衔接点20 物质的量在化学实验中的应用-2022年高一化学预科班 含答案 解析
展开衔接点20 物质的量在化学实验中的应用
一、物质的量浓度、质量分数、溶解度间的换算
由定义出发,运用公式:c=、质量分数=×100%进行推理,注意密度的桥梁作用,不要死记公式。
(1)物质的量浓度(c)与溶质质量分数(w)的换算
体积为V,密度为ρ g·cm-3的溶液,含有摩尔质量为M g·mol-1的溶质m g,溶质的质量分数为w,则溶质的物质的量浓度c与溶质的质量分数w的关系是:c=====,反之,w=。
(2)物质的量浓度(c)与溶解度(S)的换算
若某饱和溶液的密度为ρ g·cm-3,溶质的摩尔质量为M g·mol-1,溶解度为S g,则溶解度与物质的量浓度的表达式分别为:S=,c===。
二、溶液稀释和混合的计算
(1)溶液稀释定律(守恒观点)
①溶质的质量在稀释前后保持不变,即m1w1=m2w2。
②溶质的物质的量在稀释前后保持不变,即c1V1=c2V2。
③溶液质量守恒,m(稀)=m(浓)+m(水)(体积一般不守恒)。
(2)同溶质不同物质的量浓度的溶液的混合计算
①混合后溶液体积保持不变时,c1V1+c2V2=c混×(V1+V2)。
②混合后溶液体积发生改变时,c1V2+c2V2=c混V混,其中V混=。
(3)溶质相同、质量分数不同的两溶液混合定律(教师用书独具)
①等质量混合
两溶液等质量混合时(无论ρ>1 g·cm-3还是ρ<1 g·cm-3),混合后溶液中溶质的质量分数w=(a%+b%)。
②等体积混合
a.当溶液密度大于1 g·cm-3时,必然是溶液浓度越大,密度越大,如H2SO4、HNO3、HCl、NaOH等多数溶液等体积混合后,质量分数w>(a%+b%)。
b.当溶液密度小于1 g·cm-3时,必然是溶液浓度越大,密度越小,如酒精、氨水等少数溶液等体积混合后,质量分数w<(a%+b%)。
题组一 有关物质的量浓度、溶质质量分数、溶解度的换算
1.[2016·全国卷Ⅱ,36(5)节选]一种双氧水的质量分数为27.5%(密度为1.10 g·cm-3),其浓度为________mol·L-1。
【答案】 8.9
【解析】 假设溶液的体积为1 L,则1 L溶液中含H2O2的质量:
m=1 000 mL×1.10 g·cm-3×27.5%=1.10×275 g,
c(H2O2)==≈8.9 mol·L-1。
2.已知某饱和NaCl溶液的体积为V mL,密度为ρ g·cm-3,质量分数为w,物质的量浓度为c mol·L-1,溶液中含NaCl的质量为m g。
(1)用m、V表示溶液的物质的量浓度:_______________________________________________。
(2)用w、ρ表示溶液的物质的量浓度:______________________________________________。
(3)用c、ρ表示溶质的质量分数:__________________________________________________。
(4)用w表示该温度下NaCl的溶解度:______________________________________________。
【答案】
(1) mol·L-1 (2) mol·L-1 (3)×100% (4) g
【解析】
(1)c= mol·L-1= mol·L-1。
(2)c== mol·L-1。
(3)w=×100%=×100%。
(4)=,S= g。
题组二 溶液的稀释与混合
3.V mL Al2(SO4)3溶液中含有Al3+m g,取 mL该溶液用水稀释至4V mL,则SO物质的量浓度为( )
A. mol·L-1 B. mol·L-1
C. mol·L-1 D. mol·L-1
【答案】A
【解析】
mL溶液中Al3+的物质的量为= mol,
稀释后溶液中Al3+的物质的量浓度为c(Al3+)== mol·L-1,
