内容正文:
专题四 化学计算(物质的组成与转化、质量分数)
命题方式1 依据化学式的简单计算
1.茶是人类健康的饮品之一,茶氨酸(C7H14N2O3)是茶叶中特有的一种氨基酸。下列关于茶氨酸的说法正确的是( C )
A.茶氨酸的相对分子质量为175
B.C、H、N、O四种元素的质量比为12∶1∶14∶16
C.氮元素的质量分数为×100%
D.在空气中完全燃烧的产物是二氧化碳和水
2.某酸化学式为C6H7O5,请回答下列问题。
(1)该酸的相对分子质量为__159__。
(2)该酸中碳元素、氢元素、氧元素的质量比为__72∶7∶80__(填最简比)。
(3)31.8 g该酸中含有__16__g氧元素(保留两位有效数字)。
命题方式2 选择题中技巧性计算:守恒法、极值法
3.纯净物甲是一种绿色能源,相对分子质量为46,在一定条件下,一定质量的甲与8.0 g乙恰好完全反应,生成4.4 g丙、5.4 g丁和2.8 g戊。反应的微观示意图如下,下列有关说法错误的是( D )
A.参加反应的甲的质量为4.6 g
B.甲物质中碳元素和氢元素的质量比为4∶1
C.甲物质中含有碳、氢、氧三种元素
D.若使生成的戊充分氧化,至少还需乙3.2 g
4.将16 g氢气、甲烷、一氧化碳的混合气体在足量的氧气中点燃,充分反应,消耗氧气的质量可能是( B )
A.8 g B.90 g
C.150 g D.180 g
命题方式3 依据化学方程式计算:文字叙述、坐标曲线、流程
5.(2024·湖南)老师和同学们在开展“基于特定需求设计和制作简易供氧器”的跨学科实践活动中,选取过氧化氢溶液和二氧化锰,利用供氧器制取氧气。解答下列问题。
(1)根据反应的化学方程式分析,过氧化氢的质量反应后比反应前__减少__(填“减少”或“增多”)。
(2)现需要制得3.2 g氧气,至少需要多少g溶质质量分数为5%的过氧化氢溶液?(请写出计算过程)
解:设至少需要溶质质量分数为5%的过氧化氢溶液的质量为x,
2H2O22H2O+O2↑
68 32
x×5% 3.2 g
=
x=136 g
答:至少需要136 g溶质质量分数为5%的过氧化氢溶液。
6.碳酸钠在生活、生产和实践研究中均有广泛应用,工业上以半水煤气(主要成分是N2、CO、CO2和H2O)、食盐等为原料制取碳酸钠的流程如图。
(1)操作Ⅳ中需要用到玻璃棒,作用是__引流__,流程中循环利用的物质有H2O和__CO2__。
(2)步骤Ⅰ中,在使用铜催化剂和加热条件下,半水煤气主要成分CO、H2O会发生反应,实现了CO转化为CO2,该反应的化学方程式是 CO+H2OH2+CO2 。
(3)将22.0 g上述制得的碳酸钠样品放入烧杯,加水完全溶解,将其放在电子秤上(如图甲),逐渐往烧杯中滴加稀盐酸,电子秤的示数与加入稀盐酸的质量关系如图乙所示。
①根据质量守恒定律可得,生成二氧化碳的质量为__8.8__g。
②通过计算说明,样品中碳酸钠的质量是多少?
解:设样品中碳酸钠的质量为x,
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑
106 44
x 8.8 g
=
x=21.2 g
答:样品中碳酸钠的质量为21.2 g。
③有同学认为在测定碳酸钠的质量时结果会偏大,请分析造成碳酸钠质量偏大的主要原因是__生成的二氧化碳中含有稀盐酸挥发出的氯化氢气体__。
7.(2024·苏州)捕集空气中CO2加氢制甲醇(CH3OH),可实现CO2资源化利用和“零碳”排放,其转化流程如图所示。下列说法不正确的是( C )
A.反应①中,电解水生成的H2和O2的分子个数比为2∶1
B.反应②中,生产1.6 kg CH3OH理论上要消耗2.2 kg CO2
C.转化过程中,H2O和H2循环转化,无需额外补充
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
8.一定条件下,在密闭容器中发生某化学反应,测得反应过程中各物质的质量数据如下表。下列选项正确的是( A )
物质
甲
乙
丙
丁
反应前的质量/g
10
16
0
2
反应中的质量/g
7
8
a
2
反应后的质量/g
b
0
22
c
A.a=11 B.丁一定是催化剂
C.该反应为分解反应 D.b=3
9.(2024·黄石模拟)有一包金属粉末,可能由Mg、Al、Fe、Zn、Ag这几种金属中的一种或几种组成,取该样品2.4 g,加入100 g稀硫酸,恰好完全反应,只得到0.2 g氢气和无色溶液,下列说法不正确的是( D )
A.样品中可能含有镁
B.样品中一定不含银和铁
C.样品成分最多有三种可能
D.该稀硫酸溶质质量分数为19.6%
10.化学兴趣小组为测定某锌样品(杂质不与酸反应)中Zn的质量分数,取10.0 g锌样品逐滴加入稀H2SO4,待不再有气泡产生时停止滴加试剂,共用去稀H2SO4的质量为100.0 g。反应后测得混合物的总质量为109.8 g。请计算:
(1)硫酸中硫、氧的元素质量比为__1∶2__。
(2)生成氢气的质量为__0.2_g__。
(3)样品中Zn的质量分数。(写出计算过程,计算结果精确到0.1%)
解:设参加反应的锌的质量为x,
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
65 2
x 0.2 g
=
x=6.5 g
×100%=65.0%
答:样品中Zn的质量分数为65.0%。
11.(2024·福建)生产乙醇(C2H6O)的两个反应如下。
① C2H4+H2OC2H6O
② C6H12O62C2H6O+2CO2↑
(1)若用反应①制取23 g乙醇,理论上至少需要乙烯(C2H4)的质量是多少?
