2020-2021高考化学压轴题专题复习—物质的量的综合附答案
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2020-2021高考化学压轴题专题复习—物质的量的综合附答案
一、高中化学物质的量
1.以下涉及的物质中A 、B 、C 都是化合物;请注意各小题之间可能有的联系。
(1)一定条件下,9.80g NH 4Br 跟3.60g 的某钙盐A 恰好反应,生成了4.48L (标准状况)气态产物B 和固体产物C 。
标准状况下,B 气体的密度为0.76g/L ,氮的质量分数为82.35%,其余是氢。
试求B 的分子式_____________ 。
(2)25℃、101.3KPa 时,气体摩尔体积为24.5L/mol. 该状况下,1体积水(密度为1g/cm 3)吸收560体积B 气体得到密度为0.91 g/cm 3的溶液,则该溶液中溶质的质量分数为_____%(溶液中的溶质以B 计量;保留2位小数);溶液的物质的量浓度为__________ mol /L (保留2位小数)。
(3)在催化剂作用下,B 可和NO 、NO 2混合气体反应生成液态水和一种单质气体D (可不考虑气体反应物与生成的液态水之间的作用)。
在常温常压下,将密度一定的NO 、NO 2混合气体和B 在不同体积比时进行了四次实验,所得数据如下:
则原NO 、NO 2混合气体中NO 的体积分数为________%;第四次实验所得气体的平均摩尔质量为_______(保留2位小数)。
(4)将9.80g NH 4Br 跟过量的氧化鈣共热,充分反应后生成水、1.70gB 气体和固体产物C ,则C 的化学式为__________;试根据有关数据,求钙盐A 的化学式_______ 。
【答案】NH 3 27.98 14.98 20 22.76 CaBr 2 Ca(NH 2)2或CaN 2H 4
【解析】
【分析】
(1)根据M=ρ⨯Vm 计算B 的相对分子质量,根据氮的质量分数为82.35%计算氢元素的质量分数,继而确定B 的分子式;
(2)根据溶液质量分数=⨯溶质的质量溶液的质量100%,溶液物质的量浓度c=n V
公式进行计算,结和已知信息寻找相应的量进行求解;
(3)根据体积比不同混合气体和密度,计算混合气体的平均摩尔质量;
(4)根据质量守恒和原子守恒确定相应物质的分子式。
【详解】
(1)标况下B 气体的密度为0.76g/L ,则B 的相对分子质量= 0.76 ⨯ 22.4= 17,其中氮的质量
分数为82.35%,则B分子中N原子数目=17?82.5%
14
⨯
=1,其余是氢,则H原子数目
=1714
3
1
-
=,则B为NH3,故答案为: NH3;
(2)假设氨气体积为560L,则水为1L,25C、101.3KPa时,气体摩尔体积为24.5L/mol,氨
气的物质的量=
560L
24.5L/mol
= 22.86mo,氨气的质量= 22.86mol⨯17g/ mol = 388.62g,1L
水的质量为1000g,则所得溶液质量分数=
388.62g
1000g388.62g
⨯
+
100%= 27.99%;所得溶液密
度为0.91g/cm3,故溶液物质的量浓度=1000?0.91?27.99%
17
⨯⨯
= 14.98 mol/L,故答案:
27.98;14.98;
(3)在催化剂作用下,NH3可和NO、NO2混合气体反应生成液态水和一种单质气体D,根据原子守恒电子守恒可知,D为N2。
第一次反应气体的相对分子质量
= 1.35⨯ 22.4= 30.24;第二次反应气体的相对分子质量= 1.25⨯ 22.4= 28;第三次反应气体的相对分子质量=1.04 ⨯ 22.4= 23.2,由反应后气体相对分子质量可知,第二次实验恰好完全反应气体为N2,说明第一次剩余氨气不足,第三次剩余氨气有剩余,令第二次实验中NO、NO2的总物质的量为1mol,则NH3为1.2mol,设NO为axmol,则NO2为(1-x)mol,根据电子转移守恒:2x +4(1-x)=1.2⨯[0-(-3)],解得x=0.2,故NO的体积分数
=0.2mol
1mol
⨯ 100%= 20%;
令第四次实验中NO、NO2的总物质的量为1mol,则NH3为2.2mol, NO为0.2mol,则NO2为(1- 0.2) mol= 0.8mol,令参加反应的氨气为ymol,根据电子转移守恒:
