高中化学探究物质的组成或测量物质的含量计算题

黄铁矿主要成分是FeS₂。某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取2.000g样品在空气中充分灼烧（假设杂质不参加反应），将生成的SO₂气体与足量Fe₂(SO₄)₃溶液完全反应后，用浓度为0.3360mol·L^－1的KMnO₄标准溶液滴定至终点，消耗KMnO₄溶液25.00mL。
已知：①4FeS₂＋11O₂2Fe₂O₃＋8SO₂
②SO₂＋2Fe^3＋＋2H₂O→SO₄^2－＋2Fe^2＋＋4H^＋
③MnO₄^－＋5Fe^2＋＋8H^＋→Mn^2＋＋5Fe^3＋＋4H₂O
（1）样品中FeS₂的质量分数是           。(用小数表示，保留三位，下同)
（2）煅烧1000 t该黄铁矿生产出997.9 t硫酸铵，若黄铁矿制取硫酸时的利用率为0.800，则在制取硫酸铵时硫酸的利用率为           。
（3）为使黄铁矿充分燃烧，工业上使用过量空气（设空气中O₂的体积分数为0.200），当空气过量20%时，煅烧后气体中SO₂的体积分数是多少？
（4）若接触室导出的气体中含体积分数为0.0672的SO₃。把出口气体送进吸收塔，用质量分数为0.980的硫酸吸收，可得到“发烟H₂SO₄”（H₂SO₄和SO₃的混合物，其中含质量分数为0.200的SO₃）。计算吸收10⁶ m³出口气体（已折算为标准状况）所需要质量分数为0.980的硫酸的质量。

（1）900 K时，用足量的H₂与钠钾合金10.10 g充分反应，得到10.40g白色的氢化物混合物，则该钠钾合金的化学式为____________。
（2）将l.56 g Na₂O₂加入20.00g水中，充分反应后，所得溶液的质量分数为________(保留3位小数，用百分数表示保留l位小数)；25℃时NaOH的溶解度为53.00 g／100g水，则将该溶液蒸发_______g水后恢复至25℃可得饱和溶液(保留2位小数)。
（3）取10.00 gNaNO₃加热，得到的固体中Na的质量分数为31.51％，则氧的质量分数为_________(保留2位小数)。
（4）某碱金属R与汞的合金2.4g加入足量水中，充分反应后，收集到气体l.12 L(标准状况)，则可推导出R元素是________(写元素符号)。
（5）在l.12 L密闭容器中，将KOH与O₃在一定条件下反应，得到气体(只含一种元素)、固体物质A和KOH·H₂O。有关实验数据如下：

KOH	O3	A	KOH·H2O	气体密度
16.8 g	0.3 mol	a g	b g	>1.429 g/L
16.8 g	0.2 mol	a g	b g	1.429 g/L

 
A会缓慢分解产生一种钾的氧化物和O₂。试确定A的化学式：                             。

在50mL a mol·L^-1的硝酸溶液中，加入6.4g Cu，全部溶解，假设硝酸的还原产物只有NO₂和NO，将反应后溶液用蒸馏水稀释至100mL时测得c(NO₃^-)="3" mol·L^-1。
（1）求稀释后的溶液的pH         。
（2）若生成的气体中NO₂的物质的量为0.125 mol，则a=           
（3）治理氮氧化物污染的方法之一是用NaOH溶液进行吸收，反应原理如下：
NO₂+NO+2NaOH→2NaNO₂+H₂O       2NO₂+2NaOH→NaNO₂+NaNO₃+H₂O
若将上述的NO₂和NO的混合气体通入2mol·L^-1的NaOH恰好被吸收，求NaOH溶液的体积为      mL。生成的NaNO₂为           mol。
（4）治理氮氧化物污染的另一种方法，可用氨氧混合气进行选择性催化还原处理。其主要反应原理如下：
4NO + 4NH₃ + O₂4N₂ + 6H₂O   6NO₂ + 8NH₃7N₂ + 12H₂O
某硝酸厂排放的尾气中氮氧化合物的含量为2490mg/m³（体积已折算至标准状况），其中NO与NO₂物质的量比为4∶1。设尾气中氮氧化物与氨氧混合气恰好完全反应。
①氨氧混合气的平均相对分子质量为           （精确到0.01）。
②要处理5m³的尾气，需要氨氧混合气的体积为            L。

