化学物质的量的专项培优练习题及答案.docx
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化学物质的量的专项培优练习题及答案
化学物质的量的专项培优练习题及答案
一、高中化学物质的量
1.在实验室里,用足量的浓盐酸与一定量的高锰酸钾反应(不加热),来制取氯气。
反应:
2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
(1)“双线桥法”标出电子转移情况________ 。
(2)若生成2.24L标准状况时的氯气,请计算(写出必要的计算过程):
①理论上需要多少克KMnO4参加反应?
________。
②被氧化的HCl的物质的量为多少?
________。
【答案】
6.32g0.2mol
【解析】
【分析】
(1)根据元素化合价升降数目等于反应过程中电子转移数目分析,标出电子转移情况;
(2)先计算Cl2的物质的量,然后根据方程式中KMnO4、HCl与Cl2之间的反应转化关系计算。
【详解】
(1)在该反应中,Mn元素化合价由反应前KMnO4中的+7价变为反应后MnCl2中的+2价,化合价降低,得到5个电子,Cl元素化合价由反应前HCl中的-1价变为反应后Cl2中的0价,化合价升高,失去2个电子,电子得失最小公倍数是10,所以KMnO4、MnCl2前的系数是2,HCl前的系数是10,Cl2前的系数是5,根据原子守恒,KCl的系数是2,这样反应中有6个Cl原子未参加氧化还原反应,所有Cl原子都是由HCl提供,因此HCl前的系数为10+6=16,结合H原子反应前后相等,可知H2O的系数是8,用“双线桥”表示电子转移为:
;
(2)在标准状态下,2.24LCl2的物质的量n(Cl2)=
=0.1mol。
①根据反应的化学方程式可知:
生成0.1molCl2时,参与反应的KMnO4的物质的量为0.1mol×
=0.04mol,则参与反应的KMnO4的质量m(KMnO4)=0.04mol×158g/mol=6.32g;
②由反应化学方程式可知,HCl被氧化后生成Cl2,因此根据Cl元素守恒可知:
被氧化的HCl的物质的量n(HCl)氧化=0.1mol×2=0.2mol。
【点睛】
本题考查了氧化还原反应中电子转移的表示方法及有关计算。
氧化还原反应的特征是元素化合价的升降,实质是电子转移,氧化还原反应的特征、实质与反应类型的关系可概括为“升失氧,降得还”。
根据元素化合价升降数目等于反应过程中电子得失数目可以配平方程式,并可用单线桥法或双线桥法表示。
物质的量应用于化学方程式,使化学计算简单,物质反应的物质的量的比等于方程式中相应物质的化学计量数的比。
2.以下涉及的物质中A、B、C都是化合物;请注意各小题之间可能有的联系。
(1)一定条件下,9.80gNH4Br跟3.60g的某钙盐A恰好反应,生成了4.48L(标准状况)气态产物B和固体产物C。
标准状况下,B气体的密度为0.76g/L,氮的质量分数为82.35%,其余是氢。
试求B的分子式_____________。
(2)25℃、101.3KPa时,气体摩尔体积为24.5L/mol.该状况下,1体积水(密度为1g/cm3)吸收560体积B气体得到密度为0.91g/cm3的溶液,则该溶液中溶质的质量分数为_____%(溶液中的溶质以B计量;保留2位小数);溶液的物质的量浓度为__________mol/L(保留2位小数)。
(3)在催化剂作用下,B可和NO、NO2混合气体反应生成液态水和一种单质气体D(可不考虑气体反应物与生成的液态水之间的作用)。
在常温常压下,将密度一定的NO、NO2混合气体和B在不同体积比时进行了四次实验,所得数据如下:
实验次数
B与混合气体的体积比
反应后气体密度(已换算为标准状况;g/L)
第一次
1.0
1.35
第二次
1.2
1.25
第三次
2.0
1.04
第四次
2.2
