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第一章 化學(xué)計量在實驗中的應(yīng)用
章末綜合檢測(一)
(時間:60分鐘 滿分:100分)
一、選擇題(本題包括10小題,每小題5分,共50分)
1.三聚氰胺又名蛋白精[分子式為C3N3(NH2)3,相對分子質(zhì)量:126]是一種低毒性化工產(chǎn)品,嬰幼兒大量攝入可引起泌尿系統(tǒng)疾患。有關(guān)三聚氰胺說法正確的是( )
A.2.52 g三聚氰胺含氮原子數(shù)目為0.12NA
B.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,1 mol三聚氰胺的體積為22.4 L
C.三聚氰胺含氮量約為10%
D.三聚氰胺的摩爾質(zhì)量為126 g
解析:選A。三聚氰胺為固體,摩爾質(zhì)量為126 gmol-1,1分子三聚氰胺中含有6個氮原子,含氮量約為66.7%。
2.設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,下列敘述中正確的是( )
A.14 g乙烯和環(huán)丙烷的混合物中總原子數(shù)為3NA
B.常溫下,11.2 L甲烷氣體含有甲烷分子數(shù)為0.5NA
C.5.6 g鐵與足量的稀硫酸反應(yīng)失去電子數(shù)為0.3NA
D.0.1 molL-1的氫氧化鈉溶液中含鈉離子數(shù)為0.1NA
解析:選A。A.乙烯和環(huán)丙烷的通式為CnH2n,14 g混合物中總原子的物質(zhì)的量為3n mol=3 mol,故正確;B.常溫下氣體摩爾體積不是22.4 Lmol-1,故錯誤;C.Fe+2H+===Fe2++H2↑,失去電子的物質(zhì)的量為2 mol=0.2 mol,故錯誤;D.沒有說明體積,故錯誤。
3.將30 mL 0.5 molL-1NaOH溶液加水稀釋到500 mL。NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值,關(guān)于稀釋后溶液的敘述不正確的是( )
A.該溶液中OH-濃度為0.03 molL-1
B.該溶液中含Na+個數(shù)為0.015NA
C.向原溶液中加入470 mL蒸餾水即可
D.該溶液中含有氧原子個數(shù)大于0.015NA
解析:選C。溶液稀釋前后溶質(zhì)的物質(zhì)的量不變,則30 mL0.5 molL-1=500 mLc,c=0.03 molL-1,A正確;稀釋前后Na+物質(zhì)的量不變,為0.015 mol,B正確;應(yīng)在500 mL容量瓶中定容配制,C錯誤;溶液中水分子中也含有氧原子,D正確。
4.配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液是一個重要的定量實驗,下列有關(guān)說法正確的是( )
A.容量瓶用蒸餾水洗凈后,可不經(jīng)干燥直接用于配制溶液
B.配制一定物質(zhì)的量濃度的稀鹽酸時,用量筒量取9.82 mL濃鹽酸
C.配制1 L 0.1 molL-1的NaCl溶液時用托盤天平稱量5.85 g NaCl固體
D.定容時,為防止液滴飛濺,膠頭滴管應(yīng)緊貼容量瓶內(nèi)壁
解析:選A。量筒只能精確到0.1 mL,B錯誤;托盤天平只能精確到0.1 g,C錯誤;用膠頭滴管定容時,滴管不能緊貼容量瓶內(nèi)壁,以防蒸餾水附著在容量瓶刻度線上部,引起誤差,D錯誤。
5.在體積相同的兩個密閉容器中分別充滿O2、O3氣體,當(dāng)這兩個容器內(nèi)氣體的溫度和密度相等時,下列說法中正確的是( )
A.兩種氣體的壓強相等
B.兩種氣體的氧原子數(shù)目相等
C.兩種氣體的分子數(shù)目相等
D.O2比O3質(zhì)量小
解析:選B。根據(jù)ρ=可知,V、ρ相同時,O2和O3的質(zhì)量相同,D錯;等質(zhì)量的O2和O3中氧原子數(shù)之比為=1,B正確;==,則分子數(shù)不相等,C錯;根據(jù)=可知,兩種氣體壓強不相等,A錯。
6.在80 g密度為d gcm-3的硫酸鐵溶液中,含有2.8 g Fe3+,則此溶液中SO的物質(zhì)的量濃度為(單位為molL-1)( )
A.d B.d
C.d D.d
解析:選A。根據(jù)Fe2(SO4)3的電離方程式:Fe2(SO4)3===2Fe3++3SO,可得溶液中含n(SO)=n(Fe3+)==0.075 mol,溶液的體積V=10-3 LmL-1,因此c(SO)==d molL-1。
