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1+y/4
1020
计算可得y=4,烃的分子式为C3H4或C2H4或CH4
【练习】某体积可变的密闭容器,盛适量A和B的混合气体,在一定条件下发生反应;
A+3B≒2C,若维持温度和压强不变,当达到平衡时,容器的体积为VL,其中C气体的体积占10%,下列推断正确的是()
1混和气体的为l.2L②原混合气体的体积为1.1L
③反应达平衡时气体A消耗掉0.05VL
④反应达平衡时气体B消耗掉0.05VL
(A)②③(B)②④(C)①③(D)①④
(三)物质的量差法
【例题11】白色固体PCl5受热即挥发并发生分解:
PCl5(气)=PCl3(气)+Cl2现将5.84克PCl5装入2.05升真空密闭容器中,在2770C达到平衡时,容器内的压强为1.01×
105Pa,经计算可知平衡时容器内混和气体物质的量为0.05摩,求平衡时PCl5的分解百分率。
【分析】原PCl5的物质的量为0.028摩,反应达到平衡时物质的量增加了0.022摩,根据化学方程式进行计算。
PCl5(气)=PCl3(气)+Cl2物质的量增加
11
X0.022
计算可得有0.022摩PCl5分解,所以结果为78.6%
【练习】可逆反应C(s)+H2O(g)≒CO(g)+H2(g),达平衡时,测得气体的总质量为mg,混合气体的物质的量为nmol。
当改变条件使平衡向左移动达到新的平衡时,混合气体物质的量变化值为△n=x,且m>12x,n>x。
请回答下列问题:
(1)达新平衡时,混合气体的平均相对分子质量为
(2)达新平衡时,混合气体平均相对分子质量的变化值△M=
(3)若混合气体的平均相对分子质量呈下列变化趋势,请确定m和n的关系:
①若混合气体的平均相对分子质量增大,则有
②若混合气体的平均相对分子质量不变,则有
③若混合气体的平均相对分子质量减小,则有
1[差量法,08上海卷30]生态溶液涉及农家肥料的综合利用,某种肥料经发酵得到一种含有甲烷、二氧化碳、氮气的混合气体。
2.016L(标准状况)该气体通过盛有红色CuO粉末的硬质玻璃管,发生的反应为:
CH4+4CuO
CO2+2H2O+4Cu。
当甲烷完全反应后,硬质玻璃管的质量减轻4.8g。
将反应后产生的气体通过过量的澄清石灰水,充分吸收,生成沉淀8.5g。
(1)原混合气体中甲烷的物质的量是____________。
(2)原混合气体中氮气的体积分数为多少?
(写出计算过程)
解析:
由于硬质玻璃管减少的质量为CuO中的氧的质量,所以n(CuO)=
=0.3mol,由方程式可知反应的CH4的物质的量为0.075mol。
生成的CO2也为0.075mol,将气体通过澄清的石灰水生成8.5g沉淀,所以n(CO2)=0.085mol,原混合气体中的n(CO2)=0.01mol,而气体的总物质的量为:
=0.09mol,所以n(N2)=0.005mol,N2的体积分数为:
×
100%=5.56%。
答案:
(1)0.075mol。
(2)5.56%。
2[差量法,2010全国2]在一定的温度、压强下,向100mLCH4和Ar的混合气体中通入400mLO2,点燃使其完全反应,恢复原状态混合气体体积为460mL,则原混合气体中CH4与Ar的体积为
A1:
3B1:
4C1:
5D1:
6
3[差量法,09年全国1,11]为了检验某含有
杂质的
样品的纯度,现将
克样品加热,其质量变为
g,,则该样品的纯度(质量分数)是( )
A.
B.
C.
D.