c(SO)=c(Al3+)=× mol·L-1= mol·L-1。
4.现有V L 0.5 mol·L-1的盐酸,欲将其浓度扩大一倍,以下方法中最宜采用的是( )
A.加热浓缩到原来体积的一半
B.加入5 mol·L-1的盐酸0.125V L
C.加入10 mol·L-1的盐酸0.1V L,再稀释至1.5V L
D.标准状况下通入11.2 L氯化氢气体
答案 C
5.下图是某学校实验室从市场买回的试剂标签上的部分内容。
硫酸 化学纯 CP
500 mL
品名:硫酸
化学式:H2SO4
相对分子质量:98
密度:1.84 g·cm-3
质量分数:98%
氨水 化学纯 CP
500 mL
品名:氨水
化学式:NH3
相对分子质量:17
密度:0.88 g·cm-3
质量分数:25%
按要求回答下列问题:
(1)硫酸的物质的量浓度为________,氨水的物质的量浓度为________。
(2)各取5 mL与等质量的水混合后,c(H2SO4)_______9.2 mol·L-1,c(NH3)_____6.45 mol·L-1
(填“>”“<”或“=”,下同)。
(3)各取5 mL与等体积水混合后,w(H2SO4)________49%,w(NH3)________12.5%。
【答案】
(1)18.4 mol·L-1 12.9 mol·L-1
(2)< >
(3)> <
【解析】
(1)利用c=计算:c(H2SO4)= mol·L-1=18.4 mol·L-1,c(NH3)= mol·L-1≈12.9 mol·L-1。
(2)硫酸的密度大于水,氨水的密度小于水,各取5 mL与等质量的水混合后,所得稀硫酸的体积大于10 mL,稀氨水的体积小于10 mL,故有c(H2SO4)<9.2 mol·L-1,c(NH3)>6.45 mol·L-1。
(3)5 mL浓硫酸和5 mL浓氨水的质量分别为1.84 g·cm-3×5 mL=9.2 g、0.88 g·cm-3×5 mL=4.4 g,而5 mL水的质量约为5 g,故各取5 mL与等体积的水混合后,w(H2SO4)>49%,w(NH3)<12.5%。
以“物质的量”为中心的计算
明确以物质的量为核心的各个化学计量之间的关系
1.将标准状况下的某气体(摩尔质量为M g·mol-1)溶于a g水中,所得溶液的密度为b g·cm-3,溶质的物质的量浓度为c mol·L-1,则该气体溶入水中的体积是( )
A. L B. L
C. L D. L
【答案】 C
2.NA表示阿伏加德罗常数的值。俗名为“臭碱”的硫化钠广泛应用于冶金染料、皮革、电镀等工业。硫化钠的一种制备方法是Na2SO4+2CNa2S+2CO2↑。下列有关说法正确的是( )
A.1 mol·L-1 Na2SO4溶液中含氧原子的数目一定大于4NA
B.1 L 0.1 mol·L-1 Na2S溶液中含阴离子的数目小于0.1NA
C.生成1 mol氧化产物时转移电子数为4NA
D.通常状况下11.2 L CO2中含质子的数目为11NA
【答案】 C
3.某液体化合物X2Y4常用作火箭燃料。16 g X2Y4在一定量的O2中恰好完全燃烧,反应的化学方程式为X2Y4(l)+O2(g)===X2(g)+2Y2O(l)。冷却后标准状况下测得生成物的体积为11.2 L,其密度为1.25 g·L-1,则:
(1)反应前O2的体积V(O2)为________。
(2)X2的摩尔质量为________;Y元素的名称是______________。
(3)若反应生成0.1 mol X2,则转移电子的物质的量为________mol。
【答案】(1)11.2 L (2)28 g·mol-1 氢 (3)0.4
1.[2020·北京,17(4)]从旧CPU中回收金部分流程如下
若用Zn粉将溶液中的1 mol HAuCl4完全还原,则参加反应的Zn的物质的量是________mol。
【答案】 1.5
