高中化学探究物质的组成或测量物质的含量计算题

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           。

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？

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                    。

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

 

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%	_________	_________

 

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。

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）。

（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。

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

 

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)

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）