化学计量与化学计算.doc

\ 1．【2017新课标2卷】阿伏加德罗常数的值为。下列说法正确的是 A．1 L 0.1 molNH4Cl溶液中，的数量为0.1 B．2.4 g Mg与H2SO4完全反应，转移的电子数为0.1 C．标准状况下，2.24 L N2和O2的混合气体中分子数为0.2 D．0.1 mol H2和0.1 mol I2于密闭容器中充分反应后，其分子总数为0.2 【答案】D 【名师点睛】本题考查阿伏加德罗常数的应用，是高考的一个热点，主要从物质结构、水解、转移电子、可逆反应等角度考查，本题相对比较容易，只要认真、细心就能做对，平时多注意这方面的积累。 2．【2017新课标3卷】NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．0.1 mol 的中，含有0.6NA个中子 B．pH=1的H3PO4溶液中，含有0.1NA个 C．2.24 L（标准状况）苯在O2中完全燃烧，得到0.6NA个CO2分子 D．密闭容器中1 mol PCl3与1 mol Cl2反应制备 PCl5（g），增加2NA个P-Cl键 【答案】A 【解析】A．B的原子序数为5，即质子数为5，在质量数为11的B原子中含有6个中子，0.1 mol 11B含有0.6NA个中子，A正确；B．溶液体积未定，不能计算氢离子个数，B错误；C．标准状况下苯是液体，不能利用气体摩尔体积计算2. 24 L苯的物质的量，则无法判断其完全燃烧产生的CO2分子数目，C错误；D．PCl3与Cl2反应生成PCl5的反应是可逆反应，反应物不可能完全转化为生成物，则1 mol PCl3与1 mol Cl2反应生成的PCl5小于1mol，增加的P－Cl键的数目小于2NA个，D错误。答案选A。 【名师点睛】考查与阿伏加德罗常数有关计算时，要正确运用物质的量的有关计算，同时要注意气体摩尔体积的使用条件；另外还要谨防题中陷阱，如讨论溶液里的离子微粒的数目时，要考虑：①溶液的体积，②离子是否水解，③对应的电解质是否完全电离；涉及化学反应时要考虑是否是可逆反应，如选项D涉及可逆反应，反应的限度达不到100%；其它如微粒的结构、反应原理等，总之要认真审题，切忌凭感觉答题。 3．【2016新课标1卷】设NA为阿伏加德罗常数值。下列有关叙述正确的是 A．14 g乙烯和丙烯混合气体中的氢原子数为2NA B．1 mol N2与4 mol H2反应生成的NH3分子数为2NA C．1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA D．标准状况下，2.24 L CCl4含有的共价键数为0.4NA 【答案】A 【考点定位】考查阿伏加德罗常数计算的知识。 【名师点睛】阿伏加德罗常数是单位物质的量的物质含有的该物质的基本微粒数目，用NA表示，其近似值是6.021023/mol；在国际上规定：0.012 kg的12C所含有的碳原子数，任何物质只要其构成的基本微粒数与0.012 kg的12C所含有的碳原子数相同，就说其物质的量是1 mol。有关公式有；；；。掌握各个公式的适用范围、对象，是准确应用的保证。有时阿伏加德罗常数会与物质结构、氧化还原反应、电化学等知识结合在一起考查，要掌握物质的物理性质、化学性质及发生反应的特点等，才可以得到准确的解答。 4．【2016海南卷】利用太阳能分解水制氢，若光解0.02 mol水，下列说法正确的是 A．可生成H2的质量为0.02g B．可生成氢的原子数为2.4081023个 C．可生成H2的体积为0.224L（标准情况） D．生成H2的量理论上等于0.04mol Na与水反应产生H2的量 【答案】D 考点：考查水的分解及简单方程式的计算 【名师点睛】本类题的解题策略：（1）掌握基本概念，找出各化学量之间的关系；（2）加强与原子结构、元素化合物性质、有机物结构性质等相关知识的横向联系；（3）找出解题的突破口，在常规解法和计算技巧中灵活选用。