2⨯0.2 +4⨯0.8=y⨯ [0- (-3)],解得y= 1.2,剩余氨气为2.2mol - 1.2mol = 1mol,根据N原子
守恒可知生成N2的物质的量=1mol?1?.2mol
2
+
= 1.1mol,故反应后气体的平均摩尔质量
=1mol1?7g/mol?1?.1mol?28g/?mol
1mol 1.1mol
⨯+⨯
+
=22.76g/mol,故答案为:20;22.76;
(4)将9.80g NH4 Br跟过量的氧化钙共热,充分反应后生成水、1.70gNH3气体和固体产物C,由元素守恒,则C的化学式为CaBr2。
由(1)9.80g NH4Br跟3.60g的某钙盐A恰好反
应,生成了4.48L(标准状况)NH3和CaBr2,NH4Br的物质的量=
9.8g
98g/?mol
= 0.1mol,由Br
元素守恒可知CaBr2为0.05mol,由Ca元素守恒可知,3.6gA中含有Ca原子为0.05mol,
氨气的物质的量=
4.48L
22.4L/?mol
= 0.2mol,由N元素守恒可知3.6gA 中含有N原子为
0.2mol - 0.1mol= 0.1mol,由H元素守恒,3.6gA 中含有H原子为0.2mol⨯ 3-
0.1mol⨯4 = 0.2mo,故3.6gA中Ca、N、H原子物质的量之比= 0.05:0.1 :0.2= 1 :2:4,故A 的化学式为CaN2H4,故答案为:CaBr2;Ca(NH2)2或CaN2H4。
【点睛】根据M=ρ⨯Vm计算不同气体或混合气体的摩尔质量。
2.①同温同压下,同体积的氨气和硫化氢气体(H2S)的质量比为_________;
②同质量的氨气和硫化氢气体的体积比为_______________,其中含有的氢的原子个数比为___________;
③若二者氢原子数相等,它们的体积比为_____________;
④在相同条件下,在5.6g氮气中应添加___________g氨气所组成的混合气体与16g氧气所占的体积相等。
【答案】1:2 2:1 3:1 2:3 5.1
【解析】
【分析】
【详解】
①同温同压下,气体体积之比等于其物质的量之比,根据m=nM可知,同体积的氨气和硫化氢气体(H2S)的质量比为17g/mol:34g/mol= 1:2 ;
②根据n=m
M
可知,同质量的氨气与硫化氢的物质的量之比为34g/mol: 17g/mol=2:1;相同
条件下,气体体积之比等于其物质的量之比,二者体积之比为2:1,所含氢原子数目之比为(2⨯3):(1⨯2)=3:1;
③假设H原子为3mol,氨气为1mol,硫化氢为1.5mol,二者体积之比为
1mol: 1.5mol=2:3;
④氮气物质的量n=
5.6g
0.2mol
28g/mol
=,氧气物质的量n=
16g
32g/mol
= 0.2mol,则氨气物
质的量为=0.5mol-0.2mol=0.3mol ,氨气的质量为0.3mol⨯17g/mol=5.1g。
3.设N A代表阿伏加德罗常数的数值,判定下列说法是否正确,打√或×?
①22.4L(标准状况)氩气含有的质子数为18N A__________
②标准状况下,11.2 LCH4和C2H4混合物中含氢原子数目为2N A__________
③标准状况下,2.24LN2和O2的混合气体中分子数为0.2N A__________
④1mol的CO和N2混合气体中含有的质子数为14N A__________
⑤标准状况下,5.6LCO2气体中含有的氧原子数目为0.5N A__________
⑥1.6g由O2和O3组成的混合物中含有的O原子数目为0.1N A__________
⑦常温常压下,8g O2含有的电子数为4N A__________
⑧常温常压下,22.4LNO2和CO2的混合气体中O原子数目为2 N A__________
⑨标准状况下,22.4LCCl4中含有的CCl4分子数为N A__________
⑩常温常压下,18 g H2O中含有的原子总数为3N A__________
⑪标准状况下,11.2LCH3CH2OH中含有的分子数目为0.5N A__________
⑫常温常压下,2.24 L CO和CO2混合气体中含有的碳原子数目为0.1N A__________
【答案】√√ × √√√√ × × √ × ×