4(差量法,2011四川)25℃和101kPa时,乙烷、乙炔和丙烯组成的混合烃32mL,与过量氧气混合并完全燃烧,除去水蒸气,恢复到原来的温度和压强,气体总体积缩小了72mL,原混合烃中乙炔的体积分数为
A.12.5%B.25%C.50%D.75%
设CXHY
4CnHm+(4n+m)O2
4nCO2+2mH2O△V↓
44n+m4n4+m
3272
所以m=5,即氢原子的平均值是5,由于乙烷和丙烯均含有6个氢原子,所以利用十字交叉法可计算出乙炔的体积分数:
。
答案:
B
5(差量法,2011上海20)过氧化钠可作为氧气的来源。
常温常压下二氧化碳和过氧化钠反应后,若固体质量增加了28g,反应中有关物质的物理量正确的是(NA表示阿伏加德罗常数)
二氧化碳
碳酸钠
转移的电子
A
1mol
NA
22.4L
C
106g
D
106g
2NA
二氧化碳和过氧化钠反应的方程式为:
2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2,每生成1mol氧气,固体质量就增加56g、消耗2mol二氧化碳和2mol过氧化钠,同时生成2mol碳酸钠,而转移的电子数是2mol。
AC
二、守恒法
利用电荷守恒和原子守恒为基础,就是巧妙地选择化学式中某两数(如化合价数、正负电荷总数)始终保持相等,或几个连续的化学方程式前后某微粒(如溶质原子、电子、离子)的物质的量保持不变,作为解题的依据,这样不用计算中间产物的物质的量,从而提高解题速度和准确性。
1.38.4g铜(0.6mol)跟适量的浓硝酸反应,铜全部作用后,共收集到气体22.4L(标况),则反应消耗的硝酸的物质的量是()
A.1.0mol B.1.6molC.2.2mol D.2.4mol
2.足量铜与一定量浓硝酸反应得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,将这些气体1.68LO2(标准状况0.075mol)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收,所得硝酸溶液中加入5mol/LNaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则生成沉淀消耗NaOH溶液的体积是()
A.60mLB.45mLC.30mLD.15mL
3.[溶质中元素守恒]向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150mL4mol·
L-1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解,放出2.24LNO(标准状况),往所得溶液中加入KSCN溶液,无红色出现。
若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物,所得到的铁的物质的量为()
A.0.21molB.0.25molC.0.3molD.0.35mol
4【溶质】0.6mol硝酸与一定量的镁铝铁合金反应生成0.15molNO和铁盐、铝盐、镁盐,再向反应后的溶液内加入3mol/L的NaOH溶液,使镁铝铁元素恰好完全转化为沉淀,所加入的NaOH溶液体积为
A.150mLB.200mLC.450mLD.600mL
5、[2009全国2,6]
物质的量之比为2:
5的锌与稀硝酸反应,若硝酸被还原的产物为N2O,反应结束后锌没有剩余,则该反应中被还原的硝酸与未被还原的硝酸的物质的量之比是
A.1:
4B.1:
5C.2:
3D.2:
5
【解析】设2molZn参与反应,因Zn无剩余,则最终生成了2molZn(NO3)2,显然含有4molNO3-,这部分是没有参与氧化还原反应的HNO3,根据得失电子守恒有:
2×
n(Zn)=n(HNO3)×
4,则n(HNO3)=1mol,即有1molHNO3被还原。
答案A
[2004年天津卷29.(14分)必修一N的性质之计算]将32.64g铜与140mL一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解产生的NO和NO2混合气体在标准状况下的体积为11.2L。
请回答:
(1)NO的体积为L,NO2的体积为L。
(2)待产生的气体全部释放后,向溶液加入
的NaOH溶液,恰好使溶液中的
全部转化成沉淀,则原硝酸溶液的浓度为mol/L。
(3)欲使铜与硝酸反应生成的气体在
溶液中全部转化为
,至少需要30%的双氧水g。
29.(14分)
(1)5.85.4
(2)
(3)57.8
(一)原子个数守恒