则原NO、NO2混合气体中NO的体积分数为________%;第四次实验所得气体的平均摩尔质量为_______(保留2位小数)。
(4)将9.80gNH4Br跟过量的氧化鈣共热,充分反应后生成水、1.70gB气体和固体产物C,则C的化学式为__________;试根据有关数据,求钙盐A的化学式_______。
【答案】NH327.9814.982022.76CaBr2Ca(NH2)2或CaN2H4
【解析】
【分析】
(1)根据M=
Vm计算B的相对分子质量,根据氮的质量分数为82.35%计算氢元素的质量分数,继而确定B的分子式;
(2)根据溶液质量分数=
100%,溶液物质的量浓度c=
公式进行计算,结和已知信息寻找相应的量进行求解;
(3)根据体积比不同混合气体和密度,计算混合气体的平均摩尔质量;
(4)根据质量守恒和原子守恒确定相应物质的分子式。
【详解】
(1)标况下B气体的密度为0.76g/L,则B的相对分子质量= 0.76
22.4= 17,其中氮的质量分数为82.35%,则B分子中N原子数目=
=1,其余是氢,则H原子数目=
,则B为NH3,故答案为:
NH3;
(2)假设氨气体积为560L,则水为1L,25C、101.3KPa时,气体摩尔体积为24.5L/mol,氨气的物质的量=
= 22.86mo,氨气的质量= 22.86mol
17g/ mol = 388.62g,1L水的质量为1000g,则所得溶液质量分数=
100%= 27.99%;所得溶液密度为0.91g/cm3,故溶液物质的量浓度=
= 14.98mol/L,故答案:
27.98;14.98;
(3)在催化剂作用下,NH3可和NO、NO2混合气体反应生成液态水和一种单质气体D,根据原子守恒电子守恒可知,D为N2。
第一次反应气体的相对分子质量= 1.35
22.4= 30.24;第二次反应气体的相对分子质量= 1.25
22.4= 28;第三次反应气体的相对分子质量=1.04
22.4= 23.2,由反应后气体相对分子质量可知,第二次实验恰好完全反应气体为N2,说明第一次剩余氨气不足,第三次剩余氨气有剩余,令第二次实验中NO、NO2的总物质的量为1mol,则NH3为1.2mol,设NO为axmol,则NO2为(1-x)mol,根据电子转移守恒:
2x +4(1-x)=1.2
[0-(-3)],解得x=0.2,故NO的体积分数=
100%= 20%;
令第四次实验中NO、NO2的总物质的量为1mol,则NH3为2.2mol, NO为0.2mol,则NO2为(1- 0.2) mol= 0.8mol,令参加反应的氨气为ymol,根据电子转移守恒:
2
0.2 +4
0.8=y
[0- (-3)],解得y= 1.2,剩余氨气为2.2mol - 1.2mol = 1mol,根据N原子守恒可知生成N2的物质的量=
= 1.1mol,故反应后气体的平均摩尔质量=
=22.76g/mol,故答案为:
20;22.76;
(4)将9.80g NH4 Br跟过量的氧化钙共热,充分反应后生成水、1.70gNH3 气体和固体产物C,由元素守恒,则C的化学式为CaBr2。
由
(1)9.80g NH4Br跟3.60g的某钙盐A恰好反应,生成了4.48L(标准状况)NH3和CaBr2,NH4Br的物质的量=
= 0.1mol,由Br元素守恒可知CaBr2为0.05mol,由Ca元素守恒可知,3.6gA中含有Ca原子为0.05mol,氨气的物质的量=
= 0.2mol,由N元素守恒可知3.6gA 中含有N原子为0.2mol - 0.1mol= 0.1mol,由H元素守恒,3.6gA 中含有H原子为0.2mol
3- 0.1mol
4 = 0.2mo,故3.6gA中Ca、N、H原子物质的量之比= 0.05:
0.1 :
0.2= 1 :
2:
4,故A的化学式为CaN2H4 ,故答案为:
CaBr2;Ca(NH2)2或CaN2H4。
【点睛】根据M=
Vm计算不同气体或混合气体的摩尔质量。
3.按要求完成下列填空
I.