【解析】
【分析】
运用n=m/M、V=n×V m、n= V/ V m等公式的应用转换,先求出物质的量,然后求出分子的总个数,在根据这个分子中含有多少个相关微粒。
【详解】
①标准状况下,22.4L氩气的物质的量为1mol,1个氩气分子中含有18个电子,故22.4L (标准状况)氩气含有的质子数为18N A说法正确;
②标准状况下,11.2 LCH4和C2H4混合物的物质的量是:11.2L/(22.4L/mol)=0.5mol,1个CH4分子中、1个C2H4分子中都含有4个H原子,所含H原子的个数为0.5N A ×4=2N A,故标准状况下,11.2 LCH4和C2H4混合物中含氢原子数目为2N A说法正确;
③标准状况下,2.24LN2和O2的混合气体的物质的量是:2.24L/(22.4L/mol)=0.1mol,所含分子数为0.1N A,故标准状况下,2.24LN2和O2的混合气体中分子数为0.2N A说法错误;
④1mol的CO和N2混合气体的分子数为N A,1个CO分子中和N2分子中都含有14个质子,故1mol的CO和N2混合气体中含有的质子数为14N A说法正确;
⑤标准状况下,5.6LCO2气体的物质的量为5.6L/(22.4L/mol)=0.25mol,1个CO2分子中含有2个O原子,故标准状况下,5.6LCO2气体中含有的氧原子数目为0.5N A说法正确;
⑥1.6g由O2和O3组成的混合物中O原子的物质的量为0.1mol,故1.6g由O2和O3组成的混合物中含有的O原子数目为0.1N A说法正确;
⑦常温常压下,8g O2的物质的量为8g/( 32g/mol)=0.25mol,1个O2分子中含有16个电子,故8g O2含有的电子数为4N A说法正确;
⑧常温常压下,气体的摩尔体积不是22.4L/mol,故常温常压下,22.4LNO2和CO2的混合气体中O原子数目为2 N A说法错误;
⑨标准状况下, CCl4是液体,不能利用气体摩尔体积计算22.4LCCl4的物质的量,故标准状况下,22.4LCCl4中含有的CCl4分子数为N A说法错误;
⑩18 g H2O的物质的量为18g/( 18g/mol)=1mol,1个H2O分子中含有3个原子,故常温常压下,18 g H2O中含有的原子总数为3N A说法正确;
⑪标准状况下,CH3CH2OH是液体,不能利用气体摩尔体积计算11.2LCH3CH2OH的物质的量,故标准状况下,11.2LCH3CH2OH中含有的分子数目为0.5N A说法错误;
⑫常温常压下,气体的摩尔体积不是22.4L/mol,故2.24 L CO和CO2混合气体中含有的碳原子数目为0.1N A说法错误;
【点睛】
本题考查物质的量、阿伏伽德罗常数、气体摩尔体积、粒子的个数之间的计算,另外注意气体摩尔体积的适用范围。
4.为了将可称量的物质与难以称量的微观粒子之间联系起来,国际上采用了“物质的量”这一物理量,据此完成下列试题:
(1)等质量的O2和O3所含分子的物质的量之比为___。
(2)等温等压下,等体积的O2和O3所含分子个数比为___,质量比为___。
(3)设N A为阿伏加德罗常数的值,如果ag氧气中含有的分子数为b,则cg氧气在标准状况下的体积约是___(用含a、b、c、N A的式子表示)。
(4)实验室需要配制100mL1mol /L 的NaOH 溶液,进行如下操作:
①配制该溶液所需主要仪器除了托盘天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管,还需要的玻璃仪器___。
②计算需要NaOH 固体的质量:___g 。
③取出50 mL 配制好的溶液,此溶液中NaOH 的物质的量浓度为___。
④若出现如下情况,导致所配溶液浓度偏高的是___。
A .称量时砝码已经生锈
B .定容时仰视
C .溶解、转移溶液之后没有对烧杯和玻璃棒进行洗涤操作
D .定容摇匀后,液面低于容量瓶颈上的刻度线
【答案】3:2 1:1 2:3 A
22.4bc a N ⋅L 100mL 容量瓶 4.0 1mol /L A 【解析】
【详解】
(1)根据n m M
=可知,等质量的O 2和O 3的物质的量之比为2311(O ):(O ):3:23248
==n n ,所含分子的物质的量之比为3:2。