【解析】 1 mol HAuCl4完全被还原,HAuCl4得到3 mol e-,锌的化合价从0价升高到+2价,设参加反应的Zn的物质的量为x,根据得失电子守恒可知:2x=3 mol,x=1.5 mol,则参加反应的Zn的物质的量是1.5 mol。
2.[2020·天津,15(4)(8)]为测定CuSO4溶液的浓度,甲、乙两同学设计了两个方案。回答下列问题:
(4)甲方案
实验原理:CuSO4+BaCl2===BaSO4↓+CuCl2
实验步骤:
固体质量为w g,则c(CuSO4)=__________________ mol·L-1。
(8)乙方案,实验装置如图:
Zn粉质量为a g,若测得H2体积为b mL,已知实验条件下ρ(H2)=d g·L-1,则c(CuSO4)=________ mol·L-1(列出计算表达式)。
【答案】
(4) (8)
【解析】
(4)w g为BaSO4的质量,BaSO4的物质的量为 mol,由化学方程式:CuSO4+BaCl2 ===BaSO4↓+CuCl2可知,CuSO4的物质的量等于BaSO4的物质的量,所以CuSO4溶液的浓度为c(CuSO4)== mol·L-1。
(8)Zn粉的物质的量为 mol,反应产生H2的物质的量为= mol,由Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑知,与H2SO4反应的Zn的物质的量等于产生H2的物质的量,为 mol,与CuSO4反应消耗Zn的物质的量为(-)mol。由化学方程式Zn+CuSO4===ZnSO4+Cu可知,与CuSO4反应消耗的Zn的物质的量等于CuSO4的物质的量,所以c(CuSO4)= mol·L-1。
3.[2014·江苏,18(2)(3)]碱式碳酸铝镁[MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O]常用作塑料阻燃剂。
(2)MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O中a、b、c、d的代数关系式为___________________________。
(3)为确定碱式碳酸铝镁的组成,进行如下实验:
①准确称取3.390 g样品与足量稀盐酸充分反应,生成CO2 0.560 L(已换算成标准状况下)。
②另取一定量样品在空气中加热,样品的固体残留率[(固体样品的剩余质量/固体样品的起始质量)×100%]随温度的变化如下图所示(样品在270 ℃时已完全失去结晶水,600 ℃以上残留固体为金属氧化物的混合物)。
根据以上实验数据计算碱式碳酸铝镁样品中的n(OH-)∶n(CO)(写出计算过程)。
【答案】
(2)2a+3b=c+2d
(3)n(CO2)==2.50×10-2 mol
m(CO2)=2.50×10-2 mol×44 g·mol-1=1.10 g
在270~600 ℃之间,失去结晶水后的样品进一步受热分解放出CO2和H2O。
m(CO2)+m(H2O)=3.390 g×(0.734 5-0.370 2)≈1.235 g
m(H2O)=1.235 g-1.10 g=0.135 g
n(H2O)==7.50×10-3 mol
n(OH-)=7.50×10-3 mol×2=1.50×10-2 mol
n(OH-)∶n(CO)=(1.50×10-2 mol)∶(2.50×10-2 mol)=3∶5。
【解析】
(2)Al元素的化合价为+3价,Mg元素的化合价为+2价,OH-整体显示-1价,CO整体显示-2价,根据化合物中化合价代数和为0可得出关系:2a+3b=c+2d。
1.阿伏伽德罗常数的命名是为了纪念意大利科学家阿伏伽德罗。用NA代表阿伏伽德罗常数的值,下列说法正确的是
A.1molNa含有的电子数为NA
B.标准状况下,22.4LH2含有的氢原子数为2NA
C.1mol/LKCl溶液中含有的Cl-数为NA
D.56gFe与足量的氯气反应转移的电子数为2NA