7.等溫等壓下,有質(zhì)子數(shù)相等的CO、N2、C2H2三種氣體,下列敘述中正確的是( )
A.體積之比為13∶13∶14
B.密度之比為14∶14∶13
C.質(zhì)量之比為1∶1∶1
D.原子數(shù)之比為1∶1∶1
解析:選B。A項,三種氣體分子的質(zhì)子數(shù)分別為14、14、14,質(zhì)子數(shù)相等的CO、N2、C2H2三種氣體,物質(zhì)的量相等,等溫等壓下,氣體的體積與其物質(zhì)的量成正比,所以三者體積之比為1∶1∶1,錯誤;B項,CO、N2、C2H2摩爾質(zhì)量分別為28 gmol-1、28 gmol-1、26 gmol-1,等溫等壓下,氣體摩爾體積相同,根據(jù)ρ==知,密度與摩爾質(zhì)量成正比,則密度之比為28∶28∶26=14∶14∶13,正確;C項,三種氣體分子的物質(zhì)的量相等,CO、N2、C2H2摩爾質(zhì)量分別為28 gmol-1、28 gmol-1、26 gmol-1,根據(jù)m=nM知,質(zhì)量之比與摩爾質(zhì)量成正比為28∶28∶26=14∶14∶13,錯誤;D項,1分子CO、N2、C2H2分別含原子數(shù)為2、2、4,所以三種氣體原子數(shù)之比為1∶1∶2,錯誤。
8.質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%,物質(zhì)的量濃度為c molL-1的KOH溶液,蒸發(fā)溶劑,恢復(fù)到原溫度,若質(zhì)量分?jǐn)?shù)變?yōu)?a%,則物質(zhì)的量濃度變?yōu)? )
A.大于2c molL-1 B.等于2c molL-1
C.小于2c molL-1 D.在c~2c molL-1
解析:選A。設(shè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a%KOH溶液的密度為x gmL-1,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2a%KOH溶液的密度為y gmL-1,則:質(zhì)量分?jǐn)?shù)為a% KOH溶液的物質(zhì)的量濃度為c= molL-1;質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2a% KOH溶液的物質(zhì)的量濃度為c′= molL-1,氫氧化鉀溶液濃度越大,密度越大,則x
2c。
9.硫代硫酸鈉溶液與鹽酸的反應(yīng)(Na2S2O3+2HCl===2NaCl+S↓+SO2↑+H2O)可用于探索濃度對反應(yīng)速率的影響。常溫常壓下,若該反應(yīng)產(chǎn)生固體單質(zhì)16 g,則反應(yīng)中各有關(guān)物質(zhì)的物理量均正確的是(NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)( )
選項
二氧化硫
硫代硫酸鈉
轉(zhuǎn)移的電子
A
1 mol
NA
B
11.2 L
0.5 mol
C
158 g
2 mol
D
79 g
NA
解析:選D。該反應(yīng)為S2O在酸性條件下的歧化反應(yīng),S2O中硫的化合價為+2,1 mol S2O參加反應(yīng)生成1 mol單質(zhì)硫和1 mol SO2,轉(zhuǎn)移2 mol電子,故常溫常壓下反應(yīng)生成16 g(即0.5 mol)單質(zhì)硫時,必生成0.5 mol SO2,同時轉(zhuǎn)移1 mol電子,需要注意的是常溫常壓下11.2 L SO2的物質(zhì)的量不是0.5 mol,故只有D項正確。
10.在t ℃時,將a g NH3完全溶于水,得到V mL溶液,假設(shè)該溶液的密度為ρ g/mL,質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w,其中含有NH的物質(zhì)的量是b mol,下列敘述正確的是( )
A.溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w=100%
B.溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度c= mol/L
C.溶液中c(OH-)= mol/L+c(H+)
D.向上述溶液中加入V mL水,所得溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.5w
