课时检测(十二) 化学计算的重要方法及类型
1．28 g铁粉溶于稀盐酸中，然后加入足量的Na2O2固体，充分反应后过滤，将滤渣加强热，最终得到的固体质量为( )
A．36 g B．40 g C．80 g D．160 g
2．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150 mL 4 mol·L－1的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，放出2.24 L NO(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，所得铁的物质的量为( )
A．0.25 mol B．0.2 mol
C．0.3 mol D．0.35 mol
3．为了避免NO、NO2、N2O4对大气的污染，常采用NaOH溶液进行吸收处理：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O；NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O。现有由a mol NO、b mol NO2、c mol N2O4组成的混合气体恰好被V L NaOH溶液吸收(无气体剩余)，则此NaOH溶液的物质的量浓度为( )
A. mol·L－1 B. mol·L－1
C. mol·L－1 D. mol·L－1
4．随着材料科学的发展，金属钒及其化合物得到了越来越广泛的应用，并被誉为“合金的维生素”。经热重分析测得NH4VO3在焙烧过程中，固体残留率随温度变化的曲线如图所示。则NH4VO3在分解过程中( )
A．先分解失去H2O，再分解失去NH3
B．先分解失去NH3，再分解失去H2O
C．同时分解失去H2O和NH3
D．同时分解失去H2、N2和H2O
5．用足量的CO还原13.7 g某铅氧化物，把生成的CO2全部通入过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0 g，则此铅氧化物的化学式为( )
A．PbO B．Pb2O3 C．Pb3O4 D．PbO2
6．在氧气中燃烧0.22 g硫和铁组成的混合物，使其中的硫全部转化为二氧化硫，把这些二氧化硫全部氧化成三氧化硫并转变为硫酸，这些硫酸可用10 mL 0.5 mol·L－1的氢氧化钠溶液完全中和，则原混合物中硫的质量分数为( )
A．72% B．40% C．36% D．18%
7．在加热固体NH4Al(SO4)2·12H2O时，固体质量随温度的变化曲线如图所示：
已知a点物质为NH4Al(SO4)2，b点物质为Al2(SO4)3，下列判断不正确的是( )
A．0～T ℃的过程变化是化学变化
B．c点物质是工业上冶炼铝的原料
C．a→b反应中生成物只有Al2(SO4)3和NH3两种
D．Al2(SO4)3能够净水，用离子方程式表示为Al3＋＋3H2O===Al(OH)3（胶体）＋3H＋
8．采用热重分析法测定FeS2/C复合材料中各组分的含量。FeS2/C样品在空气中的热重曲线如图所示[注：残留率(%)＝×100%]，下列说法不正确的是( )
A．300～400 ℃之间发生的主要反应为C＋O2CO2
B．800 ℃时残留的固体是Fe2O3
C．复合材料中FeS2的质量分数为90.9%
D．复合材料中FeS2与C的物质的量之比约为2∶1
9.回答下列问题。
(1)已知过氧化钙加热至350 ℃左右开始分解放出氧气。将过氧化钙晶体(CaO2·8H2O)在坩埚中加热逐渐升高温度，测得样品质量随温度的变化如图所示，则350 ℃左右所得固体物质的化学式为________。
(2)(2023·全国乙卷·节选)在N2气氛中，FeSO4·7H2O的脱水热分解过程如图所示：
根据上述实验结果，可知x＝______，y＝_______。
(3)如图是1.00 g MgC2O4·nH2O晶体在坩埚中从25 ℃缓缓加热至700 ℃分解时，所得固体产物的质量(m)随温度(t)变化的关系曲线(已知100 ℃以上才会逐渐失去结晶水，并约在230 ℃时完全失去结晶水)：
试回答下列问题：
①MgC2O4·nH2O中n≈__________。
②C点固体物质的化学式为
________________________________________________________________________。
③E点到F点过程中发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