【例题1】某无水混合物由硫酸亚铁和硫酸铁FeSO4、Fe2(SO4)3组成,测知该混合物中的硫的质量分数为a,求混合物中铁的质量分数。
【分析】根据化学式FeSO4、Fe2(SO4)3可看出,在这两种物质中S、O原子个数比为1:
4,即无论这两种物质以何种比例混合,S、O的原子个数比始终为1:
4。
设含O的质量分数x,则32/64=a/x,x=2a。
所以ω(Fe)=1-3a
【例题2】【2011全国卷13.】
某含铬Cr2O72-废水用硫酸亚铁铵[FeSO4·
(NH4)2SO4·
6H2O]处理,反应中铁元素和铬元素完全转化为沉淀。
该沉淀干燥后得到nmolFeO·
FeyCrx·
O3。
不考虑处理过程中的实际损耗,下列叙述错误的是
A.消耗硫酸亚铁铵的物质的量为
B.处理废水中Cr2O72-的物质的量为
C.反应中发生转移的电子数为
D.在FeO·
O3中,3x=yA
(二)电荷守恒——即对任一电中性的体系,如化合物、混和物、溶液等,电荷的代数和为零,即正电荷总数和负电荷总数相等。
【反应原理中电离与水解平衡】
【例题3】在Na2SO4和K2SO4的混和溶液中,如果[Na+]=0.2mol/L,[SO42-]=xmol/L,[K+]=ymol/L,则x和y的关系是
(A)x=0.5y(B)x=0.1+0.5y(C)y=2(x-0.1)(D)y=2x-0.1
【分析】可假设溶液体积为1升,那么Na+物质的量为0.2摩,SO42-物质的量为x摩,K+物质的量为y摩,根据电荷守恒可得[Na+]+[K+]=2[SO42-],所以答案为BC
【例题4】[2010海南4]、把VL含有MgSO4和K2SO4的混合溶液分成两等份,一份加入含amolNaOH的溶液,恰好使镁离子完全沉淀为氢氧化镁;
另一份加入含bmolBaCl2的溶液,恰好使硫酸根离子完全沉淀为硫酸钡。
则原混合溶液中钾离子的浓度为
A.
mol·
L-1B.
L-1
C.
L-1D.
L-1
(三)电子守恒——是指在发生氧化—还原反应时,氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数,无论是自发进行的氧化—还原反应还是原电池或电解池中均如此。
【例题5】【09全国卷Ⅱ
】含有amolFeBr2的溶液中,通入xmolCl2。
下列各项为通Cl2过程中,溶液内发生反应的离子方程式,其中不正确的是()
A.x=0.4a,2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
B.x=0.6a,2Br-+Cl2=Br2+2Cl-
C.x=a,2Fe2++2Br-+2Cl2=Br2+2Fe3++4Cl-
D.x=1.5a,2Fe2++4Br-+3Cl2=2Br2+2Fe3++6Cl-
【练习】往150mLFeBr2溶液中缓缓通入2.24L(标况)氯气,反应完全后,溶液中有1/3的溴离子被氧化成溴单质。
求原溶液FeBr2的物质的量浓度。
0<
n(Cl2)<
0.5amol,2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
0.5amol<
1.5amol,分步反应2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,2Br-+Cl2=Br2+2Cl-
总反应2Fe2++2Br-+2Cl2=Br2+2Fe3++4Cl-
1.5amol=<
n(Cl2),2Fe2++4Br-+3Cl2=2Br2+2Fe3++6Cl-
设Fe2+消耗氯气Xmol,剩余1-Xmol氯气与原溶液1/3Br-反应,则
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-,2Br-+Cl2=Br2+2Cl-
2XX2(1-X)1-X
4X/3=2(1-X),x=0.06mol,FeBr2的物质的量浓度为0.012mol/0.15L=0.8mol/L
0.012molFe2+消耗氯气0.06mol,剩余0.04mol氯气与0.08molBr-反应,总Br-为0.24mol
【练习】将纯铁丝5.21克溶于过量稀盐酸中,在加热条件下,用2.53克KNO3去氧化溶液中亚铁离子,待反应后剩余的Fe2+离子尚需12毫升0.3摩/升KMnO4溶液才能完全氧化,写出硝酸钾和氯化亚铁完全反应的方程式。
【分析】铁跟盐酸完全反应生成Fe2+,根据题意可知Fe2+分别跟KMnO4溶液和KNO3溶液发生氧化还原反应,KMnO4被还原为Mn2+,那么KNO3被还原的产物是什么呢?