解析:選C。溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w=100%,A錯誤;在計算時氨水中的溶質(zhì)是NH3,而不是NH3H2O,將w=100%代入公式c=,化簡可得c= mol/L,B錯誤;氨水中含有的陽離子為H+和NH,含有的陰離子只有OH-,根據(jù)電荷守恒可知C正確;由于氨水的密度小于水的密度,與水等體積混合所得稀氨水的質(zhì)量大于原氨水質(zhì)量的2倍,故其質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.5w,D錯誤。
二、非選擇題(本題包括5小題,共50分)
11.(9分)計算后填空:
(1)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,448 mL某氣體的質(zhì)量為0.64 g,這種氣體的相對分子質(zhì)量為________。
(2)某氯化鐵與氯化鈉的混合液,已知c(Fe3+)=0.2 molL-1,c(Cl-)=1 molL-1。則c(Na+)為________。
(3)19 g某二價金屬的氯化物RCl2中含有0.4 mol的Cl-,則R的相對原子質(zhì)量為________。
(4)V L Fe2(SO4)3溶液中含F(xiàn)e3+m g,則溶液中SO的物質(zhì)的量濃度為________molL-1。
(5)在無土栽培中,配制1 L含5 mol NH4Cl、1.6 mol KCl、2.4 mol K2SO4的某營養(yǎng)液,若用KCl、NH4Cl、(NH4)2SO4配制,則需KCl、NH4Cl的物質(zhì)的量分別為________、________。
(6)如圖所示,分別向密閉容器內(nèi)可移動活塞的兩邊充入空氣(已知空氣體積占整個容器容積的1/4)、H2和O2的混合氣體,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,若將H2、O2的混合氣體點燃引爆,活塞先左彈,恢復(fù)原溫度后,活塞右滑停留于容器的中央。則原來H2、O2的體積之比可能為______。
解析:(6)設(shè)空氣的物質(zhì)的量為1 mol,反應(yīng)前,左右兩室的體積之比為1∶3,反應(yīng)前右室的物質(zhì)的量為3 mol,反應(yīng)后,活塞處于中央,兩室體積相等,則兩室中氣體的物質(zhì)的量相等,反應(yīng)后右室氣體物質(zhì)的量為1 mol,發(fā)生反應(yīng)2H2+O22H2O,設(shè)H2、O2的物質(zhì)的量分別為x mol、y mol,若氫氣過量,則:,解得x∶y=7∶2;若氧氣過量,則:,解得x∶y=4∶5。
答案:(1)32 (2)0.4 molL-1 (3)24 (4)
(5)6.4 mol 0.2 mol (6)7∶2或4∶5
12.(10分)實驗室需要0.1 molL-1NaOH溶液450 mL和0.5 molL-1硫酸溶液500 mL。根據(jù)這兩種溶液的配制情況回答下列問題:
(1)如圖所示的儀器中配制溶液肯定不需要的是________(填序號),配制上述溶液還需用到的玻璃儀器是________________(填儀器名稱)。
(2)下列操作中,容量瓶所不具備的功能是________(填序號)。
A.配制一定體積準(zhǔn)確濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液
B.貯存溶液
C.測量容量瓶規(guī)格以下的任意體積的液體
D.準(zhǔn)確直接稀釋某一濃度的溶液
E.用來加熱溶解固體溶質(zhì)
(3)根據(jù)計算用托盤天平稱取NaOH的質(zhì)量為______g。在實驗中其他操作均正確,若定容時仰視刻度線,則所得溶液濃度________0.1 molL-1(填“大于”“等于”或“小于”,下同)。若NaOH溶液在轉(zhuǎn)移至容量瓶時未經(jīng)冷卻,則所得溶液濃度________0.1 molL-1。
(4)根據(jù)計算得知,所需質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%、密度為1.84 gcm-3的濃硫酸的體積為________mL(計算結(jié)果保留一位小數(shù))。配制過程中需先在燒杯中將濃硫酸進行稀釋,稀釋時操作方法是_________________________________________________。
