化学家眼中的物质世界李仕才专项突破练(一) 学考第29题(一)表格分析型1．(2022·杭州市萧山区命题比赛试卷)有一包铁粉和铜粉混合均匀的粉末样品，为确定其组成，某同学将不同质量的该样品分别与40mL1mol·L－1的FeCl3溶液反应，实验结果如下表所示(忽略反应前后溶液体积的变化)。实验序号①②③④m(粉末样品)/g0.901.803.607.20m(反应后剩余固体)/g00.642.486.08请计算：(1)实验④的滤液中c(Fe2＋)＝______________mol·L－1。(2)原粉末样品中n(Fe)∶n(Cu)＝____________。答案 (1)1.5 (2)1∶1解析 (1)因为还原性Fe＞Cu，所以此混合物与FeCl3溶液反应的先后顺序为a.2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋b．2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋实验④中FeCl3完全与Fe反应(此时Fe应剩余)n(Fe2＋)＝0.04×1×mol＝0.06molc(Fe2＋)＝＝1.5mol·L－1(2)从第②组数据可以看出，FeCl3全部参与反应，假设只发生a反应，则溶解Fe的质量为m(Fe)＝56×g＝1.12g,1.80g－1.12g＝0.68g大于0.64g，所以也有一部分Cu溶解，所以0.64g全部为Cu，设在1.80g样品中Cu、Fe的物质的量分别为xmol、ymol2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋2yy2Fe3＋ ＋ Cu===2Fe2＋＋Cu2＋0.04－2y0.02－y7\n依据Cu守恒得0.02－y＋＝x即x＋y＝0.03结合56y＋64x＝1.80得到：＝。2．(2022·杭州市萧山区命题比赛试卷)炼铁厂生产的生铁常用于炼钢。取某钢样粉末28.12g(假设只含Fe和C)，在氧气流中充分反应，得到CO2气体224mL(标准状况下)。(1)计算此钢样粉末中铁和碳的物质的量之比为_________________(最简单的整数比)。(2)再取三份不同质量的上述钢样粉末分别加到100mL相同浓度的稀H2SO4中，充分反应后，测得的实验数据如表所示：实验序号ⅠⅡⅢ加入钢样粉末的质量(g)2.8125.6248.436生成气体的体积(L)(标准状况)1.1202.2402.800则该硫酸溶液的物质的量浓度为__________________。答案 (1)50∶1 (2)1.25mol·L－1解析 (1)n(C)＝n(CO2)＝＝0.01moln(Fe)＝＝0.5mol所以＝＝。在实验Ⅲ中，H2SO4完全反应n(H2SO4)＝n(H2)＝＝0.125molc(H2SO4)＝＝1.25mol·L－1。3．有未知浓度的Ba(OH)2和NaOH混合溶液，量取四份该溶液分别通入等量的CO2(已折算成标准状况下的体积，不考虑CO2在水中的溶解)，生成沉淀的物质的量如下表：实验序号ⅠⅡⅢⅣCO2体积(mL)2352235223522352样品体积(mL)20.030.040.050.0沉淀物质的量(×10－2mol)1.504.506.007.507\n(1)该混合溶液中Ba(OH)2的物质的量浓度＝______________。(2)实验Ⅲ最后所得溶液中碳酸钠的物质的量＝__________________。答案 (1)1.50mol·L－1 (2)0.0450mol解析 Ba(OH)2和NaOH混合溶液中通入CO2气体，依次发生①Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O②2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O ③Na2CO3＋H2O＋CO2===2NaHCO3 ④BaCO3＋H2O＋CO2===Ba(HCO3)2；根据图表数据，样品体积依次增大10mL，实验Ⅱ比实验Ⅰ沉淀物质的量增大0.03mol，实验Ⅲ比实验Ⅱ沉淀物质的量增大0.015mol，实验Ⅳ比实验Ⅲ沉淀物质的量增大0.015mol，说明实验Ⅳ、Ⅲ、Ⅱ没有生成Ba(HCO3)2；实验Ⅰ生成沉淀比Ⅱ少0.03mol，说明实验Ⅰ上述4个反应均有发生，氢氧化钠完全转化成碳酸氢钠。