2.标准状况下,由0.5 gH2、11g CO2和4 gO2组成的混合气体,其体积约为
A.8.4 L B.11.2 L C.14.0 L D.16.8 L
3.下列叙述正确的是
①2 mol铁原子 ②1 mol Fe3+ ③0.5mol 氧 ④5 mol氮分子 ⑤氨的摩尔质量是 17 g
A.①③④ B.①②④⑤ C.①②④ D.①②③④⑤
4.同物质的量浓度的NaCl、MgCl2、AlCl3三种溶液中氯离子的物质的量浓度之比为
A.3:2:1 B.1:2:3 C.1:1:1 D.6:3:2
5.物质的量相等的一氧化碳和二氧化碳比较,下列有关叙述中正确的是
①所含的分子数目之比为1∶1
②所含的氧原子数目之比为1∶2
③所含的原子总数目之比为2∶3
④所含的质子数目之比为7∶11
⑤所含的电子数目之比为7∶11
A.①② B.②③ C.④⑤ D.①②③④⑤
6.NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.0.1mol Fe与足量氯气反应时,转移的电子数目为0.2NA
B.1 L 0.1 mol·L-1硫酸钠溶液中含有的氧原子数为0.4NA
C.标准状况下,22.4 L的CHCl3中含有的CHCl3分子数为NA
D.常温常压下,18 g H2O中含有的原子总数为3NA
7.证据推理与模型认知是化学学科的核心素养之一。下列事实与相应定律或原理相符的
A.常温常压下,1体积乙醇完全燃烧消耗3体积O2——阿伏加德罗定律
B.向漂白液中加入少量稀硫酸能增强漂白液的漂白效果——元素周期律
C.通过测量C、CO的燃烧热来间接计算2C(s)+O2(g)=2CO(g)的反应热——盖斯定律
D.体积可变的密闭容器中加入等体积的H2和I2(g)发生反应,加压体系颜色加深——勒夏特列原理
8.下列叙述不正确的是
A.1molH2O的质量为18g/mol
B.NA个H2SO4分子的质量与H3PO4的摩尔质量在数值上相等
C.3.01×1023个SO2分子的质量为32g
D.18gNH含有电子数为10NA
9.NA为阿伏伽德罗常数,下列说法正确是是
A.将1molN2与3molH2在一定条件下充分反应生成NH3分子数为2NA
B.7.8g中含有的碳碳双键数为0.3NA
C.30g甲醛和乙酸的混合物中含有的碳原子数为NA
D.100g质量分数34%的H2S溶液中极性键数目为2NA
10.下列说法正确的是
A.摩尔是一个基本物理量,表示物质所含粒子的多少
B.1mol氢中含有2mol氢原子
C.物质的量是国际科学界建议采用的一种物理量
D.阿伏加德罗常数是6.02×1023mol-1
11.阿伏加德罗常数的命名是为了纪念意大利科学家阿伏加德罗。用NA代表阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.常温常压下,28gN2含有的原子数为2NA
B.1molSi含有的电子数为NA
C.标准状况下,22.4LSO3含有的氧原子数为3NA
D.1L2mol·L-1H2SO4溶液中含有的离子数为2NA
12.设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.用电解法精炼铜时,若电路中转移电子,阳极质量减轻
B.1L、溶液中,阴离子数目小于
C.的溶液中含有离子数目为
D.常温下,1L、 的溶液中,水电离产生的数目为
13.把 9.2gNa 和 4.2gSi 同时投入适量的水中,在标准状况下产生 H2 的体积是
A.2.8L B.5.6L C.11.2L D.22.4L
14.将一定量的锌与100mL18mol·L-1的浓硫酸充分反应后,锌完全溶解,同时生成气体Y的体积为22.4L(标准状况下)。将反应后的溶液稀释到2L,测得溶液的c(H+)=0.3mol·L-1,则下列叙述不正确的是
A.气体Y是SO2和H2的混合物 B.气体Y中SO2和H2的体积比为1:1