(1)给定条件下的下列四种物质:
a.10g氖气
b.含有40mol电子的NH3
c.标准状况下8.96LCO2
d.标准状况下112g液态水
则上述物质中所含分子数目由多到少的顺序是________________(填序号)。
(2)标准状况下,0.51g某气体的体积为672mL,则该气体摩尔质量为______。
(3)将100mLH2SO4和HCl的混合溶液分成两等份,一份中加入含0.2molNaOH溶液时恰好中和完全,向另一份中加入含0.05molBaCl2溶液时恰好沉淀完全,则原溶液中c(Cl-)=____mol/L。
II.现有以下物质:
①铝;②二氧化硅;③液氯;④NaOH溶液;⑤液态HCl;⑥NaHCO3晶体;⑦蔗糖;⑧熔融Na2O;⑨Na2O2固体;⑩CO2。
回答下列问题(用相应物质的序号填写):
(1)其中可以导电的有__________。
(2)属于电解质的有_______,非电解质有__________。
(3)写出向⑨与⑩反应的化学方程式___________。
(4)写出①与④的离子方程式_____________。
(5)写出⑤的水溶液与⑥的水溶液反应的离子方程式___________________。
(6)写出②与④反应的离子方程式_______________________________。
【答案】d>b>a>c17g/mol2①④⑧⑤⑥⑧⑨②⑦⑩2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O22Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2H++HCO3-=H2O+CO2SiO2+2OH-=SiO32-+H2O
【解析】
【分析】
I.利用n=
=
=
计算。
II.①铝能导电,既不是电解质,也不是非电解质;
②二氧化硅不能导电,为非电解质;
③液氯不能导电,既不是电解质,也不是非电解质;
④NaOH溶液能导电,为混合物,既不是电解质,也不是非电解质;
⑤液态HCl不能导电,为电解质;
⑥NaHCO3晶体不能导电,为电解质;
⑦蔗糖不能导电,为非电解质;
⑧熔融Na2O能导电,为电解质;
⑨Na2O2固体不能导电,为电解质;
⑩CO2不能导电,为非电解质。
【详解】
I
(1)a.10g氖气的物质的量=
=0.5mol,Ne为单原子分子,即分子数为0.5mol;
b.NH3中含有10个电子,则含有40mol电子的NH3的物质的量为4mol;
c.标准状况下8.96LCO2的物质的量=
=0.4mol;
d.标准状况下112g液态水的物质的量=
=6.22mol;
综上所述,分子数目由多到少的顺序为d>b>a>c;
(2)标准状况下,某气体的体积为672mL,物质的量为0.672L÷22.4L/mol=0.03mol,则M=
=
=17g/mol;
(3)0.05molBaCl2与硫酸根离子生成0.05mol硫酸钡,则原溶液中含有0.1mol硫酸;0.05mol硫酸消耗0.1mol的NaOH,剩余的0.1molNaOH为盐酸消耗,则原溶液中含0.2mol盐酸,c(Cl-)=0.2÷0.1=2mol/L;
II
(1)分析可知,能导电的为①④⑧;
(2)属于电解质的为⑤⑥⑧⑨;属于非电解质的为②⑦⑩;
(3)过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,方程式为2Na2O2+CO2=2Na2CO3+O2;
(4)铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气,离子方程式为2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑;
(5)盐酸与碳酸氢钠反应生成氯化钠、二氧化碳和水,离子方程式为H++HCO3-=H2O+CO2↑;
(6)二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水,离子方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O。
4.完成下列填空:
(1)已知反应:
Fe2O3+2Al
Al2O3+2Fe,则
①该反应所属基本反应类型是___。
