- 化学计量在实验中的应用
- 共20262题
在标准状况下15 g CO与CO2的混合气体，体积为11.2 L。则：
(1)混合气体的密度是 。
(2)混合气体的平均摩尔质量是 。
(3)CO2和CO的体积之比是 。
(4)CO的体积分数是 。
(5)CO2和CO的质量之比是 。
(6)CO的质量分数是 。
(7)混合气体中所含氧原子的物质的量是 。
(8)混合气体中所含碳原子的物质的量是 。
正确答案
(1)1.339 g·L－1
(2)30 g·mol－1
(3)1∶7
(4)87.5%
(5)11∶49
(6)81.7%
(7)0.562 5mol
(8)0.5 mol
(1)密度＝
(2)解法一：n＝
解法二：M＝ρ·Vm＝1.339 g·L－1×22.4 L·mol－1＝30 g·L－1。
(3)根据阿伏加德罗定律：体积之比＝物质的量之比，最简单的方法是用十字交叉法计算：
(4)CO的体积分数＝CO的物质的量分数＝7÷8×100%＝87.5%。
(5) 
(6)CO的质量分数＝
(7)n(O)＝2n(CO2)＋n(CO)＝2×0.5 mol×
(8)n(C)＝n(CO2)＋n(CO)＝0.5 mol。
三氯化铁是一种很重要的铁盐，主要用于污水处理，具有效果好、价格便宜等优点。工业上可将铁屑溶于盐酸中，先生成FeCl2，再通入Cl2氧化来制备FeCl3溶液。
(1)将标准状况下的a L氯化氢气体溶于100 g水中，得到的盐酸的密度为b g·mL－1，则该盐酸的物质的量的浓度是________。
(2)向100 mL的FeBr2溶液中通入标准状况下Cl2 3.36 L，反应后的溶液中Cl－和Br－的物质的量浓度相等，则原FeBr2溶液的物质的量浓度为________。
(3)FeCl3溶液可以用来净水，其净水的原理为______________________________________(用离子方程式表示)，若100mL 2mol·L－1的FeCl3溶液净水时，生成具有净水作用的微粒数________0.2NA(填“大于”、“等于”或“小于”)。
正确答案
(1)
(3)Fe3＋＋3H2O
(1)此题要注意溶液的体积，应用溶液的质量除以溶液密度，且注意溶液密度的单位，计算为：
硫化钠是由无水硫酸钠与炭粉在高温下反应制得。反应的化学方程式如下：
① Na2SO4+ 4C→ Na2S+ 4CO↑ ② Na2SO4+ 4CO→ Na2S+ 4CO2↑
（1）要制取Na2S 15.6 g，需原料芒硝（Na2SO4·10H2O）_____________mol。
（2）制得的Na2S固体中含少量Na2SO4、碳粉等杂质。称取该固体0.200 g，加适量水溶解后加入25.0 mL 0.100 mol/L的I2标准液，待反应完全后用0.100 mol/L Na2S2O3溶液滴定，消耗Na2S2O3溶液16.0 mL（已知：滴定时 Na2S2O3转化为Na2S4O6），则该Na2S的纯度为__________。
（3）① 若在反应过程中，产生CO和CO2混合气体的体积为44.8L（标准状况），生成Na2S的物质的量（n mol）的范围是__________< n < ___________；
② 若在上述过程中生成Na2S的质量为62.4 g，则混合气体中CO和CO2的体积比是多少？
（4）硫化钠晶体（Na2S·9H2O）放置在空气中，会缓慢氧化成Na2SO3·7H2O和Na2SO4·10H2O。现称取在空气中已部分氧化的硫化钠晶体25.76 g溶于水，加入足量用盐酸酸化的BaCl2溶液，过滤得沉淀5.62 g，放出H2S气体1.12 L（标准状况），求原硫化钠晶体的质量。
