和溶液(保留2位小数)。
（3）取10.00 gNaNO3加热，得到的固体中Na的质量分数为31.51％，则氧的质量分数为_________(保留2位小数)。
（4）某碱金属R与汞的合金2.4g加入足量水中，充分反应后，收集到气体l.12 L(标准状况)，则可推导出R元素是________(写元素符号)。
（5）在l.12 L密闭容器中，将KOH与O3在一定条件下反应，得到气体(只含一种元素)、固体物质A和KOH·H2O。有关实验数据如下：
A会缓慢分解产生一种钾的氧化物和O2。试确定A的化学式： 。
正确答案
（1）K2Na(3分)
（2）0.075(3分)，16. 62(2分)
（3）0.49(2分)
（4）Li或Na(2分)
（5）KO3（4分。答K2O6给2分）
试题分析：（1）设钠和钾的物质的量分别为x和y，生成氢化物的化学式可以表示为NaHx,KHy，。900 K时，用足量的H2与钠钾合金10.10 g充分反应，得到10.40g白色的氢化物混合物，说明和0.3g的氢气发生了反应，氢气的物质的量为0.15mol，氢原子物质的量为0.3mol。可建立方程式x+y="0.3" ; 23x+39y=10.1，x=0.1,y=0.2，则该钠钾合金的化学式为K2Na。
（2）将l.56 g Na2O2物质的量是0.02mol，加入20.00g水中，放出氧气为0.01mol，质量为0.32g，生成溶质氢氧化钠质量为0.04mol，质量为1.6g。所得溶液的质量分数为1.6/(1.56+20-0.32=0.075；上述反应中消耗水的质量为0.36g，剩余水的质量为19.64g，根据溶解度，25℃时NaOH的溶解度为53.00 g／100g水，求得1.6g氢氧化钠饱和溶液中水的质量为1.6:53=X:100,X=160/53,则将该溶液蒸发19.64-3.02="16." 62g水后恢复至25℃可得饱和溶液。
（3）2NaNO3=2NaNO2 + O2取10.00 gNaNO3加热，得到的固体中Na的质量分数为31.51％，钠的质量为3.151g，没有分解前钠的质量分数为23/85=27.05%。如果产物全是NaNO2，钠的质量分数为23/68=33.82%，说明得到的是硝酸钠和亚硝酸钠的混合物。由化学式可以看出钠和氮原子个数比是1：1，质量之比为23：14，则氮的质量分数为0.1949， 则氧的质量分数为1-0.1949-0.3151=0.49。
（4）收集到气体l.12 L(标准状况)，是由R和水反应生成的，氢气物质的量为0.05mol，R的物质的量为0.1mol，由于某碱金属R与汞的合金2.4g，相对原子质量小于14，故元素可能是锂和钠。
（5）由表中数据可以看出，当16.8 gKOH物质的量为0.3mol，和0.2 molO3恰好完全反应生成1.429 g/L的气体，该气体的相对分子质量是32，是氧气。根据原子守恒通过书写方程式可知A为KO3。
（7分）铜与浓硝酸反应的化学方程式如下：Cu +4HNO3（浓）==Cu(NO3)2+2 NO2↑+2H2O将 3．2 g铜完全溶于足量的 50 mL 11．0 mol•L-1的浓硝酸中，只生成NO2气体，假设反应后溶液的体积仍为 50 mL。试计算
(1)反应后可生成标准状况下NO2气体多少 L? (写计算过程)
(2)反应后溶液中NO3－物质的量浓度为_________________________。
正确答案
（4分） (1)2.24L (2分) 格式2分 (2) 9 mol•L-1 (3分)(单位漏写扣1分)
试题分析：（1）3.2g铜是3.2g÷64g/mol＝0.05mol、硝酸的物质的量是0.05mol×11mol/L＝0.55mol。根据浓硝酸和铜反应的方程式是Cu +4HNO3（浓）＝Cu(NO3)2+2 NO2↑+2H2O，所以0.05mol铜需要0.05mol×4＝0.2mol，所以硝酸是过量的。生成NO2是0.05mol×2＝0.1mol，在标准状况下的体积是0.1mol×22.4L/mol＝2.24L。
（2）根据氮原子守恒可知，反应后溶液中NO3－的物质的量是0.55mol－0.1mol＝0.45mol。溶液的体积是50ml，所以反应后溶液中NO3－物质的量浓度为0.45mol÷0.05L＝9.0mol/L。
点评：由于反应物的物质的量都是已知的，所以该题在计算时首先需要讨论过量问题。即计算NO2的体积时必需是以完全参加反应的物质的物质的量为标准。其次在计算时应该利用好守恒法，以简化计算过程。
闪锌矿(主要成份为ZnS)是含锌主要矿物之一，空气中高温加热闪锌矿生成ZnO和SO2。ZnO用于冶炼金属锌，SO2可制亚硫酸盐或硫酸。回答下列问题(以下计算保留2位小数)
（1）取1.56 g闪锌矿样品，在空气中高温加热(杂质不反应)，充分反应后，冷却，得到残留
固体的质量为1.32 g，样品中含硫化锌的质量分数是_________。
（2）取1.95 g锌加入到12.00 mL 18.4 mol/L的浓硫酸中(反应中只生成一种还原产物)，充分反应后，小心地将溶液稀释到1000 mL，取出15.00 mL，以酚酞为指示剂，用0.25 mol/L的NaOH溶液中和余酸，耗用NaOH溶液的体积为21.70 mL。
