高中化学探究物质的组成或测量物质的含量计算题

镁、铝、铁及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。
（1）镁铝合金用在飞机制造业，现有3．90克镁铝合金溶于足量的2mol/L稀硫酸中生成0．2mol氢气，计算并确定镁铝合金中物质的量n(Mg): n(Al)=        。
（2）硫铁矿的主要成分为FeS₂(假设杂质只含SiO₂)是生产硫酸的原料。取某硫铁矿10g在足量的空气中煅烧（4FeS₂+11O₂→2Fe₂O₃+8SO₂），充分反应后冷却，称得固体质量为7．4g（杂质SiO₂不反应）。该硫铁矿中FeS₂的质量分数为              。
（3）现有一定量的铁粉和铝粉组成的混合物跟100 mL稀硝酸充分反应，反应过程中无任何气体放出，往反应后的澄清溶液中逐渐加入4．00 mol·L^－1的NaOH溶液，加入NaOH溶液的体积与产生沉淀的质量的关系如图所示(必要时可加热，忽略气体在水中的溶解)：纵坐标中A点的数值是               。

（4）炼铁厂生产的生铁常用于炼钢。取某钢样粉末28．12g(假设只含Fe和C)，在氧气流中充分反应，得到CO₂气体224mL(标准状况下)。
①计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为                （最简单的整数比）。
②再取三份不同质量的上述钢样粉末分别加到100mL相同浓度的稀H₂SO₄中，充分反应后，测得的实验数据如下表所示：

实验序号	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ
加入钢样粉末的质量（g）	2．812	5．624	8．436
生成气体的体积（L）（标准状况）	1．120	2．240	2．800

 
则该硫酸溶液的物质的量浓度为                  。
③若在上述实验Ⅱ中继续加入m克钢样粉末，计算反应结束后剩余的固体质量为   g (保留3位小数)

硫有多种化合物，许多含硫化合物在工业上有重要的用途。
（1）工业上可用黄铁矿、焦炭在有限的空气中燃烧制备硫磺。
3FeS₂ + 12C+ 8O₂ Fe₃O₄ + nA↑+ 6S
A是    （写化学式）。若得到192克的硫磺，则产生标准状况下的A气体    L。    
（2）硫的氯化物常做橡胶工业的硫化剂。硫与氯气在一定条件下反应，得到两种硫的氯化物B和D。B物质中的含硫量为0.3107，D物质中的含氯量为0.5259，B的相对分子质量比D小32。计算确定这两种氯化物的分子式分别为                  。
（3）硫化氢有毒。在120℃、101kPa，将H₂S和O₂在密闭容器中点燃，充分反应后又恢复到了原来的温度和压强时，气体体积减少30%，求原混合其气体中H₂S的体积分数。写出推导过程。（不考虑硫化氢的分解）
（4）硫代硫酸钠是重要的还原剂，可用亚硫酸钠和硫粉在水溶液中加热制得。取15.12g Na₂SO₃溶于80.0mL水中，加入5.00g硫粉，用小火加热至微沸，反应约1小时后过滤，将滤液蒸发至体积为30.0mL，再冷却到10℃，则理论上析出Na₂S₂O₃∙5H₂O多少克？写出推导过程。（已知：Na₂S₂O₃的溶解度，10℃时为60.0g/100g水，100℃时为207g/100g水。100℃时，Na₂S₂O₃饱和溶液的密度为1.14g/mL）。

纯碱是主要的化工原料，化学家发明了其不同的工业制法，其中法国化学家尼古拉斯·勒布朗早在1791年发明的工业合成碳酸钠的方法，简称勒布朗制碱法。该方法包括以下两个阶段：首先从原料氯化钠与浓硫酸在高温下的反应得到中间产物硫酸钠，然后通过硫酸钠与木炭和碳酸钙的反应来得到碳酸钠。各步骤反应的化学方程式如下：
2NaCl＋H₂SO₄   Na₂SO₄＋2HCl↑
Na₂SO₄＋2C Na₂S＋2CO₂↑
Na₂S＋CaCO₃Na₂CO₃＋CaS
完成下列计算（计算过程保留3位有效数字）
（1）假设每一步反应物的量足够，反应完全，理论上每获得1kg纯度为80%的纯碱需要氯化钠的的质量是_________kg。
（2）步骤②碳单质过量时也同样可以反应获得Na₂S，此时所发生的反应的化学方程式是___________________________________。若其它条件不变，步骤②按此反应进行，每获得1kg纯度为80%的纯碱需要氯化钠的的质量是__________kg，此时消耗碳单质的量是原步骤②反应用碳量的____倍。
（3）通过定性分析，勒布朗制碱法获得的纯碱含有杂质CaCO₃和CaS，为了测定产品纯度，取10g样品与稀硝酸反应，硫元素全部转化成淡黄色固体，称量其质量为0.16g，另取10g样品与稀盐酸反应，得到气体（忽略气体在水中的溶解），折算为标况下，体积为2.162L，计算求出该产品中Na₂CO₃的纯度。
（4）若除氯化钠和碳单质的量外，其它反应物足量，反应充分， 如果加入amol氯化钠时，生成的Na₂CO₃为yg，电子转移数为zmol，讨论分析当氯化钠与碳的物质的量之比x的值不同时，用函数式表示y和z的值是多少。

