例1  现有Na₂SO₄和H₂SO₄的混合溶液100 mL，其中Na₂SO₄的浓度为0.5 mol/L ，H₂ SO₄的浓度为1 mol/L。现要将上述混合溶液中Na₂SO₄的浓度改为0.2 mol/L,H₂SO₄的浓度改为2 mol/L，应加入98%(密度为1.84 g/cm³)的浓H₂SO₄多少毫升?然后加水 稀释到多少毫升?

【解析】加98%H₂SO₄溶液和水稀释前后，溶质Na₂SO₄量不变

则设加水稀释到V mL

有关系：0.5×100＝0.2×V    V＝250 mL

需加纯硫酸n(H₂SO₄)＝0.25×2-0.1×1＝0.4 mol

折算成98%(密度1.84 g/cm³)的硫酸体积为V＝

最后加水稀释至250 mL。

例2  已知常温时反应2Fe^3＋+Cu＝2Fe^2＋+Cu^2＋在水溶液中能发生，将22. 4 g由铜和三氧化二铁组成的混合粉末加入到浓度为1 mol/L的硫酸中，使之发生反应。

(1)若固体恰好全部溶解，消耗硫酸的体积为V，求V的取值范围。

(2)若硫酸溶液过量，反应后溶液的体积为1 L，测得此溶液中Fe^2＋浓度为0.1 mol/L, 求原混合物中含铜多少克?

【解析】在有并列反应或连续反应的情况下，如果用字母表示反应物的用量，则需要进行多种情况的过量关系计算。一般来说，首先判断可能发生的反应，寻找界点，确定区域，然后在各个界点和区域范围内讨论求解。

(1)固体全部溶解，涉及的反应有：

①Fe₂O₃+3H₂SO₄＝Fe₂(SO₄)₄+3H₂O 　　　　　 ②Fe₂(SO₄)₃+Cu＝2FeSO₄+CuSO₄

可通过恰好反应的极端情况，寻找界点，假设固体中只有Fe₂O₃，反应仅按①式进行， 显然恰好反应时，应满足：1×V＝3×22.4/160，解得V＝0.42

假设固体是Cu和Fe₂O₃的混合物，反应按①、②两式进行，若要固体恰好溶解，物质的 量应满足：n(Cu)＝n［Fe₂(SO₄)₃］＝n(Fe₂O₃)＝x mol

依题意：64x+160x＝22.4，解得x＝0.1

由反应式①可得关系式 1×V＝3×0.1，V＝0.3

所以V的取值范围是：0.3＜V＜0.42

(2)溶液中n(Fe^2＋)＝0.1 mol，它是由反应式②生成的，因为Fe₂(SO₄)₃和Cu谁过量，题目中不明确，故需要加以讨论。

若Cu过量，则n(Fe₂O₃)＝n［Fe₂(SO₄)₃］＝n(FeSO₄)＝ 0.05 mol,Cu的质量为：22.4-n(Fe₂O₃)＝22.4-0.05×160＝14.4(g)

若Fe₂(SO₄)₃过量，则n(Cu)＝n(FeSO₄)＝0.05 mol,Cu的质 量为：0.05×64＝3.2 (g)

综上讨论，原混合物中铜的质量为14.4g或3.2 g。

例3  把物质的量为a mol NH₃、O₂组成的混合气体，导入密闭反应器中，在催化剂存在下发生化学反应，若NH₃、O₂混合气中的O₂为x mol，生成的HNO₃为y mol。试确定x 在不同取值范围的y＝f(x)函数表达式，并画出相应的函数图像。

