第五節(jié) 化學(xué)計(jì)算
一、知識結(jié)構(gòu)
由于化學(xué)計(jì)算涉及的知識面廣,對學(xué)生綜合能力的考查最為明顯,所以也是高考考查的熱點(diǎn) 。化學(xué)計(jì)算要掌握的技能和技巧如下:
1.握有關(guān)化學(xué)量和化學(xué)式等基礎(chǔ)知識的計(jì)算,并能熟練運(yùn)用化學(xué)計(jì)算中的有關(guān)技能和技巧。
2.掌握化學(xué)基本概念、基本理論及元素的單位和其重要的化合物、有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)等知識內(nèi)容中,具有計(jì)算因素的各類問題的綜合運(yùn)用能力。
3.從定量的角度上和在較高的深度上,來考查學(xué)生的思維品質(zhì),即思維的敏捷性、思維的嚴(yán)密性、思維的整體性和思維的創(chuàng)造性等。
4.考查學(xué)生對相關(guān)學(xué)科知識的運(yùn)用能力及將中學(xué)各科知識形成網(wǎng)絡(luò)和體系的能力。
二、例題解析
例1 現(xiàn)有Na2SO4和H2SO4的混合溶液100 mL,其中Na2SO4的濃度為0.5 mol/L ,H2 SO4的濃度為1 mol/L。現(xiàn)要將上述混合溶液中Na2SO4的濃度改為0.2 mol/L,H2SO4的濃度改為2 mol/L,應(yīng)加入98%(密度為1.84 g/cm3)的濃H2SO4多少毫升?然后加水 稀釋到多少毫升?
【解析】加98%H2SO4溶液和水稀釋前后,溶質(zhì)Na2SO4量不變
則設(shè)加水稀釋到V mL
有關(guān)系:0.5×100=0.2×V V=250 mL
需加純硫酸n(H2SO4)=0.25×2-0.1×1=0.4 mol
折算成98%(密度1.84 g/cm3)的硫酸體積為V=
最后加水稀釋至250 mL。
例2 已知常溫時(shí)反應(yīng)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+在水溶液中能發(fā)生,將22. 4 g由銅和三氧化二鐵組成的混合粉末加入到濃度為1 mol/L的硫酸中,使之發(fā)生反應(yīng)。
(1)若固體恰好全部溶解,消耗硫酸的體積為V,求V的取值范圍。
(2)若硫酸溶液過量,反應(yīng)后溶液的體積為1 L,測得此溶液中Fe2+濃度為0.1 mol/L, 求原混合物中含銅多少克?
【解析】在有并列反應(yīng)或連續(xù)反應(yīng)的情況下,如果用字母表示反應(yīng)物的用量,則需要進(jìn)行多種情況的過量關(guān)系計(jì)算。一般來說,首先判斷可能發(fā)生的反應(yīng),尋找界點(diǎn),確定區(qū)域,然后在各個(gè)界點(diǎn)和區(qū)域范圍內(nèi)討論求解。
(1)固體全部溶解,涉及的反應(yīng)有:
①Fe2O3+3H2SO4=Fe2(SO4)4+3H2O ②Fe2(SO4)3+Cu=2FeSO4+CuSO4
可通過恰好反應(yīng)的極端情況,尋找界點(diǎn),假設(shè)固體中只有Fe2O3,反應(yīng)僅按①式進(jìn)行, 顯然恰好反應(yīng)時(shí),應(yīng)滿足:1×V=3×22.4/160,解得V=0.42
假設(shè)固體是Cu和Fe2O3的混合物,反應(yīng)按①、②兩式進(jìn)行,若要固體恰好溶解,物質(zhì)的 量應(yīng)滿足:n(Cu)=n[Fe2(SO4)3]=n(Fe2O3)=x mol
依題意:64x+160x=22.4,解得x=0.1
由反應(yīng)式①可得關(guān)系式 1×V=3×0.1,V=0.3
所以V的取值范圍是:0.3<V<0.42
(2)溶液中n(Fe2+)=0.1 mol,它是由反應(yīng)式②生成的,因?yàn)镕e2(SO4)3和Cu誰過量,題目中不明確,故需要加以討論。
若Cu過量,則n(Fe2O3)=n[Fe2(SO4)3]=n(FeSO4)= 0.05 mol,Cu的質(zhì)量為:22.4-n(Fe2O3)=22.4-0.05×160=14.4(g)
若Fe2(SO4)3過量,則n(Cu)=n(FeSO4)=0.05 mol,Cu的質(zhì) 量為:0.05×64=3.2 (g)
綜上討論,原混合物中銅的質(zhì)量為14.4g或3.2 g。