解析:(1)配制溶液時不用圓底燒瓶和分液漏斗,還必須有溶解用的燒杯和攪拌、引流用的玻璃棒。
(2)容量瓶不能用來直接溶解、稀釋、貯存溶液,容量瓶只有一個刻度線,只能用來測量所標(biāo)明容積的溶液的體積。
(3)應(yīng)配制500 mL NaOH溶液,則m(NaOH)=0.5 L0.1 molL-140 gmol-1=2.0 g。定容時若仰視刻度線,則實際溶液體積偏大,則所配制溶液濃度偏低,即小于0.1 molL-1。若NaOH溶液未經(jīng)冷卻就轉(zhuǎn)入容量瓶定容,溫度冷卻到標(biāo)定溫度時,溶液體積偏小,導(dǎo)致所配NaOH溶液濃度偏大,即大于0.1 molL-1。
(4)濃硫酸的濃度為c== molL-1=18.4 molL-1,則0.5 molL-1500 mL=18.4 molL-1V,V=13.6 mL,要注意濃硫酸稀釋的操作要點。
答案:(1)AC 燒杯、玻璃棒 (2)BCDE (3)2.0 小于 大于 (4)13.6 將濃硫酸沿器壁緩緩倒入水中,并用玻璃棒不斷攪拌
13.(9分)一定量的氫氣在氯氣中燃燒,所得混合物用100 mL 6.00 molL-1的NaOH溶液(密度為1.2 gmL-1)恰好完全吸收,測得溶液中含有NaClO的物質(zhì)的量為0.1 mol。
(1)原NaOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。
(2)所得溶液中Cl-的物質(zhì)的量為________mol。
(3)所用氯氣和參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量之比 n(Cl2)∶n(H2)=____________。
解析:(1)根據(jù)c=可知,原NaOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)w=100%=100%=20%。
(2)根據(jù)鈉元素守恒有n(NaCl)+n(NaClO)=n(NaOH),故n(NaCl)=0.1 L6.00 molL-1-0.1 mol=0.5 mol,所以溶液中氯離子的物質(zhì)的量為 0.5 mol。
(3)設(shè)氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)生成的氯離子的物質(zhì)的量為x,由n(NaClO)=0.1 mol,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒有x=0.1 mol,溶液中Cl-來源于氯化氫及氯氣與氫氧化鈉的反應(yīng),氯化氫提供的氯離子為0.5 mol-0.1 mol=0.4 mol,即反應(yīng)后的混合氣體中n(HCl)=0.4 mol,根據(jù)氫元素守恒可知,n(H2)=n(HCl)=0.4 mol=0.2 mol,而n(Cl2)=n(NaOH)=0.1 L6.00 molL-1=0.3 mol,故所用氯氣和參加反應(yīng)的氫氣的物質(zhì)的量之比為0.3 mol∶0.2 mol=3∶2。
答案:(1)20% (2)0.5 (3)3∶2
14.(10分)某同學(xué)用電解法測定某金屬氧化物MO中金屬M的摩爾質(zhì)量:①稱取該氧化物MO質(zhì)量為W g,完全溶解于240 mL 6 molL-1硫酸溶液中,再配成250 mL溶液;②從250 mL該溶液中取出50 mL溶液,以鉑為電極電解,當(dāng)金屬剛好完全析出時,電極增重m g(已知氧化性:M2+>H+)。
(1)本實驗需要240 mL 6 molL-1硫酸溶液,配制該溶液時需要98.3%(ρ=1.84 gcm-3)的濃硫酸體積為________mL。
(2)電解過程中,導(dǎo)線上通過________NA個電子(NA表示阿伏加德羅常數(shù))。
(3)計算在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,另一極產(chǎn)生氣體的體積為________L。
(4)M的摩爾質(zhì)量為______________________(用含W、m的表達式表示)。
解析:(1)實驗室沒有240 mL容量瓶,要用250 mL容量瓶配制該硫酸溶液。
0.25 L6 molL-1=V,V=81.3 mL。
(2)MO―→M
Ar+16 Ar
W g 5m g
Ar=,n(M)== mol,
根據(jù)M2++2e-===M知,n(e-)= mol。
(3)陽極反應(yīng)式為4OH--4e-===2H2O+O2↑,