【解析】氨气、氧气的混合气体在催化剂存在下发生反应的化学方程式是：

4NH₃+5O₂4NO+6H₂O          ①

当氧气过量时，反应①生成的一氧化氮又可继续氧化为二氧化氮：

2NO+O₂2NO₂               ②

二氧化氮、氧气的混合气又可跟水反应，生成硝酸：

4NO+O₂+2H₂O4HNO₃          ③

把上述反应①②③相加，可以得到氨气与氧气反应生成硝酸的化学方程式：

NH₃+2O₂HNO₃+H₂O           ④

分析上述①、④两个化学方程式，可以得知NH₃与O₂这两种反应物，在不同的物质的量之比时，发生的两个不同反应。

(1)当x≤5a/9时，按反应①进行，NH₃只能氧化至一氧化氮，没有硝酸生成，此时y＝0。

(2)当x≥2a/3时，按反应④进行，(a-x)mol NH₃可以全部转化为硝酸：

NH₃+2O₂HNO₃+H₂O

a-x        (a-x)      所得硝酸的物质的量为：y＝a-x

当x＝2a/3mol时，生成HNO₃的物质的量最大，其数值为a/3mol。

(3)当5a/9＜x＜2a/3时，反应按①④进行。

设按反应①被氧化的NH₃为b mol，按反应④被氧化的NH₃为y mol

①④两个反应消耗NH₃的物质的量之和为：b+y＝a-x

①④两个反应消耗O₂的物质的量之和为：5a/4+2y＝x

解以上两方程组可得HNO₃的函数表达式：y＝3x-5a/3

(4)有关函数图像：

三、能力训练

(一)选择题

1.原计划实现全球卫星通讯需发射77颗卫星，这与铱(Ir)元素的原子核外电子数恰好相等， 因此称为“铱星计划”。已知铱的一种同位素是Ir，则其核内的中子数是(     )

A.77                  B.114                   C.191               D.268

2.下图是几种盐的溶解度曲线。下列说法正确的是(     )

A.40℃时，将35 g食盐溶于100 g水中，降温至0℃时，可析出氯化钠晶体

B.20℃时，硝酸钾饱和溶液的质量分数是31.6%

C.60℃时，200 g水中溶解80 g硫酸铜达饱和。当降温至30℃时，可析出30g硫酸铜晶体

D.30℃时，将35 g硝酸钾和35 g食盐同时溶于100 g水中，蒸发时先析出的是氯化钠

3.下图为X、Y两种物质饱和溶液的质量分数随温度变化的曲线，现在各150 g水中分别加入60g X和80g Y，加热使它们完全溶解，并蒸发除去50 g水后，将温度冷却到t℃。关于这一实验的下列叙述中正确的是(     )

A.t℃时溶液中X、Y的质量分数相等

B.t℃时溶液中X的质量分数比Y的质量分数小

C.t℃时析出固体X

D.t℃时析出固体Y

4.已知硝酸盐分解的下列三个反应：

①2NaNO₃2NaNO₂+O₂↑?  ②2Cu(NO₃)₂2CuO+4NO₂↑+O₂↑

③2AgNO₃2Ag+2NO₂↑+O₂↑

对此，下列说法正确的是(     )

A.Cu(NO₃)₂受热产生的气体可以被水完全吸收

B.NaNO₃与AgNO₃的混合物受热分解的气体不可能被水完全吸收

C.等物质的量的NaNO₃和AgNO₃中，加入任意质量的Cu(NO₃)₂后，受热分解的气体能被水完全吸收

D.三种酸盐的分解气体中，只有NaNO₃的分解气体能使带火星的木条复燃

5.体积为V mL，密度为d g/cm³的溶液，含有相对分子质量为M的溶质m g,其物质的量浓 度为C mol/L，质量分数为W%。下列表示式中正确的是(     )

A.C＝     　　　　　　　B.m＝V?d

C.W%＝        　　　　　　 D.C＝

6.用25.30mL 98%的浓硫酸(密度为1.84% g/cm³)配制20%的稀硫酸(假设密度数据未知)，需加水的体积数最可能的是(     )

A.174.70 mL          　　　　　　　　　　　B.153.47 mL

C.181.5 mL  　　　　　　　　　　　　　　　D.200.00 mL

7.将a g钾钠合金溶于过量100mL b mol/L的稀盐酸中，将溶液加热蒸干后继续灼烧至质量不变时得固体c g。则放出H₂的体积在标准状况下是(     )

A.2.24b L    B.    C.     D.

8.含FeS₂质量分数为A%的黄铁矿w kg，在接触法制硫酸的过程中，损失硫C%，可制得质量分数为B%的硫酸为(     )

A.        　　　　　　　　　B.

C.             　　　　　　　D.

9.NaH是离子化合物，与水反应可生成碱和氢气。现有NaH与Al粉混合物共m g，跟足量水反应共收集到H₂的质量为n g，则原混合物中Al粉的质量为(     )

①(12n-m)g  ②(24m-5n)g  ③(36n-3m)g  ④(m-24n/5)g

A.①②   　　　　　　   B.①③ 　　　     C.②③   　　　　   D.③④

10.将一定量的NaOH与NaHCO₃的混合物X，放在密闭容器中加热，充分反应后生成CO₂的气体V₁L(V₁≠0)。将反应后的固体残渣Y与过量盐酸反应，又生成CO₂ V₂L.(气体体 积均在标准状况下测定)