②在反应中铁元素的化合价变化__(填“升高”或“降低”),该元素的原子__(填“失去”或“得到”)电子。
③发生氧化反应的是__,发生还原反应的是__。
(2)反应2KMnO4+16HCl(浓)=2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O中:
①反应中被氧化的元素是__,被还原的元素是___。
②若生成71gCl2,则消耗的HCl是__g,被氧化的HCl是__g。
【答案】置换反应降低得到AlFe2O3ClMn116.873
【解析】
【分析】
(1)①反应符合基本反应类型的AB+C=AC+B。
②反应中,Fe的化合价由+3价变为0价;
③反应中,还原剂被氧化,发生氧化反应。
(2)①还原剂被氧化,氧化剂被还原;
②根据方程式进行计算。
【详解】
(1)①反应符合基本反应类型的AB+C=AC+B,属于置换反应。
②反应中,Fe的化合价由+3价变为0价,化合价降低,得电子;
③反应中,还原剂被氧化,发生氧化反应,则Al发生氧化反应;Fe2O3发生还原反应。
(2)①还原剂被氧化,氧化剂被还原,则Cl被氧化,Mn被还原;
②若生成71gCl2,即1mol,需消耗3.2molHCl,即3.2×36.5=116.8g;化合价升高的HCl为2mol,即73g。
【点睛】
高锰酸钾与浓盐酸反应制备氯气,16molHCl参加反应,其中有10molHCl发生了氧化反应,产生了5molCl2,6molHCl价态没变,生成了盐,体现了其酸性的性质。
5.在标准状况下,由一氧化碳和二氧化碳组成的混合气体为6.72L,质量为12g,此混合物中一氧化碳和二氧化碳物质的量之比是__________,一氧化碳的体积分数是__________,一氧化碳的质量分数是__________,碳原子和氧原子个数比是__________,混合气体的平均相对分子质量是__________,密度是__________g·L-1。
【答案】1∶325%17.5%4∶7401.79
【解析】
【分析】
根据公式:
=
进行分析解答。
【详解】
混合气体的物质的量=
=0.3mol,
设一氧化碳的物质的量为x,二氧化碳的物质的量为y,则:
解得:
x=0.075mol,y=0.225mol,
此混合物中一氧化碳和二氧化碳物质的量之比=0.075mol∶0.225mol=1∶3;
一氧化碳的体积分数是=
×100%=25%;
一氧化碳的质量=0.075mol×28g·mol-1=2.1g,
一氧化碳的质量分数=
×100%=17.5%;
碳原子和氧原子个数比=(0.075mol+0.225mol)∶(0.075mol+0.225mol×2)=4∶7;
混合气体的平均摩尔质量=
=40g·mol-1,平均相对分子质量是40;
混合气体的密度=
≈1.79g·L-1。
答案:
1∶3;25%;17.5%;4∶7;40;1.79。
6.根据题意计算填空。
(1)在标准状况下,8.5g某气体占有的体积为5.6L,则该气体的摩尔质量是__。
(2)在标准状况下,0.01mol某气体的质量为0.28g,则该气体的相对分子质量为__,该气体的密度为__g·L−1。
(3)在标准状况下,由CO和CO2组成的混合气体为6.72L,质量为12g,此混合物中CO和CO2物质的量之比是__,C和O原子个数比是__,CO的质量分数是__。
(4)现有mg某气体,它由双原子分子构成,它的相对分子质量为M。
若阿伏伽德罗常数用NA表示,则:
该气体的物质的量为__mol;该气体所含原子总数为__个;该气体在标准状况下的体积为__L;该气体溶于水后形成1L溶液(该气体不与水反应),其物质的量浓度为__mol·L-1。
【答案】34g/mol281.251:
34:
717.5%
【解析】
【详解】
(1)该气体的摩尔质量
,
故答案为:
34g/mol;
(2)0.01mol某气体的质量为0.28g,摩尔质量为
,故相对分子质量为28;标况下体积是0.224L,故密度为
,
答案为:
28;1.25;
(3)设
的物质的量为xmol,
的物质的量为ymol,标准状况下总体积6.72L,即总物质的量为0.3mol,故x+y=0.3,总质量为12g,故28x+44y=12,解得x=0.075,y=0.225,故
和
物质的量之比是为1:
3,
和
原子个数比是4:
7,CO的质量分数为
,
故答案为:
1:
3;4:
7;17.5%;