C.反应中共消耗锌65g D.反应中共转移电子3mol
15.实验中需0.2 mol/L的Na2CO3溶液950 mL,配制时应选用的容量瓶的规格和称取Na2CO3·10H2O的质量分别是
A.1000 mL,21.2 g B.950 mL,54.34 g
C.1000 mL,57.2 g D.950 mL,20.14 g
16.已知17mol·L-1氨水的密度为0.92g·cm-3,3mol·L-1氨水的密度为0.98g·cm-3,若将上述两溶液等质量混合,所得氨水溶液的物质的量浓度为
A.等于10mol·L-1 B.大于10mol·L-1 C.小于10mol·L-1 D.无法判断
17.《本草纲目》中记载“火药乃焰消(KNO3)、硫磺、杉木炭所合,以为烽燧铳机诸药者”,黑火药爆炸时反应为:2KNO3+S+3C=K2S+N2↑+3CO2↑。当有32g硫参加反应时,下列有关说法正确的是
A.还原产物是N2
B.还原剂是C和S
C.电子转移数约为1.204×1024
D.生成的CO2的体积(标准状况)为67.2L
18.NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A.标准状况下,2.24L四氯化碳含共价键总数为0.4NA
B.由H218O与D216O组成的4.0g混合物含中子数为2NA
C.由NO2与N2O4组成的4.6g混合气体含氮原子数为0.5NA
D.标准状况下,溶有6.72LSO2的水中HSO与SO的微粒数目之和为0.3NA
19.现有有m g的钠、镁、铝,分别与100mL 1mol/L 的盐酸反应,产生气体在相同条件的体积分别为V1、V2、V3,则V1:V2:V3之比可能是,正确的有几个
①;②;③;④1:1:1;⑤
A.5 B.4 C.3 D.2
20.如图所示装置,密闭容器内分别充入空气和H2、O2的混合气体在可移动的活塞两边,在室温下若将H2、O2的混合气体点燃引爆,活塞先左弹,恢复室温后,活塞右滑停留于容器的中央,则原来H2、O2的体积比最接近于( )
A.5:2 B.4:5 C.4:7 D.2:7
1.【答案】B
【解析】
A.1个Na原子含有11个电子,所以1molNa含有的电子数为11NA,A错误;
B.标况下22.4L氢气的物质的量为1mol,含有2mol氢原子,即氢原子数为2NA,B正确;
C.溶液体积未知,无法计算溶液中微粒数目,C错误;
D.56gFe即1molFe,与足量氯气反应生成FeCl3,转移的电子数为3NA,D错误;
综上所述答案为B。
2.【答案】C
【解析】
0.5g H2、11g CO2和4g O2的体积分别是:
氢气:×22.4L/mol=5.6L;
二氧化碳:=5.6L;
氧气:=2.8L,
所以混合气体的体积V=5.6L+5.6L+2.8L=14.0L,故C正确。
故选C。
3.【答案】C
【解析】
①2mol铁原子说法正确;②1molFe3+说法正确;③0.5mol氧,由于没有指明是氧原子还是氧分子等,说法错误;④0.5mol氮分子说法正确;⑤摩尔质量的单位是g/mol,因此氨的摩尔质量是17g/mol,说法错误,因此说法正确的是①②④。
答案选C。
4.【答案】B
【解析】
设NaCl、MgCl2、AlCl3三种溶液的物质的量浓度为c,则氯化钠溶液中氯离子的物质的量浓度等于c,氯化镁溶液中氯离子的物质的量浓度等于2c,氯化铝溶液中氯离子的物质的量浓度等于3c,三种溶液中氯离子的物质的量浓度之比为1:2:3,与溶液的体积无关;
故选:B。
5.【答案】D
【解析】
①根据N=n·NA可知:当气体的物质的量相等时,二者含有的分子数相等,故它们所含的分子数目之比为1∶1,①正确;
②由于CO分子中含有1个O原子,CO2分子中含有2个O原子,二者的物质的量相等,它们的分子数相等,则它们所含的氧原子数目之比为1∶2,②正确;