(2)根据阿伏加德罗定律,PV =nRT (R 为常数),在等温等压下,等体积的任一气体所含分子的物质的量相同,由N =nN A (N A 为常数)可知,分子个数比为1:1;由m =nM 可知,O 2和O 3的质量比为2:3。
(3)设N A 为阿伏加德罗常数的值,如果ag 氧气中含有的分子数为b ,则ag 氧气的物质的量A A N b n N N ==,摩尔质量1
A A
m ag aN M g mol b n b mol N -===g ,即当氧气为cg ,物质的量1A A m cg bc n mol aN M aN g mol b
-===g ,在标准状况下的体积22.4m A bc V nV aN == L 。
(4)①实验室需要配制100mL1mol /L 的NaOH 溶液,则配制该溶液所需主要仪器为托盘天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管和100mL 容量瓶 。
②需要NaOH 固体的质量111001404--===⨯⨯=g g m nM cVM mL mol L g mol g 。
③溶液具有均一性,物质的量浓度不随着溶液的体积发生改变,浓度仍然为1mol /L 。
④A .称量时砝码已经生锈,实际砝码质量增大,称得的氢氧化钠质量增大,浓度偏高; B .定容时仰视,实际加水量偏高,溶液浓度偏低;
C .溶解、转移溶液之后没有对烧杯和玻璃棒进行洗涤操作,剩余部分溶质残留,导致容量瓶内部溶质减小,溶液物质的量浓度偏低;
D .定容摇匀后,溶液物质的量浓度固定,液面低于容量瓶颈上的刻度线对结果无影响。
答案为A 。
【点睛】
根据
n
c
V
可得,一定物质的量浓度溶液配制的误差都是由溶质的物质的量n和溶液的体
积V引起的。
误差分析时,关键要看配制过程中引起n和V怎样的变化。
在配制一定物质的量浓度溶液时,若n比理论值小,或V比理论值大时,都会使所配溶液浓度偏小;若n 比理论值大,或V比理论值小时,都会使所配溶液浓度偏大。
需要具体问题具体分析。
5.根据你对金属钠性质的了解,回答下列问题:
(1)关于钠的叙述中,正确的是________(填字母)。
A.钠是银白色金属,硬度很大
B.将金属钠放在石棉网上,用酒精灯加热后金属钠剧烈燃烧,产生黄色火焰,生成过氧化钠
C.金属钠在空气中燃烧,生成氧化钠
D.金属钠的熔点很高
(2)由于金属钠很容易跟空气中的______、________等物质反应,通常将它保存在
_______里。
(3)将一小块钠投入到下列溶液中,既能产生气体又会出现白色沉淀的是________(填字母)。
A.稀硫酸 B.硫酸铜溶液
C.氢氧化钠溶液 D.氯化镁溶液
(4)为粗略测定金属钠的相对原子质量,设计的装置如图所示,该装置(包括水)的总质量为ag,将质量为bg的钠(不足量)放入水中,立即塞紧瓶塞。
完全反应后再称量此装置的总质量为cg。
①列出计算钠相对原子质量的数学表达式______________(用含有a、b、c的算式表示)。
②无水氯化钙的作用是____________________。
【答案】B 氧气水蒸气煤油 D b/(a+b-c) 吸收H2中所含的H2O(g)
【解析】
【分析】
(1)根据钠的性质分析解答;
(2)钠的性质很活泼,易和水、氧气反应,据此解答;
(3)金属钠投入水中生成氢氧化钠和氢气,根据溶液中的溶质分析解答;
(4)①根据钠与水反应产生氢气的质量关系以及反应前后质量差解答;
②根据产生的气体中含有水蒸气分析判断。
【详解】
(1)A 、钠是银白色金属,硬度很小,可以用小刀切,故A 错误;
B 、钠在空气中燃烧产物是淡黄色的过氧化钠,故B 正确;
C 、钠在空气中燃烧产物是淡黄色的过氧化钠,不是氧化钠,故C 错误;
D 、金属钠的熔点很低,故D 错误;
故答案选B ;
(2)钠性质很活泼,易和水、氧气反应,所以保存钠时要隔绝空气和水,钠和煤油不反应,且密度大于煤油,所以保存钠可以放在煤油中;
(3)A .钠和稀硫酸反应生成硫酸钠和氢气,没有沉淀产生,A 不选;
B .钠投入硫酸铜溶液中,首先和水反应生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠,但沉淀不是白色的,而是蓝色的,B 不选;
C .钠投入氢氧化钠溶液中生成氢氧化钠和氢气,没有沉淀,C 不选;
D .钠投入氯化镁溶液中生成氯化钠、氢氧化镁白色沉淀和氢气,D 选。