顺利解答该类题目的关键是：一方面要仔细审题，注意关键字词，熟悉常见的“陷阱”；另一方面是要把各种量转化为物质的量，以此为中心进行计算。 5．【2016上海卷】称取(NH4)2SO4和NH4HSO4混合物样品7.24 g，加入含0.1 mol NaOH的溶液，完全反应，生成NH31792 mL（标准状况），则(NH4)2SO4和NH4HSO4的物质的量比为 A．1:1 B．1:2 C．1.87:1 D．3.65:1 【答案】C 【解析】 试题分析：利用极值法分析，可知0.1mol氢氧化钠不足，故先将NH4HSO4反应完，再反应(NH4)2SO4，因共生成NH30.08mol，故与H+反应的氢氧化钠为0.02mol，则可知道NH4HSO4为0.02mol，则(NH4)2SO4质量为7.24g－115g/mol0.02mol=4.94g，(NH4)2SO4的物质的量为4.94g 132g/mol=0.0374mol。因此(NH4)2SO4与NH4HSO4物质的量之比为：1.87:1 ，故选C。 【考点定位】考查有关化学反应计算的技巧和方法。 【名师点睛】解答化学计算题时，经常要运用多种化学解题思想，如极值法、差量法、守恒法、讨论法、特殊值法等，这也是历来高考的重点内容。本题就是先利用极值法判断反应物是否足量，然后才能确定后续的计算方法。化学计算过程中，多以物质的量为核心，考查物质的量、阿伏加德罗常数、物质的量浓度、物质的质量、摩尔质量、气体的体积、气体摩尔体积等相关物理量的转化关系，考生要熟练掌握各物理量的意义以及之间的转化关系式。日常学习中要加强相关化学思想以及物理量间运算的练习，以便快速准确作答，题目难度中等。 6．【2016四川卷】NA为阿伏伽德罗常数的值。下列说法正确的是 A．2.4g镁在足量的O2中燃烧，转移的电子数为0.1NA B．标准状况下，5.6 L CO2气体中含有的氧原子数为0.5NA C．氢原子数为0.4NA的CH3OH分子中含有的σ键数为0.4NA D．0.1 L 0.5 mol/L CH3COOH溶液中含有的H+数为0.05NA 【答案】B 【考点定位】考查阿伏加德罗常数、以物质的量为中心的计算、相关物质的结构与性质。 【名师点睛】本题型为新课标高考的常见题型。解答本类题目要审清选项中涉及的以下几个方面：①要审清所求粒子的种类，如分子、原子、离子、质子、中子、电子等，②涉及物质的体积时要审清物质的状态和温度、压强，③涉及中子数和化学键的计算，要审清相关物质的结构和特殊物质的摩尔质量，④涉及化学反应要明确相关反应的特点和电子转移；⑤涉及溶液中的微粒要关注电离和水解；⑥要注意审清运算公式。 7．【2015新课标1卷】NA为阿伏伽德罗常数的值。下列说法正确的是 A．18gD2O和18gH2O中含有的质子数均为10NA B．2L0.5mol/L亚硫酸溶液中含有的H+两种数为2NA C．过氧化钠与水反应时，生成0.1mol氧气转移的电子数为0.2NA D．密闭容器中2molNO与1molO2充分反应，产物的分子数为2NA 【答案】C 【解析】 A、核素D和H的质量数不同，质子数相同。则18gD2O和18gH2O的物质的量不同，所以含有的质子数不同，错误；B、亚硫酸为弱酸，水溶液中不完全电离，所以溶液中氢离子数目小于2NA，错误；C、过氧化钠与水反应生成氧气，则氧气的来源于-1价的O元素，所以生成0.1mol氧气时转移电子0.2NA，正确；D、NO与氧气反应生成二氧化氮，但常温下，二氧化氮与四氧化二氮之间存在平衡，所以产物的分子数小于2NA，错误，答案选C。 【考点定位】 考查阿伏伽德罗常数与微粒数的关系判断，涉及到核素、弱电解质电离、氧化还原反应、化学平衡等知识点。试题难度为较易等级 8．【2015新课标1卷】乌洛托品在合成、医药、染料等工业中有广泛用途，其结构式如图所示。将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品。若原料完全反应生成乌洛托品，则甲醛与氨的物质的量之比为 A．1∶1 B．2∶3 C．3∶2 D．