(1)根据Ⅲ数据，设混合溶液中Ba(OH)2的物质的量浓度为cmol·L－1 Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O 1mol 1mol0．04L×cmol·L－1 0.06mol＝解得c＝1.50。(二)图像分析型4．(2022·浙江10月选考，29)量取8.0mL5.0mol·L－1H2SO4溶液，加蒸馏水稀释至100mL，取两份稀释后的H2SO4溶液各25mL，分别加入等质量的Zn和Fe，相同条件下充分反应，产生氢气的体积随时间变化的曲线如图所示(氢气体积已折算成标准状况下的体积)。请计算：(1)稀释后H2SO4溶液的物质的量浓度为__________mol·L－1。(2)加入Fe的质量至少有__________g。答案 (1)0.40 (2)0.65解析 (1)加蒸馏水稀释至100mL后，H2SO4溶液的物质的量浓度＝＝0.40mol·L－1。(2)m(Fe)＝×56g·mol－1＝0.56g；m(Zn)＝×65g·mol－1＝0.65g。铁、锌与H2SO4反应都生成了2247\nmL的氢气，说明参加反应的铁与锌的物质的量相等，由于加入等质量的Zn和Fe，且每份硫酸的物质的量刚好为0.01mol，说明铁有剩余，锌和硫酸刚好完全反应，所以铁至少为0.65g。5．取一定物质的量浓度的NaOH溶液10mL，通入一定量的CO2，再继续滴加入0.1mol·L－1的盐酸，标准状况下产生的CO2的体积与所加盐酸体积之间的关系如下图所示，试回答下列问题：(1)原NaOH溶液的物质的量浓度为________________。(2)原NaOH溶液中通入CO2后，所得溶液加盐酸后产生CO2气体最大体积(标准状况)为______________。答案 (1)0.75mol·L－1 (2)112mL解析 (1)当加入盐酸75mL时，产生二氧化碳气体体积最大，此时恰好完全反应，溶液中溶质为NaCl，Na＋来自氢氧化钠，Cl－来自盐酸，n(Na＋)＝n(Cl－)＝n(NaOH)＝0.0075mol，所以每份溶液中c(NaOH)＝0.75mol·L－1。(2)由图示可知不产生气体需要盐酸的体积少于产生气体需要盐酸的体积，说明所得溶液为Na2CO3和NaHCO3的混合溶液。设溶液中Na2CO3物质的量为xmol，NaHCO3物质的量为ymol；0→25mL时发生反应：CO＋H＋===HCO25→75mL时发生反应：HCO＋H＋===H2O＋CO2↑x＝0.025×0.1 x＋y＝0.05×0.1n(CO2)＝(x＋y)mol＝0.005mol，V(CO2)＝112mL。6．(2022·宁波市高三新高考选考适应性考试)向一定质量CaCl2和HCl的混合溶液中逐滴加入浓度为1.000mol·L－1的Na2CO3溶液，反应过程中加入的Na2CO3溶液的体积与产生沉淀或气体的质量关系如图所示。(1)样品中物质的量之比n(CaCl2)∶n(HCl)＝________。(2)V2＝__________L。答案 (1)1∶2 (2)0.1000解析 分析反应的过程可知：加入的碳酸钠先与盐酸反应，把盐酸消耗完了，才开始与氯化钙反应，开始生成沉淀，最后到达最高点CaCl2完全反应，据此分析解答。由图示可知碳酸钠与盐酸反应生成气体2.200g，7\nn(HCl)＝2n(CO2)＝2×＝2×＝0.1mol；碳酸钠与氯化钙反应，生成沉淀5.000g，n(CaCl2)＝n(CaCO3)＝＝＝0.05mol，n(CaCl2)∶n(HCl)＝0.05mol∶0.1mol＝1∶2。(2)根据C原子守恒可知：n(Na2CO3)＝n(CO2)＋n(CaCO3)＝0.1mol，V2＝＝＝0.1000L。