高中化学计算题

硫有多种含氧酸，亚硫酸（H₂SO₃）、硫酸（H₂SO₄）、焦硫酸（H₂SO₄·SO₃）、硫代硫酸（H₂S₂O₃）等等，其中硫酸最为重要，在工业上有广泛的应用。在实验室，浓硫酸是常用的干燥剂。
完成下列计算：
（1）焦硫酸（H₂SO₄·SO₃）溶于水，其中的SO₃都转化为硫酸。若将445g焦硫酸溶于水配成4.00L硫酸，该硫酸的物质的量浓度为。
（2）将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）硫铁矿是工业上制硫酸的主要原料。硫铁矿氧化焙烧的化学反应如下：
3FeS₂＋8O₂→Fe₃O₄＋6SO₂
4FeS₂＋11 O₂→2Fe₂O₃＋8SO₂
若48mol FeS₂完全反应耗用氧气2934.4L（标准状况），计算反应产物中Fe₃O₄与Fe₂O₃物质的量各为多少？
（4）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（计算保留2位小数）
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多少？
生产10吨98%的浓硫酸需要这种矿石多少吨？（反应过程中硫损失2%）

某结晶水合物含有两种阳离子和一种阴离子。称取两份质量均为45.3g的该结晶水合物，分别制成溶液。向其中一份逐滴加入NaOH溶液，开始发现溶液中出现白色沉淀并逐渐增多；一段时间后有气体逸出，该气体有刺激性气味，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，加热后共计可收集到2.24L该气体（标准状况）；最后白色沉淀逐渐减少并最终消失。另一份逐滴加入2.0 mol·L^-1 Ba（OH）₂溶液，开始现象类似，但最终仍有白色沉淀；过滤，用稀硝酸处理沉淀物，经洗涤和干燥，得到白色固体46.6g。
请回答以下问题：
（1）该结晶水合物中含有的两种阳离子
（2）试通过计算确定该结晶水合物的化学式
（3）试通过计算确定若只加入75mL的Ba(OH)₂溶液，得到的沉淀质量。

（本题14分）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)
56、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_________。
57、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________。
58、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）
59、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。

（选做题，10分）Ⅰ某气态烃含碳85.7%、含氢14.3%，在标准状况下的密度是2.5 g/L，该烃能使酸性高锰酸钾溶液或溴水褪色。
(1)该烃分子式为_______________________。
(2)写出它的各种同分异构体的结构简式： __________________________________。
Ⅱ将44.8 g铜与140 mL一定浓度的硝酸反应，铜完全溶解，产生的NO和NO₂混合气体在标准状况下的体积为11.2L请回答：
(1)标况下，NO₂的体积为L
(2)待产生的气体全部释放后，向溶液中加入V mL a mol/L的NaOH溶液，恰好使溶液中的Cu²⁺全部转化成沉淀，则原硝酸溶液浓度为（填表达式）
(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体与O₂和H₂O全部转化为HNO₃，至少要O₂g

常温下电解200 mL一定浓度的NaCl与CuSO₄混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如右图Ⅰ、Ⅱ所示（气体体积已换算成标准状况下的体积），根据图中信息进行下列计算：

（1）原混合溶液NaCl和CuSO₄的物质的量浓度。
（2）t₂时所得溶液的c(H⁺)。
（3）电解至t₃时，消耗水的质量。

(6分)有机物A由碳、氢、氧三种元素组成。现取23 g A与28 L氧气（标准状况）在密闭容器中燃烧，燃烧后生成二氧化碳、一氧化碳和水蒸气(假设反应物没有剩余)。将反应生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰，浓硫酸增重27 g，碱石灰增重22 g。回答下列问题：
（1）23 g A中所含氢原子、碳原子的物质的量各是多少?
（2）通过计算确定该有机物的分子式。

硝酸是一种重要的工业原料，工业制硝酸的关键是氨的催化氧化，与硝酸工业相关的过程中产生的氮氧化物的处理与应用也是科学研究的热点。
I．图10、图11分别是实验室模拟合成氨及氨催化氧化的装置

（1）氮气和氢气通过图10装置，该装置中浓硫酸的作用是控制气体流速和。
（2）用图11装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将已经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，铂丝保持红热的原因是，写出该装置中氨氧化的化学方程式。反应结束后锥形瓶内的溶液中含有H^＋、OH^－、离子、离子。
II．下列有关硝酸事实的解释合理的是

A．浓硝酸通常保存在棕色的试剂瓶中，说明浓硝酸不稳定

B．足量铁与稀硝酸反应后溶液呈浅绿色，说明稀硝酸不能氧化亚铁离子

C．不用浓硝酸与铜屑反应来制取硝酸铜，说明浓硝酸具有挥发性

D．不用锌与稀硝酸反应制取氢气，说明稀硝酸能将锌钝化

工业生产硝酸的尾气中含有氮氧化物NO_x（NO和NO₂的混合物，假设不含N₂O₄），对生态环境和人类健康带来较大的威胁。
（1）工业上常用Na₂CO₃溶液吸收法处理NO_x 。
已知：NO不能与Na₂CO₃溶液反应
NO + NO₂ + Na₂CO₃ = 2NaNO₂ + CO₂①
2NO₂ + Na₂CO₃ = NaNO₂ + NaNO₃ + CO₂②
用足量的Na₂CO₃溶液完全吸收NO_x，每产生5.6L（标准状况）CO₂（全部逸出）时，吸收液质量就增加10g，则NO_x中的x值为。
（2）尿素也可用于吸收处理NO_x，其反应原理为：
NO＋NO₂＋H₂O＝2HNO₂
2HNO₂＋CO(NH₂)₂＝2N₂↑＋CO₂↑＋3H₂O。
当混合气体中NO、NO₂按上述反应中系数比时吸收效果最佳。若混合气体中V(NO)∶V(NO₂)＝3∶1时，可通入一定量的空气，同温同压下，V(空气)∶V(NO)＝（空气中氧气的体积含量约为20%）。