x	y	z

 

取一定量Na₂CO₃和Na₂SO₄的混合溶液与90ml盐酸恰好反应，生成2.016 L CO₂(标准状况下)，然后加入足量的Ba(OH)₂溶液，得到沉淀的质量为2.33 g。试计算混合物中Na₂CO₃和Na₂SO₄的物质的量分别为多少？ 盐酸的物质的量的浓度为多少？

生态农业涉及农家肥料的综合利用。某种肥料经发酵得到一种含有甲烷、二氧化碳、氮气的混合气体8.96L（标准状况）。该气体通过盛有红色CuO粉末的硬质玻璃管，发生的反应为：CH₄＋4CuO CO₂↑＋2H₂O↑＋4Cu。当甲烷完全反应后，硬质玻璃管的质量减轻了4.8g。将反应后气体通入2L 0.1mol/L的澄清Ca(OH)₂溶液，充分吸收，生成沉淀10g。
（1）原混合气体的物质的量是          ；生成沉淀的摩尔质量是          。
（2）原混合气体中甲烷的体积是           。

以黄铁矿(FeS₂)、氯酸钠和硫酸溶液混合反应制备二氧化氯气体，再用水吸收获得二氧化氯溶液。在此过程中需要控制适宜的温度，若温度不当，副反应增加，影响生成ClO₂气体的纯度，且会影响ClO₂气体的吸收率。具体情况如图6所示。请回答下列问题

（1）据图可知，反应时需要控制的适宜温度是　　℃，达到此要求采取的适宜措施是　　。
（2）已知：黄铁矿中的硫元素在酸性条件下被ClO₃^－氧化成SO₄^2－，写出制备二氧化氯的离子方程式：　　。
（3）某校化学学习小组拟以“m(ClO₂)/m(NaClO₃)”作为衡量ClO₂产率的指标。若取NaClO₃样品质量6.0g，通过反应和吸收可得400 mL ClO₂溶液，取出20 mL，加入37.00 mL 0.500mol·(NH₄)₂Fe(SO₄)₂ 溶液充分反应，过量Fe²⁺再用0.0500 mol· K₂Cr₂O₇标准溶液滴定至终点，消耗20.00 mL。反应原理如下：
4H⁺+ClO₂+5Fe²⁺=+5Fe³⁺ +2H₂O   
14H⁺ ++6 Fe²⁺ =2Cr³⁺ + 6 Fe³⁺ +7H₂O
试计算ClO₂的“产率”。（写出计算过程）

（1）氨气在工农业有着广泛的用途。已知25%氨水的密度为0.91 g/cm³，5%氨水的密度为0.98 g/cm³。
①配制100mL 2.5mol/L氨水需要浓度为25%氨水______mL（保留2位小数）。
②若将上述两溶液等体积混合，所得氨水溶液的质量分数是_____________。
A．等于15%    B．大于15%    C．小于15%    D．无法估算
已知：4NH₃+O₂4NO+6 H₂O，4NO+3O₂+2H₂O4HNO₃
（2）设空气中氧气的体积分数为0.20，氮气的体积分数为0.80。
①a mol NO完全转化为HNO₃理论上需要氧气_____________mol。
②为使NH₃恰好完全氧化为NO，氨－空气混合气体中氨的体积分数（用小数表示）为_____________
（保留2位小数）。
（3）20.0 mol NH₃用空气氧化，产生混合物的组成为：NO 18.0 mol、O₂ 12.0 mol、N₂ 150.0 mol和一定量硝酸，以及其他成分（高温下NO与O₂不化合）。计算氨转化为NO和HNO₃的转化率。
（4）20.0 mol NH₃和一定量空气充分反应后，再转化为硝酸。通过计算，在图中画出HNO₃的物质的量n(A)和空气的物质的量n (B)关系的理论曲线。