10．(2024·河南周口郸城一中期检)工业上利用锌焙砂(主要成分为ZnO，含有少量CuO、As2O3、NiO等)生产高纯ZnO的流程示意图如下：
(1)用足量2SO4溶液和氨水“浸出”锌焙砂。
①“浸出”前，锌焙砂预先粉碎的目的是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②通过“浸出”步骤，锌焙砂中的ZnO转化为2＋，该反应的离子方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)“除重金属”时，加入BaS溶液。滤渣Ⅱ中含有的主要物质是____________和BaSO4。
(3)“蒸氨”时会出现白色固体ZnSO4·Zn2，运用平衡移动原理解释原因：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)“沉锌”步骤①中加入足量NH4HCO3溶液将白色固体转化为ZnCO3的离子方程式
为______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)“煅烧”步骤中，不同温度下，ZnCO3分解的失重曲线和产品ZnO的比表面积变化情况如图1、图2所示：
已知：ⅰ.固体失重质量分数＝×100%。
ⅱ.比表面积指单位质量固体所具有的总面积；比表面积越大，产品ZnO的活性越高。
①280 ℃时煅烧ZnCO3,300 min后固体失重质量分数为33.3%，则ZnCO3的分解率为_________(保留到小数点后一位)。
②根据图1和图2，获得高产率(ZnCO3分解率>95%)、高活性(ZnO比表面积>40 m2·g－1)产品ZnO的最佳条件是________(填字母)。
a．恒温280 ℃，60～120 min
b．恒温300 ℃，240～300 min
c．恒温350 ℃，240～300 min
d．恒温550 ℃，60～120 min
课时检测(十二)
1．B 铁粉溶于稀盐酸中生成氯化亚铁，然后加入足量的Na2O2固体，由于Na2O2固体溶于水后生成氢氧化钠和氧气，充分反应后生成氢氧化铁沉淀，过滤，将滤渣加强热，最终得到的固体为Fe2O3，根据铁原子守恒，n(Fe2O3)＝n(Fe)＝×＝0.25 mol，则m(Fe2O3)＝0.25 mol×160 g·mol－1＝40 g。
2．A 由题意可知，混合物中的Fe元素全部转化为Fe(NO3)2，根据N元素守恒，n[Fe(NO3)2]＝[n(HNO3)－n(NO)]＝×(0.15 L×4 mol·L－1－)＝0.25 mol，则n(Fe)＝0.25 mol，所以用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得铁的物质的量为0.25 mol。
3．B 根据N元素守恒，可知反应后得到的NaNO2和NaNO3的物质的量之和为(a＋b＋2c)mol；再根据Na元素守恒，可知参加反应的NaOH为(a＋b＋2c)mol，故c(NaOH)＝ mol·L－1。
4．B NH4VO3的摩尔质量为117 g·mol－1，设NH4VO3的物质的量为1 mol，则210 ℃时失重的质量为1 mol×117 g·mol－1×(1－85.47%)≈17 g，NH3的摩尔质量为17 g·mol－1，所以先分解失去NH3，化学方程式为NH4VO3HVO3＋NH3↑；380 ℃时失重的质量为1 mol×117 g·mol－1×(1－77.78%)≈26 g，在第一次失重的基础上，第二次又失去的质量为26 g－17 g＝9 g，H2O的摩尔质量为18 g·mol－1，所以再分解失去0.5 mol H2O，化学方程式为2HVO3V2O5＋H2O↑；故选B。
5．C 得到的沉淀为CaCO3，根据碳原子守恒，n(CO)＝n(CO2)＝n(CaCO3)＝＝0.08 mol；CO与铅的氧化物反应生成Pb和CO2,1个CO变为1个CO2增加了1个氧原子，该氧原子来自铅的氧化物，故该铅氧化物中n(O)＝n(CO)＝0.08 mol，m(O)＝1.28 g，m(Pb)＝13.7 g－1.28 g＝12.42 g，n(Pb)＝＝0.06 mol，n(Pb)∶n(O)＝0.06∶0.08＝3∶4，则此铅氧化物的化学式为Pb3O4。
6．C 根据S元素守恒和有关反应，有
S～H2SO4～2NaOH
1 2
n(S) (0.5×10×10－3)mol
n(S)＝n(NaOH)＝×(0.5×10×10－3)mol＝2.5×10－3 mol，m(S)＝32 g·mol－1×2.5×10－3 mol＝0.08 g，原混合物中ω(S)＝×100%≈36%。
