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C
D
19.2
解:设反应生成 KCl 的质量为 $x。$
$\ce{2KClO_{3}\xlongequal[\Delta]{MnO_{2}}2KCl + 3O_{2} \uparrow}$
149 96
$x$ 19.2 g
$\frac{149}{96}=\frac{x}{19.2\ \mathrm{g}}\ \ \ x=29.8\ \mathrm{g}$
二氧化锰的质量为 $40.8\ \mathrm{g}-29.8\ \mathrm{g}=11\ \mathrm{g}。$
答:反应结束后的剩余固体是氯化钾和二氧化锰,质量分别为29.8 g和11 g。
偏大
解:根据质量守恒定律,化学反应前后物质的总质量不变,则生成氧气的质量为 $20\ \mathrm{g}+45\ \mathrm{g}+20\ \mathrm{g}-81.80\ \mathrm{g}=3.2\ \mathrm{g}。$
设20 g该样品中过氧化钠的质量为$x。$
$\ce{2Na_{2}O_{2} + 2H_{2}O=4NaOH + O_{2} \uparrow}$
156 32
x 3.2g
$\frac{156}{32}=\frac{x}{3.2\ \mathrm{g}} \quad x=15.6\ \mathrm{g}$
该样品中$\ce{Na_{2}O_{2}}$的质量分数为$\frac{15.6\ \mathrm{g}}{20\ \mathrm{g}}×100\%=78\%。$
答:该样品中$\ce{Na_{2}O_{2}}$的质量分数为78%。
【分析】
要解决本题,需利用质量守恒定律确定硝酸铜分解产物X的组成,再逐一分析各选项:首先根据质量守恒计算固体X的质量,再通过元素质量守恒确定X的成分,最后结合物质性质、分子个数比、质量比等判断选项正误。
【解析】
1. 计算固体X的质量:根据质量守恒定律,反应前后总质量不变,故$m(\mathrm{X})=18.8\ \mathrm{g} -9.2\ \mathrm{g} -1.6\ \mathrm{g}=8\ \mathrm{g}$。
2. 确定X的成分:$\ce{Cu(NO_{3})_{2}}$的相对分子质量为$64 + 2×(14+16×3)=188$,则$18.8\ \mathrm{g}\ \ce{Cu(NO_{3})_{2}}$的物质的量为$\frac{18.8\ \mathrm{g}}{188\ \mathrm{g/mol}}=0.1\ \mathrm{mol}$,其中含$\ce{Cu}$的质量为$0.1\ \mathrm{mol}×64\ \mathrm{g/mol}=6.4\ \mathrm{g}$,含$\ce{N}$的质量为$0.1\ \mathrm{mol}×2×14\ \mathrm{g/mol}=2.8\ \mathrm{g}$,含$\ce{O}$的质量为$0.1\ \mathrm{mol}×6×16\ \mathrm{g/mol}=9.6\ \mathrm{g}$。
生成物中:$n(\ce{NO_{2}})=\frac{9.2\ \mathrm{g}}{46\ \mathrm{g/mol}}=0.2\ \mathrm{mol}$,含$\ce{N}$的质量为$0.2\ \mathrm{mol}×14\ \mathrm{g/mol}=2.8\ \mathrm{g}$,含$\ce{O}$的质量为$0.2\ \mathrm{mol}×2×16\ \mathrm{g/mol}=6.4\ \mathrm{g}$;$n(\ce{O_{2}})=\frac{1.6\ \mathrm{g}}{32\ \mathrm{g/mol}}=0.05\ \mathrm{mol}$,含$\ce{O}$的质量为$0.05\ \mathrm{mol}×2×16\ \mathrm{g/mol}=1.6\ \mathrm{g}$。
生成物中$\ce{N}$、$\ce{O}$的总质量与$\ce{Cu(NO_{3})_{2}}$中对应元素质量相等,故$\mathrm{X}$仅含$\ce{Cu}$元素,质量为$6.4\ \mathrm{g}$,则$\mathrm{X}$为$\ce{CuO}$($\ce{CuO}$中$\ce{Cu}$的质量分数为$\frac{64}{80}=0.8$,$8\ \mathrm{g}×0.8=6.4\ \mathrm{g}$,符合)。
3. 分析选项:
A选项:燃放烟花会产生$\ce{NO_{2}}$等有害气体,造成空气污染,正确;
B选项:$\ce{CuO}$是黑色固体,正确;
C选项:$\ce{NO_{2}}$与$\ce{O_{2}}$的分子个数比等于物质的量之比,即$0.2\ \mathrm{mol}:0.05\ \mathrm{mol}=4:1≠2:3$,错误;
D选项:$\ce{Cu(NO_{3})_{2}}$与$\ce{CuO}$的质量比为$18.8\ \mathrm{g}:8\ \mathrm{g}=47:20$,正确。
【答案】
C
【知识点】
质量守恒定律、化学计算、物质的组成与性质
【点评】
本题以硝酸铜分解为载体,考查质量守恒定律的应用及化学计算,需通过元素守恒确定未知产物的成分,再结合物质性质、比例关系判断选项,关键是准确计算各物质的物质的量及元素质量,难度适中。
【难度系数】
0.5
【分析】
首先根据图像确定32g $\ce{N_{2}H_{4}}$完全反应生成42g $\ce{N_{2}}$,结合质量守恒定律(原子守恒)分析反应中各物质的量关系,再逐一判断选项正误。步骤:1. 计算$\ce{N_{2}H_{4}}$和$\ce{N_{2}}$的物质的量;2. 利用H、N、O原子守恒推导反应中各物质的化学计量数及$\ce{N_{x}O_{y}}$的组成;3. 结合推导结果分析每个选项。