氢气的生产、存储是氢能应用的核心。目前较成熟的生产、存储路线之一为：利用CH ₃OH和H ₂O在某Cu/Zn﹣Al催化剂存在下生产H ₂，H ₂与Mg在一定条件下制得储氢物质X。

回答问题：

（1）Al在周期表中的位置 　　。基态Zn的价层电子排布式 　　。

（2）水分子中氧原子的杂化轨道类型 　　。

（3）键能是衡量共价键稳定性的参数之一。 CH ₃OH键参数中有 　　种键能数据。CH ₃OH可以与水以任意比例互溶的原因是 　　。

（4）X的晶胞结构如图所示（晶胞参数：α＝β＝γ＝90°，a＝b＝450.25pm），密度为1.4g•cm ^{﹣ 3}，H ^﹣的配位数为 　　，X的储氢质量分数是 　　，c＝ 　　pm （列出计算式即可）。

将6g的铁粉加入200mL Fe₂(SO₄)₃和CuSO₄的混合溶液，充分反应得到200mL 0.5mol/LFeSO₄溶液和5.2g固体沉淀物。试计算
（1）反应后生成铜的质量；
（2）原Fe₂(SO₄)₃溶液的物质的量浓度。

某厂每天产生800m³含氮的废水（NH₃的含量为168mg∙L^-1）。该厂处理废水的方法是：将废水加热得到NH₃，使废水中NH₃的含量降为15mg∙L^-1（假设废水处理前后体积不变）。再对加热蒸发得到的NH₃进一步处理制取硝酸。
（1）制取硝酸过程中主要发生反应如下：①_________________，②4NO+3O₂+2H₂O=4HNO₃。反应①是氨气在一定条件下被氧气氧化，请在横线上写出该反应的化学方程式。
（2）该厂每天通过加热蒸发可得到NH₃的物质的量是__________________。
（3）若在反应①中N元素损失10%，则该厂每天可生产硝酸多少吨？（写出计算过程，结果保留2位小数）

氢气是化工行业重要原料之一。
（1）电解饱和食盐水是生产H₂的方法之一。常温下，电解250 mL饱和食盐水一段时间后，溶液质量减轻0．365 g(假设气体全部逸出)。生成的氢气在标准状况下的体积为 mL。
（2）在电弧炉中，甲烷裂解产生乙炔和氢气，若1 m³ 甲烷经此过程生成0．27 m³氢气_­，则甲烷的裂解率为 %(体积均在相同条件下测定)。
（3）已知：C_xH_y + H₂O → CO + CO₂ + H₂(未配平)。工业上用甲烷、乙烷的混合气体利用上述反应生产氢气，反应后气体经干燥组成如下表所示：

组分	CO	CO2	H2
体积分数	20%	5%	75%

计算原混合气体中甲烷与乙烷的物质的量之比。
（4）合成氨生产过程中，消耗氮氢混合气2000 m³(其中CH₄的体积分数为0．112%，下同)，分离液氨后的氮氢混合气中含CH₄ 2．8%。计算分离出液氨为多少吨(保留2位小数，所有体积均已折算至标准状况)。

碱式碳酸铝镁[Mg_aAl_b（OH）_c（CO₃）_d·xH₂O]常用作塑料阻燃剂。
（1）碱式碳酸铝镁具有阻燃作用，是由于其受热分解需吸收大量热量和 。
（2）Mg_aAl_b（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3.390g样品与足量稀盐酸充分反应，生成CO₂0.560L（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%）随温度的变化如右图所示（样品在270⁰C时已完全失去结晶水，600⁰C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（CO₃^2－）（写出计算过程）。

通常情况下，CO与O₂的混合气体m L，用电火花引燃后体积变为n L(在相同条件下测定)。
（1）试确定原混合气体中CO与O₂的体积。
（2）若反应后的气体密度在相同条件下为氢气的15倍时，试确定反应气体的组成及体积之比。

(12分)化学需氧量(COD)常作为衡量水体中有机物含量多少的指标。某化学课外小组的同学拟采用碱性高锰酸钾溶液测定某海水试样的COD，实验流程如下：

已知：①弱碱性条件下MnO₄^-被还原性物质还原为MnO₂
②10I^-+2MnO₄^-+16H⁺=5I₂+2Mn²⁺+8H₂O
③2S₂O₃^2-+I₂=2I^-+S₄O₆^2-
（1）测定海水试样的COD，采用碱性高锰酸钾溶液而不采用酸性高锰酸钾溶液，其可能原因是。
（2）氧化后的水样煮沸后，需冷却并在暗处再加入KI和硫酸，需在暗处的原因是。用Na₂S₂O₃，标准溶液滴定，终点时溶液颜色的变化是。
（3）滴定到终点时消耗Na₂S₂O₃标准溶液10.00mL。根据以上实验数据计算海水试样的COD(用每升水样相当于消耗多少毫克O₂表示，单位：mg•L^-1)(写出计算过程)。

在m L b mol·L^－1 AlCl₃溶液中，加入等体积a mol·L^－1的NaOH溶液。
（1）当a≤3b时，生成Al(OH)₃沉淀的物质的量是___________mol。
（2）当a、b满足_____________条件时，无沉淀生成。
（3）当a、b满足___________条件时，有沉淀生成且溶液中无Al^3＋存在，生成Al(OH)₃沉淀的物质的量是________ mol。