7．C a点物质为NH4Al(SO4)2，则0～T ℃的过程为NH4Al(SO4)·12H2O失去结晶水生成 NH4Al(SO4)2，是化学变化，A项正确；b点物质为Al2(SO4)3，加热会继续分解生成Al2O3，Al2O3是工业上冶炼铝的原料，B项正确；a→b发生的反应为硫酸铝铵分解生成硫酸铝、氨气和硫酸，C项错误；硫酸铝能够净水，其原理是铝离子水解生成氢氧化铝胶体，离子方程式为Al3＋＋3H2O===Al(OH)3(胶体)＋3H＋，D项正确。
8．D 300～400 ℃之间发生的主要反应为C＋O2CO2，A正确；550～700 ℃之间发生反应的化学方程式为4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2，故800 ℃时残留的固体是Fe2O3，B正确；由题图可知，复合材料中碳完全反应时失重9.1%，则碳的质量分数为9.1%，FeS2的质量分数为90.9%，C正确；FeS2与C的物质的量之比为∶≈1∶1，D错误。
9．解析：(1)由题图可知，起始时CaO2·8H2O的质量为2.16 g，为0.01 mol,350 ℃左右所得固体质量为0.56 g，根据钙原子守恒，可知该固体物质的化学式为CaO。(2)由题图可知，FeSO4·7H2O→FeSO4即7个结晶水完全失去时失重比为45.3%，则失重比为19.4%时，失去的结晶水数目为≈3，故x＝7－3＝4，同理可推出y＝7－≈1。(3)①B→D为MgC2O4·nH2O晶体受热分解失去全部结晶水，
MgC2O4·nH2OMgC2O4＋nH2O↑
112＋18n 18n
1.00 g (1.00－0.76)g
＝，解得n≈2。②B→C为MgC2O4·2H2O晶体受热分解失去部分结晶水，设C点固体物质化学式中结晶水的系数为x，
MgC2O4·2H2OMgC2O4·xH2O＋(2－x)H2O↑
148 18(2－x)
1．00 g (1.00－0.88)g
＝，解得x≈1，故C点固体物质的化学式为MgC2O4·H2O。③E点固体物质与D点相同，为MgC2O4，MgC2O4受热分解，设最终残留固体为X，根据Mg元素守恒，n(MgC2O4)∶n(X)＝∶＝1∶1，解得M(X)≈40 g·mol－1，则X为MgO，根据原子守恒和得失电子守恒，草酸镁中C元素化合价为＋3价，逸散气体不只有CO2，应该还有CO，所以E点到F点过程中发生反应的化学方程式为MgC2O4MgO＋CO↑＋CO2↑。
答案：(1)CaO (2)4 1 (3)①2
②MgC2O4·H2O
③MgC2O4MgO＋CO↑＋CO2↑
10．解析：用足量硫酸铵溶液和氨水“浸出”锌焙砂(主要成分为ZnO，含有少量CuO、As2O3、NiO等)，加入(NH4)2S2O8溶液、氧化钙、硫酸亚铁“除砷”得到滤渣Ⅰ(FeAsO4、氢氧化亚铁、氢氧化铁等)，过滤，向滤液中加入BaS溶液除铜离子，过滤，加入锌粉“深度除重金属”，过滤，“蒸氨”得到白色固体ZnSO4·Zn2，加入碳酸氢铵溶液、通二氧化碳得到碳酸锌，“烘干煅烧”得到氧化锌。(1)①“浸出”前，锌焙砂预先粉碎的目的是增大接触面积，提高反应速率，提高浸出率。②通过“浸出”步骤，锌焙砂中的ZnO在氨水和铵根离子作用下生成2＋和水，该反应的离子方程式为ZnO＋2NH3·H2O＋2NH===2＋＋3H2O。(2)根据前后除杂分析“除重金属”时，加入BaS溶液是除掉铜离子，故滤渣Ⅱ中含有的主要物质是CuS和BaSO4。(5)①“烘干燃烧”时发生反应：ZnCO3ZnO＋CO2↑，设起始ZnCO3为1 mol，分解率为x，则剩余固体为(1－x)mol ZnCO3 和x mol ZnO，由固体失重质量分数可得＝33.3%，解得x≈94.6%。②ZnCO3分解率>95%，则固体失重质量分数＝×100%＝33.44%，由题图1和2可知，获得高产率、高活性产品ZnO的最佳条件是恒温300 ℃，240～300 min。
答案：(1)①提高浸出效率 ②ZnO＋2NH3·H2O＋2NH===2＋＋3H2O (2)CuS
(3)“蒸氨”过程中将NH3蒸出后，溶液中NH3的浓度降低，平衡2＋ Zn2＋＋4NH3↑正向移动，2＋转化为Zn2＋，溶液中Zn2＋浓度增大，发生反应：2Zn2＋＋2OH－＋SO===ZnSO4·Zn(OH)2↓，得到白色固体
(4)ZnSO4·Zn(OH)2＋2HCO===2ZnCO3＋SO＋2H2O (5)①94.6% ②b
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