根据电子得失守恒进行计算可得KNO3被还原的产物是NO,所以硝酸钾和氯化亚铁完全反应的化学方程式为:
KNO3+3FeCl2+4HCl=3FeCl3+KCl+NO+2H2O
(四)质量守恒——质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变,在配制或稀释溶液的过程中,溶质的质量不变。
【例题6】1500C时,碳酸铵完全分解产生气态混合物,其密度是相同条件下氢气密度()
提示:
(NH4)2CO3=2NH3↑+H2O↑+CO2↑;
相同条件下,密度之比=相对分子质量之比
(A)96倍(B)48倍(C)12倍(D)32倍
【分析】
(NH4)2CO3=2NH3↑+H2O↑+CO2↑根据质量守恒定律可知混和气体的质量等于碳酸铵的质量,从而可确定混和气体的平均分子量为96/4=24,混和气体密度与相同条件下氢气密度的比为24/2=12,所以答案为C
(五)原子的物质的量守恒——即反应前后各元素种类不变,各元素原子个数不变,其物质的量、质量也不变。
【例题7】有一在空气中放置了一段时间的KOH固体,经分析测知其含水2.8%、含K2CO337.3%取1克该样品投入25mL2mol/L的盐酸中后,多余的盐酸用1.0mol/LKOH溶液30.8mL恰好完全中和,蒸发中和后的溶液可得到固体()
(A)1克(B)3.725克(C)0.797克(D)2.836克
【分析】KOH、K2CO3跟盐酸反应的主要产物都是KCl,最后得到的固体物质是KCl,根据元素守恒,盐酸中含氯的量和氯化钾中含氯的量相等,0.05mol盐酸=0.05molKCl,m=0.05*74.5=3.725,所以答案为B
(六)化合价数值守恒
【例题8】某元素X的氧化物含氧44.0%,已知该元素的相对原子质量为51,则该氧化物的化学式为()
(A)XO(B)X3O5(C)XO3(D)X2O5
【分析】设X元素的化合价为+n,根据氧元素化合价总数(氧离子所带的负电荷总量)等于X元素化合价总数(X所带的正电荷总量)的原则得:
56n/51=44×
2/16,解得n=5,则氧化物的化学式为D。
【例题9】将22.4L某气态氮氧化合物与足量的灼热铜粉完全反应后,气体体积11.2L(体积均在相同条件下测定),则该氮氧化合物的化学式为()
A.NO2B.N2O2C.N2OD.N2O4
【练习】某酸式盐的组成可用Ca3(PO4)2·
nH3PO4·
mH2O表示。
现取该磷酸盐7.56g加热到失去全部结晶水后残余物质量为7.02g。
同质量的该盐溶于水并加入4.44g消石灰刚好使之全部转化为正盐,则该盐的组成为()
(A)Ca3(PO4)2·
5H3PO4·
2H2O(B)Ca3(PO4)2·
4H3PO4·
3H2O
(C)Ca3(PO4)2·
3H2O(D)Ca3(PO4)2·
2H3PO4·
5H2O
(七)体积守恒
【练习】有一真空瓶的质量为M1g,该瓶充入空气总质量为M2g,在相同状况下,若该充某气体A后,总质量为M3g。
则A的相对分子质量为
(八)守恒的综合利用
1.硝酸工业中用NaOH处处理废气,现对废气中的NO和NO2的含量作如下分析:
将一定量的废气通人100mL1mol/LNaOH溶液中,反应后NO和NO2均无剩余,且溶液质量增加3.2g,再向此溶液中通人O2,使溶液中的NaNO2完全转化为NaNO3,再用0.2mol/L盐酸中和过量的NaOH,消耗盐酸100mL,求废气中NO和NO2物质的量之比。
三、设X设Y法
【例题1】用1L1mol/L的NaOH溶液吸收0.8molCO2,求所得的溶液中CO32-和HCO3-的物质的量之比为
【分析】依题意,反应产物为Na2CO3和NaHCO3的混合物,根据Na原子和C原子数守恒来解答。
设溶液中Na2CO3为xmol,为NaHCO3ymol,则有方程式①2x+y=1mol/L×
1L②x+y=0.8mol,解得x=0.2,y=0.6,
所以[CO32-]:
[HCO3-]=1:
3
【例题2】用1L1mol/L的NaOH溶液吸收0.8molCO2,求所得的溶液中CO32-和HCO3=的物质的量之比为
【分析】根据电荷守恒:
溶液中[Na+]+[H+]=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-],因为[H+]和[OH-]均相对较少,可忽略不计。
∴[Na+]=[HCO3-]+2[CO32-],已知[Na+]=1mol/L,根据C原子守恒:
