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高考化学物质的量(大题培优 易错 难题)及详细答案

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高考化学物质的量(大题培优 易错 难题)及详细答案

一、高中化学物质的量

1．在实验室里，用足量的浓盐酸与一定量的高锰酸钾反应(不加热)，来制取氯气。

反应：2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

(1)“双线桥法”标出电子转移情况________ 。

(2)若生成2.24L标准状况时的氯气，请计算（写出必要的计算过程）：

①理论上需要多少克KMnO4参加反应？________。

②被氧化的HCl的物质的量为多少？________。

【答案】 6.32g 0.2 mol

【解析】

【分析】

(1)根据元素化合价升降数目等于反应过程中电子转移数目分析，标出电子转移情况；

(2)先计算Cl2的物质的量，然后根据方程式中KMnO4、HCl与Cl2之间的反应转化关系计算。

【详解】

(1)在该反应中，Mn元素化合价由反应前KMnO4中的+7价变为反应后MnCl2中的+2价，化合价降低，得到5个电子，Cl元素化合价由反应前HCl中的-1价变为反应后Cl2中的0价，化合价升高，失去2个电子，电子得失最小公倍数是10，所以KMnO4、MnCl2前的系数是2，HCl前的系数是10，Cl2前的系数是5，根据原子守恒，KCl的系数是2，这样反应中有6个Cl原子未参加氧化还原反应，所有Cl原子都是由HCl提供，因此HCl前的系数为10+6=16，结合H原子反应前后相等，可知H2O的系数是8，用“双线桥”表示电子转移为：；

(2)在标准状态下， 2.24LCl2的物质的量n(Cl2)=mV2.24LV22.4L/mol=0.1mol。

①根据反应的化学方程式可知：生成0.1molCl2时，参与反应的KMnO4的物质的量为0.1mol×25=0.04mol，则参与反应的KMnO4的质量m(KMnO4)=0.04mol×158g/mol=6.32g；

②由反应化学方程式可知，HCl被氧化后生成Cl2，因此根据Cl元素守恒可知：被氧化的HCl的物质的量n(HCl)氧化=0.1mol×2=0.2mol。

【点睛】

本题考查了氧化还原反应中电子转移的表示方法及有关计算。氧化还原反应的特征是元素化合价的升降，实质是电子转移，氧化还原反应的特征、实质与反应类型的关系可概括为“升失氧，降得还”。根据元素化合价升降数目等于反应过程中电子得失数目可以配平方程式，并可用单线桥法或双线桥法表示。物质的量应用于化学方程式，使化学计算简单，物质反应的物质的量的比等于方程式中相应物质的化学计量数的比。

2．以下涉及的物质中A、B、C都是化合物；请注意各小题之间可能有的联系。

(1)一定条件下，9.80g NH4Br跟3.60g的某钙盐A恰好反应，生成了4.48L（标准状况）气态产物B和固体产物C。标准状况下，B气体的密度为0.76g/L，氮的质量分数为82.35%，其余是氢。试求B的分子式_____________ 。

(2)25℃、101.3KPa时，气体摩尔体积为24.5L/mol. 该状况下，1体积水（密度为1g/cm3）吸收560体积B气体得到密度为0.91 g/cm3的溶液，则该溶液中溶质的质量分数为_____%（溶液中的溶质以B计量；保留2位小数）；溶液的物质的量浓度为__________ mol /L（保留2位小数）。

(3)在催化剂作用下，B可和NO、NO2混合气体反应生成液态水和一种单质气体D（可不考虑气体反应物与生成的液态水之间的作用）。在常温常压下，将密度一定的NO、NO2混合气体和B在不同体积比时进行了四次实验，所得数据如下：

实验次数 B与混合气体的体积比 反应后气体密度（已换算为标准状况；g/L）

第一次 1.0 1.35

第二次 1.2 1.25

第三次 2.0 1.04

第四次 2.2

则原NO、NO2混合气体中NO的体积分数为________%；第四次实验所得气体的平均摩尔质量为_______（保留2位小数）。

(4)将9.80g NH4Br跟过量的氧化鈣共热，充分反应后生成水、1.70gB气体和固体产物C，则C的化学式为__________；试根据有关数据，求钙盐A的化学式_______ 。