答案选D 。
(4)①金属与水发生反应放出氢气的质量=ag +bg -cg =(a +b -c )g ,假设金属为R ,其相对原子质量为M ,根据金属钠与水反应放出氢气的关系,可推断该金属与水放出氢气关系如下:
2R ~~~~~H 2
2M 2
bg (a +b -c )g
解得M =()
b a b
c +-; ②氯化钙具有吸水能力,是常用的干燥剂,在装置中吸收生成氢气中的水,而防止水分流失。
6.NH 3、NO 、NO 2都是常见重要的无机物,是工农业生产、环境保护、生命科学等方面的研究热点。
(1)写出氨在催化剂条件下与氧气反应生成NO 的化学方程式_____。
(2)氮氧化物不仅能形成酸雨,还会对环境产生的危害是形成_____。
(3)实验室可用Cu 与浓硝酸制取少量NO 2,该反应的离子方程式是_____。
(4)为了消除NO 对环境的污染,根据氧化还原反应原理,可选用NH 3使NO 转化为两种无毒气体(其中之一是水蒸气),该反应需要催化剂参加,其化学方程式为_____。
(5)一定质量的Cu 与适量浓硝酸恰好完全反应,生成标准状况下NO 2和NO 气体均为2240mL 。
向反应后的溶液中加入NaOH 溶液使Cu 2+刚好完全沉淀,则生成Cu (OH )2沉淀的质量为_____克。
【答案】4NH 3+5O 2催化剂 加热4NO +6H 2O 光化学烟雾 Cu +4H ++2NO 3﹣=Cu 2++2NO 2↑+2H 2O
4NH 3+6NO
催化剂5N 2+6H 2O 19.6
【解析】
【分析】 (1)氨气和氧气在催化剂的条件下反应生成一氧化氮和水;
(2)氮氧化物还可以形成光化学烟雾,破坏臭氧层;
(3)铜和浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水,浓硝酸和硝酸铜都能写成离子形式; (4)氨气使一氧化氮转化为两种无毒气体,其中一种是水蒸气,另外一种为氮气;
(5)根据电子转移守恒计算铜的物质的量,由铜原子守恒可得氢氧化铜的物质的量,在根据m =nM 计算。
【详解】
(1)氨气与氧气在催化剂条件下生成NO 与水,反应方程式为:
4NH 3+5O 2催化剂 加热4NO +6H 2O ,
故答案为:4NH 3+5O 2催化剂 加热4NO +6H 2O ;
(2)氮氧化物还可以形成光化学烟雾、破坏臭氧层等,故答案为:光化学烟雾;
(3)Cu 与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮与水,浓硝酸、硝酸铜都写成离子形式,反应
离子方程式为:Cu +4H ++2NO 3﹣=Cu 2++2NO 2↑+2H 2O ,答案为:Cu +4H ++2NO 3﹣=
Cu 2++2NO 2↑+2H 2O ;
(4)NH 3使NO 转化为两种无毒气体,其中之一是水蒸气,另外一种为氮气,反应方程式为:4NH 3+6NO 催化剂5N 2+6H 2O ,
故答案为:4NH 3+6NO 催化剂5N 2+6H 2O ;
(5)n (NO 2)=n (NO )=2.24L ÷22.4L /mol =0.1mol ,根据电子转移守恒,可知n (Cu )=0.1mol 10.1mol 32
⨯+⨯=0.2mol ,由Cu 原子守恒可得氢氧化铜的物质的量为0.2mol ,生成Cu (OH )2沉淀的质量为0.2mol ×98g /mol =19.6g ,故答案为:19.6。
【点睛】
掌握有关硝酸反应的计算,一般用守恒方法,如电子守恒,反应中氮元素得到电子物质的量等于铜失去电子的物质的量,也等于铜离子结合的氢氧根的物质的量,据此计算即可。
7.根据所学知识,回答下列问题:
(1)高铁酸钠(Na 2FeO 4)可作为高效、多功能水处理剂,其摩尔质量是__________。
高铁酸钠可与水反应生成Fe(OH)3胶体、氢氧化钠和氧气,写出相应的离子方程式:
_____________。
(2)戴维通过电解法首先制得了金属钠,随后几十年内,工业上采用铁粉和氢氧化钠高温熔
融的方法制得钠蒸气,同时获得Fe3O4和氢气。
写出该反应的化学方程式_____________,该反应中属于电解质但不属于氧化物的物质是________________(填化学式),若制得22.4L(折算为标准状况下)钠蒸气,转移电子的数目为________________。
