内容正文:
专题11 化学计算
考点概览
题型一 有关质量守恒定律的计算
题型二 根据化学方程式的计算
题型三 综合计算
有关质量守恒定律的计算题型一
1.(2025·江苏徐州·一模)二甲醚是一种清洁燃料,二甲醚完全燃烧,生成二氧化碳、水,下列判断正确的是
①二甲醚由C、H两种元素组成 ②二甲醚中C、H元素的质量比为
③二甲醚中H元素的质量分数为 ④二甲醚完全燃烧消耗氧气
A.①② B.②④ C.①②③ D.②③④
根据化学方程式的计算题型二
2.(2025·江苏南京·模拟预测)已知:,将固体加热一段时间后,剩余固体质量为13.7g。下列说法错误的是
A.原固体加热一段时间后生成
B.加热后固体中钠元素的质量分数增大
C.剩余固体中和的质量比为
D.将13.7g剩余固体溶于足量盐酸后蒸发结晶,得23.4gNaCl
3.(2025·江苏常州·模拟预测)天宫空间站再生生保系统含电解水制氧、二氧化碳去除等多个子系统。主要流程如图,下列说法错误的是
A.电解制氧时,能量转化形式为电能转化为化学能
B.氧气生成系统中,生成氢气和氧气的质量比为1:8
C.流程中铁催化剂或镍催化剂在反应前后性质与质量均不发生改变
D.反应等质量的,Bosch法消耗的质量是Sabatier法的2倍
4.(2025·江苏扬州·一模)我国科学家研究并实现了空间站氧气的循环,图为循环示意图。下列说法不正确的是
A.反应①为CO2+4H2CH4+2H2O
B.太阳能可作为反应②的能量来源
C.反应②产生的氢气与氧气的质量比为8:1
D.利用这种方法再生氧气,需进行水的补给
(2025·江苏徐州·一模)阅读材料,回答下列小题:
杭州亚运会开幕式主火炬的燃料“零碳甲醇(CH3OH)”备受瞩目,这是全球首次对“零碳甲醇”的实践应用。目前,该燃料已广泛应用在船舶、汽车等领域。“零碳甲醇”是利用氢气和从工业尾气中捕捉的二氧化碳在一种纳米催化剂的作用下反应得到的,其微观示意图如图。
5.有关“零碳甲醇”的说法,正确的是
A.从物质类别看:甲醇属于有机高分子化合物
B.从微观构成看:甲醇由1个碳原子4个氢原子和1个氧原子构成
C.从元素组成看:甲醇中碳元素的质量分数最大
D.从量的角度看:每6g的甲与足量的乙发生反应会产生32g甲醇
6.有关该反应的说法,正确的是
A.电解丁产生的氢气可直接参与循环,无需额外补充氢气
B.该化学反应前后纳米催化剂的质量和性质不变
C.实验过程中氢元素和氧元素化合价发生了改变
D.等质量的甲醇制取时消耗的CO2与燃烧时生成的CO2相等,实现“零碳”排放
7.(2025·江苏南京·模拟预测)下列说法不正确的是
A.等质量的金属铁和金属铜中所含的原子个数比为
B.等质量的一氧化碳和二氧化碳中氧元素的质量比为
C.等质量的镁和铝分别与足量稀硫酸充分反应,生成氢气的质量比为
D.等质量的碳酸氢钠和碳酸镁分别与足量稀盐酸充分反应,生成二氧化碳的质量比为
8.(2025·江苏常州·一模)为探究铜的化学性质,某同学借助氧气传感器在密闭装置中进行图1所示实验,观察实验现象并得到图2所示图像。结合图示判断下列说法正确的是
A.加热前的空气样品中氧气的质量分数为20.99%
B.点B至点C对应曲线,说明Cu与需加热到一定温度才发生反应
C.点C至点D所对应的时间范围内,装置内物质的总质量逐渐减少
D.将传感器换成合适的注射器,即可精确测定空气中氧气的体积分数
综合计算题型三
9.(2025·江苏南京·模拟预测)根据下列装置图,回答有关问题。
(1)实验室选用A装置作为制取氧气的发生装置,反应的化学方程式为 ,实验装置中试管口放一团棉花的目的是 。
(2)实验室制取氢气的化学方程式为 ,可以选用的收集装置是 (填字母)。
(3)实验室利用过氧化氢溶液与二氧化锰粉末制取氧气, (填“能”或“不能”)使用装置C用于控制反应的开始或停止。
(4)实验室用质量分数为的过氧化氢溶液(密度为)和蒸馏水(密度为)配制质量分数为的过氧化氢溶液,则所需质量分数为的过氧化氢溶液与蒸馏水的体积比为 (填最简整数比)。
(5)实验室用含碳酸钙的大理石与足量的稀盐酸反应,生成了的二氧化碳,则理论上消耗大理石的质量是多少?(利用化学方程式进行计算,写出计算过程)
10.(2025·江苏无锡·一模)氧气是人类赖以生存的物质,不同领域获得氧气的方法不同。
Ⅰ.工业获得氯气
(1)工业以空气为原料获得氧气,工业上选择空气的主要原因是 。
(2)揭开盛有液态空气的容器盖,将燃着的木条置于瓶口上方,可立即观察到 。
a.木条熄灭 b.木条燃烧更旺
Ⅱ.家庭获得氧气
某款家用制氧利用两种化学试剂[过碳酸钠()和二氧化锰]同时加入水中制取氧气,装置示意图如图1。
(3)制氧机工作时发生了两步反应,
第一步:;
第二步: 。(用化学方程式表示)
(4)图中“加湿过滤仓”的原理与图2中 (填字母)装置类似。
(5)“加湿过滤仓”中的水除了有加湿氧气的作用外,还可能起到的作用是 (填序号).