Y的成分是          。

A.Na₂CO₃与NaOH       　　　　　　　　　   B.Na₂CO₃与NaHCO₃

C.Na₂CO₃                  　　　　　　　　D.NaOH

11.将1.74g Fe₃O₄完全溶解在50 mL 1 mol/L的H₂SO₄中，然后加入K₂Cr₂O₇溶液25 mL,恰好使溶液中的Fe^2＋全部氧化为Fe^3＋，离子全部还原为Cr^3＋，则K₂Cr₂O₇的浓度为(     )

A.0.05 mol/L                             B.0.1 mol/L

C.0.2 mol/L                              D.0.3 mol/L

12.某些化学试剂可用于净水，水处理中使用的一种无机高分子混凝剂的化学式可表示为［Al₂(OH)_nCl_m?yH₂O］x，式中m等于(     )

A.3-n                B.6-n               C.6+n              D.3+n

13.在绿色植物光合作用中，每放出1个氧分子要吸收8个波长为6.88×10^－7m 的光量子.同时每放出 1mol O₂，植物储存469kJ 的能量.绿色植物能量转换效率为(普朗克常数值：h=6.63×10^－37kJ/s)(     )

A.34%                B.29%                C.37%                D.40%

14.使一定量的PH₃和H₂的混合气体依次通过两支加热的硬质玻璃管，第一支玻璃管中装有铜屑；第二支玻璃管中装有氧化铜.第一支玻璃管中由于发生反应2PH₃(气)+3CuCu₃P₂(固)+3H₂(气)，玻璃管质量增加了4.96g;第二支玻璃管质量在发 生反应后减少了5.76 g.原混合气体中PH₃气体和H₂的体积比是(     )

A.3：5               B.4：3                C.3：4               D.5：3

15.已知HF气体中存在下列平衡2(HF)₃3(HF)₂    (HF)₂2HF

若平衡时气体平均摩尔质量为42g/mol，则(HF)₃的体积分数(     )

A.＜10%              B.=10%                C.＞10%              D.≥10%

16.将m₁g 锌加到m₂g 20%HCl溶液中去，反应结果共入出nL 氢气(在标准状况下)，则被还原去的HCl的物质的量是(     )

A.          B.       C.        D.

17.十二水合磷酸钠溶液常用于处理水暖锅炉用水，现有一定量的磷酸钠饱和溶液，于t℃ 时用铂电极电解一定时间，在阳极产生a mol气体时，在溶液中析出w g Na₃PO₄?12H₂O，则原来饱和Na₃PO₄溶液的溶质质量分数是(     )

A.                                B.

C.                           D.

18.某废水处理站用甲醇处理氨废水，反应为：(     )

NH₃+2O₂

在处理过程中，NH₃转化为可达95%，而转化为N₂时可达96%，如果每天处理含NH₃ 0.034g/L的废水500m³。则每天需甲醇的质量为(     )

A.24.32kg  　　　　　　  B.30kg  　　　　　  C.25.3kg 　　　　　   D.4.08kg

(二)非选择题

1.下图表示在已平衡的天平两托盘上，在一边A g Mg，另一边加B g Al,要维持天平仍平衡 ，问A、B的关系及各自的取值范围。

2.充分燃烧50g黄铁矿粉末，然后将生成的SO₂跟24gO₂混合并在一定条件下发生反应，将反应后的气体先用冰水冷却，得40g无色晶体，剩余气体再与氢硫酸充分反应生成44g淡黄色沉淀。问：(1)SO₂的转化率为多少?(2)黄铁矿含硫的百分率是多少?

3.有一包固体混合物，其中含硝酸钠和不溶性杂质。在其中加入一定量水，使其充分溶解 ，其溶解情况如下：

温度/℃

10

20

30

剩余固体/g

201

132

72

试通过计算回答：

(1)此实验所加水的质量为多少克?

(2)原混合物中硝酸钠质量为多少克?

(3)欲完全溶解混合物中的硝酸钠，所需最低温度是多少?