例3 把物質(zhì)的量為a mol NH3、O2組成的混合氣體,導(dǎo)入密閉反應(yīng)器中,在催化劑存在下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),若NH3、O2混合氣中的O2為x mol,生成的HNO3為y mol。試確定x 在不同取值范圍的y=f(x)函數(shù)表達(dá)式,并畫出相應(yīng)的函數(shù)圖像。
【解析】氨氣、氧氣的混合氣體在催化劑存在下發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是:
4NH3+5O24NO+6H2O ①
當(dāng)氧氣過量時(shí),反應(yīng)①生成的一氧化氮又可繼續(xù)氧化為二氧化氮:
2NO+O22NO2 ②
二氧化氮、氧氣的混合氣又可跟水反應(yīng),生成硝酸:
4NO+O2+2H2O4HNO3 ③
把上述反應(yīng)①②③相加,可以得到氨氣與氧氣反應(yīng)生成硝酸的化學(xué)方程式:
NH3+2O2HNO3+H2O ④
分析上述①、④兩個(gè)化學(xué)方程式,可以得知NH3與O2這兩種反應(yīng)物,在不同的物質(zhì)的量之比時(shí),發(fā)生的兩個(gè)不同反應(yīng)。
(1)當(dāng)x≤5a/9時(shí),按反應(yīng)①進(jìn)行,NH3只能氧化至一氧化氮,沒有硝酸生成,此時(shí)y=0。
(2)當(dāng)x≥2a/3時(shí),按反應(yīng)④進(jìn)行,(a-x)mol NH3可以全部轉(zhuǎn)化為硝酸:
NH3+2O2HNO3+H2O
a-x (a-x) 所得硝酸的物質(zhì)的量為:y=a-x
當(dāng)x=2a/3mol時(shí),生成HNO3的物質(zhì)的量最大,其數(shù)值為a/3mol。
(3)當(dāng)5a/9<x<2a/3時(shí),反應(yīng)按①④進(jìn)行。
設(shè)按反應(yīng)①被氧化的NH3為b mol,按反應(yīng)④被氧化的NH3為y mol
①④兩個(gè)反應(yīng)消耗NH3的物質(zhì)的量之和為:b+y=a-x
①④兩個(gè)反應(yīng)消耗O2的物質(zhì)的量之和為:5a/4+2y=x
解以上兩方程組可得HNO3的函數(shù)表達(dá)式:y=3x-5a/3
(4)有關(guān)函數(shù)圖像:
三、能力訓(xùn)練
(一)選擇題
1.原計(jì)劃實(shí)現(xiàn)全球衛(wèi)星通訊需發(fā)射77顆衛(wèi)星,這與銥(Ir)元素的原子核外電子數(shù)恰好相等, 因此稱為“銥星計(jì)劃”。已知銥的一種同位素是Ir,則其核內(nèi)的中子數(shù)是( )
A.77 B.114 C.191 D.268
2.下圖是幾種鹽的溶解度曲線。下列說法正確的是( )
A.40℃時(shí),將35 g食鹽溶于100 g水中,降溫至0℃時(shí),可析出氯化鈉晶體
B.20℃時(shí),硝酸鉀飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是31.6%
C.60℃時(shí),200 g水中溶解80 g硫酸銅達(dá)飽和。當(dāng)降溫至30℃時(shí),可析出30g硫酸銅晶體
D.30℃時(shí),將35 g硝酸鉀和35 g食鹽同時(shí)溶于100 g水中,蒸發(fā)時(shí)先析出的是氯化鈉
3.下圖為X、Y兩種物質(zhì)飽和溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線,現(xiàn)在各150 g水中分別加入60g X和80g Y,加熱使它們完全溶解,并蒸發(fā)除去50 g水后,將溫度冷卻到t℃。關(guān)于這一實(shí)驗(yàn)的下列敘述中正確的是( )
A.t℃時(shí)溶液中X、Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相等
B.t℃時(shí)溶液中X的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比Y的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小
C.t℃時(shí)析出固體X
D.t℃時(shí)析出固體Y
4.已知硝酸鹽分解的下列三個(gè)反應(yīng):
①2NaNO32NaNO2+O2↑? ②2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑
③2AgNO32Ag+2NO2↑+O2↑
對此,下列說法正確的是( )
A.Cu(NO3)2受熱產(chǎn)生的氣體可以被水完全吸收