含有硫的化合物在工业生产中应用广泛，回答下列问题：
（1）黄铜矿是工业炼铜的主要原料，其主要成分为CuFeS₂。
①测得某黄铜矿(CuFeS₂)中含硫20%（质量分数），求该矿石含铜的质量分数。
②现有一种天然黄铜矿（含少量脉石），为了测定该黄铜矿的纯度，某同学设计了如下实验：称取
研细的黄铜矿样品1.150g，在空气中进行煅烧，生成Cu、Fe₃O₄和SO₂气体，用100 mL滴有淀粉的
蒸馏水全部吸收SO₂，然后取10mL吸收液，用0.05mol/L标准碘溶液进行滴定，用去标准碘溶液的体
积为20.00mL。求该黄铜矿的纯度。
（2）将FeS和Fe₂O₃的混和物56.6 g，用足量稀H₂SO₄溶解后可得3.2 g硫，原混和物中FeS的质量。
（3）一定温度下，硫酸铜受热分解生成CuO、SO₂、SO₃和O₂。已知：SO₂、SO₃都能被碱石灰和氢氧
化钠溶液吸收。利用下图装置加热无水硫酸铜粉末直至完全分解。若无水硫酸铜粉末质量为10.0 g，
完全分解后，各装置的质量变化关系如下表所示。

装置	A（试管+粉末）	B	C
反应前	42.0 g	75.0 g	140.0 g
反应后	37.0 g	79.0 g	140.5 g

 

请通过计算，推断出该实验条件下硫酸铜分解的化学方程式。
（4）硫化钠是用于皮革的重要化学试剂，可用无水Na₂SO₄与炭粉在高温下反应制得，化学方程式如下：
①Na₂SO₄ + 4CNa₂S + 4CO↑  ②Na₂SO₄ + 4CONa₂S + 4CO₂ 
a.若在反应过程中，产生CO和CO₂混合气体为2mol，求生成Na₂S的物质的量。
b.硫化钠晶体放置在空气中，会缓慢氧化成Na₂SO₃，甚至是Na₂SO₄，现将43.72g部分变质的硫化钠样品溶于水中，加入足量盐酸后，过滤得4.8g沉淀和1.12L H₂S 气体（标准状况，假设溶液中气体全部逸出），在滤液中加入足量的BaCl₂后过滤得2.33g沉淀，分析该硫化钠样品的成分及其物质的量。

闪锌矿(主要成份为ZnS)是含锌主要矿物之一，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。计算回答下列问题(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(假设生成的气体中无氢气，浓硫酸产生单一的还原产物)，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溶液滴定，耗用NaOH溶液的体积为21.70 mL。通过计算确定浓硫酸被还原的产物是________。
（3）若将ZnS溶于强酸可产生硫化氢气体。在120 ^oC、1 atm下，将100 mL硫化氢和氧气的混合气体点燃，恢复到原来状态，测得剩余气体为70 mL，求原混合气体中硫化氢的体积分数。（不考虑硫化氢气体自身受热分解）
（4）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。

无机非金属材料、金属材料和有机高分子材料并称为三大材料，是发展高新技术的基石，在未来科技发展中发挥着重要的作用。
（1）新型材料α-Fe粉具有超强的磁性能，用作高密度磁记录的介质以及高效催化剂等。将5．60 g α-Fe粉与一定量水蒸气在高温下反应一定时间后冷却，其质量变为6．88 g。
①产生的氢气的体积为_________mL（标准状况下）。
②将冷却后的固体物质放入足量FeCl₃溶液中充分反应（已知Fe₃O₄不溶于FeCl₃溶液），计算最多消耗FeCl₃的物质的量         mol。
（2）Nierite是一种高熔点高硬度的陶瓷材料。Nierite的摩尔质量为140 g/mol，其中硅元素的质量分数为60%。已知1 mol NH₃与足量的化合物T充分反应后可得到35 g Nierite与3 mol HCl气体。
Nierite的化学式为___________。T的化学式为____________。
（3）K金是常见的贵金属材料，除黄金外，还含有银、铜中的一种或两种金属。为测定某18K金样品的组成，将2．832 g样品粉碎后投入足量的浓硝酸中，充分溶解后，收集到NO₂和N₂O₄的混合气体224 mL（折算至标准状况，下同），将该混合气体与84 mL O₂混合后缓缓通入水中，恰好被完全吸收。
①混合气体的平均摩尔质量为______________。
②填写该18K金的成分表（精确至0．01%，若不含该金属则填0）。