③二者分子数相等,则所含的原子总数目之比为2∶3,③正确;
④一个CO分子中含有6+8=14个质子,一个CO2分子中含有6+8×2=22个质子,所以二者所含质子数目之比为14:22=7∶11,④正确;
⑤CO分子中含有14个电子,CO2分子中含有22个电子,二者分子数相同,因此它们所含的电子数目之比为14:22=7∶11,⑤正确;
所以①②③④⑤都正确,故D符合题意;
6.【答案】D
【解析】
A.0.1mol Fe与足量氯气反应生成氯化铁,转移的电子数目为0.3NA,A错误;
B.1 L 0.1 mol·L-1硫酸钠溶液中含有的氧原子数大于0.4NA,因为溶剂水分子还含有氧原子,B错误;
C.标准状况下CHCl3是液体,22.4 L CHCl3的物质的量不是1mol,其中含有的CHCl3分子数不是NA,C错误;
D.常温常压下,18 g H2O的物质的量是1mol,其中含有的原子总数为3NA,D正确;
答案选D。
7.【答案】C
【解析】
A.阿伏伽德罗定律仅适用于气体,题中乙醇为液体,A项不符合题意;
B.向漂白液中加入少量稀硫酸能增强漂白液的漂白效果,说明生成了HClO,符合强酸制弱酸原理,由于HClO不是最高价含氧酸,所以不符合元素周期律,B项不符合题意;
C.通过测量C、CO的燃烧热反应方程式,通过调整化学计量数后相减,可以间接计算2C(s)+O2(g)=2CO(g)的反应热,符合盖斯定律,C项符合题意;
D.加压时反应物浓度增大,但该反应的平衡不移动,不符合勒夏特列原理,D项不符合题意;
答案选C。
8.【答案】A
【解析】
A.1molH2O的质量为18g,故A错误;
B.NA个H2SO4分子的质量为98g,H3PO4的摩尔质量为98g/mol,两者在数值上相等,故B正确;
C.3.01×1023个SO2分子的物质的量为=0.5mol,质量为0.5mol×64g/mol=32g,故C正确;
D.18gNH的物质的量为1mol,1个NH中有10个电子,则1mol NH中含有电子数为10NA,故D正确;
故选A。
9.【答案】C
【分析】
根据可逆反应的特点判断生成物的量;根据物质的结构判断含有的化学键类型,对于混合物中含有的粒子数根据极限法或利用一元二次等式进行计算;
【解析】
A.氮气和氢气的反应是可逆反应,故不能完全转化,氨气的分子数小于2NA,故A不正确;
B.苯环中不存在碳碳双键,故B不正确;
C.根据极限法,首先假设30g的物质全是甲醛:,n(C)=1×1mol=1mol,N(C)= n(C)×NA=1NA,其次假设30g的物质全是乙酸:,n(C)=2×0.5mol=1mol,N(C)= n(C)×NA=1NA;故当两者混合30g时含有碳原子数为NA,故C正确;
D.H2S溶液中还有66%的水分子,水分子中也含有极性键,故极性键大于2NA,故D不正确;
故选答案C。
【点睛】
注意溶液由溶质和溶剂组成,计算化学键数时都需要考虑。
10.【答案】C
【解析】
A.物质的量是一个基本物理量,表示物质所含粒子的多少,其单位为摩尔,故A错误;
B.1mol氢指代不明确,无法计算氢原子个数,应该是1molH2中含有2molH,故B错误;
C.物质的量是国际科学界建议采用的一种物理量,表示物质所含粒子的多少,故C正确;
D.0.012kg12C中所含的原子数目叫做阿伏加德罗常数,阿伏加德罗常数的近似值为:6.02×1023mol-1,故D错误;
故选C。
11.【答案】A
【解析】
A.28gN2的物质的量==1mol,所含原子数为2NA,A正确;
B.电子数=原子序数,1molSi含有的电子数为14NA,B错误;
C.标况下,三氧化硫是固体,22.4LSO3的物质的量为原大于1mol,则含有的氧原子数远大于3NA,C错误;
D.1L2mol·L-1H2SO4溶液中硫酸的物质的量为n=c·V=2mol,氢离子和硫酸根离子数为3NA,水也电离出氢离子和氢氧根离子,因此离子总数大于3NA,D错误;
答案选A。