正确答案
（1）0.2（2分）
（2）66.3%（2分）
（3）①0.5 1.0（2分） ② 2:3（3分）
（4）24g（5分，列式3分，计算过程及结果2分）
试题分析：（1）要制取Na2S 15.6 g，需原料芒硝。根据硫原子守恒可知，
（2）根据两步转化关系通过计算求得Na2S的纯度为 66.3%。
（3）①由反应①和②可得反应③：Na2SO4+ 2C
①： Na2SO4+ 4C
x mol x/4 mol x mol
根据反应③： Na2SO4+ 2C
a mol a/2 mol a mol
根据题意得： a mol + x mol ="2" mol
a/2mol + x/4 mol =" 0.8" mol,解得：a=1.2,x-0.8,则CO和CO2的体积比为3：2。
（4）5.62 g沉淀是硫酸钡和硫， 1.12 LH2S气体物质的量是0.05mol。设硫的物质的量为amol，硫酸钠的物质的量为bmol，则根据下列两个方程式可建立关系式：
2Na2S+ Na2SO3+6 HCl="6NaCl+" 3S↓+3H2O
2a/3 a/3 a
Na2S+ 2HCl= NaCl+H2S
0.05mol 0.05mol
233b+32a=5.62;再根据质量守恒：25.76 = a/3（126*2）+322b+(0.05+2a/3)*78,再根据硫原子守恒，求出原硫化钠晶体的质量24g。
等物质的量的CO和CO2中所含O原子个数之比 ，C原子数之比 ，二者的质量之比 ，在同温同压下的体积之比 。
正确答案
1:2， 1:1， 7:11， 1:1
试题分析：CO和CO2防止分别含有1个氧原子和2个氧原子，所以等物质的量的CO和CO2中所含O原子个数之比1:2；同样分析可知，等物质的量的CO和CO2中所含C原子数之比1:1；根据m＝nM可知，二者的质量之比是28:44＝7:11；根据阿伏加德罗定律可知，相同体积的任何气体含有相同数目的分子，则在同温同压下的体积之比1:1。
点评：该题是高考中的常见题型，属于基础性试题的考查，难度不大。明确组成气体分子的原子数目，以及灵活运用阿伏加德罗定律是答题的关键。
（本题共10分）
硫化钠是用于皮革鞣制的重要化学试剂，可用无水芒硝（Na2SO4）与炭粉在高温下反应而制得，反应式如下：Na2SO4+ 4C
（1）现要制取Na2S 7.80 g，若生产过程中无水芒硝（Na2SO4）的利用率为90%，则理论上需要无水芒硝（Na2SO4） g（精确到0.01）；
（2）若在反应中生成的Na2S物质的量为1 mol，则消耗的碳单质的物质的量n的范围是
≤ n ≤ ；
（3）若在上述反应中消耗的碳单质为1 mol，生成Na2S的物质的量为y mol，生成的CO和CO2的物质的量之比为x，则y与x的关系式为y= ；
（4）Na2S放置在空气中，会被缓慢氧化成Na2SO3及Na2SO4，现称取已经部分氧化的硫化钠样品39.20 g溶于水中，加入足量盐酸，充分反应后过滤得沉淀9.6 g，放出H2S气体1.12 L（标准状况）。请计算：39.20 g样品中各氧化产物的物质的量（不考虑气体在水中的溶解）。
正确答案
（1）15.78 （2）2 mol ~ 4 mol （3）y =
（4）n(Na2SO3)="0.10" mol 、n(Na2SO4)="0.05" mol
（1）根据硫原子守恒可知，
（2）由反应①和②可得反应③：Na2SO4+ 2C
根据反应①和反应③，由极值法得：消耗的碳单质的物质的量范围n的范围是：2 mol ~ 4 mol。（2分）
（3）根据反应①： Na2SO4+ 4C