V(O2)= mol22.4 Lmol-1= L。
(4)M= gmol-1。
答案:(1)81.3 (2) (3)
(4) gmol-1
15.(12分)CO2是重要的化工原料,也是應(yīng)用廣泛的化工產(chǎn)品。CO2與過氧化鈉或超氧化鉀反應(yīng)可產(chǎn)生氧氣。
完成下列計算:
(1)CO2通入氨水生成NH4HCO3,NH4HCO3很容易分解。2.00 mol NH4HCO3完全分解,分解產(chǎn)物經(jīng)干燥后的體積為________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。
(2)某H2中含有2.40 mol CO2,將該混合氣體通入2.00 L NaOH溶液中,CO2被完全吸收。如果NaOH完全反應(yīng),該NaOH溶液的濃度為________。
(3)CO2和KO2有下列反應(yīng):
4KO2+2CO2===2K2CO3+3O2
4KO2+4CO2+2H2O===4KHCO3+3O2
若9 mol CO2在密封艙內(nèi)和KO2反應(yīng)后生成9 mol O2,則反應(yīng)前密封艙內(nèi)H2O的量應(yīng)該是________。
(4)甲烷和水蒸氣反應(yīng)的產(chǎn)物是合成甲醇的原料:CH4+H2OCO+3H2。
已知:CO+2H2CH3OH;
CO2+3H2CH3OH+H2O。
300 mol CH4完全反應(yīng)后的產(chǎn)物中,加入100 mol CO2后合成甲醇。若獲得甲醇350 mol,殘留氫氣120 mol,則CO2的轉(zhuǎn)化率為________。
解析:(1)碳酸氫銨分解的化學(xué)方程式為NH4HCO3H2O+NH3↑+CO2↑,從反應(yīng)的化學(xué)方程式可以看出,分解產(chǎn)物經(jīng)干燥后,所得氣體為NH3和CO2,且n(NH3)+n(CO2)=2n(NH4HCO3)=22.00 mol=4.00 mol,則V(混合氣體)=4.00 mol22.4 Lmol-1=89.6 L,即分解產(chǎn)物經(jīng)干燥后的體積為89.6 L。
(2)根據(jù)題意,2.40 mol CO2被完全吸收,NaOH也完全反應(yīng),則反應(yīng)的產(chǎn)物可能是Na2CO3(此時NaOH溶液的濃度最大)或NaHCO3(此時NaOH溶液的濃度最小)或Na2CO3和NaHCO3的混合物。用極值思想分析兩種特殊情況:
①CO2+NaOH===NaHCO3,
n(NaOH)=n(CO2)=2.40 mol,
則c(NaOH)==1.20 molL-1;
②CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O,
n(NaOH)=2n(CO2)=4.80 mol,
則c(NaOH)==2.40 molL-1;
綜合①②可知,NaOH溶液的濃度范圍為1.20 molL-1≤c(NaOH)≤2.40 molL-1。
(3)設(shè)反應(yīng)前密封艙內(nèi)H2O的物質(zhì)的量為n,
4KO2+4CO2+2H2O===4KHCO3+3O2
2n n 1.5n
4KO2+2CO2===2K2CO3+3O2
9-2n 1.5(9-2n)
根據(jù)題意生成氧氣9 mol,所以有1.5n+1.5(9-2n)=9 mol,解得n=3 mol,即反應(yīng)前密封艙內(nèi)H2O的物質(zhì)的量為3 mol。
(4)CH4 + H2OCO?。?H2
300 mol 300 mol 900 mol
設(shè)CO2的轉(zhuǎn)化率為α,CO的轉(zhuǎn)化率為β
CO?。?H2CH3OH
300β mol 600β mol 300β mol
CO2?。?H2CH3OH?。2O
100α mol 300α mol 100α mol
根據(jù)題意,共生成350 mol甲醇,所以有
300β mol+100α mol=350 mol ①
根據(jù)題意,反應(yīng)后殘留氫氣120 mol,則實際參加反應(yīng)的氫氣為900 mol-120 mol,所以有600β mol+300α mol=900 mol-120 mol?、?
由①②式可得α=0.8,即CO2的轉(zhuǎn)化率為80%。
答案:(1)89.6 (2)1.2 molL-1≤c(NaOH)≤2.4 molL-1 (3)3 mol (4)80%
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