12.【答案】D
【解析】
A.电解法精炼铜,阳极是铜、铁、锌等失电子,若电路中转移电子时,阳极不一定消耗1molCu,还有可能消耗铁、锌等,阳极质量不一定减轻,故A错误;
B.在1L0.1mol/L的碳酸钠溶液中,存在碳酸根离子的水解:CO+H2OHCO+OH-,一个CO水解后得到2个阴离子,则1L、溶液中,阴离子数目大于,故B正确;
C.未告知溶液的体积,不能计算的溶液中含有的离子数目,故C错误;
D.常温下,1L的溶液中,碳酸根水解促进水的电离,水电离产生的的物质的量为1L=10-5mol,数目为,故D正确;
故选D。
13.【答案】C
【分析】
发生的反应有2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,Si+2NaOH+2H2O=Na2SiO3+2H2↑,结合n=和V=nVm计算。
【解析】
9.2gNa的物质的量为=0.4mol,4.2gSi的物质的量为=0.15mol,根据反应Si+2NaOH+2H2O=Na2SiO3+2H2↑可知,0.15molSi完全反应消耗0.3molNaOH,而0.4molNa与水反应生成0.4molNaOH,说明氢氧化钠过量,Si完全反应,根据电子守恒可知生成氢气的物质的量为=0.5mol,标准状况下,0.5mol氢气的体积为22.4L/mol×0.5mol=11.2L,故选C。
14.【答案】D
【解析】
生成气体的物质的量为,剩余硫酸的物质的量为,参加反应的n(H2SO4)=0.1L×18mol•L-1-0.3mol=1.5mol,随着反应的进行,硫酸的浓度逐渐减小,设反应生成xmolSO2,ymolH2。
列方程x+y=1;2x+y=1.5;解得x=0.5,y=0.5,所以反应生成0.5molSO2和0.5molH2。
A.气体Y是SO2和H2的混合物 ,A正确;
B.生成0.5mol SO2和0.5mol H2,SO2和 H2的体积比为1:1,B正确;
C.消耗Zn为1mol ×65g/mol=65g,C正确;
D.反应中共转移电子为0.5mol×(6—4)+0.5mol×2×(1—0)=2mol,D错误;
故答案为:D。
15.【答案】C
【解析】
在实验室中没有规格是950 mL的容量瓶,根据选择仪器的标准是“大而近”的原则,应该选择使用1000 mL的容量瓶。配制1000 mL的0.2 mol/L的Na2CO3溶液,需要溶质的物质的量n(Na2CO3)=0.2 mol/L×1 L=0.2 mol,根据C元素守恒,可知需Na2CO3·10H2O的物质的量是0.2 mol,其质量m(Na2CO3·10H2O)=0.2 mol×286 g/mol=57.2 g,故合理选项是C。
16.【答案】B
【解析】
已知17mol·L-1氨水的密度为0.92g·cm-3,3mol·L-1氨水的密度为0.98g·cm-3,则等质量时密度大的氨水体积小,设17mol·L-1氨水的体积为V1,3mol·L-1氨水的体积为V2,则 ,若将上述两溶液等质量混合,则所得氨水溶液的体积 ,可看成是按以下方式混合的:先各取V2mL2种氨水混合得10 mol·L-1的氨水、再加入(V1-V2) mL的17mol·L-1氨水,则混合的结果为大于10mol·L-1,B正确;
答案选B。
17.【答案】D
【解析】
A.KNO3中N元素化合价降低为0价生成N2,S单质中S元素化合价降低为-2价得到K2S,因此N元素、S元素被还原,还原产物为N2和K2S,A错误;
B.该反应中只有C元素化合价升高,C单质是还原剂,S元素化合价降低,S是氧化剂,B错误;
C.该反应中只有C元素失电子,化合价升高,当有32g(1mol)硫参加反应时有S~3C,转移电子物质的量=C失电子物质的量=1mol×3×(4-0)=12mol,转移电子数目约为12×6.02×1023=7.224×1024,C错误;