ax mol ax/4 mol ax mol
根据反应③： Na2SO4+ 2C
a mol a/2 mol a mol
根据题意得： a mol + ax mol ="1" mol
a/2mol + ax/4 mol =" y" mol
解得：y =（2分）
（4）2Na2S+ Na2SO3+3 H2SO4="3" Na2SO4+ 3S↓+3H2O
Na2S+ H2SO4= Na2SO4+H2S
根据以上两个反应结合题中条件可求得： 39.20 g样品中有
Na2SO3： 0.10 mol Na2S： 0.250mol
再应用质量守恒得：Na2SO4：0.05 mol
39.20 g样品中氧化产物：n(Na2SO3)="0.10" mol （2分）n(Na2SO4)="0.05" mol（2分）
（本题共6分）
某学生课外兴趣小组为了测定镁铝合金中铝的含量，进行了如下实验。将合金3.0克投入到足量的100 mL 1.5 mol•L-1的烧碱溶液中，充分反应后分离出未反应的镁，然后在溶液中滴加1.0 mol•L-1的盐酸，加入盐酸的体积与得到沉淀的数据如下表：
（1）开始沉淀时加入的盐酸体积必须大于 mL；若得到沉淀的量最大时，加入的盐酸体积为 mL。
（2）合金中铝的质量分数为 。
正确答案
（1）70（2分），150（2分） （2）72 %（2分）
（1）根据表中数据可知，前60ml盐酸是中和过量的氢氧化钠的。0.78g沉淀是0.01mol，所以根据方程式H＋＋AlO2－＋H2O=Al(OH)3↓可知，需要盐酸是0.01mol，其体积是10ml，因此开始沉淀时加入的盐酸体积必须大于80ml－10ml＝10ml。当沉淀最大时，溶液中生成氯化钠是0.1L×1.5mol/L＝0.15mol，需要盐酸是150ml。
（2）生成的氢氧化铝是（0.15L－0.07L）×1.0mol/L＝0.08mol，则铝的质量是0.08mol×27g/mol＝2.16g，其质量分数为
某类硝酸盐受热分解的产物为不含氮元素的固体物质和NO2、O2气体：
(1)某种硝酸盐受热分解后，若产生NO2和O2的物质的量之比为6︰1，则金属元素的价态在反应过程中_______(填“升高”、“降低”、“不变”)
(2) 现取mg Cu(NO3)2无水晶体，强热使其分解，得到NO2、O2和ng固体。将气体用水充分吸收后，结果还有气体剩余，同时得到100mL溶液。则：残留固体成分可能是_____________ _______________(用化学式表示)；所得溶液的物质的量浓度是__________________（用只含m的代数式表示）；
(3)(2)中m = 3.76，n = 1.52。试通过计算确定残留固体的成分及其质量
正确答案
（1）升高 （2）CuO、Cu2O 或Cu2O；10m/92 mol/L （3）CuO 0.8g Cu2O 0.72g
试题分析：（1）产物NO2和O2的物质的量之比为6︰1可以确定升高的化合价为4，降低的化合价为6，根据得失电子数相等，则金属元素的化合价升高。
（2）因为生成的气体用水充分吸收后，结果还有气体剩余，说明生成的NO2和O2的比值不是4：1，则金属的化合价一定降低，且NO2和O2的比值小于4：1，所以剩余的成分可能为Cu2O或CuO和Cu2O的混合物。根据N守恒，求得所得溶液的物质的量浓度为
（3）n(Cu)=
点评：本题主要用守恒法进行计算，可以简化计算难度。
Na、Fe、Cu、Al是常见的金属元素，请按要求回答下列问题：
(1)一定条件下，2.3g的Na完全与O2反应生成3.6g产物时失去的电子数为______。