B.NaNO3與AgNO3的混合物受熱分解的氣體不可能被水完全吸收
C.等物質(zhì)的量的NaNO3和AgNO3中,加入任意質(zhì)量的Cu(NO3)2后,受熱分解的氣體能被水完全吸收
D.三種酸鹽的分解氣體中,只有NaNO3的分解氣體能使帶火星的木條復(fù)燃
5.體積為V mL,密度為d g/cm3的溶液,含有相對分子質(zhì)量為M的溶質(zhì)m g,其物質(zhì)的量濃 度為C mol/L,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為W%。下列表示式中正確的是( )
A.C= B.m=V?d
C.W%= D.C=
6.用25.30mL 98%的濃硫酸(密度為1.84% g/cm3)配制20%的稀硫酸(假設(shè)密度數(shù)據(jù)未知),需加水的體積數(shù)最可能的是( )
A.174.70 mL B.153.47 mL
C.181.5 mL D.200.00 mL
7.將a g鉀鈉合金溶于過量100mL b mol/L的稀鹽酸中,將溶液加熱蒸干后繼續(xù)灼燒至質(zhì)量不變時(shí)得固體c g。則放出H2的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是( )
A.2.24b L B. C. D.
8.含F(xiàn)eS2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為A%的黃鐵礦w kg,在接觸法制硫酸的過程中,損失硫C%,可制得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為B%的硫酸為( )
A. B.
C. D.
9.NaH是離子化合物,與水反應(yīng)可生成堿和氫氣。現(xiàn)有NaH與Al粉混合物共m g,跟足量水反應(yīng)共收集到H2的質(zhì)量為n g,則原混合物中Al粉的質(zhì)量為( )
①(12n-m)g ②(24m-5n)g ③(36n-3m)g ④(m-24n/5)g
A.①② B.①③ C.②③ D.③④
10.將一定量的NaOH與NaHCO3的混合物X,放在密閉容器中加熱,充分反應(yīng)后生成CO2的氣體V1L(V1≠0)。將反應(yīng)后的固體殘?jiān)黋與過量鹽酸反應(yīng),又生成CO2 V2L.(氣體體 積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定)
Y的成分是 。
A.Na2CO3與NaOH B.Na2CO3與NaHCO3
C.Na2CO3 D.NaOH
11.將1.74g Fe3O4完全溶解在50 mL 1 mol/L的H2SO4中,然后加入K2Cr2O7溶液25 mL,恰好使溶液中的Fe2+全部氧化為Fe3+,離子全部還原為Cr3+,則K2Cr2O7的濃度為( )
A.0.05 mol/L B.0.1 mol/L
C.0.2 mol/L D.0.3 mol/L
12.某些化學(xué)試劑可用于凈水,水處理中使用的一種無機(jī)高分子混凝劑的化學(xué)式可表示為[Al2(OH)nClm?yH2O]x,式中m等于( )
A.3-n B.6-n C.6+n D.3+n
13.在綠色植物光合作用中,每放出1個(gè)氧分子要吸收8個(gè)波長為6.88×10-7m 的光量子.同時(shí)每放出 1mol O2,植物儲存469kJ 的能量.綠色植物能量轉(zhuǎn)換效率為(普朗克常數(shù)值:h=6.63×10-37kJ/s)( )
A.34% B.29% C.37% D.40%
14.使一定量的PH3和H2的混合氣體依次通過兩支加熱的硬質(zhì)玻璃管,第一支玻璃管中裝有銅屑;第二支玻璃管中裝有氧化銅.第一支玻璃管中由于發(fā)生反應(yīng)2PH3(氣)+3CuCu3P2(固)+3H2(氣),玻璃管質(zhì)量增加了4.96g;第二支玻璃管質(zhì)量在發(fā) 生反應(yīng)后減少了5.76 g.原混合氣體中PH3氣體和H2的體積比是( )
A.3:5 B.4:3 C.3:4 D.5:3
15.已知HF氣體中存在下列平衡2(HF)33(HF)2 (HF)22HF
若平衡時(shí)氣體平均摩爾質(zhì)量為42g/mol,則(HF)3的體積分?jǐn)?shù)( )
A.<10% B.=10% C.>10% D.≥10%
16.將m1g 鋅加到m2g 20%HCl溶液中去,反應(yīng)結(jié)果共入出nL 氫氣(在標(biāo)準(zhǔn)狀況下),則被還原去的HCl的物質(zhì)的量是( )