2∶1 【答案】C 【考点定位】本题重点考查有机物分子的识别、质量守恒定律的应用；试题难度为较易等级。 9．【2015新课标2卷】NA代表阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是 A．60g丙醇中存在的共价键总数为10NA B．1L 0.1molL－1的NaHCO3溶液中HCO3－和CO32－离子数之和为0.1NA C．钠在空气中燃烧可生成多种氧化物。23g钠充分燃烧时转移电子数为1NA D．235g核互U发生裂变反应：，净产生的中子（n）数为10NA 【答案】C 【解析】A．60g丙醇的物质的量是1mol，丙醇的结构简式为CH3CH2CH2OH，所以分子中存在的共价键总数为11NA，A错误；B．根据物料守恒可知1L 0.1molL－1的NaHCO3溶液中H2CO3、HCO3－和CO32－离子数之和为0.1NA，B错误；C．钠在空气中燃烧可生成多种氧化物，氧化钠或过氧化钠，23g钠的物质的量是23g23g/mol＝1mol。钠不论是转化为氧化钠，还是过氧化钠，均失去1个电子，所以钠充分燃烧时转移电子数为1NA，C正确；D．235g核素U的物质的量＝235g235g/mol＝1mol，根据发生的裂变反应可知净产生的中子（n）数为9NA，D错误，答案选C。 【考点定位】本题主要是考查阿伏加德罗常数的有关计算，涉及丙醇分子中共价键判断、溶液中物料守恒应用、氧化还原反应中电子转移计算以及核裂变反应等 10．【2015四川卷】设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．2.0gH218O与D2O的混合物中所含中子数为NA B．常温常压下，4.4g乙醛所含σ键数目为0.7NA C．标准状况下，5.6LCO2与足量Na2O2反应转移的电子数为0.5 NA D．50ml 12mol/L盐酸与足量MnO2共热，转移的电子数为0.3NA 【答案】A 【解析】A、H218O与D2O的相对分子质量均为20，且所含有中子数均为10个，A正 确；B、4.4g乙醛为0.1mol，每个乙醛分子6个σ键，应为0.6NA，B错误；C、应为0.25 NA，C错误；D、浓盐酸反应变稀且具有挥发性，实际反应的盐酸小于0.6mol，故转移的电子数小于0.3NA，D错误。选A。 【考点定位】本题主要是考查阿伏加德罗常数的有关计算，涉及物质组成、分子中σ键判断、氧化还原反应中电子转移计算以及浓度变化对化学反应的影响等 11．【2015上海卷】将O2和NH3的混合气体448mL通过加热的三氧化二铬，充分反应后，再通过足量的水，最终收集到44.8mL气体。原混合气体中O2的体积可能是（假设氨全部被氧化；气体体积均已换算成标准状况） A．231.5mL B．268.8mL C．287.5mL D．313.6mL 【答案】BD 【考点定位】考查反应物有过量时的化学计算的知识。 12．【2015海南卷】己知在碱性溶液中可发生如下反应： 2R(OH)3 + 3C1O- + 4OH－ = 2RO4n-+3Cl－ +5H2O。则RO4n-中R的化合价是（ ） A．+3 B． +4 C． +5 D．+6 【答案】D 【解析】根据离子反应中反应前后电荷守恒，可得3+4=2n+3，解得n=2，根据化合价规则判断RO42-中R的化合价为+6，选D。 【考点定位】考查离子反应、化合价规则。 13．【2015海南卷】下列指定微粒的数目相等的是（ ） A．等物质的量的水与重水含有的中子数 B．等质量的乙烯和丙烯中含有的共用电子对数 C．同温、同压同体积的CO和NO含有的质子数 D．等物质的量的铁和铝分别于足量氯气完全反应时转移的电子数 【答案】B、D 【考点定位】本题主要是考查阿伏加德罗常数的有关计算，涉及原子结构、乙烯和丙烯的分子结构、氧化还原反应中电子转移等。 14．【2017新课标3卷】（15分） 重铬酸钾是一种重要的化工原料，一般由铬铁矿制备，铬铁矿的主要成分为FeOCr2O3，还含有硅、铝等杂质。