(2)向氯化铜溶液中加入一定量的铁粉和铝粉混合物，充分反应后，下列情况可能出现的是______(填编号）。
a.溶液中有Cu2＋、Fe2＋、Al3＋，不溶物为Cu b.溶液中有Fe2＋、Al3＋，不溶物为Cu、Fe
c.溶液中有Fe3＋、Al3＋，不溶物为Cu d.溶液中有Fe2+，不溶物为Cu、Al
(3)将一定质量的铁、铝、铜合金，加入lL一定物质的量浓度的硝酸中，合金完全溶解，测得溶液中（忽略溶液体积的变化）c(H+)＝0.5mol/L、c(Cu2+)＝0.3mol/L、c(Al3+)＝0.2mol/L、c(NO3－)＝2mol/L，则混合物中铁的质量为______。
(4)铁的某种氧化物的化学式表示为FexO(x＜1),已知铁元素在该氧化物中的质量分数为75%，则x＝______ (精确至0.01)。
(5)Na-AI/FeS是一种可充电电池，电池中用含Na+导电固体作为电解质，在工作过程中Na+的物质的量保持不变。
①若该正极的电极反应式表示为：2Na＋＋FeS＋2e－＝Na2S＋Fe，则电池的负极反应式可表示为_____；充电时，阳极发生反应的物质是______。
②用该电池作电源，组成如图所示装置，若通电5min时，铜电极质量增加1.08 g,则该电源电极X名称为______。图中装置A、C的pH变化为：A ______、C ______(填“增大”“减小”或“不变”）。
正确答案
（14分）（1） 6.02×1022 或0.1NA（1分）（2） a b（1分）（3）5.6g（2分）
（4）0.86 （2分） （5）①2 Na－2e－＝2Na +（1分） Na 2S、Fe（1分）
②负极（2分） 增大（2分） 不变（2分）
试题分析：（1）钠在反应中只能失去1个电子，所以2.3g的Na完全与O2反应生成3.6g产物时失去的电子的物质的量是2.3g÷23g/mol＝0.1mol，电子个数是6.02×1022 或0.1NA。
（2）铝和铁都能把位于其后的金属从其盐溶液中置换出来，但铝的活泼性强于铁，铝先与氯化铜溶液反应。a．铝粉、铁粉如果都全部与氯化铜溶液反应，且氯化铜过量，溶液中有Cu2+、Fe2+、Al3+，不溶物为Cu，故a正确；b．铝粉全部与氯化铜溶液反应、铁粉部分与氯化铜溶液未反应，溶液中有Fe2+、Al3+，不溶物为Cu、Fe，故b正确；c．铁粉与氯化铜溶液反应生成氯化亚铁和铜，不可能生成Fe3+，故c错误；d．铝先与氯化铜溶液反应，然后铁与氯化铜溶液反应，只要铝剩余，铁与氯化铜溶液就不反应，溶液中就不可能含有Fe2+，故d错误，答案选ab。
（3）溶液中含有硝酸，所以铁以Fe3+的形式存在。根据电荷守恒可知c(H+)+2c(Cu2+)+3c(Al3+)+3c(Fe3+)＝c(NO3-)，即0.5mol/L+0.3mol/L×2＋0.2mol/L×3＋3c(Fe3+)＝2mol/L，解得c(Fe3+)＝0.1mol/L。根据铁原子守恒可知，铁的物质的量等于铁离子的物质的量，即等于0.1mol/L×1L＝0.1mol，质量为0.1mol×56g/mol＝5.6克。
（4）铁元素在该氧化物中的质量分数为75%，则
（5）①原电池中负极失去电子，发生氧化反应。Na和Al都属于金属，但Na较Al活泼，所以根据正极反应式和原电池的电极材料Na－Al/FeS可知负极材料为Na，电极发生反应为2Na-2e-＝2Na+；又知该电池中正极的电极反应式为2Na＋＋FeS＋2e－＝Na2S＋Fe，所以电池反应为：2Na+FeS＝Na2S+Fe。充电时为电解池原理，相当于原电池的逆反应，因此阳极电极反应式为Na2S＋Fe－2e－＝2Na＋＋FeS，所以充电时，阳极发生反应的物质是Na 2S和Fe。