(3)漂白粉常用于饮水、污水、排泄物及被污染的环境消毒,其主要成分是氯化钙和次氯酸钙[Ca(ClO)2],有效成分为次氯酸钙。
为测得某漂白粉的有效成分含量,称取A g漂白粉样品溶解,往所得溶液中通入CO2至不再产生沉淀为止,反应的化学方程式为
Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO,若反应生成次氯酸(HClO)的物质的量为Kmol,则该漂白粉中有效成分的质量分数为___________%(用含A、K的式子表示)。
【答案】166g/mol 4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑
3Fe+4NaOH=4Na↑+Fe3O4+2H2↑ NaOH 2N A或1.204×10247150K A
【解析】
【分析】
(1)摩尔质量以g/mol为单位,数值上等于其相对分子质量;根据电子转移守恒、电荷守恒、原子守恒配平书写离子方程式;
(2)由题意可知,Fe与NaOH在高温条件下生成Na蒸气、Fe3O4和H2,配平书写化学方程式;反应中属于电解质但不属于氧化物的物质是NaOH;反应中Na、H元素化合价降低,根据方程式计算生成氢气的量,根据Na元素、H元素化合价变化计算转移电子数目;(3)根据HClO的量计算Ca(ClO)2的质量,再根据质量分数的定义式计算。
【详解】
(1)Na2FeO4的相对分子质量为166,故其摩尔质量为166g/mol。
高铁酸钠可与水反应生成Fe(OH)3胶体、氢氧化钠和氧气,相应的离子方程式:4FeO42-+10H2O=4Fe(OH)3(胶体)+8OH-+3O2↑;
(2)由题意可知,Fe与NaOH在高温条件下生成Na蒸气、Fe3O4和H2,反应方程式为:
3Fe+4NaOH4Na↑+Fe3O4+2H2↑,反应中属于电解质但不属于氧化物的物质是NaOH,Na的物质的量n(Na)=224L÷22.4L/mol=1mol,由方程式可知生成氢气为
1mol×1
2
=0.5mol,故转移电子的物质的量n(e-)=1mol×1+0.5mol×2=2mol,则转移电子数目
N(e-)=2mol×N A/mol=2mol×(6.02×1023mol-1)=1.204×1024;
(3)由Ca(ClO)2+CO2+H2O=CaCO3↓+2HClO可知,n[Ca(ClO)2]=1
2
n(HClO)=
1
2
×Kmol=0.5Kmol,
则该漂白粉中有效成分的质量分数
0.5Kmol143g/mol
ω
Ag
⨯
=×100%=7150K
A
%。
【点睛】
本题考查化学方程式和离子方程式的书写、电解质、摩尔质量等概念及化学计算的知识。
掌握化学基础知识和物质的量的有关计算公式是解题基础,考查了学生运用知识分析问题和解决问题的能力。
8.卤素及其化合物在工农业生产和人类生活中都有着重要的应用。
(1)碘是人体不可缺乏的元素,为了防止碘缺乏,现在市场上流行一种加碘盐,就是在精盐中添加一定量的KIO3进去。
某研究小组为了检测某加碘盐中是否含有碘,查阅了有关的资料,发现其检测原理是:KIO3+5KI+3H2SO4=3I2+3H2O+3K2SO4
①氧化剂与还原剂的物质的量比是_______;如果反应生成0.3mol的单质碘,则转移的电子数目是_______。
②先取少量的加碘盐加蒸馏水溶解,然后加入稀硫酸和KI溶液,最后加入一定量的CCl4,振荡,这时候,观察到的现象是_____;
③若采用下图实验装置将四氯化碳和I2的混合溶液分离。
写出图中仪器的名称:①_____;该装置还缺少的仪器是_____;冷凝管的进水口是:_____(填g或f)。
(2)实验室常用MnO2和浓盐酸制氯气,反应原理:MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
①实验室用MnO2和浓盐酸制氯气的离子方程式:__________________________
②上述反应中氧化剂:__________,还原剂:__________,被氧化的HCl和未被氧化的HCl 的比值______________。
③a : Cl2+2I-=I2+2Cl-; b: Cl2+2Fe2+=2Fe3++Cl-; c:2Fe3++2I-=I2+2Fe2+。