解:设制取23 g乙醇,理论上至少需要乙烯的质量为x,
C2H4+H2OC2H6O
28 46
x 23 g
=
x=14 g
答:制取23 g乙醇,理论上至少需要乙烯的质量为14 g。
(2)原子经济性=×100%,它是绿色化学的重要指标。上述两个反应中,原子经济性更好的是反应__①__(填“①”或“②”)。
12.(2024·遂宁)我国力争在2060年前实现“碳中和”,实现二氧化碳的相对“零排放”。使用氢能源汽车可以有效减少二氧化碳的排放。氢化钙(CaH2)是一种重要的制氢剂,氢化钙可与物质M反应生成氢气,反应的化学方程式为CaH2+2M===Ca(OH)2+2H2↑,请完成下列各题。
(1)CaH2中钙元素和氢元素的质量比为__20∶1__(化为最简整数比)。
(2)M的化学式为__H2O__。
(3)若制取8 kg氢气,计算理论上需要CaH2的质量(写出计算过程)。
解:设理论上需要CaH2的质量为x,
CaH2+2H2O===Ca(OH)2+2H2↑
42 4
x 8 kg
=
x=84 kg
答:理论上需要CaH2的质量是84 kg。
13.(2024·河北)为测定某稀硫酸中溶质的质量分数,向盛有100 g该稀硫酸的烧杯中,分三次加入一定质量的锌粉,生成气体的质量与加入锌粉质量的关系如图所示。请计算:
(1)m的值为__0.4__。
(2)该稀硫酸中溶质的质量分数。
解:设该稀硫酸中溶质的质量分数为y,
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
98 2
100 g×y 0.5 g
=
y=24.5%
答:该稀硫酸中溶质的质量分数为24.5%。
14.(2024·滨州)黄铜(铜和锌的合金)是一种重要的金属材料,常用于制造轴承、齿轮等机器零件。为回收黄铜中的铜,某化学兴趣小组的同学取黄铜样品粉末32.5 g,放入烧杯中,然后逐渐加入稀硫酸至过量。所加稀硫酸的质量与剩余固体的质量关系如图所示。
试计算:
(1)黄铜样品中铜的质量为__26__g。
(2)恰好完全反应时,所得溶液的溶质质量分数是多少?
解:由图可知,参加反应的锌的质量为32.5 g-26 g=6.5 g,
设恰好完全反应时,所得溶液的溶质质量为x,反应生成氢气的质量为y,
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
65 161 2
6.5 g x y
=
x=16.1 g
=
y=0.2 g
×100%=16.1%
答:所得溶液的溶质质量分数为16.1%。
15.(2024·绥化)某毕业班同学去制纯碱化工厂实习,对该厂生产的纯碱产生兴趣,于是取10.7 g纯碱样品(含有少量的氯化钠)进行如下探究,完成以下问题。
(1)加入无色酚酞溶液的作用是__检验碳酸钠是否完全反应__。
(2)该样品中碳酸钠的纯度是__99.1%__(精确到0.1%)。
(3)将反应后的溶液恒温蒸发6.3 g水,计算所得溶液中氯化钠的质量分数(要写出计算过程,结果精确到0.1%)。
解:根据质量守恒定律,减少的质量为二氧化碳气体,故CO2的质量为10.7 g+50 g+50 g-106.3 g=4.4 g,
设样品中碳酸钠的质量为x,
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑
106 44
x 4.4 g
=
x=10.6 g
设生成NaCl的质量为y,
Na2CO3+2HCl===2NaCl+H2O+CO2↑
117 44
y 4.4 g
=
y=11.7 g
×100%=11.8%
答:氯化钠的质量分数为11.8%。
16.(2024·烟台)化学兴趣小组欲测定某石灰石样品中碳酸钙的质量分数。先将10 g样品放入质量为50 g的锥形瓶中,再逐滴加入稀盐酸充分反应(如图所示)。反应过程中测得加入稀盐酸的总质量与充分反应后锥形瓶及瓶内剩余物质总质量的数据如下表所示。(该石灰石中杂质不溶解于水,也不与酸反应)
加入稀盐酸的总质量/g
0
10
25
35
锥形瓶及瓶内剩余物质总质量/g
60.00
69.12
82.80
92.36
回答下列问题。
(1)10 g该石灰石样品与稀盐酸恰好完全反应时,消耗的稀盐酸的总质量是__30__g,产生二氧化碳的总质量是__2.64__g。
(2)该样品中碳酸钙的质量分数为多少?(写出计算过程)
解:设该样品中碳酸钙的质量为x,
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
x 2.64 g
=
x=6 g
×100%=60%
答:该样品中碳酸钙的质量分数为60%。
(3)这种测定方法产生误差的原因可能是__二氧化碳有少部分溶于水__(写1条)。
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