a.观察氧气生成的速率
b.除去氧气中一些杂质
c.增加氧气质量
d.降低氧气温度
Ⅲ.渔业获得氧气
过氧化钙()、过氧化钠()都能与反应生成和相应的碱,运输活鱼时常用到过氧化钙()来增加水中的含氧量。
(6)过氧化钙与水反应的化学方程式为 。
(7)鱼类运输供氧一般不选择,选择更好,可能原因是 。
Ⅳ.密闭空间获得氧气
(8)氧烛广泛应用于潜艇等紧急场合。一种氧烛主要成分为,还含有少量铁粉。其产氧原理为:触发铁粉燃烧,使分解。
已知:。
①现有含42.6g 的氧烛,可以提供多少氧气? 。
②氧烛的产氧率明显低于理论值的原因可能是 。
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专题11 化学计算
考点概览
题型一 有关质量守恒定律的计算
题型二 根据化学方程式的计算
题型三 综合计算
有关质量守恒定律的计算题型一
1.(2025·江苏徐州·一模)二甲醚是一种清洁燃料,二甲醚完全燃烧,生成二氧化碳、水,下列判断正确的是
①二甲醚由C、H两种元素组成 ②二甲醚中C、H元素的质量比为
③二甲醚中H元素的质量分数为 ④二甲醚完全燃烧消耗氧气
A.①② B.②④ C.①②③ D.②③④
【答案】D
【分析】二甲醚完全燃烧,生成二氧化碳、水,根据反应前后元素种类不变,二甲醚中一定含有碳氢元素,且碳元素等于二氧化碳中碳元素质量,等于,氢元素等于水中氢元素质量,等于,碳氢元素质量和为:2.4g+0.6g=3g,所以二甲醚中含有氧元素,4.6g二甲醚中氧元素的质量为:4.6g−3g=1.6g。
【详解】①二甲醚由C、H、O三种元素组成,说法错误;
②二甲醚中C、H元素的质量比为,说法正确;
③二甲醚中H元素的质量分数为,说法正确;
④根据质量守恒定律,二甲醚完全燃烧消耗氧气的质量为,说法正确;
正确的说法为②③④
故选D。
根据化学方程式的计算题型二
2.(2025·江苏南京·模拟预测)已知:,将固体加热一段时间后,剩余固体质量为13.7g。下列说法错误的是
A.原固体加热一段时间后生成
B.加热后固体中钠元素的质量分数增大
C.剩余固体中和的质量比为
D.将13.7g剩余固体溶于足量盐酸后蒸发结晶,得23.4gNaCl
【答案】D
【详解】A、设原固体加热生成二氧化碳的质量为x。
即生成二氧化碳的质量为2.2g,故A不符合题意
B、碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水,根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类和质量不变,故固体中钠元素的质量不变,由于生成了气体,加热后,固体的质量减小,故加热后固体中钠元素的质量分数增大,故B不符合题意;
C、设参加反应的碳酸氢钠的质量为,反应生成碳酸钠的质量为z。
则剩余固体中碳酸氢钠和碳酸钠的质量比为,故C不符合题意;
D、根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类和质量不变,最后得到氯化钠中钠元素的质量与16.8g碳酸氢钠中钠元素的质量相同,则生成氯化钠的质量为,故D符合题意。
故选D。
3.(2025·江苏常州·模拟预测)天宫空间站再生生保系统含电解水制氧、二氧化碳去除等多个子系统。主要流程如图,下列说法错误的是
A.电解制氧时,能量转化形式为电能转化为化学能
B.氧气生成系统中,生成氢气和氧气的质量比为1:8
C.流程中铁催化剂或镍催化剂在反应前后性质与质量均不发生改变
D.反应等质量的,Bosch法消耗的质量是Sabatier法的2倍
【答案】C
【详解】A、电解制氧时,水通电分解生成氢气和氧气,能量转化形式为电能转化为化学能,故选项说法正确;