【解析】
1. 计算物质的量:$\ce{N_{2}H_{4}}$的相对分子质量为32,故32g $\ce{N_{2}H_{4}}$的物质的量为$\frac{32g}{32g/mol}=1mol$;$\ce{N_{2}}$的相对分子质量为28,42g $\ce{N_{2}}$的物质的量为$\frac{42g}{28g/mol}=1.5mol$。
2. 原子守恒推导:
H原子守恒:1mol $\ce{N_{2}H_{4}}$含4mol H,每个$\ce{H_{2}O}$含2mol H,故生成$\ce{H_{2}O}$的物质的量为$\frac{4mol}{2}=2mol$,$\ce{H_{2}O}$的质量为$2mol×18g/mol=36g$,对应选项C正确。
N原子守恒:1mol $\ce{N_{2}H_{4}}$含2mol N,生成1.5mol $\ce{N_{2}}$含3mol N,故反应式中$2a + bx = 3$;取$a=1$,则$bx=1$。
O原子守恒:生成2mol $\ce{H_{2}O}$含2mol O,故$by=2$;取$b=1$,则$x=1$,$y=2$,即$\ce{N_{x}O_{y}}$为$\ce{NO_{2}}$。
3. 选项判断:
A:$a=1$,$c=1.5$,故$a:c=1:1.5=2:3$,正确。
B:$\ce{NO_{2}}$中$x:y=1:2$,正确。
C:生成$\ce{H_{2}O}$质量为36g,正确。
D:$\ce{NO_{2}}$摩尔质量为46g/mol,1mol $\ce{NO_{2}}$质量为46g≠92g,错误。
【答案】
D
【知识点】
化学方程式计算、质量守恒定律
【点评】
本题结合图像考查质量守恒定律在化学方程式计算中的应用,需通过原子守恒推导物质的组成和质量,难度适中,需熟练掌握守恒法的应用。
【难度系数】
0.5
【分析】首先利用质量守恒定律,反应前后固体质量的差值就是生成氧气的质量,这是解题的突破口。反应结束后,氯酸钾完全分解,剩余固体是生成的氯化钾和作为催化剂的二氧化锰,再通过化学方程式,结合生成氧气的质量计算氯化钾的质量,最后用剩余固体总质量减去氯化钾质量得到二氧化锰的质量。
【解析】
(1) 根据质量守恒定律,生成$\ce{O_{2}}$的质量 = 反应前固体总质量 - 反应后剩余固体质量 = $60\ \mathrm{g} - 40.8\ \mathrm{g} = 19.2\ \mathrm{g}$。
(2) 反应结束后,剩余固体为氯化钾($\ce{KCl}$)和二氧化锰($\ce{MnO_{2}}$)($\ce{MnO_{2}}$是催化剂,反应前后质量不变,氯酸钾完全分解生成氯化钾和氧气)。
设反应生成$\ce{KCl}$的质量为$x$。
$\ce{2KClO_{3}\xlongequal[\Delta]{MnO_{2}} 2KCl + 3O_{2}\uparrow}$
$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad149\quad\quad96$
$\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad x\quad\quad19.2\ \mathrm{g}$
$\frac{149}{96} = \frac{x}{19.2\ \mathrm{g}}$
解得:$x = \frac{149 × 19.2\ \mathrm{g}}{96} = 29.8\ \mathrm{g}$
则二氧化锰的质量 = $40.8\ \mathrm{g} - 29.8\ \mathrm{g} = 11\ \mathrm{g}$。
【答案】(1) 19.2;(2) 反应结束后的剩余固体是氯化钾和二氧化锰,质量分别为29.8 g和11 g。
【知识点】质量守恒定律、化学方程式计算、催化剂的性质
【点评】本题结合图像考查化学计算,核心是利用质量守恒确定氧气质量,再通过化学方程式计算产物,需牢记催化剂反应前后质量不变的特点,属于常规基础题型。
【难度系数】0.7
【分析】
首先明确测定原理:利用反应前后装置及药品的总质量差计算生成氧气的质量,再通过化学方程式计算过氧化钠的质量,进而求其质量分数。对于第一问,若没有干燥剂,反应生成的水蒸气会随氧气一同逸出,导致测得的质量差(即“氧气质量”)比实际生成的氧气质量偏大,据此判断结果偏差;第二问需先根据质量守恒定律算出氧气质量,再结合化学方程式计算过氧化钠质量,最后求质量分数。
【解析】
(1) 若没有干燥剂,反应生成的水蒸气会随氧气逸出,导致测得的反应后总质量偏小,计算出的“氧气质量”(总质量差)偏大,进而算出的过氧化钠质量偏大,故测定结果偏大。
(2) 根据质量守恒定律,生成氧气的质量为:$20\ \mathrm{g}+45\ \mathrm{g}+20\ \mathrm{g}-81.80\ \mathrm{g}=3.2\ \mathrm{g}$。
设20 g样品中过氧化钠的质量为$x$。
$\ce{2Na_{2}O_{2} + 2H_{2}O = 4NaOH + O_{2}↑}$
$\frac{156}{32} = \frac{x}{3.2\ \mathrm{g}}$
解得:$x=15.6\ \mathrm{g}$
该样品中$\ce{Na_{2}O_{2}}$的质量分数为:$\frac{15.6\ \mathrm{g}}{20\ \mathrm{g}}×100\%=78\%$
【答案】
偏大;78%
【知识点】
质量守恒定律;根据化学方程式的计算;实验误差分析
【点评】
本题结合实验测定与化学计算,重点考查质量守恒定律的应用、化学方程式的计算以及实验误差分析,需明确测定原理,掌握计算步骤,难度适中。
【难度系数】
0.6