【答案】NH3 27.98 14.98 20 22.76 CaBr2 Ca(NH2)2或CaN2H4

【解析】

【分析】

(1)根据M=ρVm计算B的相对分子质量，根据氮的质量分数为82.35%计算氢元素的质量分数，继而确定B的分子式；

(2)根据溶液质量分数=溶质的质量溶液的质量100%，溶液物质的量浓度c=nV公式进行计算，结和已知信息寻找相应的量进行求解；

(3)根据体积比不同混合气体和密度，计算混合气体的平均摩尔质量；

(4)根据质量守恒和原子守恒确定相应物质的分子式。

【详解】 (1)标况下B气体的密度为0.76g/L，则B的相对分子质量= 0.76  22.4= 17，其中氮的质量分数为82.35%，则B分子中N原子数目=17?82.5%14=1，其余是氢，则H原子数目=171431，则B为NH3，故答案为： NH3；

(2)假设氨气体积为560L，则水为1L，25C、101.3KPa时，气体摩尔体积为24.5L/mol，氨气的物质的量=560L24.5L/mol = 22.86mo，氨气的质量= 22.86mol17g/ mol = 388.62g，1L水的质量为1000g，则所得溶液质量分数=388.62g1000g388.62g100%= 27.99%；所得溶液密度为0.91g/cm3，故溶液物质的量浓度=1000?0.91?27.99%17 = 14.98 mol/L，故答案：27.98；14.98；

(3)在催化剂作用下，NH3可和NO、NO2混合气体反应生成液态水和一种单质气体D，根据原子守恒电子守恒可知，D为N2。第一次反应气体的相对分子质量= 1.35 22.4= 30.24；第二次反应气体的相对分子质量= 1.25 22.4= 28；第三次反应气体的相对分子质量=1.04  22.4= 23.2，由反应后气体相对分子质量可知，第二次实验恰好完全反应气体为N2，说明第一次剩余氨气不足，第三次剩余氨气有剩余，令第二次实验中NO、NO2的总物质的量为1mol，则NH3为1.2mol，设NO为axmol，则NO2为(1-x)mol，根据电子转移守恒：2x +4(1-x)=1.2[0-(-3)]，解得x=0.2，故NO的体积分数=0.2mol1mol  100%= 20%；

令第四次实验中NO、NO2的总物质的量为1mol，则NH3为2.2mol， NO为0.2mol，则NO2为(1- 0.2) mol= 0.8mol，令参加反应的氨气为ymol，根据电子转移守恒：20.2 +40.8=y [0- (-3)]，解得y= 1.2，剩余氨气为2.2mol - 1.2mol = 1mol，根据N原子守恒可知生成N2的物质的量=1mol?1?.2mol2= 1.1mol，故反应后气体的平均摩尔质量=1mol1?7g/mol?1?.1mol?28g/?mol1mol1.1mol=22.76g/mol，故答案为：20；22.76；

(4)将9.80g NH4 Br跟过量的氧化钙共热，充分反应后生成水、1.70gNH3 气体和固体产物C，由元素守恒，则C的化学式为CaBr2。由(1)9.80g NH4Br跟3.60g的某钙盐A恰好反应，生成了4.48L(标准状况)NH3和CaBr2，NH4Br的物质的量=9.8g98g/?mol= 0.1mol，由Br元素守恒可知CaBr2为0.05mol，由Ca元素守恒可知，3.6gA中含有Ca原子为0.05mol，氨气的物质的量=4.48L22.4L/?mol= 0.2mol，由N元素守恒可知3.6gA 中含有N原子为0.2mol - 0.1mol= 0.1mol，由H元素守恒，3.6gA 中含有H原子为0.2mol 3- 0.1mol4 = 0.2mo，故3.6gA中Ca、N、H原子物质的量之比= 0.05:0.1 :0.2= 1 :2:4，故A的化学式为CaN2H4 ，故答案为：CaBr2；Ca(NH2)2或CaN2H4。 【点睛】根据M=ρVm计算不同气体或混合气体的摩尔质量。

