高中化学计算题

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。

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）。

（本题共14分）铜有多种化合物，氧化亚铜（Cu₂O）、氯化亚铜（CuCl）、氯化铜（CuCl₂）、CuSO₄等。
完成下列计算：
（1）波尔多液是由硫酸铜、生石灰和水配制成的杀菌剂，不同情况下需要配制不同的比例。现配制按质量比CuSO₄：CaO：H₂O =1：2：200的波尔多液50Kg。
需要用CuSO₄·5H₂O               g，CaO               mol
（2）某工厂以精辉铜矿（主要成分为Cu₂S）为原料冶炼金属铜，精辉铜矿中含23％杂质，日均产含Cu量97.5%的粗铜42t。
已知：总反应式 Cu₂S＋O₂2Cu＋SO₂
日均需精辉铜矿         t，日均产SO₂标准状况下体积            L
（3）印刷线路板的铜能被FeCl₃的溶液腐蚀，将印刷线路板浸入200mL FeCl₃溶液中，有11.2gCu被腐蚀掉。取出印刷线路板，向溶液中加入11.2g铁粉，充分反应溶液中还有4.8g不溶物。计算原FeCl₃溶液的物质的量浓度。
（4）制备铜的某化合物晶体。取5.12g Cu、14.5mol/L HNO₃ 15 mL、6.0 mol/L HC1 50mL，混合后Cu完全反应，反应后溶液有中水54.32g，再经水浴保温蒸发掉42g水，冷却至20℃并过滤，得到8.12g晶体。通过计算推断此晶体的化学式        。
已知：20℃溶解度  CuC1₂·2H₂O  73g /100g H₂O     Cu（NO₃）₂·3H₂O   125g /100g H₂O

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

将一定质量的镁铝合金投入100 mL一定物质的量浓度的盐酸中，合金全部溶解，向所得溶液中滴加5 mol/L NaOH溶液至过量，生成沉淀的质量与加入氢氧化钠溶液的体积的关系如图所示。请回答以下问题

（1）当沉淀达到最大值时，求Al(OH)₃的质量；
（2）原合金中Mg的质量；
（3）盐酸的物质的量浓度。

钠是活泼的碱金属元素，钠及其化合物在生产和生活中有广泛的应用。
完成下列计算：
（1）叠氮化钠（NaN₃）受撞击分解产生钠和氮气，故可应用于汽车安全气囊。若78克叠氮化钠完全分解，产生标准状况下氮气___________________L 。
（2）钠-钾合金可在核反应堆中用作热交换液。5.05 g钠-钾合金溶于200 mL水生成0.075 mol氢气。计算溶液中氢氧化钠的物质的量浓度______________________（忽略液体体积变化）。
（3）氢氧化钠溶液处理铝土矿并过滤，得到含铝酸钠的溶液。向该溶液中通入二氧化碳，有下列反应：  2NaAl(OH)₄+CO₂→2Al(OH)₃↓+Na₂CO₃+H₂O。己知通入二氧化碳112 L（标准状况下），生成的Al(OH)₃和Na₂CO₃的物质的量之比为4:5。若向该溶液中通入的二氧化碳为224L（标准状况下），计算生成的 Al(OH)₃和Na₂CO₃的物质的量的最大值。
（4）为测定某硫酸吸收含氨气废气后，所得铵盐中氮元素的质量分数，现将不同质量的铵盐固体分别加入到50.00mL相同浓度的氢氧化钠溶液中，沸水浴加热至气体全部逸出(此温度下铵盐不分解)。该气体经干燥后用浓硫酸吸收完全，测定浓硫酸增加的质量。部分测定结果如下表：

铵盐的质量/g	10.00	20.00	30.00	50.00
浓硫酸增加的质量/g	m	m	1.29	0

 
试回答：
该铵盐的成分为_______________________________。
该铵盐中氮元素的质量分数为：_______________________________(须列式计算）。

某结晶水合物A含有两种阳离子和一种阴离子。将溶有90.60gA的水溶液分成两等份，向第一份逐滴加入NaOH溶液，溶液先出现白色沉淀后完全溶解，此过程中产生2.24 L（标准状况）刺激性气味的气体。向第二份加入过量的Ba(OH)₂溶液，过滤，用稀硝酸处理沉淀物，经洗涤和干燥，得到白色固体46.60 g。
请回答以下问题：
（1）试通过计算确定该结晶水合物的化学式为        ；
（2）若第二份加入75.00 mL2.00 mol·L^－1的Ba(OH)₂溶液，则得到的沉淀质量为      。

将一定质量由Cu和CuO组成的固体粉末加入到100 mL 11 mol/L的浓HNO₃中，充分反应后，固体溶解完全，收集到NO、NO₂混合气体6.72 L（标准状况）。若将该混合气体与2.24 L O₂（标准状况）混合并通入到足量水中，恰好生成HNO₃。
（1）NO的体积是          L，NO₂的体积是         L（标准状况）。
（2）固体粉末中Cu单质的质量是           g。
（3）向浓HNO₃反应后的溶液中加入4 mol/L的NaOH溶液，当Cu^2＋恰好沉淀完时，需要NaOH溶液的体积是       L。

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·x H₂O]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·x H₂O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)。