硝酸钠溶解度表

温度/℃

10

25

40

50

55

60

65

70

80

溶解度/g

81

92

104

114

117

124

130

150

166

4.参照物质的溶解度，用NaOH(s)、水、CaCO₃(s)、盐酸为原料制取33 g纯NaHCO₃

物质

NaHCO₃

Na₂CO₃

NaOH

25℃的溶解度/g

9

33

110

(1)若用水100 g，则制取时需用NaOH          g。

(2)若用NaOH(s)17.86 g，则需用水          g。

5.将过量Mg粉溶于100 mL 1.5 mol/L 稀H₂SO₄中，反应结束后，滤去多余Mg粉，滤液在t℃下蒸发，当滤液质量为63 g时开始析出MgSO₄?xH₂O晶体，当析出晶体13.47 g时，剩下滤液40 g。求(1)生成MgSO₄的物质的量；(2)t℃时该晶体的溶解度；(3)MgSO₄? xH₂O中的x值。

6.常温下，将20.0 g 14.0%的NaCl溶液跟30.0 g 24.0%的NaCl溶液混合，得到密度为1.15  g/mL 的混合溶液。计算：

(1)该混合溶液中溶质的质量分数；

(2)该溶液的物质的量浓度；

(3)在1000 g水中需溶入多少摩NaCl，才能使其浓度恰与上述混合溶液的浓度相等?

7.有氯化亚铁、氯化铜混合溶液400 mL，经测定其中Cl^－浓度是a mol/L。投入过量的锌粉b g,充分反应后过滤，洗涤所得固体残渣并干燥，称知质量为c g

(1)求原混合溶液Fe^2＋、Cu^2＋的物质的量浓度             ；

(2)b的数值应＞          a g，其计算式如下：             ；

(3)c的数值越大，说明混合溶液中氯化铜含量          ，c的最大值(以a、b表示)应     g。

8.将某种碳酸钠晶体(Na₂CO₃?nH₂O)和碳酸氢钠的混合物10.4 g加热到质量不再减 少时 还剩下残渣7.95 g。加热时产生的气体依次通过浓H₂SO₄与NaOH溶液，使NaOH溶液增重1 .1 g(假设气体全部被吸收)。求：

(1)混合物中NaHCO₃质量分数；(2)Na₂CO₃?nH₂O中n的值。

9.现有一份CuO和Cu₂O混合物，用H₂还原法测定其中CuO的质量 x(g)，实验中可以测 定如 下数据：W为混合物的质量(g)，W(H₂O)为生成H₂O的质量(g)，W(Cu)为生成Cu的质量(g  )，V(H₂)为消耗的H₂标准状况下的体积(L)

(1)为了计算x，至少需要测定上述四个数据中的          个，这几个数据的组合共有   

种，请将这些组合一一填入下表空格中。

说明：①选用W、W(H₂O)、W(Cu)、V(H₂)表示，不必列出具体计算式。②每个空格中填一种组合，有几种组合就填几种，不必填满。

(2)从上述组合中选写一个含W的求x的计算式：x＝          。

10.(1)中学教材上图示了NaCl晶体结构，它向三维空间延伸得到完美晶体，NiO(氧化镍)晶 体的结构与NaCl相同，Ni^2＋与最邻近O^2－的核间距离为a×10^－8cm，计算 NiO晶体的密度(已知NiO的摩尔质量为74.7g/mol)。

(2)天然和绝大部分人工制备的晶体都存在各种缺陷，例如在某种NiO晶体中就存在如下图所 示的缺陷：一个Ni^2＋空缺，另两个Ni^2＋被两个Ni^3＋所取代，其结果晶体仍呈电中性，但化合物中Ni和O的比值都发生了变化。某氧化镍样品组成为NiO，试计算该晶体中Ni^3＋与Ni^2＋的离子数之比。

11.向100 mL某二价金属M的氢氧化物澄清溶液中加入过量的NaHCO₃溶液，生成了MCO₃ 沉淀，过滤，将沉淀置于足量的盐酸溶液中，在标准状况下收集到了4.48 L气体。将滤液加水稀释至250 mL，取出25 mL恰好与20 mL盐酸完全反应，在标准状况下收集到了1.12L气体。

(1)M的氢氧化物澄清溶液与NaHCO₃溶液反应的化学方程式为                    。

(2)要计算金属M的相对原子质量，你认为还必需要下列哪项数据(填选项数字)?