B、氧气生成系统中,水通电分解生成氢气和氧气,反应的化学方程式为2H2O2H2↑+O2↑,生成氢气和氧气的质量比为(1×2×2):(16×2)=1:8,故选项说法正确;
C、由催化剂的定义可知,流程中铁催化剂或镍催化剂在反应前后化学性质与质量均不发生改变,物理性质可能改变,故选项说法不正确;
D、Bosch法中,根据2H2+CO2C+2H2O,氢气与二氧化碳关系式为2H2~CO2,两者的质量比为(2×1×2):44=1:11;Sabatier法中,根据4H2+CO2CH4+2H2O,氢气与二氧化碳关系式为4H2~CO2,两者的质量比为(4×1×2):44=2:11,因此反应等质量的,Bosch法消耗的质量是Sabatier法的2倍,故选项说法正确。
故选C。
4.(2025·江苏扬州·一模)我国科学家研究并实现了空间站氧气的循环,图为循环示意图。下列说法不正确的是
A.反应①为CO2+4H2CH4+2H2O
B.太阳能可作为反应②的能量来源
C.反应②产生的氢气与氧气的质量比为8:1
D.利用这种方法再生氧气,需进行水的补给
【答案】C
【详解】A.由流程可知,反应①为,故A正确;
B.太阳能可提供能量,则太阳能可作为该空间站的能量来源转化为电能,故B正确;
C.由图可知,反应②水电解生成氢气和氧气,反应的化学方程式为:,产生氢气与氧气的质量比为,故C错误;
D.根据流程,由于产生的甲烷中氢元素来自于水中,则需补充水,故D正确。
故选:C。
(2025·江苏徐州·一模)阅读材料,回答下列小题:
杭州亚运会开幕式主火炬的燃料“零碳甲醇(CH3OH)”备受瞩目,这是全球首次对“零碳甲醇”的实践应用。目前,该燃料已广泛应用在船舶、汽车等领域。“零碳甲醇”是利用氢气和从工业尾气中捕捉的二氧化碳在一种纳米催化剂的作用下反应得到的,其微观示意图如图。
5.有关“零碳甲醇”的说法,正确的是
A.从物质类别看:甲醇属于有机高分子化合物
B.从微观构成看:甲醇由1个碳原子4个氢原子和1个氧原子构成
C.从元素组成看:甲醇中碳元素的质量分数最大
D.从量的角度看:每6g的甲与足量的乙发生反应会产生32g甲醇
6.有关该反应的说法,正确的是
A.电解丁产生的氢气可直接参与循环,无需额外补充氢气
B.该化学反应前后纳米催化剂的质量和性质不变
C.实验过程中氢元素和氧元素化合价发生了改变
D.等质量的甲醇制取时消耗的CO2与燃烧时生成的CO2相等,实现“零碳”排放
【答案】5.D 6.D
【解析】5.A、甲醇属于有机物,但不是有机高分子化合物,故选项错误;
B、甲醇是由甲醇分子构成的,1个甲醇分子由1个碳原子、4个氢原子和个氧原子构成,故选项错误;
C、甲醇中碳、氢、氧元素的质量比为12:(1×4):16=3: 1:4,则甲醇中氧元素的质量分数最大,故选项错误;
D、根据微观示意图可知氢气和二氧化碳在纳米催化剂作用下反应生成甲醇和水,质量关系为:,根据质量守恒定律,每6g的甲与足量的乙发生反应会产生32g甲醇,故选项正确,故选:D;
6.A、水通电分解生成氢气和氧气,化学方程式为:二氧化碳和氢气反应生成甲醇和水,化学方程式为: ,转化过程中,H2O和H2虽然可循环转化,但仅靠反应自身生成的水去电解并循环所产生的氢气,并不能满足持续生产的需要,通常仍需补充氢气,故选项错误;
B、该化学反应前后纳米催化剂的质量和化学性质不变,故选项错误;
C、实验过程中氢元素由0价变为+1价,但氧元素始终为-2,并未改变,故选项错误;
D、甲醇和氧气点燃生成二氧化碳和水,化学方程式为:,二氧化碳 和氢气反应生成甲醇和水,化学方程式为:,由化学方程式可知,甲醇和二氧化碳的分子个数比均为1:1,故等质量的甲醇制取时消耗的CO2与燃烧时生成的CO2相等,可实现"零碳"排放,故选项正确,故选:D。
7.(2025·江苏南京·模拟预测)下列说法不正确的是
A.等质量的金属铁和金属铜中所含的原子个数比为