二氧化硫和氮氧化物（NO_x）是大气的主要污染物，治理环境污染是当前环保工作的重要研究内容之一。
完成下列计算：
（1）石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺技术的原理是：烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及空气反应生成石膏（CaSO₄·2H₂O）。某电厂用煤300t（煤中含硫的质量分数为2.5%），若燃烧时煤中的硫全部转化为二氧化硫，用该方法脱硫时有96%的硫转化为石膏，则理论上可得到_________吨石膏。
（2）用CH₄催化还原NO_x，主要产物为N₂与CO₂。现有1 L NO_x（含NO₂、NO），用CH₄将其还原成N₂，消耗同温同压下的CH₄ 0.4 L，则混合气体中NO₂、NO的物质量之比为____。
（3）乙二酸（H₂C₂O₄）的制备有如下反应：
C₆H₁₂O₆＋18HNO₃→3H₂C₂O₄＋18NO₂↑＋12H₂O
C₆H₁₂O₆＋6HNO₃→3H₂C₂O₄＋6NO↑＋6H₂O
上述反应产生的NO_x用氧气和水吸收后生成硝酸循环利用，若尾气NO_x中n(NO₂)︰n(NO)＝2︰1，且NO_x的吸收转化率为90%。每生产9 kg乙二酸至少需要补充质量分数为63%的硝酸溶液多少千克？
（4）用碱液吸收法处理某工业尾气（含NO_x：NO、NO₂和N₂O₄）的反应为：
2NO₂ + 2NaOH→ NaNO₂ + NaNO₃ + H₂O；
NO + NO₂ + 2NaOH→ 2NaNO₂ + H₂O。
当N₂O₄体积分数为0.2时，处理1mol该NO_x，计算生成NaNO₃和NaNO₂的物质的量（x可作为已知条件使用）。

黄铜矿的主要成分X是由Cu、Fe、S三种元素组成的复盐，其中Cu、Fe两种元素的质量比为8:7；将m g X粉末全部溶于200 mL的浓HNO₃，反应后的溶液加水稀释至2．12 L时测得其pH为0；将稀释后的溶液分为两等份，向其中一份溶液中滴加6．05 mol/L的NaOH溶液，向另一份溶液中滴加0．600 mol/L Ba(NO₃)₂溶液，两溶液中均生成沉淀，且沉淀的质量随所加溶液的体积变化如下图所示：

（1）请通过计算确定m的值；
（2）X的摩尔质量为368 g/mol，请确定X的化学式。

某稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL，平均分成两份。向其中一份中逐渐加入铜粉，最多能溶解9.6 g。向另一份中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量增加的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。请填空:

（1）AB段的反应的离子方程式为                                       ；
（2）原混合酸中NO₃^-物质的量浓度为            mol·L^－1；
（3）原混合物中H₂SO₄物质的量为         mol。

取一定量的Fe、Cu的混合物粉末，平均分成五等份，分别向每一份中加入一定量的稀硝酸，假设反应的还原产物只有NO，若实验中生成的NO气体体积及所得剩余固体的质量记录如下(所有体积均在标准状况下测定)：

实验序号	1	2	3	4	5
硝酸溶液体积	100 mL	200 mL	300 mL	400 mL	500 mL
剩余固体的质量	17.2 g	8 .0g	0 g	0 g	0 g
气体体积	2.24 L	4.48 L	6.72 L	7.84 L	7.84 L

求：(1)该实验中所用稀硝酸的物质的量浓度；
(2)每一等份的混合物粉末中铜的质量。

如图装置中，容器甲内充入0.1 mol NO气体，干燥管内装有一定量Na₂O₂，从A处缓慢通入CO₂气体．恒温下，容器甲中活塞缓慢由D向左移动，当移至C处时容器体积缩小至最小，为原体积的，随着CO₂的继续通入，活塞又逐渐向右移动。（不考虑活塞的磨擦）

已知： 2Na₂O₂ + 2CO₂ →  2Na₂CO₃ + O₂
（1）已知当活塞移至C处时，干燥管中物质的质量增加了2.24 g。
①此时，通入标准状况下的CO₂气体多少L？
②容器甲中NO₂转化为N₂O₄的转化率是多少？
③活塞移至C处后，继续通入a mol CO₂，此时活塞恰好回至D处．则a值必    0.01（填大于、小于、等于），其理由是                                  。
（2）若改变干燥管中Na₂O₂的量，要通过调节甲容器的温度及通入的量CO₂，使活塞发生从D到C，又从C到D的移动，则Na₂O₂的质量最小值应大于________g。