A. B. C. D.
17.十二水合磷酸鈉溶液常用于處理水暖鍋爐用水,現(xiàn)有一定量的磷酸鈉飽和溶液,于t℃ 時(shí)用鉑電極電解一定時(shí)間,在陽極產(chǎn)生a mol氣體時(shí),在溶液中析出w g Na3PO4?12H2O,則原來飽和Na3PO4溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是( )
A. B.
C. D.
18.某廢水處理站用甲醇處理氨廢水,反應(yīng)為:( )
NH3+2O2
在處理過程中,NH3轉(zhuǎn)化為可達(dá)95%,而轉(zhuǎn)化為N2時(shí)可達(dá)96%,如果每天處理含NH3 0.034g/L的廢水500m3。則每天需甲醇的質(zhì)量為( )
A.24.32kg B.30kg C.25.3kg D.4.08kg
(二)非選擇題
1.下圖表示在已平衡的天平兩托盤上,在一邊A g Mg,另一邊加B g Al,要維持天平仍平衡 ,問A、B的關(guān)系及各自的取值范圍。
2.充分燃燒50g黃鐵礦粉末,然后將生成的SO2跟24gO2混合并在一定條件下發(fā)生反應(yīng),將反應(yīng)后的氣體先用冰水冷卻,得40g無色晶體,剩余氣體再與氫硫酸充分反應(yīng)生成44g淡黃色沉淀。問:(1)SO2的轉(zhuǎn)化率為多少?(2)黃鐵礦含硫的百分率是多少?
3.有一包固體混合物,其中含硝酸鈉和不溶性雜質(zhì)。在其中加入一定量水,使其充分溶解 ,其溶解情況如下:
溫度/℃
10
20
30
剩余固體/g
201
132
72
試通過計(jì)算回答:
(1)此實(shí)驗(yàn)所加水的質(zhì)量為多少克?
(2)原混合物中硝酸鈉質(zhì)量為多少克?
(3)欲完全溶解混合物中的硝酸鈉,所需最低溫度是多少?
硝酸鈉溶解度表
溫度/℃
10
25
40
50
55
60
65
70
80
溶解度/g
81
92
104
114
117
124
130
150
166
4.參照物質(zhì)的溶解度,用NaOH(s)、水、CaCO3(s)、鹽酸為原料制取33 g純NaHCO3
物質(zhì)
NaHCO3
Na2CO3
NaOH
25℃的溶解度/g
9
33
110
(1)若用水100 g,則制取時(shí)需用NaOH g。
(2)若用NaOH(s)17.86 g,則需用水 g。
5.將過量Mg粉溶于100 mL 1.5 mol/L 稀H2SO4中,反應(yīng)結(jié)束后,濾去多余Mg粉,濾液在t℃下蒸發(fā),當(dāng)濾液質(zhì)量為63 g時(shí)開始析出MgSO4?xH2O晶體,當(dāng)析出晶體13.47 g時(shí),剩下濾液40 g。求(1)生成MgSO4的物質(zhì)的量;(2)t℃時(shí)該晶體的溶解度;(3)MgSO4? xH2O中的x值。
6.常溫下,將20.0 g 14.0%的NaCl溶液跟30.0 g 24.0%的NaCl溶液混合,得到密度為1.15 g/mL 的混合溶液。計(jì)算:
(1)該混合溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù);
(2)該溶液的物質(zhì)的量濃度;
(3)在1000 g水中需溶入多少摩NaCl,才能使其濃度恰與上述混合溶液的濃度相等?