①M的氢氧化物溶液的物质的量浓度(设为2 mol/L)

②M的碳酸盐的质量(设为39.4 g)

③与M的碳酸盐反应的盐酸的物质的量浓度(设为0.1 mol/L)

④题设条件充足，不需要补充数据

(3)根据你的选择，试计算金属M的相对原子质量和加入的NaHCO₃溶液中所含NaHCO₃的质 量。

12.本案相对分子质量用以下数据：H₂O―18.0  CaO―56.0  CaO₂―72.0

过氧化钙是一种完全无毒的氧化物，通常含有部分CaO,且带有数量不等的结晶水。为分析某 过氧化钙样品的组成，进行了如下实验：

①称取0.270 g样品，灼热使之完全分解，生成CaO、O₂和H₂O，得到的O₂在标准状况下体积为33.6 mL。

②另取0.120 g样品，溶于稀盐酸，加热煮沸，使生成的H₂O₂完全分解。然后将溶液中的Ca^2＋完全转化为CaC₂O₄沉淀，经过滤洗涤后，将沉淀溶于热的稀硫酸，用0.02 00 mol/L KMnO₄溶液滴定，共用去31.0 mL KMnO₄溶液。化学方程式如下：

5CaC₂O₄+2KMnO₄+8H₂SO₄＝K₂SO₄+2MnSO₄+5CaSO₄+10CO₂↑+8H₂O

(1)写出CaO₂受热分解的化学方程式。

(2)计算样品中CaO₂的质量分数。

(3)计算样品中CaO₂?xH₂O的x值。

13.(1)邻苯二甲酸氢钾(相对分子质量为204.2)可以用于标定NaOH溶液的浓度，反应如下：KHC₈H₄O₄+NaOHKNaC₈H₄O₄+H₂O。准确称取KHC₈H₄O₄晶体0.5105g，溶于水后加 入酚酞指示剂，用NaOH溶液滴定至溶液呈淡红色消耗NaOH20.00mL。计算NaOH溶液的物质的量浓度(结果保留4位有效数字)。

(2)食醋中除醋酸外，还含有其他有机酸，食醋的总酸度以每1000mL食醋中含醋酸(其他酸也 折算作醋酸)的质量(g)表示，通常写作CH₃COOH%。用移液管移取市售食醋50.00mL，置于2 50mL容量瓶中，用水稀释至刻度。再从中移取25.00mL，用上小题已知浓度的NaOH溶液滴定 ，消耗碱液体积为V(mL)，写出CH₃COOH%的计算式。

(3)已知0.1mol/L邻苯二甲酸溶液的pH大于1，取等体积的邻苯二甲酸溶液和某KOH溶液混合，测得混合溶液的pH等于7，则碱与酸的浓度比值(x)为             (选填下列选项编号)。

A.x＞2                 B.x=2                C.2＞x＞1              D.x=1

E.1＞x＞           F.x=

14.为除去火力发电站的废气中的二氧化硫，可用碳酸钙或氢氧化钙的悬浊水溶液洗涤，反应产物为石膏(CaSO₄?2H₂O)。

(1)写出上述两个反应的化学方程式。

(2)设废气10000m³/h，含二氧化硫0.150%(0℃，1.01×10⁵Pa),二氧化硫的净化率为95%，问一昼夜需要多少kg碳酸钙?

(3)在2题的条件下每天得到多少kg石膏?

15.如下图为电解NaOH溶液的示意图：

(1)在图中标出钠离子和氢氧根离子的运动方向。

(2)已知电流表的读数是0.6A，则一秒钟通过溶液截面的阴、阳离子数分别为         ，

             。

(3)写出电解氢氧化钠水溶液的化学反应方程式：

(4)从能量转化的角度看，通电时能量由             能转化为         能与             能。在上述电路中，若电源电动势为ε，内阻为r ，电解槽中溶液的等效电阻为R，电流表的读数为I，电解时间为t，则这段时间内转化为化 学能的能量为                  。

(5)将质量分数为0.052(5.2%)的NaOH溶液1L(密度为1.06g?cm^－3)用铂电极电解，当溶液中NaOH的质量分数改变了0.010(1.0%)时停止电解。则电解后

①溶液中所含溶质的质量分数为                       。

②阳极上析出物质的物质的量为                       。

(6)已知铅蓄电池充、放电的总反应式为：

Pb+PbO₂+2H₂SO₄2PbSO₄+2H₂O

上题(5)NaOH溶液电解时若使用铅蓄电池作电源，电解过程中蓄电池内消耗硫酸的物质的量 至少为             。