D.由2KNO3+S+3C=K2S+N2↑+3CO2↑可知,当有32g(1mol)硫参加反应时,生成3molCO2,在标况下的体积为3mol×22.4L/mol=67.2L,D正确;
答案选D。
18.【答案】B
【解析】
A.标准状况下,四氯化碳为液态,不能用气体摩尔体积计算四氯化碳中共价键的总数,A项错误;
B.1molH218O中含有中子数为(0×2+18-8)×NA=10NA,相对分子质量为20g/mol,1molD216O中含有中子数为(1×2+16-8)×NA=10NA,相对分子质量为20g/mol,故4.0g混合物含中子数为,B项正确;
C.二氧化氮和四氧化二氮的最简式都是NO2,4.6g由NO2与N2O4组成的混合气体中含有氮原子数为,C项错误;
D.标准状况下,6.72LSO2的物质的量为,其水溶液中还存在亚硫酸分子,根据物料守恒可知,HSO与SO的微粒数目之和小于0.3NA,D项错误;
答案选B。
19.【答案】C
【解析】
钠和盐酸、水均能反应,故钠始终能完全反应,产生H2的体积由钠决定,钠与盐酸、水反应的方程式为:2Na+2HCl=2NaCl+H2↑、2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,镁、铝只能与盐酸反应,与盐酸反应的方程式分别为:Mg+2HCl=MgCl2+ H2↑、2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑;盐酸的物质的量为:0.1L×1mol/L=0.1mol,由方程式可知:当钠、镁、铝均恰好完全反应时的物质的量分别为: mol、mol、mol,质量分别为:、、;
(1)当m<0.9g时,盐酸过量,产生的H2的物质的量由金属决定,由方程式可知,产生H2的物质的量分别为:、、,根据阿伏加德罗定律,V1:V2:V3=,①符合;
(2)当1.2g>m≥0.9g时,铝能完全反应,,产生氢气的物质的量为0.05mol,相对钠、镁,盐酸过量,产生的H2的物质的量由金属决定,由方程式可知,产生H2的物质的量分别为:、,根据阿伏加德罗定律,V1:V2:V3=;
(3)当2.3g>m≥1.2g时,镁、铝完全反应,,产生氢气的物质的量为0.05mol,相对钠,产生的H2的物质的量由金属决定,由方程式可知,产生H2的物质的量为:,根据阿伏加德罗定律,V1:V2:V3=,⑤符合;
(4)当m=2.3g时,钠、镁、铝与盐酸均恰好完全反应,产生H2的物质的量均为:0.05mol,根据阿伏加德罗定律,V1:V2:V3=1:1:1,④符合;
(5)当m>2.3g时,镁、铝完全反应,而钠过量,产生的H2的物质的量由金属决定,由方程式可知,产生H2的物质的量分别为:,根据阿伏加德罗定律,V1:V2:V3=,⑤符合;
故选C。
【点睛】
在不知道金属物质的量时,依据反应方程式判断完全反应时金属的物质的量,再依据各物质的量进行分类讨论。
20.【答案】B
【解析】
反应前左右压强都相等,气体的物质的量之比等于体积之比,设空气的物质的量为1mol,则氢气、氧气的混合气体为3mol;反应后恢复至原来的温度,活塞正好停留在容器的中间,说明反应后左右气体的物质的量相等,右室中剩余气体为1mol,
①若剩余的气体为H2,参加反应气体共2mol,由可知,混合气体中O2的物质的量为:2mol×=mol,则氢气的物质的量为:3mol-mol=mol,相同条件下体积之比等于物质的量之比,所以原混合气体中H2、O2的体积比为 mol :mol =7:2;
②若剩余的气体为O2,参加反应气体共2mol,由可知,混合气体中H2的物质的量为:2mol×=mol,则氧气的物质的量为:3mol-mol=mol,相同条件下体积之比等于物质的量之比,则原混合气体中H2、O2的体积比为mol :mol =4:5;
答案选B。
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