7.有氯化亞鐵、氯化銅混合溶液400 mL,經(jīng)測定其中Cl-濃度是a mol/L。投入過量的鋅粉b g,充分反應(yīng)后過濾,洗滌所得固體殘?jiān)⒏稍,稱知質(zhì)量為c g
(1)求原混合溶液Fe2+、Cu2+的物質(zhì)的量濃度 ;
(2)b的數(shù)值應(yīng)> a g,其計(jì)算式如下: ;
(3)c的數(shù)值越大,說明混合溶液中氯化銅含量 ,c的最大值(以a、b表示)應(yīng) g。
8.將某種碳酸鈉晶體(Na2CO3?nH2O)和碳酸氫鈉的混合物10.4 g加熱到質(zhì)量不再減 少時(shí) 還剩下殘?jiān)?.95 g。加熱時(shí)產(chǎn)生的氣體依次通過濃H2SO4與NaOH溶液,使NaOH溶液增重1 .1 g(假設(shè)氣體全部被吸收)。求:
(1)混合物中NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù);(2)Na2CO3?nH2O中n的值。
9.現(xiàn)有一份CuO和Cu2O混合物,用H2還原法測定其中CuO的質(zhì)量 x(g),實(shí)驗(yàn)中可以測 定如 下數(shù)據(jù):W為混合物的質(zhì)量(g),W(H2O)為生成H2O的質(zhì)量(g),W(Cu)為生成Cu的質(zhì)量(g ),V(H2)為消耗的H2標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積(L)
(1)為了計(jì)算x,至少需要測定上述四個(gè)數(shù)據(jù)中的 個(gè),這幾個(gè)數(shù)據(jù)的組合共有
種,請將這些組合一一填入下表空格中。
說明:①選用W、W(H2O)、W(Cu)、V(H2)表示,不必列出具體計(jì)算式。②每個(gè)空格中填一種組合,有幾種組合就填幾種,不必填滿。
(2)從上述組合中選寫一個(gè)含W的求x的計(jì)算式:x= 。
10.(1)中學(xué)教材上圖示了NaCl晶體結(jié)構(gòu),它向三維空間延伸得到完美晶體,NiO(氧化鎳)晶 體的結(jié)構(gòu)與NaCl相同,Ni2+與最鄰近O2-的核間距離為a×10-8cm,計(jì)算 NiO晶體的密度(已知NiO的摩爾質(zhì)量為74.7g/mol)。
(2)天然和絕大部分人工制備的晶體都存在各種缺陷,例如在某種NiO晶體中就存在如下圖所 示的缺陷:一個(gè)Ni2+空缺,另兩個(gè)Ni2+被兩個(gè)Ni3+所取代,其結(jié)果晶體仍呈電中性,但化合物中Ni和O的比值都發(fā)生了變化。某氧化鎳樣品組成為NiO,試計(jì)算該晶體中Ni3+與Ni2+的離子數(shù)之比。
11.向100 mL某二價(jià)金屬M(fèi)的氫氧化物澄清溶液中加入過量的NaHCO3溶液,生成了MCO3 沉淀,過濾,將沉淀置于足量的鹽酸溶液中,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下收集到了4.48 L氣體。將濾液加水稀釋至250 mL,取出25 mL恰好與20 mL鹽酸完全反應(yīng),在標(biāo)準(zhǔn)狀況下收集到了1.12L氣體。
(1)M的氫氧化物澄清溶液與NaHCO3溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
(2)要計(jì)算金屬M(fèi)的相對原子質(zhì)量,你認(rèn)為還必需要下列哪項(xiàng)數(shù)據(jù)(填選項(xiàng)數(shù)字)?
