Question

1．質(zhì)量、物質(zhì)的量．物質(zhì)的量濃度等是用于化學(xué)計(jì)算的常見(jiàn)物理量．
（1）同溫同壓下，A₂氣體與B₂氣體等體積化合，生成AxBy氣體，已知反應(yīng)前后氣體的密度不變，則AxBy的分子式為AB．
（2）有一只干燥的燒瓶，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下用排空氣法收集HCl，測(cè)得燒瓶?jī)?nèi)氣體在相同狀況下對(duì)CH₄的相對(duì)密度為2，則燒瓶?jī)?nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量為32g/mol，空氣與HCl的體積比為3：2．然后將該燒瓶倒置于水槽中，已知HCl全部溶解且假設(shè)溶質(zhì)不從燒瓶中擴(kuò)散出來(lái)，那么燒瓶中鹽酸的物質(zhì)的量濃度為$\frac{1}{22.4}$mol/L．
（3）將a L Al₂（SO₄）₃和（NH₄）₂SO₄的混合溶液分成兩等份，一份加入b mol BaCl₂溶液使溶液中的SO₄^2-剛好完全沉淀；另一份加入足量NaOH溶液并加熱可得到C mol NH₃，則原溶液中Al³⁺的物質(zhì)的量濃度為$\frac{4b-2c}{3a}$mol/L．
（4）將0.24g Mg和0.27g Al的混合物投入到100mL 1mol/L的鹽酸中，充分反應(yīng)后固體完全溶解．向所得溶液中加入2mol/L的NaOH溶液，恰好使金屬離子全部沉淀完全．寫(xiě)出加入NaOH溶液發(fā)生的相關(guān)離子方程式H⁺+OH^-=H₂O、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓，需要NaOH溶液的體積為50mL．
（5）常溫下A和B兩種氣體組成的混合物（A的摩爾質(zhì)量大于B的摩爾質(zhì)量），經(jīng)分析混合氣體中只含有C、O元素：
①當(dāng)混合物中C、O的質(zhì)量比總是小于3：8時(shí)，混合氣體中A和B分別是CO₂、O₂．
②當(dāng)混合物中C、O的質(zhì)量比為1：2時(shí)，混合氣體中A的體積百分?jǐn)?shù)為50%或20%．

Answer 1

分析 （1）相同溫度和壓強(qiáng)下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比等于化學(xué)反應(yīng)方程式的系數(shù)之比，據(jù)此書(shū)寫(xiě)方程式，再利用化學(xué)反應(yīng)遵循原子守恒推斷；
（2）根據(jù)“燒瓶?jī)?nèi)氣體在相同狀況下對(duì)CH₄的相對(duì)密度為2”計(jì)算出燒瓶?jī)?nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量；設(shè)出空氣和氯化氫的體積，根據(jù)相同條件下體積之比等于物質(zhì)的量之比列式計(jì)算出空氣與HCl的體積比；設(shè)出燒瓶的體積，根據(jù)n=$\frac{V}{{V}_{m}}$、c=$\frac{n}{V}$計(jì)算出燒瓶中鹽酸的物質(zhì)的量濃度；
（3）根據(jù)SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓計(jì)算溶液中的SO₄^2-離子的物質(zhì)的量，根據(jù)NH₄⁺+OH^-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O計(jì)算NH₄⁺的物質(zhì)的量，再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計(jì)算SO₄^2-離子、NH₄⁺離子濃度，再利用電荷守恒有3n（Al³⁺）+c（NH₄⁺）=2c（SO₄^2-），據(jù)此計(jì)算原溶液中的Al³⁺濃度；