制备流程如图所示： 回答下列问题： （5）某工厂用m1 kg 铬铁矿粉（含Cr2O3 40%）制备K2Cr2O7，最终得到产品 m2 kg，产率为_____________。 【答案】（5）100% 【解析】（5）样品中Cr2O3的质量为m140% kg，则生成K2Cr2O7的理论质量为m140% kg，则所得产品的产率为m2 kg（m140% kg）100%=100%。 15．【2017新课标1卷】（14分） Li4Ti5O12和LiFePO4都是锂离子电池的电极材料，可利用钛铁矿（主要成分为FeTiO3，还含有少量MgO、SiO2等杂质）来制备，工艺流程如下： 回答下列问题： （4）Li2Ti5O15中Ti的化合价为+4，其中过氧键的数目为__________________。 【答案】（4）4 16．【2017江苏卷】(12 分)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。 （2）碱式氯化铜有多种组成，可表示为Cua(OH)bClcxH2O。为测定某碱式氯化铜的组成，进行下列实验：①称取样品1.1160 g，用少量稀HNO3溶解后配成100.00 mL溶液A；②取25.00 mL溶液A，加入足量AgNO3溶液，得AgCl 0.1722 g；③另取25.00 mL溶液A，调节pH 4 ~ 5，用浓度为0.08000 molL−1的EDTA(Na2H2Y2H2O)标准溶液滴定Cu2+ (离子方程式为Cu2++ H2Y2−CuY2−+2H+)，滴定至终点，消耗标准溶液30.00 mL。通过计算确定该样品的化学式(写出计算过程)。 【答案】（2）n(Cl−)=n(AgCl)==4.80010−3mol n(Cu2+)=n(EDTA) =0.08000 molL−130.00 mL10−3 LmL−1=9.60010−3 mol n(OH−)=2n(Cu2+)−n(Cl−)=29.60010−3 mol－4.80010−3 mol=1.44010−2 mol m(Cl−)=4.80010−3 mol35.5 g mol −1 =0.1704 g m(Cu2+)=9.60010−3 mol64 g mol −1 =0.6144 g m(OH−)=1.44010−2 mol17 g mol −1 =0.2448 g n(H2O)==4.80010−3 mol a∶b∶c∶x = n(Cu2+)∶n(OH−)∶n(Cl−)∶n(H2O)=2∶3∶1∶1 化学式为Cu2(OH)3ClH2O 再由化合物中电荷守恒得： n(OH−)=2n(Cu2+)−n(Cl−)=29.60010−3 mol－4.80010−3 mol=1.44010−2 mol 分别求出这3种离子的质量，根据质量守恒，求出H2O的质量： m(Cl−)=4.80010−3 mol35.5 g mol −1 =0.1704 g m(Cu2+)=9.60010−3 mol64 g mol −1 =0.6144 g m(OH−)=1.44010−2 mol17 g mol −1 =0.2448 g 再求出结晶水的物质的量： n(H2O)==4.80010−3 mol 最后求出各粒子的个数之比，写出化学式： 因为a∶b∶c∶x = n(Cu2+)∶n(OH−)∶n(Cl−)∶n(H2O)=2∶3∶1∶1 ，所以该样品的化学式为Cu2(OH)3ClH2O。 17．【2016上海卷】CO2是重要的化工原料，也是应用广泛的化工产品。CO2与过氧化钠或超氧化钾反应可产生氧气。完成下列计算： （1）CO2通入氨水生成NH4HCO3，NH4HCO3很容易分解。2.00mol NH4HCO3完全分解，分解产物经干燥后的体积为_________L(标准状况)。 （2）某H2中含有2.40 molCO2，该混合气体通入2.00 L NaOH溶液中，CO2被完全吸收。如果NaOH完全反应，该NaOH溶液的浓度为_______。 （3）CO2和KO2有下列反应： 4KO2+2CO2→2K2CO3+3O2 4KO2+4CO2+2H2O→4KHCO3+3O2 若9 mol CO2在密封舱内和KO2反应后生成9 molO2，则反应前密封舱内H2O的量应该是多少？列式计算。 （4）甲烷和水蒸气反应的产物是合成甲醇的原料：CH4+H2OCO+3H2 已知：CO+2H2CH3OH CO2+3H2CH3OH+H2O 300 mol CH4完全反应后的产物中，加入100 mol CO2后合成甲醇。若获得甲醇350 mol，残留氢气120 mol，计算CO2的转化率。 【答案】（1）89.6 （2）2.4 mol/L≥c≥1.2 mol/L （3） n(H2O)=(9/6)2=3(mol) （4）300 mol CH4完全反应产生H2 900mol 设CO2转化率为α，CO转化率为β 300β+100α=350 600β+300α=900-120 α=80% 或设CO2转化率为α 900−3502−100α=120 α=80/100=80% （2）根据题意要求，2.40 molCO2被完全吸收，NaOH也完全反应，则反应的产物可能是Na2CO3（此时NaOH的浓度最大）或NaHCO3（此时NaOH的浓度最小）或Na2CO3和NaHCO3的混合物。用极值思想分析两个特殊情况： ①CO2+NaOH=NaHCO3，n(NaOH)= n(CO2)=2.40mol，则c(NaOH)==1.20mol/L； ②CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O，n(NaOH)=2n(CO2)=4.80mol，则c(NaOH)==2.40mol/L； 综合（1）、（2）可知，NaOH溶液的浓度应该为1.20mol/L≤c(NaOH)≤2.40mol/L。 （3）法一： 依题意，9 mol CO2在密封舱内和KO2反应后生成9 mol O2，即n(CO2)∶n(O2)=1∶1，通过观察题给两个方程式可知，当把两个方程式相加时正好符合题目要求： 8KO2+6CO2+2H2O→2K2CO3+4KHCO3+6O2 所以有n(H2O)=n(CO2)=9mol=3mol，即反应前密封舱内H2O的物质的量为3mol。 （4）法一： CH4+ H2OCO + 3H2 300mol 300mol 900mol 设CO2的转化率为α，CO的转化率为β CO + 2H2CH3OH CO2 + 3H2CH3OH + H2O 300βmol 600βmol 300βmol 100αmol 300αmol 100αmol 根据题意，共生成350mol甲醇，所以有300βmol+100αmol=350mol-------①式 根据题意，反应后残留氢气120mol，则实际参加反应的氢气为900mol-120 mol，所以有 600βmol+300αmol=900mol-120 mol--------②式 由①②式可得α=0.8，即CO2的转化率为80%。 法二： 在合成甲醇的反应中，氢元素在生成物中有两种存在形式，一是存在于甲醇中，二是存在于水中，设CO2的转化率为α CH4 + H2O CO + 3H2 300mol 900mol CO2 + 3H2 CH3OH + H2O 100αmol 100αmol 根据题意，反应后残留氢气120mol，则实际参加反应的氢气为900mol-120 mol，根据反应中氢元素的守恒可有：900mol-120mol=350mol2+100αmol，解得α=0.8，即CO2的转化率为80%。 【考点定位】根据化学方程式的计算；物质的量、气体体积、物质的量浓度的转化关系；极值思想、守恒思想的运用。 【名师点睛】根据化学方程式的计算，多以物质的量为核心，考查物质的量、阿伏加德罗常数、物质的量浓度、物质的质量、摩尔质量、气体的体积、气体摩尔体积等相关物理量的转化关系，以及反应物的转化率或产物的产率的计算，同时还可以融入多种化学解题思想，比如极值法、差量法、守恒法、讨论法、特殊值法等，是历来高考的重点内容。