①M(fèi)的氫氧化物溶液的物質(zhì)的量濃度(設(shè)為2 mol/L)
②M的碳酸鹽的質(zhì)量(設(shè)為39.4 g)
③與M的碳酸鹽反應(yīng)的鹽酸的物質(zhì)的量濃度(設(shè)為0.1 mol/L)
④題設(shè)條件充足,不需要補(bǔ)充數(shù)據(jù)
(3)根據(jù)你的選擇,試計(jì)算金屬M(fèi)的相對原子質(zhì)量和加入的NaHCO3溶液中所含NaHCO3的質(zhì) 量。
12.本案相對分子質(zhì)量用以下數(shù)據(jù):H2O―18.0 CaO―56.0 CaO2―72.0
過氧化鈣是一種完全無毒的氧化物,通常含有部分CaO,且?guī)в袛?shù)量不等的結(jié)晶水。為分析某 過氧化鈣樣品的組成,進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):
①稱取0.270 g樣品,灼熱使之完全分解,生成CaO、O2和H2O,得到的O2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為33.6 mL。
②另取0.120 g樣品,溶于稀鹽酸,加熱煮沸,使生成的H2O2完全分解。然后將溶液中的Ca2+完全轉(zhuǎn)化為CaC2O4沉淀,經(jīng)過濾洗滌后,將沉淀溶于熱的稀硫酸,用0.02 00 mol/L KMnO4溶液滴定,共用去31.0 mL KMnO4溶液;瘜W(xué)方程式如下:
5CaC2O4+2KMnO4+8H2SO4=K2SO4+2MnSO4+5CaSO4+10CO2↑+8H2O
(1)寫出CaO2受熱分解的化學(xué)方程式。
(2)計(jì)算樣品中CaO2的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
(3)計(jì)算樣品中CaO2?xH2O的x值。
13.(1)鄰苯二甲酸氫鉀(相對分子質(zhì)量為204.2)可以用于標(biāo)定NaOH溶液的濃度,反應(yīng)如下:KHC8H4O4+NaOHKNaC8H4O4+H2O。準(zhǔn)確稱取KHC8H4O4晶體0.5105g,溶于水后加 入酚酞指示劑,用NaOH溶液滴定至溶液呈淡紅色消耗NaOH20.00mL。計(jì)算NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度(結(jié)果保留4位有效數(shù)字)。
(2)食醋中除醋酸外,還含有其他有機(jī)酸,食醋的總酸度以每1000mL食醋中含醋酸(其他酸也 折算作醋酸)的質(zhì)量(g)表示,通常寫作CH3COOH%。用移液管移取市售食醋50.00mL,置于2 50mL容量瓶中,用水稀釋至刻度。再從中移取25.00mL,用上小題已知濃度的NaOH溶液滴定 ,消耗堿液體積為V(mL),寫出CH3COOH%的計(jì)算式。
(3)已知0.1mol/L鄰苯二甲酸溶液的pH大于1,取等體積的鄰苯二甲酸溶液和某KOH溶液混合,測得混合溶液的pH等于7,則堿與酸的濃度比值(x)為 (選填下列選項(xiàng)編號)。
A.x>2 B.x=2 C.2>x>1 D.x=1
E.1>x> F.x=
14.為除去火力發(fā)電站的廢氣中的二氧化硫,可用碳酸鈣或氫氧化鈣的懸濁水溶液洗滌,反應(yīng)產(chǎn)物為石膏(CaSO4?2H2O)。
(1)寫出上述兩個(gè)反應(yīng)的化學(xué)方程式。
(2)設(shè)廢氣10000m3/h,含二氧化硫0.150%(0℃,1.01×105Pa),二氧化硫的凈化率為95%,問一晝夜需要多少kg碳酸鈣?
(3)在2題的條件下每天得到多少kg石膏?