[HCO3-]+[CO32-]=0.8mol/L,所以1=0.8+[CO32-],所以[CO32-]=0.2mol/L,[HCO3-]=0.6mol/L,所以[CO32-]:
1【设X设Y法:
例题】38.4g铜(0.6mol)跟适量的浓硝酸反应,铜全部作用后,共收集到气体22.4L(标况),则反应生成的NO的物质的量是()
A.0.05mol B.0.1molC.2.0mol D.2.8mol
设X设Y法:
NOXmolNO2Ymol
N元素守恒:
X+Y=1
电子转移守恒,氧化剂得到的电子=还原剂失去的电子3X+Y=0.6*2
2【设X设Y法:
2010全国卷1,12.】一定条件下磷与干燥氯气反应,若0.25g磷消耗掉314mL氯气(标准状况),产物中PCl3与PCl5的物质的量之比接近于
A.1:
2B.2:
3C.3:
1D.5:
【解析】设n(PCl3)=Xmol,n(PCl5)=Ymol,由P元素守恒有:
X+Y=0.25/31≈0.008……①;
由Cl元素守恒有3X+5Y=(0.314×
2)/22.4≈0.028……②,联立之可解得:
X=0.006,Y=0.002故选C
3.[设X设Y法:
,2009全国2,
11.]
已知:
2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6KJ·
mol-1
CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-890KJ·
mol-1
现有H2与CH4的混合气体112L(标准状况),使其完全燃烧生成CO2和H2O(l),若实验测得反应放热3695KJ,则原混合气体中H2与CH4的物质的量之比是
A.1∶1B.1∶3
C.1∶4D.2∶3
【解析】设H2、CH4的物质的量分别为x、ymol。
则x+y=5,
571.6x/2+890y=3695,
解得x=1.25mol;
y=3.75mol,两者比为1:
3,故选B项。
4.【设X设Y法:
2011,北京卷,11.创新实验】下列实验方案中,不能测定Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3质量分数的是:
A.取a克混合物充分加热,减重b克
B.取a克混合物与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b克固体
C.取a克混合物与足量稀硫酸充分反应,逸出气体用碱石灰吸收,增重b克
D.取a克混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应,过滤、洗涤、烘干,得b克固体。
四、极限法
1(极限法;
2011上海17)120mL含有0.20mol碳酸钠的溶液和200mL盐酸,不管将前者滴加入后者,还是将后者滴加入前者,都有气体产生,但最终生成的气体体积不同,则盐酸的浓度合理的是
A.2.0mol/LB.1.5mol/LC.0.18mol/LD.0.24mol/L
若碳酸钠恰好与盐酸反应生成碳酸氢钠,则盐酸的浓度是1.0mol/L;
若碳酸钠恰好与盐酸反应生成二氧化碳,则盐酸的浓度是2.0mol/L。
由于最终生成的气体体积不同,所以只能是介于二者之间。
2(极限法;
2011上海22)物质的量为0.10mol的镁条在只含有CO2和O2混合气体的容器中燃烧(产物不含碳酸镁),反应后容器内固体物质的质量不可能为
A.3.2gB.4.0gC.4.2gD.4.6g
若镁全部与氧气反应只生成氧化镁,其质量是4g;
若镁全部与二氧化碳反应生成氧化镁和碳,其质量是4.6g。
因为只要有氧气存在,就不可能生成单质碳,即镁应该首先与氧气反应,所以选项D是不可能。
14.同温同压下,在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体,它们是①NO和
,②
和
,③
.现将3支试管均倒置于水槽中,充分反应后,试管中剩余气体的体积分别为
、
,则下列关系正确的是( )
A.
B.
C.
D.
[例题]在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入下列固体粉末:
,铜粉可溶解的是
1FeCl2;
②Fe2O3;
③Zn;
④KNO3;
⑤;
⑥;
⑦;
【例题】11.6克(0.05mol)
(2011上海30)氨和联氨(N2H4)是氮的两种常见化合物,在科学技术和生产中有重要的应用。
根据题意完成下列
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