B.等质量的一氧化碳和二氧化碳中氧元素的质量比为
C.等质量的镁和铝分别与足量稀硫酸充分反应,生成氢气的质量比为
D.等质量的碳酸氢钠和碳酸镁分别与足量稀盐酸充分反应,生成二氧化碳的质量比为
【答案】A
【详解】A、铁与铜的相对原子质量之比为,则等质量的金属铁和金属铜中所含的原子个数比为8:7,故A符合题意;
B、等质量的一氧化碳和二氧化碳中氧元素的质量比为 ,故B不符合题意;
C、,,则等质量的镁和铝分别与足量稀硫酸充分反应,生成氢气的质量比为 ,故C不符合题意;
D、根据质量守恒定律知,反应前后元素的种类、质量都不变,反应后二氧化碳中的碳元素的质量与反应物中碳元素的质量相等,碳酸氢钠和碳酸镁的相对分子质量相等,等质量的碳酸氢钠和碳酸镁中碳元素的质量相等,等质量的碳酸氢钠和碳酸镁分别与足量稀盐酸充分反应,生成二氧化碳的质量比为 1:1,故D不符合题意。
故选A。
8.(2025·江苏常州·一模)为探究铜的化学性质,某同学借助氧气传感器在密闭装置中进行图1所示实验,观察实验现象并得到图2所示图像。结合图示判断下列说法正确的是
A.加热前的空气样品中氧气的质量分数为20.99%
B.点B至点C对应曲线,说明Cu与需加热到一定温度才发生反应
C.点C至点D所对应的时间范围内,装置内物质的总质量逐渐减少
D.将传感器换成合适的注射器,即可精确测定空气中氧气的体积分数
【答案】B
【详解】A、由图可知,加热前的空气样品中氧气的体积分数为20.99%,不是质量分数,不符合题意;
B、点B至点C对应曲线,氧气的含量几乎不变,说明铜与氧气需要加热到一定温度才发生反应,符合题意;
C、点C至点D所对应的时间范围内,铜与氧气在加热的条件下反应生成氧化铜,根据质量守恒定律,化学反应前后物质的总质量不变,则装置内物质的总质量不变,不符合题意;
D、将传感器换成合适的注射器,只能粗略测定空气中氧气的体积分数,传感器测定的更为精确,不符合题意。
故选B。
综合计算题型三
9.(2025·江苏南京·模拟预测)根据下列装置图,回答有关问题。
(1)实验室选用A装置作为制取氧气的发生装置,反应的化学方程式为 ,实验装置中试管口放一团棉花的目的是 。
(2)实验室制取氢气的化学方程式为 ,可以选用的收集装置是 (填字母)。
(3)实验室利用过氧化氢溶液与二氧化锰粉末制取氧气, (填“能”或“不能”)使用装置C用于控制反应的开始或停止。
(4)实验室用质量分数为的过氧化氢溶液(密度为)和蒸馏水(密度为)配制质量分数为的过氧化氢溶液,则所需质量分数为的过氧化氢溶液与蒸馏水的体积比为 (填最简整数比)。
(5)实验室用含碳酸钙的大理石与足量的稀盐酸反应,生成了的二氧化碳,则理论上消耗大理石的质量是多少?(利用化学方程式进行计算,写出计算过程)
【答案】(1) 防止加热时粉末状物质进入导管,堵塞导管
(2) E
(3)不能
(4)50:283
(5)解:设理论上消耗大理石的质量是x,
x=25g
答:理论上消耗大理石的质量是25g。
【详解】(1)A装置为固体加热型,且试管口有一团棉花,即加热高锰酸钾制取氧气,高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气,化学方程式为;实验装置中试管口放一团棉花的目的是防止加热时粉末状物质进入导管,堵塞导管;
(2)实验室利用锌粒和稀硫酸制取氢气,锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气,化学方程式为,氢气难溶于水,氢气密度比空气小,可选择排水法或向下排空气法收集,根据提供的装置,收集装置可选择E;
(3)实验室利用过氧化氢溶液与二氧化锰粉末制取氧气,不能使用装置C用于控制反应的开始或停止,因为二氧化锰是粉末状固体,会从多孔隔板漏下,不能达到固液分离;