例如第50题考查了物质的量与气体体积的转化关系；第51题考查了物质的量与物质的量浓度的转化关系，同时也考查了极值思想的应用；第53题可根据元素守恒思想列出关系式求解。根据化学方程式计算时一定要准确找出相关物质之间的计量数关系，如果有一种反应物过量，则应根据量少的反应物来进行计算；如果涉及多步反应，可以根据几个化学方程式找出有关物质的关系式进行计算，使计算简化；如果是离子反应，可以根据离子方程式进行计算；如果是氧化还原反应，也可以利用电子转移关系进行有关计算。 18．【2015重庆卷】（14分）我国古代青铜器工艺精湛，有很高的艺术价值和历史价值，但出土的青铜器大多受到环境腐蚀，故对其进行修复和防护具有重要意义。 （2）某青铜器中Sn、Pb的质量分别为119g、20.7g，则该青铜器中Sn和Pb原子的数目之比为 。 【答案】（2）10:1 19．【2015上海卷】（本题共14分）氨碱法制纯碱包括石灰石分解、粗盐水精制、氨盐水碳酸化等基本步骤。完成下列计算： （1）CaCO3质量分数为0.90的石灰石100 kg完成分解产生CO2 L（标准状况）。石灰窑中，该石灰石100 kg与焦炭混合焙烧，产生CO2 29120 L（标准状况），如果石灰石中碳酸钙完全分解，且焦炭完全燃烧，不产生CO，则焦炭的物质的量为 mol。 （2）已知粗盐水含MgCl2 6.80 mol/m3，含CaCl2 3.00mol/m3。 向粗盐水中加入Ca(OH)2除镁离子：MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaCl2 然后加入Na2CO3除钙离子。 处理上述粗盐水10 m3，至少需要加Na2CO3 g。 如果用碳酸化尾气（含NH3体积分数为0.100、CO2体积分数0.040）代替碳酸钠，发生如下反应：Ca2+ + 2NH3 + CO2 + H2O → CaCO3↓ + 2NH4+ 处理上述10 m3粗盐水至少需要通入多少L（标准状况）碳酸化尾气？列式计算。 （3）某氨盐水含氯化钠1521 kg，通入二氧化碳后析出碳酸氢钠晶体，过滤后溶液中含氯化铵1070 kg。列式计算： ①过滤后溶液中氯化钠的质量。 ②析出的碳酸氢钠晶体的质量。 【答案】（1）20160L；400。（2）10388；54880L。（3）①351kg；②1680kg。 （2）10 m3粗盐水中含有的MgCl2、CaCl2 物质的量是：n(MgCl2)= 6.80 mol/m310 m3=68mol；n(CaCl2)= 3.00mol/m310 m3=30mol。根据反应方程式MgCl2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaCl2可知1mol MgCl2发生反应被除去时引入1mol CaCl2.则向粗盐水中加入Ca(OH)2除镁离子后得到的溶液中含有的CaCl2的物质的量是：68mol+30mol=98mol，根据反应方程式：Na2CO3+ CaCl2=CaCO3↓+2NaCl可知反应消耗Na2CO3的物质的量与CaCl2的物质的量相等，则其质量是 m(Na2CO3)=nM=98mol106g/mol=10388g。根据反应方程式Ca2+ + 2NH3 + CO2 + H2O → CaCO3↓ + 2NH4+可知反应消耗的氨气与CO2的物质的量的比是2:1，而混合气体中含NH3体积分数为0.100、CO2体积分数0.040，说明NH3过量，不能完全反应，应该以不足量的CO2为标准进行计算，而n(Ca2+)=n(CO2)，n(Ca2+)=98mol，则需要n(CO2)= 98mol，混合气体的物质的量是n(混合)= 98mol0.04=2450mol，其在标准状况下的体积是V(混合)=nVm= 2450mol22.4L/mol=54880L。 （3）①n(NaCl)(总)=mM=1521000g58. 5g/mol=26000mol，反应产生的NH4Cl的物质的量是【考点定位】考查氨碱法制纯碱的有关化学计算的知识。