铁盐在工业、农业、医药等领域有重要的价值。
（1）将55.600g绿矾（FeSO₄∙7H₂O，式量为278）在高温下加热，充分反应后生成Fe₂O₃固体和SO₂、SO₃、水的混合气体，则生成Fe₂O₃的质量为        g；SO₂为        mol。
（2）实验室可用以下方法制备摩尔盐晶体[(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O，式量为392]。
Ⅰ．将4.400g铁屑（含Fe₂O₃）与25mL₃mol/L H₂SO₄充分反应后，得到 FeSO₄和H₂SO₄的混合溶液，稀释溶液至100mL，测得其pH=1。
①铁屑中Fe₂O₃的质量分数是         （保留两位小数）。
Ⅱ．向上述100mL溶液中加入与该溶液中FeSO₄等物质的量的(NH₄)₂SO₄晶体，待晶体完全溶解后蒸发掉部分水，冷却至t℃，析出摩尔盐晶体12.360g，剩余溶液的质量为82.560g。
②t℃时，(NH₄)₂SO₄·FeSO₄·6H₂O的溶解度是          g/100g水（保留两位小数）。
（3）黄铁矾是难溶于水且不含结晶水的盐，它由两种阳离子和两种阴离子构成。工业上常用生成黄铁矾的方法除去溶液中的Fe₂+，原理是：用氧化剂将Fe₂⁺氧化为Fe₃⁺，Fe₃⁺的水解产物与溶液中某些离子一起生成黄铁矾沉淀。
实验室模拟工业过程的操作如下：
向1L 0.0500mol/L的稀硫酸中加入16.680g绿矾，完全溶解后，依次加入1.065gNaClO₃（式量106.5）和1.610gNa₂SO₄∙10H₂O（式量322），充分反应后，得到9.700g黄铁矾沉淀。所得无色溶液中含有的H+为0.16 mol，SO₄2—为0.075 mol，Cl—为0.01mol。
计算并确定黄铁矾的化学式。

金属及其化合物变化多，用途广。请完成下列计算：
（1）等物质的量的镁在氧气中充分灼烧，产物质量为a g，比它在空气中灼烧所得产物增重b g。它在空气中灼烧后的产物中Mg₃N₂的质量分数是                （用a、b表示，只考虑空气中氮气、氧气参与反应）。
（2）硬铝（因其主要成分，在此仅看作Al-Cu合金）常用于建筑装潢。1.18g某种硬铝恰好与10mL某浓度的硝酸完全反应，生成的混合气体（其中NO₂与NO的体积比为2：1）再与448mL氧气（标准状况）混合，恰好能被水完全吸收。
①计算该硝酸的物质的量浓度。
②计算并确定此种硬铝的化学式。
（3）取5.1g Al-Mg合金与200mL 1mol·L^-1的NaOH(aq)充分反应，产生气体a L。过滤，向滤液中通入V L CO₂后开始出现沉淀，继续通入CO₂使沉淀完全。过滤、洗涤、干燥、灼烧，得到固体5.1 g。则a =        ，V =         。（气体体积均为标准状况）
（4）向Cu、Cu₂O和CuO的混合粉末中加入500mL 0.6 mol·L^-1 HNO₃(aq)，恰好完全溶解，同时收集到1120 mL NO（标准状况）。通过计算推断混合粉末中Cu的物质的量。

工业上生产硫酸的原料，一种是黄铁矿，其主要成分为FeS₂（S为-1价）；另一种是磁黄铁矿，其主要成分是Fe_1-xS（S为-2价），式中x通常为0.1~0.2，既含有Fe^2＋又含有Fe^3＋。
生产硫酸时将矿石煅烧，发生反应如下：
①  4 FeS₂ + 11 O₂ → 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂  
②  4 Fe_1-xS + (7-3x) O₂ → 2 (1-x) Fe₂O₃ + 4 SO₂
（1）含FeS₂ 72%的黄铁矿10吨，理论上最多可以生产98%的浓硫酸           吨（矿石中无其他含硫物质）。
（2）若磁黄铁矿Fe_1-xS中x=0.1，则Fe_1-xS中Fe^2＋与Fe^3＋的物质的量之比为     ：1。
（3）煅烧矿石时，为了尽可能地将矿石中的硫转变为SO₂，需通入过量20%的空气（其中N₂与O₂的体积比为4：1，假设无其他气体成分），计算磁黄铁矿充分煅烧后排出的气体中SO₂的体积分数（用含x的代数式表示）。
（4）将一定量的磁黄铁矿溶于足量的盐酸，充分反应后测得生成S单质2.4g，FeCl₂ 0.425mol，且溶液中无Fe^3＋，计算Fe_1-xS中的x值（矿石中其他成分不与盐酸反应）。

（1）N_A为阿伏加德罗常数。25℃时，1g水中含H⁺离子个数约为__________N_A。
（2）通过氨的催化氧化法制取硝酸，在此全过程中，理论上氨与所耗氧气的物质的量比为__________,这样所得硝酸的质量分数为_____________。
（3）往含0．2 mol NaOH和0．1 mol Ca(OH)₂的混合溶液中持续稳定地通入CO₂气体0．5 mol。请以CO₂的量为横坐标，以溶液中离子的总量为横坐标，画出离子总量随CO₂加入量变化的折线图。(不计弱电解质的电离和盐的水解)