(三)直接描述型7．(2022·杭州市萧山区命题比赛试卷)将amolCl2通入过量的NaOH溶液中，产物中可能有NaCl、NaClO、NaClO3，且产物的成分与温度高低有关。(1)改变温度，产物中NaClO3的最大理论产量为____________mol。(2)若某温度下，反应后c(Cl－)∶c(ClO)＝6∶1，则溶液中c(ClO－)∶c(ClO)＝___________。答案 (1) (2)1∶1解析 (1)只发生3Cl2＋6NaOHNaClO3＋5NaCl＋3H2O反应，生成的NaClO3最大，其物质的量为mol。(2)设c(ClO－)＝x，根据电子守恒得：c(Cl－)＝5c(ClO)＋xx＝6c(ClO)－5c(ClO)＝c(ClO)所以c(ClO－)∶c(ClO)＝1∶1。8．(2022·杭州市萧山区命题比赛试卷)将19.20gCuO和Fe2O3的混合物在高温下与足量的CO充分反应，反应后全部气体用200mL1.20mol·L－1Ba(OH)2溶液吸收，生成35.46g白色沉淀(不考虑沉淀的溶解，忽略溶液体积的变化)。(1)则吸收气体后溶液中溶质的化学式为________，其浓度为_________。(2)混合物中CuO和Fe2O3的物质的量之比为________。答案 (1)Ba(HCO3)2 0.30mol·L－1 (2)2∶1解析 (1)假设19.20g全部为CuO，此时生成的CO2最少。n(CO2)＝＝0.24mol，n[Ba(OH)2]＝0.240mol，n(CO2)∶n[Ba(OH)2]＝1，此时恰好生成BaCO3沉淀，因为n(CO2)>0.24mol，所以吸收气体后，溶液中溶质的化学式为Ba(HCO3)2。n[Ba(HCO3)2]＝0.2L×1.20mol·L－1－＝0.06mol7\nc[Ba(HCO3)2]＝＝0.30mol·L－1。(2)设CuO，Fe2O3的物质的量分别为x，y，则80x＋160y＝19.20x＋3y＝n(BaCO3)＋2n[Ba(HCO3)2]解之得CuO，Fe2O3的物质的量之比为2∶1。9．(2022·杭州市萧山区命题比赛试卷)室温下，将100mL某盐酸和硫酸的混合溶液分成两等份。一份加入过量BaCl2溶液，充分反应后得沉淀2.33g；另一份加入50mL1.0mol·L－1NaOH溶液，充分反应后溶液的pH＝13(溶液的体积为100mL)。试计算：(1)原溶液中所含H2SO4的物质的量为________mol。(2)原混合溶液中盐酸的物质的量浓度为________mol·L－1。答案 (1)0.02 (2)0.4解析 n(H2SO4)＝n(BaSO4)＝0.01mol所以原溶液中所含H2SO4的物质的量为0.02mol，设每份中盐酸的物质的量为x则＝0.1mol·L－1x＝0.02molc(HCl)＝＝0.4mol·L－1。10．室温下，向100mLNaOH、Ba(OH)2的混合溶液中加入100mL0.3mol·L－1的H2SO4溶液，充分反应，得沉淀2.33g，反应后测得溶液的pH＝13(假设反应后溶液的总体积为200mL)。请计算：(1)原混合溶液中所含Ba(OH)2的物质的量是________mol。(2)原混合溶液中NaOH的物质的量浓度是________mol·L－1。答案 (1)0.01 (2)0.6解析 H2SO4先与Ba(OH)2反应再与NaOH反应。由题意可知：反应后c(OH－)＝0.1mol·L－1，n(OH－)＝0.1mol·L－1×0.2L＝0.02mol，n(BaSO4)＝＝0.01mol；反应前n(H2SO4)＝0.03mol。H2SO4 ＋ Ba(OH)2===BaSO4↓＋2H2O0.01mol0.01mol0.01mol所以原混合液中n[Ba(OH)2]＝0.01mol7\nH2SO4 ＋ 2NaOH===Na2SO4＋2H2O0.03mol－0.01mol0.04mol所以原混合液中n(NaOH)＝0.04mol＋0.02mol＝0.06molc(NaOH)＝＝0.6mol·L－1。7