Cl2、I2、Fe3+的氧化性由强到弱的顺序:_________________________
【答案】1:5 0.5N A溶液分层,下层液为紫红色蒸馏烧瓶温度计 g MnO2+4H++2Cl-(浓)Mn2++Cl2↑+2H2O MnO2 HCl 1:1 Cl2>Fe3+>I2
【解析】
【分析】
(1)①KIO3+5KI+3H2SO4→3I2+3K2SO4+3H2O中,I元素的化合价由+5价降低为0,I元素的化合价由-1价升高为0,化合价升高值=化合价降低值=转移电子数,根据化合价变化确定电子转移情况;
②碘易溶于有机溶剂,在四氯化碳在的溶解度远大于在水中,加入四氯化碳萃取水中的碘,四氯化碳与水不互溶,溶液分成两层,四氯化碳的密度比水,有机层在下层,碘溶于四氯化碳呈紫红色,上层几乎无色;
③依据蒸馏的正确操作与注意事项分析;
(2)①实验室常用MnO2和浓盐酸制氯气;
②依据氧化还原反应的规律分析;
③依据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性分析作答;
【详解】
(1)①反应中氧化剂为KIO3,还原剂为KI,氧化剂与还原剂的物质的量比是1:5;生成
3molI2,电子转移5mol,生成0.3mol的单质碘转移的电子0.5mol,转移的电子的数目为
0.5N A ;
②溶液分层且I 2溶于CCl 4中呈紫色,密度较大,因此观察到的现象是溶液分层,下层液为紫红色;
③该图为蒸馏装置①是蒸馏烧瓶,②是锥形瓶;在蒸馏时需要测量温度,还需要温度计;冷凝水进出水方向为“下进上出”,即g 口为进水口;
(2)①实验室常用MnO 2和浓盐酸制氯气,反应原理:MnO 2+4HCl (浓)
MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O ,离子反应为:MnO 2+4H ++2Cl -(浓)Mn 2++ Cl 2↑+2H 2O ; ②反应中Mn 元素化合价从+4价降低到+2价,Cl 元素化合价从-1价升高到0价,MnO 2作氧化剂,HCl 作还原性,盐酸具有还原性和酸性,且被氧化的HCl 和未被氧化的HCl 的比值为1:1;
③a 反应中Cl 2作氧化剂,I 2为氧化产物,氧化性Cl 2> I 2,b 反应中Cl 2作氧化剂,Fe 3+为氧化产物,氧化性Cl 2> Fe 3+,c 反应中Fe 3+作氧化剂,I 2为氧化产物,氧化性Fe 3+> I 2,综上,氧化性Cl 2>Fe 3+>I 2。
【点睛】
本题的难点是氧化性强弱的判断,一般根据氧化还原反应原理来判断
(1)氧化性强弱:氧化剂>氧化产物。
(2)还原性强弱:还原剂>还原产物。
9.实验室可用如下方法制取Cl 2,根据相关信息,回答下列问题:
(1)在该反应中,HCl 表现的性质有______、________.
①MnO 2 +4HCl (浓)ΔCl 2↑+ MnCl 2+ 2H 2O
(2)若反应中有0.1mol 的氧化剂被还原,则被氧化的物质为________(填化学式),被氧化物质的物质的量为 _____,同时转移电子数为_____(用N A 表示)。
(3)将(2)生成的氯气与 0.2mol H 2 完全反应,生成的气体在标准状况下所占体积为_________,将此产物溶于水配成100mL 溶液,此溶液的物质的量浓度为_______。
(4)②KClO 3+6HCl(浓)=3Cl 2↑+KCl +3H 2O③2KMnO 4+16HCl(浓)=2KCl +2MnCl 2+5Cl 2↑+8H 2O
若要制得相同质量的氯气,①②③三个反应中电子转移的数目之比为____。
(5)已知反应4HCl(g)+O 2 Δ催化剂2Cl 2+2H 2O(g),该反应也能制得氯气,则MnO 2、O 2、KMnO 4三种物质氧化性由强到弱的顺序为_______。
(6)将不纯的NaOH 样品2.50 g(样品含少量Na 2CO 3和水),放入50.0 mL 2.00mol/L 盐酸中,充分反应后,溶液呈酸性,中和多余的酸又用去40.0 mL 1.00 mol/L 的NaOH 溶液。
蒸发中和后的溶液,最终得到固体的质量为_______。
【答案】还原性 酸性 HCl 0.2mol 0.2N A 8.96L 4mol/L 6:5:6 KMnO 4> MnO 2> O 2