3．I．自然界中的物质绝大多数以混合物的形式存在，为了便于研究和利用，常需对混合物进行分离和提纯。下列A、B、C、D是中学常见的混合物分离或提纯的装置。

请根据混合物分离或提纯的原理，回答在下列实验中需要使用哪种装置。将A、B、C、D

填入适当的空格中。

(1)碳酸钙悬浊液中分离出碳酸钙__________；

(2)氯化钠溶液中分离出氯化钠___________；

(3)分离39％的乙醇溶液___________；

(4)分离溴的氯化钠溶液____________；

Ⅱ.利用“化学计量在实验中的应用”的相关知识进行填空

已知某饱和氯化钠溶液体积为VmL，溶液密度为d g/cm3，质量分数为w，物质的量浓度为c mol/L，溶液中含NaCl的质量为m g。

(1)用m、V表示溶液的物质的量浓度是_________

(2)用w、d表示溶液的物质的量浓度是_________

(3)用c、d表示溶液的质量分数是__________

【答案】B D A C 100058.5mVmol·L－1 100058.5dwmol·L－1 58.51000cd

【解析】

【分析】

I. 根据混合物的性质选择相应的装置进行分离；

Ⅱ. 根据公式nmM、ncV、1000=cM进行计算。

【详解】

I. (1)碳酸钙不溶于水，可用过滤的方法从碳酸钙悬浊液中分离出碳酸钙，故答案为：B；

(2)氯化钠易溶于水，可用蒸发的方法从氯化钠溶液中分离出氯化钠，故答案为：D；

(3)乙醇和水是互溶的两种液体，可用蒸馏的方法分离乙醇和水，故答案为：A；

(4)溴易溶于四氯化碳而难溶于水，且四氯化碳与水不互溶，则可以用四氯化碳萃取氯化钠溶液中的溴单质，再分液，故答案为：C；

Ⅱ. (1)NaCl的物质的量为g==mol58.5g/mol58.5mmmnM，则NaCl溶液的物质的量浓度是-1-3mol100058.5==molL10L58.5mmcVV，故答案为：100058.5mVmol·L－1；

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高考化学培优 易错 难题(含解析)之氮及其化合物及答案解析

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一、氮及其化合物练习题（含详细答案解析）

1．工业上制取硝酸铵的流程图如下，请回答下列问题：

（1）在上述工业制硝酸的生产中，B设备的名称是_____________，其中发生反应的化学方程式为________________________________________________。

（2）此生产过程中，N2与H2合成NH3所用的催化剂是______________。1909年化学家哈伯在实验室首次合成了氨，2007年化学家格哈德·埃特尔在哈伯研究所证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下：

分别表示N2、H2、NH3。图⑤表示生成的NH3离开催化剂表面，图②和图③的含义分别是________________、____________________。

（3）在合成氨的设备（合成塔）中，设置热交换器的目的是_____________________；在合成硝酸的吸收塔中通入空气的目的是______________________________。

（4）生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，可用如下两种方法处理：

碱液吸收法：NO+NO2+2NaOH＝2NaNO2+H2O

NH3还原法：8NH3+6NO27N2+12H2O（NO也有类似的反应）

以上两种方法中，符合绿色化学的是________________________________。

（5）某化肥厂用NH3制备NH4NO3。已知：由NH3制NO的产率是96%、NO制HNO3的产率是92%，则制HNO3所用去的NH3的质量占总耗NH3质量（不考虑其它损耗）的________%。

【答案】氧化炉 4NH3+5O2催化剂加热4NO+6H2O 铁砂网（或铁） N2、H2被吸附在催化剂表面 在催化剂表面，N2、H2中化学键断裂 利用余热，节约能源 可使NO循环利用，全部转化成HNO3 NH3还原法 53

高考化学镁及其化合物(大题培优 易错 难题)及详细答案

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一、镁及其化合物

1．金属镁是一种活泼的常见金属，有着广泛的用途。下图是金属镁和卤素反应的能量变化图（反应物和产物均为298 K时的稳定状态）。

（1）下列选项中正确的是_________（填序号）。

①MgI2中Mg2+与I-间的作用力小于MgF2中Mg2+与F-间的作用力

②MgBr2与Cl2反应是放热反应

③化合物的熟稳定性顺序为： MgI2>MgBr2>MgCl2>MgF2

（2）请写出在一定条件下液溴与氟化镁固体反应的热化学方程式： ___________。

已知，金属镁在点燃的条件下能与二氧化碳反应：2Mg+CO2→2MgO+C，现将a克镁放在盛有b L（标准状态下）二氧化碳和氧气的混合气体的密闭容器中充分燃烧；

（3）若容器中剩余二氧化碳，则残留固体物质_________

A 一定只有MgO B 一定有MgO，可能有C

C 一定有MgO和C D 一定有C，可能有MgO

（4）若反应容器中有氧气剩余，则容器内剩余固体的质量为_________，出现此种状况，容器中原来b L混合气体中氧气的体积应满足（用含a的代数式）__________。

（5）若容器中无气体剩余，残留固体中含有镁，则残留固体m的取值范围_________；若容器中无气体剩余，残留固体中没有镁剩余，则残留固体m的取值范围_________。

【答案】①② MgF2(s)＋Br2(l)＝MgBr2(s)+ F2(g) △H＝+600kJ/mol B 5a3g b＞V(O2)＞7a15 (a＋32b22.4)＜m＜(a＋44b22.4) 5a3＜m＜23a12