18K金成分	Au	Ag	Cu
含量（质量分数）	75．00%	_________	_________

 

金属元素及其化合物在科学研究和生产生活中有着广泛的用途。
（1）现有一种铜粉与氧化铜粉末的混合物。经测定，该混合物中铜元素与氧元素的质量之比为5：1。该混合物中铜与氧化铜的物质的量之比为　　　　　　　　。
（2）取铝合金（含铝90％）1.5 g与80 mL 3mol•L^-1 盐酸充分反应（合金中其它成分不参加反应）。滤去不溶物，将滤液稀释到100mL，取出稀释液5mL，加入0.6 mol•L^-1 的氨水使Al³⁺ 恰好完全沉淀。
上述铝合金和盐酸反应的过程中生成氢气_________L（标准状况）。使Al³⁺ 恰好完全沉淀时，消耗氨水_________mL。
（3）将1.84g金属钠投入98.16 g水中，向反应后的溶液里通入一定量的CO₂(g)，将溶液小心蒸干。计算可得固体质量的最大值。
（4）向a mL 0.8mol•L^-1 NaOH(aq) 中通入b mol CO₂(g)，反应所得混合液的成份随b的物质的量的不同而不同。请通过计算完成下表：（溶质的质量用含a、b的代数式表示）

b的取值范围（mol）	溶质的成份	溶质的质量（g）
b＜4a×10^- 4
	Na2CO3、NaHCO3

 

铝及其化合物在生产生活中的应用广泛。
（1）Al₄C₃用于冶金及催化剂。与盐酸反应（产物之一是含氢量最高的烃）的化学方程式是：          ；14.4g Al₄C₃与盐酸反应产生的气体是        L（标准状况）。
（2）AlN用于电子仪器。AlN中常混有少量碳，将一定量含杂质碳的AlN样品置于密闭反应器中，通入4.032L（标准状况下的）O₂，在高温下充分反应后测得气体的密度为1.34g/L（已折算成标准状况，AlN不跟O₂反应），则所得气体的摩尔质量为    g/mol，该气体的成分是       （写化学式），该样品中含杂质碳         g。
（3）氯离子插层镁铝水滑石是一种新型的离子交换材料。制备这种水滑石的过程是：MgCl₂、AlCl₃、NaOH、NaCl溶液，按一定比例混合，在65℃充分反应后，经过滤、洗涤、干燥得到该水滑石。为确定该水滑石的成分，进行如下操作：
①取26.65g样品，在高温下使其充分分解，得到金属氧化物和气体，气体依次通过足量的浓硫酸和浓氢氧化钠溶液，这两种液体分别增重9.9g和3.65g；将金属氧化物在无色火焰上灼烧，火焰仍无色。
②另取26.65g样品，加入足量的稀硝酸，使其完全溶解，再加入NaOH溶液至过量，最终得到11.6g白色沉淀。通过计算确定氯离子插层镁铝水滑石的化学式。
（4）氯离子插层镁铝水滑石在空气中放置，缓慢与CO₂反应，部分氯离子会被碳酸根离子代替。26.65g样品在空气中放置一段时间后质量变为25.925g，则碳酸根离子代替部分氯离子的水滑石的化学式是         ，此过程的化学方程式                    。

向某AgNO₃溶液中，逐滴加入密度为1．10g/mL的盐酸，恰好完全反应时，过滤所得沉淀的质量恰好与盐酸的质量相等。求盐酸的质量分数和物质的量浓度。（要求有简单计算过程）

向一定量的NaOH固体中加入由硫酸铜和硫酸组成的混合物的溶液，充分搅拌，恰好完全反应，有蓝色沉淀生成，过滤，所得滤液的质量与加入的原混合物溶液的质量相等。则与硫酸铜反应的氢氧化钠和与硫酸反应的的氢氧化钠的物质的量之比为?

把1L 1.0mol/LCuSO₄和1L 0.5mol/LH₂SO₄溶液混合（假设混合后溶液的体积等于混合前两种溶液的体积之和）。计算：
（1）混合液中CuSO₄溶液的物质的量浓度；
（2）混合液中H⁺、SO₄^2-的物质的量浓度
（3）向混合溶液中加入多少克铁粉，可以使溶液质量保持不变