①反应后溶液中多余的硫酸是____________ mol。
②通过计算确定浓硫酸被还原的产物是________________________。
（3）将标况下4.48 L SO2气体慢慢通入200 mL一定浓度NaOH溶液中，SO2气体全部被吸收，将反应后的溶液在空气中小心蒸干（不考虑酸式盐的分解），得到不超过两种物质的无水晶体26.8g。通过计算确定所得晶体的成分与物质的量。
正确答案
（1）0.93
（2）0.18mol （2分）还原产物是S。（2分）
试题分析：（1）设闪锌矿中ZnS的质量为x，杂质为y
2ZnS+3O2="2" ZnO+2SO2
x/97 x/97
有
解得x=1.455g，y=0.105g，所以样品中w(ZnS)=1.455g÷1.56g×100%=93%
（2）设浓硫酸被还原的产物中S的化合价为x。56、根据题意过量的硫酸用碱滴定，则过量的硫酸n（H2SO4）= n（NaOH）×1000/15="0.25" mol/L×0.02170 L×1000/15=0.1808mol,所以反应的硫酸n（H2SO4）="18.4" mol/L×0.012L-0.1808mol=0.04mol,又反应后溶液为硫酸锌，所以n（ZnSO4）= n（Zn）="1.95" g÷65g/mol=0.03mol,所以作酸的硫酸n（H2SO4）= n（ZnSO4）=0.03mol，做氧化剂硫酸n（H2SO4）=0.04mol-0.03mol=0.01mol，因为Zn反应0.03mol失去0.06mol电子，所以根据得失电子守恒，(+6-x) ×0.01mol=0.06mol，解得x=0，所以还原产物中S的化合价为0价，还原产物为S单质。
（3）n(SO2)=0.2mol，通入未知浓度的NaOH溶液，若NaOH溶液过量则所得溶液为Na2SO3 、NaOH；若恰好完全反应则所的溶液为Na2SO3 溶液；若SO2稍过量则所得溶液为Na2SO3 、NaHSO3 ；若SO2过量恰好完全被吸收则生成NaHSO3 溶液；（1）若所得溶液为Na2SO3 、NaOH：则有n(Na2SO3)= n(SO2)=0.2mol，则m(Na2SO3)=25.2g<26.8g，蒸干后若得到的是Na2SO3 、NaOH时，满足条件，此时m(NaOH)= 26.8g-25.2g=1.6g，即n(NaOH)=0.04mol.（2）若恰好完全反应所得溶液为Na2SO3 ：因n(Na2SO3)= n(SO2)=0.2mol，则m(Na2SO3)=25.2g<26.8g，蒸干后必有部分Na2SO3 被氧化为Na2SO4 ；设n(Na2SO3)=x，n(Na2SO4)=y，则有：
解得x=0.1mol，y=0.1mol即n(Na2SO3)=0.1mol，n(Na2SO4)= 0.1mol.（3）若SO2稍过量所得溶液为Na2SO3 、NaHSO3 ：当蒸干后固体全为Na2SO3时，m(Na2SO3)=25.2g<26.8g，所以蒸干溶液后所得晶体不可能是Na2SO3 、NaHSO3 组合；当蒸干后固体全为Na2SO4 时，m(Na2SO4)="0.2mol×142g/mol=28.4g" >26.8g，所以蒸干后不可能全是Na2SO4，可以是Na2SO4 和NaHSO3或者是Na2SO4 和NaHSO4 ，因此有
设n(NaHSO3)=x，n(Na2SO4)=y
解得x=0.042mol，y=0.158mol即n(NaHSO3)= 0.042mol，n(Na2SO4)= 0.158mol
设n(NaHSO4)=x，n(Na2SO4)=y
解得x=0.073mol，y=0.127mol即n(NaHSO3)= 0.073mol，n(Na2SO4)= 0.127mol。（4）若SO2过量恰好被吸收所得溶液为NaHSO3 ：则蒸干后所得固体无论是NaHSO3 还是NaHSO4 或者二者混合，都不可能。
（10分）将固体草酸锰MnC2O4·2H2O放在一个可以称出质量的容器中加热。固体质量随温度的变化关系如图所示。
（1）214℃，剩余固体的成分为 （填写化学式，下同）；280℃时，剩余固体的成分为 。
（2）当温度超过280℃时，剩余固体的质量又会增加，943℃完全生成另一种固体物质，则280℃-943℃过程中发生反应的化学方程式为 。
（3）草酸锰受热可生成MnO2，MnO2是一种重要的无机功能材料，在硫酸锰溶液中加入NaClO可生成MnO2和Cl2，请写出向硫酸锰溶液中加入NaClO时发生反应的化学方程式 。
正确答案
（1）MnC2O4； MnO--------6分（3分+3分）
（2）2MnO + O2
（3）MnSO4 + 2NaClO = MnO2 + Cl2 ↑+ Na2SO4-------2分
（1）1gMnC2O4·2H2O中结晶水的质量是
（2）空气中含有氧气，所以在加热的条件下，能把MnO氧化。设此时固体的摩尔质量是y，则
（3）次氯酸钠的还原产物是氯气，1mol氧化剂得到1mol电子，而1mol还原剂失去2mol电子，所以方程式为MnSO4 + 2NaClO = MnO2 + Cl2 ↑+ Na2SO4。
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