【解析】

【分析】

(1)①离子晶体中离子键越强，离子晶体越稳定；

②如果反应物能量之和大于生成物能量之和，则是放热反应；

③化合物的热稳定性与物质的能量大小有关，能量越小越稳定；

高考化学氮及其化合物(大题培优 易错 难题)附详细答案

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一、氮及其化合物练习题（含详细答案解析）

1．研究金属与硝酸的反应，实验如下。

实验 (20ºC) 现象

Ⅰ.过量铜粉、2 mL 0.5mol∙L-1HNO3 无色气体(遇空气变红棕色)，溶液变为蓝色

Ⅱ.过量铁粉、2 mL 0.5mol∙L-1HNO3 6mL无色气体(经检测为H2)，溶液几乎无色

⑴Ⅰ中产生的无色气体是______。

⑵研究Ⅱ中的氧化剂

①甲同学认为该浓度的硝酸中H+的氧化性大于NO3－，所以NO3－没有发生反应。乙同学依据Ⅰ和Ⅱ证明了甲的说法不正确，其实验证据是______。

②乙同学通过分析，推测出NO3－也能被还原，依据是______，进而他通过实验证实该溶液中含有NH4+，其实验操作是______。

③补全Ⅱ中NO3－被还原为4NH的过程：NO3－ + ______e－ + ______= NH4+ + ______H2O

⑶研究影响产生H2的因素

实验 现象

Ⅲ.过量铁粉、2 mL 0.5mol∙L-1HNO3、40ºC 3.4m L气体(经检测为H2），溶液略带黄色

Ⅳ.过量铁粉、2 mL 0.5mol∙L-1HNO3、60ºC 2.6m L气体(经检测为H2），黄色溶液

Ⅴ.过量铁粉、2 mL 3mol∙L-1HNO3、20ºC 无色气体(遇空气变红棕色)，深棕色溶液

资料：Fe[(NO)]2+在溶液中呈棕色。

④对比Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ，温度不同时收集到氢气的体积不同，原因是______。

⑤Ⅴ中无色气体是混合气体，则一定含有遇空气变红棕色的气体和______。

⑷根据实验，金属与硝酸反应时，影响硝酸的还原产物不同的因素有______。

【答案】NO 硝酸浓度相同，铜的还原性弱于铁，但Ⅰ中溶液变蓝，同时没有氢气放出

NO3－中氮元素的化合价为最高价，具有氧化性 取Ⅱ中反应后的溶液，加入足量NaOH溶液并加热，产生有刺激性气味并能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体 8 10H+ 3 相同条件下，温度升高时，化学反应速率增大，但NO3－的还原速率增大的更多 H2 金属的种类、硝酸的浓度、温度 【解析】

高考化学物质的量(大题培优)附答案解析

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一、高中化学物质的量

1．在实验室里，用足量的浓盐酸与一定量的高锰酸钾反应(不加热)，来制取氯气。

反应：2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

(1)“双线桥法”标出电子转移情况________ 。

(2)若生成2.24L标准状况时的氯气，请计算（写出必要的计算过程）：

①理论上需要多少克KMnO4参加反应？________。

②被氧化的HCl的物质的量为多少？________。

【答案】 6.32g 0.2 mol

【解析】

【分析】

(1)根据元素化合价升降数目等于反应过程中电子转移数目分析，标出电子转移情况；

(2)先计算Cl2的物质的量，然后根据方程式中KMnO4、HCl与Cl2之间的反应转化关系计算。

【详解】

(1)在该反应中，Mn元素化合价由反应前KMnO4中的+7价变为反应后MnCl2中的+2价，化合价降低，得到5个电子，Cl元素化合价由反应前HCl中的-1价变为反应后Cl2中的0价，化合价升高，失去2个电子，电子得失最小公倍数是10，所以KMnO4、MnCl2前的系数是2，HCl前的系数是10，Cl2前的系数是5，根据原子守恒，KCl的系数是2，这样反应中有6个Cl原子未参加氧化还原反应，所有Cl原子都是由HCl提供，因此HCl前的系数为10+6=16，结合H原子反应前后相等，可知H2O的系数是8，用“双线桥”表示电子转移为：；

(2)在标准状态下， 2.24LCl2的物质的量n(Cl2)=mV2.24LV22.4L/mol=0.1mol。

①根据反应的化学方程式可知：生成0.1molCl2时，参与反应的KMnO4的物质的量为0.1mol×25=0.04mol，则参与反应的KMnO4的质量m(KMnO4)=0.04mol×158g/mol=6.32g；

②由反应化学方程式可知，HCl被氧化后生成Cl2，因此根据Cl元素守恒可知：被氧化的HCl的物质的量n(HCl)氧化=0.1mol×2=0.2mol。