5.85g
【解析】
【分析】
(1)盐酸与二氧化锰反应化合价发生变化,且能与碱性氧化物反应;
(2)还原剂被氧化,求解被还原的还原剂的量;
(3) 根据方程式及c=n V
计算; (4) ①生成1mol 氯气时,转移2mol 电子;②生成1mol 氯气时,转移
53mol 电子;③生成1mol 氯气时,转移2mol 电子;
(5)根据氧化剂的氧化性越强,则反应越容易,进行推理;
(6)根据Cl -离子守恒进行计算。
【详解】
(1)盐酸与二氧化锰反应化合价由-1变为0,作还原剂,表现还原性;与碱性氧化物反应,表现酸性;
(2)若0.1mol 的氧化剂被还原,还原剂被氧化,物质为HCl ,被还原的物质的量为0.2mol ,转移0.2mol 电子,即0.2N A ;
(3) H 2 + Cl 2=2HCl ,0.2mol 氯气与0.2mol H 2 完全反应,生成0.4molHCl ,标况下的体积为
8.96L ;c=n V =0.40.1
=4mol/L ; (4) ①生成1mol 氯气时,转移2mol 电子;②生成1mol 氯气时,转移
53mol 电子;③生成1mol 氯气时,转移2mol 电子;电子转移的数目之比为6:5:6;
(5)根据反应①、③和4HCl(g)+O 2 Δ催化剂2Cl 2+2H 2O(g)可知,MnO 2、O 2、KMnO 4三种物质均可制取氯气,且反应的条件下由易到难,氧化剂的氧化性越强,则反应越容易,则氧化性由强到弱的顺序为KMnO 4> MnO 2> O 2;
(6)反应后的溶液的溶质为NaCl ,且加热蒸干后得到的固体也为NaCl ,根据Cl -离子守恒,n (NaCl )= n (HCl )=50.0 mL×2.00mol/L=0.1mol ,其质量为5.85g 。
10.在花瓶中加入“鲜花保鲜剂”,能延长鲜花的寿命。
下表是500mL“鲜花保鲜剂”中含有的成分,阅读后回答下列问题:
(1)下列“鲜花保鲜剂”的成分中,属于非电解质的是__________________。
A.蔗糖 B.硫酸钾 C.高锰酸钾 D.硝酸银
(2)配制上述1L上述“鲜花保鲜剂”所需的仪器有:量筒、玻璃棒、药匙、烧杯、托盘天平、__________________、__________________(在横线上填写所缺仪器的名称),需要高锰酸钾___________mol。
(3)在溶液配制过程中,下列操作对配制结果没有影响的是___________________。
A.定容时俯视容量瓶刻度线
B.容量瓶在使用前未干燥,里面有少量蒸馏水
C.容量瓶在使用前刚刚配制完一定物质的量浓度的NaCl溶液而未洗净
D.定容摇匀后发现液面低于容量瓶的刻度线,但未做任何处理
(4)“鲜花保鲜剂”中K+(阿司匹林中不含K+)的物质的量浓度为________mol·L-1。
【答案】A 胶头滴管 1000mL容量瓶 0.004 BD 0.024
【解析】
【分析】
(1)电解质指在溶液中或熔融状态下能导电的化合物,在溶液中和熔融状态下都不能导电的化合物属于非电解质,常见非电解质包括:非金属氧化物、大多数有机物(如乙醇、葡萄糖等)、氨气等;
(2)根据实验操作的步骤(计算→称量→溶解、冷却→移液→洗涤→定容→摇匀→装瓶贴签)以及每步操作需要仪器确定反应所需仪器分析;根据500mL“鲜花保鲜剂”中需要高锰酸钾质量分析需要高锰酸钾物质的量;
(3)根据c=n
V
分析操作对溶质的物质的量或对溶液的体积的影响判断,溶质减少,浓度
偏小,体积偏大,浓度偏小;
(4)求出K+的物质的量、根据溶液的体积,利用物质的量浓度的公式来计算。
【详解】
(1)A.蔗糖含有蔗糖分子,在水溶液中,不能电离,只存在分子,不能导电,是非电解质,故A正确;
B.硫酸钾,能电离出硫酸根离子和钾离子,能导电,是化合物,是电解质,故B错误;
C.高锰酸钾是盐,能在水溶液中和熔融状态下电离出自由移动的离子而导电,是电解质,故C错误;
D.硝酸银,溶于水溶液中或在熔融状态下就能够导电,是电解质,故D错误;
故答案为:A;
(2)配制顺序是:计算→称量→溶解、冷却→移液→洗涤→定容→摇匀→装瓶→贴签,一般用天平称量(用到药匙)称量,在烧杯中溶解,冷却后转移到1000mL容量瓶中,并用玻璃棒引流,转移完毕,用少量蒸馏水洗涤烧杯及玻璃棒2∼3次并将洗涤液全部转移到容量瓶中,。