15.如下圖為電解NaOH溶液的示意圖:
(1)在圖中標(biāo)出鈉離子和氫氧根離子的運(yùn)動方向。
(2)已知電流表的讀數(shù)是0.6A,則一秒鐘通過溶液截面的陰、陽離子數(shù)分別為 ,
。
(3)寫出電解氫氧化鈉水溶液的化學(xué)反應(yīng)方程式:
(4)從能量轉(zhuǎn)化的角度看,通電時(shí)能量由 能轉(zhuǎn)化為 能與 能。在上述電路中,若電源電動勢為ε,內(nèi)阻為r ,電解槽中溶液的等效電阻為R,電流表的讀數(shù)為I,電解時(shí)間為t,則這段時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化為化 學(xué)能的能量為 。
(5)將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.052(5.2%)的NaOH溶液1L(密度為1.06g?cm-3)用鉑電極電解,當(dāng)溶液中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)改變了0.010(1.0%)時(shí)停止電解。則電解后
①溶液中所含溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。
②陽極上析出物質(zhì)的物質(zhì)的量為 。
(6)已知鉛蓄電池充、放電的總反應(yīng)式為:
Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O
上題(5)NaOH溶液電解時(shí)若使用鉛蓄電池作電源,電解過程中蓄電池內(nèi)消耗硫酸的物質(zhì)的量 至少為 。
(一)選擇題
1.B 2.D 3.B、D 4.A 5.B、D 6.C 7.B 8.C 9.D 10.C 11.2, 11.A 12.B 13.B 14.B 15.C 16.D 17.A 18.A
(二)非選擇題
1.MgH2,酸足量時(shí)△1=,酸不足時(shí) Δ1=A-1。AlH2,堿足量時(shí)Δ2=,堿不足時(shí)Δ2=B-3.
①酸堿均過量時(shí),要使天平平衡需Δ1=Δ2,有的關(guān)系,取值范圍0<A<12是對的。0<B<27是不對的,因?yàn)楫a(chǎn)生等量H2時(shí) 耗Al量比Mg少,故應(yīng)由B==12.3 75,得0<B<12.375.②酸堿均不足時(shí),并非A=B>12,應(yīng)是A-1=B-3,即A=B-2,這是關(guān) 鍵,取值范圍B>27,A>25而無上限(只需符合A=B-2)。③酸對Mg不足,堿對Al有余時(shí),應(yīng)為A-1=。取值范圍怎樣?酸對Mg不足,當(dāng)然需A>12,這時(shí)B應(yīng)由A-1=算式而定,將A>12代入知B>12.375,故B的取值范圍為27>B>1 2.375.而Mg是否為27>A>12?不是的。當(dāng)B<27時(shí),A應(yīng)由=A-1決 定,即=A-1得A=25,令B<27,則A<25,A的取值范圍為12<A<25。④酸對Mg有余,堿對Al不足時(shí),應(yīng)有=B-3,而A<12,B>27,可見這種情況是不可能的。
2.(1)80% (2)40%
3.(1)因?yàn)樵?0℃、40℃、75℃時(shí)剩余固體量依次減少,所以說明10℃和40℃時(shí)溶液一定是 飽和的。
設(shè)加入的水為x.
(104-81)∶100=(201-132)∶x,解得x=300 g
(2)在75℃時(shí),混合物中硝酸鈉是否全部溶解了?設(shè)40℃到70℃時(shí),在300g水中又溶解了y g 硝酸鈉。
(150-104)∶100=y(tǒng)∶300,解得y=138 g>(132-72) g
說明硝酸鈉在70℃之前就已全部溶解了。
設(shè)10℃時(shí)300 g水中溶解了z g硝酸鈉。
81∶100=z∶300, z=243 g
從10℃到75℃又溶解的硝酸鈉:201-72=129(g)
混合物中總共含硝酸鈉:243+129=372(g)。
(3)設(shè)t℃時(shí)硝酸鈉恰好溶解在300 g水中,此時(shí)硝酸鈉的溶解度為S g。
S∶100=372∶300, S=124 g
查硝酸鈉溶解度表可得溫度為60℃。故完全溶解混合物中硝酸鈉所需最低溫度為60℃。
4.(1)20 (2)50