(4)该气体的物质的量为
mol;因为该气体为双原子分子,故所含原子总数为
个;该气体在标准状况下的体积为
L;该气体溶于水后形成1L溶液,其物质的量浓度为
mol·L-1,
故答案为:
;
;
;
。
7.实验室需要配制0.1mol·L-1CuSO4溶液480mL。
按下列操作步骤填上适当的文字,以使整个操作完整。
(1)选择仪器。
完成本实验所必需的仪器有:
托盘天平(精确到0.1g)、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、________、________以及等质量的两片张滤纸。
(2)计算,应选择下列________。
A.需要CuSO4固体8.0gB.需要CuSO4·5H2O晶体12.0g
C.需要CuSO4·5H2O晶体12.5gD.需要CuSO4固体7.7g
(3)称量。
所用砝码生锈则所配溶液的浓度会________(填“偏高”“偏低”或“无影响”,下同)。
(4)溶解、冷却。
若未冷却,则所配溶液浓度会________。
(5)转移、洗涤。
若未洗涤,则所配溶液浓度会________。
(6)定容,摇匀。
(7)将配好的溶液静置一段时间后,倒入指定的试剂瓶,贴好标签,注明配制的时间、溶液名称及浓度。
(8)在配制过程中,某学生观察定容时液面情况如图所示,所配溶液的浓度会________。
【答案】胶头滴管500mL容量瓶AC偏高偏高偏低偏低
【解析】
【分析】
本题是一定量浓度溶液配制题目,注意其操作的相关注意事项即可
【详解】
(1)配制的是480mL溶液,需要容量瓶不能小于此体积,又定容后期需要胶头滴管,故本题答案为胶头滴管、500mL容量瓶;
(2)因为定容时使用的500mL容量瓶,其物质称量时时按500mL算,不是按480mL算,若果是硫酸铜固体其质量为
=8.0g,若为5水硫酸铜其质量为
=12.5g,故答案为A、C;
(3)砝码生锈,其砝码质量比本身标记质量大,其称量的物质质量增大,其配置容溶液浓度会偏高,故答案为偏高;
(4)若未冷却,会导致定容的溶液体积减少,最终导致溶液浓度偏高,故本题答案为偏高;
(5)若未洗涤,其烧杯中还残留有少量物质,其溶液中溶质质量减少,最终导致溶液浓度偏低,故本题答案为偏低;
(8)因仰视,溶液体积偏大,最终导致溶液浓度偏低,故本题答案为偏低。
【点睛】
注意:
计算物质质量时是以容量瓶体积来计算,不是配置的体积;定容时要平视,不要仰视和俯视;溶液移液要先冷却,转移时要多次洗涤。
8.请按要求填空:
(1)用已准确称量的1.06gNa2CO3固体配制0.100mol/LNa2CO3溶液100 mL,所需要的仪器为____。
(2)除去Na2CO3固体中混有的少量KNO3,所进行的实验操作依次为________、蒸发、结晶、________。
(3)除去KCl溶液中的SO42-,依次加入的溶液为(填物质的化学式)_______。
【答案】烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶、胶头滴管溶解趁热过滤、洗涤、灼烧BaCl2、K2CO3、HCl
【解析】
【分析】
(1)根据配制一定物质的量浓度的溶液所需操作步骤和每一步操作所需仪器分析;
(2)Na2CO3和KNO3在水溶液中的溶解度不同,可用结晶方法分离;
(3)除去KCl溶液中的SO42-,应使SO42-离子转化为沉淀,注意不能引入新的杂质。
【详解】
(1)配制一定物质的量的浓度的溶液需要称量、溶解、洗涤、移液、定容等操作,溶解需要烧杯、玻璃棒,定容需要胶头滴管、需要100mL容量瓶进行配制,故所需要的仪器有烧杯、玻璃棒、100mL容量瓶、胶头滴管;
(2)Na2CO3和KNO3在水溶液中的溶解度不同,可用结晶方法分离,具体做法是先将固体溶解,然后蒸发、结晶,趁热过滤、洗涤晶体,最后灼烧晶体可得到碳酸钠;
(3)除去KCl溶液中的SO42-,应先加入过量BaCl2的使SO42-生成沉淀,然后再加入K2CO3使过量的BaCl2生成沉淀,过滤后加入HCl除去过量的K2CO3。
故依次加入的溶液为BaCl2、K2CO3、HCl。
【点睛】
本题考查了物质的量溶液的配制、物质的分离、提纯的基本方法选择与应用,注意根据混合物组分性质的差异性选择分离的方法,本题易错点为(3),注意加入试剂的顺序和除杂原理。
9.