（4）某研究性学习小组拟用铜屑与氧化铜混合物与硫酸和硝酸组成的混酸反应来制取CuSO₄·5H₂O晶体，混酸中硝酸的还原产物为NO，反应过程中不产生SO₂，反应后的溶液中不含Cu（NO₃）₂， 反应中固体完全溶解，两种酸均恰好完全反应。设固体混合物的总质量为480 g，其中铜屑的质量分数为0．4， 480g固体混合物与一定量混酸微热后，充分反应，冷却恰好只得到CuSO₄·5H₂O，试求原混酸中H₂SO₄的质量分数（写出计算过程）

硫酸是重要的化工产品，在基础化学实验中，有着重要的作用。
（1）物质的量浓度为18．4mol/L,质量分数为0．98的浓硫酸吸收水蒸气时，当其质量分数下降到0．87（密度1．8g•cm^-3）以下时，则失去干燥能力。 质量分数为0．87的硫酸的物质的量浓度为
       （保留两位小数，下同）。50mL 18．4mol/L的浓硫酸作为干燥剂时，最多可吸水___________g。
（2）工业上以高岭土和硫酸．氨气为原料制取铵明矾[NH₄Al(SO₄)₂·12H₂O]和硫酸铝，反应原理如下（忽略高岭土其他成分与硫酸的反应）：
Al₂O₃ + 3H₂SO₄  →   Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O…………①
Al₂(SO₄)₃ + H₂SO₄ + 2NH₃ →  2NH₄Al(SO₄)₂…………②
某工厂欲同时制取铵明矾和硫酸铝，通过控制硫酸的用量调节两种产品的产量。若欲使制得的铵明矾和硫酸铝的物质的量之比为1:1，则投料时氧化铝和硫酸的物质的量之比是           
（3）硫酸工业上大多用接触法制硫酸（设空气中氧气的体积分数为20%），为使黄铁矿煅烧充分，常通入过量40%的空气，则煅烧后炉气中SO₂的体积分数为_____。
（4）将上述炉气经净化除尘后直接送入接触室，气体体积减少了5%（同温同压下测定），试计算SO₂的转化率

钠及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。例如：Na₂O₂在医院、潜水、高空飞行中用作供氧剂。
（1）制备Na₂O₂的反应为：4Na+O₂2Na₂O   2Na₂O +O₂2Na₂O₂ 。
①实验测得某过氧化钠样品含有少量氧化钠杂质，其中钠、氧原子个数比为10︰9.5，该样品中Na₂O₂的纯度为         。
②取上述过氧化钠样品7.64g放入烧杯中，加入足量水，搅拌，使固体完全溶解，冷却后，在容量瓶中配制成100mL溶液，则该溶液中OH^－离子的物质的量浓度为              。
（2）某同学为了检验引起光化学烟雾的气体成分（NO、CO、NO₂、HCHO、CH₃OH、CH₄等），查阅资料得知：Na₂O₂+2NO→2NaNO₂、Na₂O₂+2NO₂→2NaNO₃，于是取用a gM气体与b g 氧气混合后，用电火花不断引燃，充分反应后，气体通过足量Na₂O₂，Na₂O₂固体质量增加c g。
①若a＝c，则M气体的成分可能含有                                  。
②若2a=c，则M气体可能是什么气体？通过计算回答。

现有两份铵盐样品A、B，其成分都是(NH₄)₂SO₄、NH₄HSO₄的混合物。甲、乙两个研究性学习小组的同学想要确定A和B中各成分的含量。
甲组同学取了数分相同质量的样品A溶于水，然后分别加入不同体积的1mol/L的NaOH溶液，水浴加热至气体全部逸出。（此温度下，铵盐不分解）。该气体干燥后用足量的浓硫酸完全吸收。浓硫酸增重的质量与加入NaOH溶液的体积的关系如图。分析该图像，并回答下列问题：

（1）写出ab段涉及的离子方程式：                                                            。
（2）c点对应的数值是           ；样品A中(NH₄)₂SO₄、NH₄HSO₄的物质的量之比为          。乙组同学取了数份不同质量的样品B，分别加入到200mL 1mol/L的NaOH溶液中，同样用水浴加热，将逸出气体干燥后再用浓H₂SO₄吸收。测定结果如下表：

实验编号	Ⅰ	Ⅱ	Ⅲ	Ⅳ
铵盐的质量（g）	9.88	19.76	29.64	49.40
浓硫酸增加的质量（g）	m	m	1.36	0

 
分析该表，并回答下列问题：
（3）①分析实验数据可知，实验编号为        的实验中，氢氧化钠足量，铵盐中的铵根离
子完全转化成气体；m的值为               。
②计算样品B中氮元素的质量分数。（用小数表示，保留两位小数）
（1）乙组同学在研究时发现，浓硫酸增重的质量与样品B的质量之间满足一定的函数关系。假设样品的质量为x(g)，浓硫酸增重的质量为y(g)。求：当x在不同范围时y与x的函数关系。