5.(1)0.15 mol (2)141.4 g (3)7
6.(1)20% (2)3.93 mol/L (3)4.27 mol
7.有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式:Zn+FeCl2Fe+ZnCl2
Zn+CuCl2Cu+ZnCl2
(1)根據(jù)溶液Cl-的物質(zhì)的量和反應(yīng)前后固體的質(zhì)量變化兩關(guān)系可求得Fe2+和Cu2+的量。
設(shè)FeCl2 x mol,CuCl2y mol,則有
解得:x=,
則[Cu2+]=,
[Fe2+]=。
(2)由于x+y=0.2a mol,且b g Zn粉為過量,則b≥0.2a?65 g,即b≥13a g。
(3)在Cl-的總量一定的情況下,溶液中Cu2+和Fe2+總量也一定,消耗的Zn的總量也不變,所以濾液c的質(zhì)量越大,則生成的Cu越多,原溶液中CuCl2的含量越大;當(dāng)原溶液中只含CuCl2時(shí),濾渣c(diǎn)的質(zhì)量最大。
即Fe2+=0,有b-0.2a-c=0,c=b-0.2a。
8.40.4% (12)n=1 9.(1)2,5
W、W(H2O)
W、W(Cu)
W、V(H2)
W(H2O)、W(Cu)
W(Cu)、V(H2)
(2)
10.(1)1cm3中陰、陽離子總數(shù)=()3
1cm3中Ni2+―O2-離子對數(shù)=()3×
密度=
(2)解法Ⅰ:設(shè)1 mol中含Ni3+x mol, Ni2+(0.97-x)mol。
根據(jù)電中性 3x mol +2(0.97-x)mol=2×1 mol ∴x=0.06
Ni2+為(0.97-x)mol=0.91 mol
離子數(shù)之比 Ni3+:Ni2+=0.06∶0.91=6∶91
11.(1)M(OH)2+2NaHCO3=MCO3↓+Na2CO3+2H2O (2)②
(3)M的相對原子質(zhì)量為137,NaHCO3的質(zhì)量58.8 g
12.(1)2CaO2CaO+O2 (2)80.0% (3)
13.(1)要求由質(zhì)量、摩爾質(zhì)量以及體積、濃度分別列出酸和堿的物質(zhì)的量,再根據(jù)中和反應(yīng)中酸堿物質(zhì)的量關(guān)系列式求得堿的濃度。
∵
∴
(2)在上題求得的基礎(chǔ)上,同樣利用酸堿中和反應(yīng),求得食醋稀釋液中CH3COO H的物質(zhì)的量,經(jīng)換算后得出C3COOH%的表示式。
∵
∵CH3COOH%=
與第(1)題相比,由于需要經(jīng)過換算以及正確理解CH3COOH%的含義,所以難度略有上升。
(3)要求學(xué)生能迅速接受并理解試題給出的兩個(gè)信息,據(jù)此做出判斷。這兩條信息是:①由第(1)上題得知,KHC8H4O4可以進(jìn)一步與NaOH發(fā)生中和反應(yīng),說明KHC8H4O4溶 液呈酸性(從指示劑顏色變化可知,它與NaHCO3不同,NaHCO3是呈弱堿性的)。②0.1mol /L鄰苯二甲酸(H2C8H4O4)溶液的pH大于1,說明溶液的濃度大于電離出的,證明這是弱酸,既然是弱酸,當(dāng)它完全中和后生成的正鹽溶液應(yīng)呈弱堿性(強(qiáng)堿弱酸鹽 水解,溶液呈弱堿性),所以,鄰苯二甲酸和KOH溶液混合后,若pH=7,說明鄰苯二甲酸和第 一步中和反應(yīng)(生成KHC8H4O4)已完全,即>1,但第 二步中和反應(yīng)(KHC8H4O4K2C8H4O4)尚不完全,即<2,現(xiàn)在酸和堿的體積相同,所以在1 ~2之間,即2>x>1,答案為C。
14.(1)SO2+CaCO3+O2+2H2OCaSO4?2H2O+CO 2
SO2+Ca(OH)2+O2+H2OCaSO4?2H2O
(2)=10000×0.0015×24=360(m3)=3.6×105(dm3)
=15276.86(mol)
=15267.86×100=1526786(g)=1.53×103(kg)
(3)=15267.86×172=2626071.92(g)=2.63×103
15.(1)OH-向右移動 Na+向左移動
(2)0.3C 0.3C
(3)2H2O2H2+O2?
(4)電,化學(xué),內(nèi),Iεt-I2(R+r)t
(5)(1)0.062(6.2%);4.75mol
(6)19mol
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