(4)实验室用质量分数为的过氧化氢溶液(密度为)和蒸馏水(密度为)配制质量分数为的过氧化氢溶液,设所需质量分数为的过氧化氢溶液的体积为x,需要蒸馏水的体积为y,则有,解得x:y=1:5.66=50:283;
(5)见答案。
10.(2025·江苏无锡·一模)氧气是人类赖以生存的物质,不同领域获得氧气的方法不同。
Ⅰ.工业获得氯气
(1)工业以空气为原料获得氧气,工业上选择空气的主要原因是 。
(2)揭开盛有液态空气的容器盖,将燃着的木条置于瓶口上方,可立即观察到 。
a.木条熄灭 b.木条燃烧更旺
Ⅱ.家庭获得氧气
某款家用制氧利用两种化学试剂[过碳酸钠()和二氧化锰]同时加入水中制取氧气,装置示意图如图1。
(3)制氧机工作时发生了两步反应,
第一步:;
第二步: 。(用化学方程式表示)
(4)图中“加湿过滤仓”的原理与图2中 (填字母)装置类似。
(5)“加湿过滤仓”中的水除了有加湿氧气的作用外,还可能起到的作用是 (填序号).
a.观察氧气生成的速率
b.除去氧气中一些杂质
c.增加氧气质量
d.降低氧气温度
Ⅲ.渔业获得氧气
过氧化钙()、过氧化钠()都能与反应生成和相应的碱,运输活鱼时常用到过氧化钙()来增加水中的含氧量。
(6)过氧化钙与水反应的化学方程式为 。
(7)鱼类运输供氧一般不选择,选择更好,可能原因是 。
Ⅳ.密闭空间获得氧气
(8)氧烛广泛应用于潜艇等紧急场合。一种氧烛主要成分为,还含有少量铁粉。其产氧原理为:触发铁粉燃烧,使分解。
已知:。
①现有含42.6g 的氧烛,可以提供多少氧气? 。
②氧烛的产氧率明显低于理论值的原因可能是 。
【答案】(1)空气资源丰富、原料易得,成本低廉等
(2)a
(3)
(4)b
(5)abd
(6)
(7)Na2O2与水反应生成强碱NaOH危害鱼类,CaO2反应生成的Ca(OH)2微溶,对鱼类影响小(合理即可)
(8) 解:设现有含42.6g 的氧烛,可以提供氧气的质量为x,
x=19.2g
答:现有含42.6g 的氧烛,可以提供19.2g氧气。 部分氯酸钠未完全分解或生成的氧气与铁发生了反应(合理即可)
【详解】(1)空气在自然界中储量丰富,原料易得,成本低廉,这是工业选择空气为原料制氧气的主要原因;
(2)液态空气中氮气沸点低于氧气,打开容器时氮气先汽化逸出,氮气不能燃烧且不支持燃烧,将燃着木条置于瓶口,木条会熄灭,故选a;
(3)根据第一个反应可知,第二步是过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成水和氧气,化学方程式为;
(4)图1“加湿过滤仓”中氧气通过水,起到类似洗气的作用;图2中a装置为气体从长导管通入液体(洗气原理),经过润湿后从短导管排出,故选b;
(5)a、氧气不易溶于水,将氧气通过水,可通过观察“加湿过滤仓”中的产生气泡的快慢,判断氧气生成的速率,正确;
b、“加湿过滤仓”中的水可吸收氧气中部分杂质,除去氧气中一些杂质,正确;
c、“加湿过滤仓”中的水不能增加氧气质量,错误;
d、“加湿过滤仓”中的水可吸收热量,降低氧气温度,正确;
故选abd;
(6)过氧化钙()、过氧化钠()都能与反应生成和相应的碱,根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类不变,则过氧化钙与水反应生成氧气和氢氧化钙,化学方程式为;
(7)过氧化钠与水反应生成强碱NaOH,会破坏水体环境,危害鱼类;而过氧化钙反应生成的氢氧化钙微溶于水,碱性较弱,对鱼类影响小,因此选用过氧化钙;
(8)①见答案;
②氧烛的产氧率明显低于理论值的原因可能是部分氯酸钠未完全分解或生成的氧气与铁发生了反应。
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