（4）根據(jù)n=$\frac{m}{M}$計(jì)算出鎂和鋁的物質(zhì)的量，再根據(jù)n=cV計(jì)算出氯化氫的物質(zhì)的量，結(jié)合反應(yīng)關(guān)系式判斷HCl是否有剩余；根據(jù)判斷結(jié)果，若氯化氫過(guò)量，則加入氫氧化鈉溶液后剩余的氯化氫優(yōu)先反應(yīng)，然后鎂離子和鋁離子與氫氧化鈉反應(yīng)生成沉淀，據(jù)此寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式；根據(jù)鎂離子、鋁離子恰好沉淀時(shí)的溶質(zhì)為NaCl計(jì)算出消耗氫氧化鈉的物質(zhì)的量，再根據(jù)V=$\frac{n}{c}$計(jì)算出消耗NaOH溶液的體積；
（5）①根據(jù)已知條件，確定物質(zhì)范圍；根據(jù)氧的相對(duì)原子質(zhì)量與碳的相對(duì)原子質(zhì)量比，分別計(jì)算出CO₂、O₂和CO中氧，碳元素的質(zhì)量比，再根據(jù)要求進(jìn)行組合；
②當(dāng)混合物中C、O的質(zhì)量比為1：2時(shí)，CO₂分子中C、O質(zhì)量之比=3：8＜1：2，CO分子中C、O元素的質(zhì)量比=12：16=3：4＞1：2，O₂中C、O元素的質(zhì)量比=0＜1：2，
所以該混合氣體可能為CO₂和CO或CO和O₂，根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量大小判斷A、B，然后設(shè)出A、B的物質(zhì)的量，根據(jù)C、O的質(zhì)量比為1：2列式計(jì)算．

解答 解：（1）相同溫度和壓強(qiáng)下，氣體的體積之比等于物質(zhì)的量之比，等于化學(xué)反應(yīng)方程式的系數(shù)之比，所以1體積的X₂氣體與1體積的Y₂氣體化合生成2體積的氣態(tài)化合物Z，反應(yīng)方程式可以表示為：X₂+Y₂=2Z，根據(jù)原子守恒可知Z為XY，
故答案為：AB；
（2）有一只干燥的燒瓶，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下用排空氣法收集HCl，測(cè)得燒瓶?jī)?nèi)氣體在相同狀況下對(duì)CH₄的相對(duì)密度為2，氣體的摩爾質(zhì)量與相對(duì)密度成正比，則燒瓶?jī)?nèi)氣體的平均摩爾質(zhì)量為：16g/mol×2=32g/mol；設(shè)空氣的體積為x、HCl的體積為y，則：$\frac{29x+36.5y}{x+y}$=32，解得：x：y=3：2，即：空氣與HCl的體積比為3：2；
將該燒瓶倒置于水槽中，已知HCl全部溶解且假設(shè)溶質(zhì)不從燒瓶中擴(kuò)散出來(lái)，設(shè)燒瓶的容積為VL，則燒瓶中含有標(biāo)準(zhǔn)狀況下HCl的體積為：VL×$\frac{2}{3+2}$=0.4VL，其物質(zhì)的量為：$\frac{0.4VL}{22.4L/mol}$=$\frac{0.4V}{22.4}$mol，燒瓶中溶液體積為0.4VL，所以燒瓶中鹽酸的物質(zhì)的量濃度為：$\frac{\frac{0.4V}{22.4}mol}{0.4VL}$=$\frac{1}{22.4}$mol/L，
故答案為：32g/mol；3：2；$\frac{1}{22.4}$mol/L；
（3）將Al₂（SO₄）₃和（NH₄）₂SO₄的混合溶液a L分為兩等份，每份的體積為0.5a，
向0.5aL混合溶液中加入bmolBaCl₂，恰好使溶液中的SO₄^2-離子完全沉淀，則：
SO₄^2-+Ba²⁺═BaSO₄↓
bmol bmol
c（SO₄^2-）=$\frac{bmol}{0.5aL}$=$\frac{2b}{a}$mol/L，
向0.5aL混合溶液中加入足量強(qiáng)堿并加熱可得到cmolNH₃，則：
NH₄⁺+OH^- $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$NH₃↑+H₂O
cmol      cmol
c（NH₄⁺）=$\frac{cmol}{0.5aL}$=$\frac{2c}{a}$mol/L，