(1)12.4gNa2X中含Na+0.4mol,则Na2X的摩尔质量是_____,X的相对原子质量是______。
(2)某化学兴趣小组对“农夫山泉”矿泉水进行检测时,发现1.0L该矿泉水中含有45.6mgMg2+,则Mg2+的物质的量浓度为______。
(3)CCl4和蒸馏水都是无色溶液,请按下列要求用实验方法鉴别:
①只允许用一种试剂:
用两支试管分别取出少量的CCl4和蒸馏水,然后分别加入少量的单质碘,振荡,呈紫红色的液体是______,呈棕黄色的液体是______。
②不用任何试剂:
用试管取出少量的其中一种液体,再加入另外一种液体,下层液体是_______,上层液体是______。
【答案】62g/mol161.9×10-3mol/L碘的CCl4溶液碘水CCl4蒸馏水
【解析】
【分析】
(1)由钠离子物质的量计算Na2X的物质的量,根据M=
计算Na2X的摩尔质量,进而计算X的相对原子质量;
(2)先根据n=
计算出45.6mgMg2+的物质的量,然后根据物质的量浓度计算公式:
c=
,计算出Mg2+的物质的量浓度;
(3)①碘易溶于四氯化碳,碘的四氯化碳溶液为紫红色;碘水为棕黄色;
②水与四氯化碳分层,且四氯化碳的密度比水的密度大。
【详解】
(1)Na2X的物质的量n(Na2X)=
n(Na+)=
×0.4mol=0.2mol,其质量为12.4g,则Na2X的摩尔质量M=
=62g/mol,故X的相对原子质量=62-23×2=16;
(2)1.0L该矿泉水中含有45.6mgMg2+,含有的镁离子的物质的量为:
n(Mg2+)=
=0.0019mol,镁离子的物质的量浓度为:
c(Mg2+)=
=1.9×10-3mol/L;
(3)①碘易溶于四氯化碳,碘的四氯化碳溶液为紫红色,则用两支试管分别取出少量的CCl4和蒸馏水,然后分别加入少量的单质碘,振荡,呈紫红色的液体是碘的CCl4溶液,呈棕黄色的液体是碘水;
②水与四氯化碳分层,且四氯化碳的密度比水的密度大,则用试管取出少量的其中一种液体,再加入另外一种液体,下层液体是CCl4,上层液体是蒸馏水。
【点睛】
本题主要考查了物质的量浓度的计算,物质的鉴别的知识,注意熟练掌握物质的量与物质的量浓度、摩尔质量的计算公式,有利于激发学生的学习兴趣和学习积极性,把握物质的性质、物质的鉴别为解答的关键。
10.
(1)0.5mol某固体A的质量是30g,A的摩尔质量为_________。
(2)在同温同
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