②通电5min时，铜电极质量增加1.08 g,这说明铜电极是阴极，与电源的负极相连，即X是电源的负极，Y是正极。A是惰性电极电解氯化钾溶液，生成物是氯气、氢气和氢氧化钾，溶液pH增大。C相当于是在铜上镀银，属于待镀，因此溶液的pH不变。
请完成下列填空：
（1）当SO2和SO3中分子个数比为1∶1 时，原子总数之比为 ，质量之比为 。
（2）中和含0.2 mol HCl的稀盐酸，需NaOH的质量为 g。
（3）现有m g某气体，它由双原子分子构成，它的摩尔质量为M g·mol—1，则：
①该气体的物质的量为 mol。
②该气体在标准状况下的体积为 L。
③该气体溶于水后形成V L溶液（不考虑反应），其溶液的物质的量浓度为 mol·L—1。
（4）将5 mol/L的Mg(NO3)2溶液a mL稀释至b mL，稀释后溶液中NO3－的物质的量浓度是 mol·L—1。
（5）用等体积的0.1 mol·L—1的BaCl2溶液，可使相同体积的Fe2(SO4)3、Na2SO4、KAl(SO4)2三种溶液中的SO42—完全沉淀，则三种硫酸盐的物质的量浓度之比为 。
正确答案
（12分）
（1）3∶4 4∶5 （2）8 （3）①
试题分析：（1）、设SO2和SO3中分子个数均为x个，则它们所含原子总数之比为(x+2x)∶(x+3x)=3∶4；由于n=N/NA，则它们的物质的量之比为1∶1 ，设均为ymol；由于m=n•M，则它们的质量之比为(64y)∶(80y)=4∶5；（2）、盐酸与氢氧化钠中和反应式为NaOH+HCl=NaCl+H2O，由于两反应物的化学计量数之比等于物质的量之比，则消耗NaOH的物质的量为0.2mol；由于m=n•M，则NaOH的质量为0.2mol×40g/mol=8g；（3）、①由于n=m/M，则该气体的物质的量为
用18.4mol·L-1的浓H2SO4配制100mL浓度为1mol·L-1的H2SO4溶液，其操作可分为以下各步：
（E）将蒸馏水直接加入容量瓶，至液面接近环形刻度线 处
（F）盖紧瓶塞，反复颠倒振荡，摇匀溶液
（G）用 向容量瓶里逐滴滴入蒸馏水，至液面最低点恰好和环形刻度线相切
据此填写：（1）上述各步的空白处。
（2）正确的操作顺序是（字母填写） 。
（3）进行A步操作应选择下列量器：①10mL量筒；②50mL量筒；500mL量筒；④1000mL量筒中的（填序号） 。
正确答案
（1）5.4mL 1～2cm 胶头滴管 （2）（D）(A) (C) (B) (E)(G) (F) （3）①
试题分析：（1）根据溶液稀释前后物质的量不变计算所需浓硫酸的体积，设需要浓硫酸的体积为V，18.4mol•L-1×V=0.1L×1mol•L-1，v=0.0054L=5.4mL；将蒸馏水直接加入容量瓶，至液面接近环形刻度线1～2cm处，改用胶头滴管向容量瓶里逐滴滴入蒸馏水，至液面最低点恰好和刻度线相切。
（2）操作步骤有检查容量瓶是否漏水、量取、稀释、移液、洗涤、定容、摇匀等操作，故正确的操作顺序为（D）（A） （C） （B） （E）（G） （F）。
（3）量取的浓硫酸的体积是5.4mL，选用量筒的规格应稍大于量取液体的体积，所以选10mL的量筒，故答案为：①。
点评：该题是高考中的常见题型，属于中等难度的试题。试题针对性强，注重基础知识的巩固和训练，有利于培养学生规范、严谨的实验设计能力和动手操作能力。会根据量取溶液的体积选取合适的量筒是易错点。
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