又溶液不顯電性，設(shè)原溶液中的Al³⁺濃度為x，由電荷守恒可知，
x×3+$\frac{2c}{a}$mol/L×1=$\frac{2b}{a}$mol×2，
解得：x=$\frac{4b-2c}{3a}$mol/L，
故答案為：$\frac{4b-2c}{3a}$mol/L；
（4）0.24g Mg的物質(zhì)的量為：$\frac{0.24g}{24g/mol}$=0.01mol，0.27g Al的物質(zhì)的量為：$\frac{0.27g}{27g/mol}$=0.01mol，100mL 1mol/L的鹽酸中含有HCl的物質(zhì)的量為：1mol/L×0.1L=0.1mol，0.01molMg完全反應(yīng)消耗0.02molHCl，0.01molAl完全反應(yīng)消耗0.02molHCl，總共消耗了0.05molHCl，說(shuō)明反應(yīng)后鹽酸有剩余，故向所得溶液中加入2mol/L的NaOH溶液，鹽酸先參與反應(yīng)生成氯化鈉和水，然后鎂離子、鋁離子分別為氫氧化鈉反應(yīng)分別生成氫氧化鎂、氫氧化鋁沉淀，反應(yīng)的離子方程式有：H⁺+OH^-=H₂O、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓；恰好使金屬離子全部沉淀完全時(shí)，溶質(zhì)為NaCl，根據(jù)質(zhì)量守恒可知：n（NaOH）=n（NaCl）=n（HCl）=0.1mol，需要NaOH溶液的體積為：$\frac{0.1mol}{2mol/L}$=0.05L=50mL，
故答案為：H⁺+OH^-=H₂O、Mg²⁺+2OH^-=Mg（OH）₂↓、Al³⁺+3OH^-=Al（OH）₃↓；50；
（5）①由C、O元素組成的氣體有：CO₂、O₂和CO，
CO₂中C、O元素的質(zhì)量比是12：36=3：8；
CO中C、O元素的質(zhì)量比是12：16=3：4；
O₂中C、O元素的質(zhì)量比為0；
當(dāng)混合物中C、O的質(zhì)量比總是小于3：8，說(shuō)明該混合氣體是CO₂和O₂的混合氣體，
又因?yàn)锳的相對(duì)分子質(zhì)量大于B的相對(duì)分子質(zhì)量，故A為二氧化碳，B為氧氣，
故答案為：CO₂；O₂；
②當(dāng)混合物中C、O的質(zhì)量比為1：2時(shí)，CO₂分子中C、O質(zhì)量之比=3：8＜1：2，
CO分子中C、O元素的質(zhì)量比=12：16=3：4＞1：2，
O₂中C、O元素的質(zhì)量比=0＜1：2，
所以該混合氣體可能為CO₂和CO或CO和O₂，
當(dāng)為CO和O₂時(shí)，則A為O₂，B為CO，設(shè)混合氣體中O₂和CO的物質(zhì)的量分別為x、y，則：$\frac{12y}{16（2x+y）}$=$\frac{1}{2}$，解得：x：y=1：4，相同條件下氣體體積之比等于物質(zhì)的量之比，則混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{1}{1+4}$×100%=20%；
當(dāng)混合氣體為CO₂和CO時(shí)，A為CO₂、B為CO，設(shè)CO₂和CO的物質(zhì)的量分別為x、y，則：$\frac{12（x+y）}{16（2x+y）}$=$\frac{1}{2}$，解得：x：y=1：1，相同條件下氣體體積之比等于物質(zhì)的量之比，則混合氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)為：$\frac{1}{1+1}$×100%=50%，
故答案為：50%或20%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了混合物的計(jì)算、物質(zhì)的量的計(jì)算，題目難度中等，明確物質(zhì)的量與摩爾質(zhì)量、物質(zhì)的量濃度等之間的關(guān)系為解答關(guān)鍵，試題知識(shí)點(diǎn)較多、計(jì)算量較大，充分考查了學(xué)生的分析、理解能力及化學(xué)計(jì)算能力．