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专题突破练二　常用化学计量与应用
一、选择题
1.(2025河北卷)设NA是阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是(　　)。
A.18 g H2O晶体内氢键的数目为2NA
B.1 L 1 mol·L-1的NaF溶液中阳离子总数为NA
C.28 g环己烷和戊烯的混合物中碳原子的数目为2NA
D.铅酸蓄电池负极增重96 g,理论上转移电子数为2NA
2.NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)。
A.0.1 mol H2O中含有的质子数为1.8NA
B.pH=2的盐酸中H+的数目为0.01NA
C.2.3 g Na在空气中充分燃烧生成Na2O2,转移的电子数目为0.2NA
D.8 g甲烷和15 g乙烷的混合气体中含有C—H的数目为5NA
3.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)。
A.1 mol乙醛中含有σ键的数目为6NA
B.1 L pH=3的稀硫酸中氢离子的数目为0.002NA
C.等物质的量的O2和C18O气体中所含中子数均为16NA
D.标准状况下,11.2 L CH3CH2Br中含有的分子数目为0.5NA
4.设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法不正确的是(　　)。
A.标准状况下,1.12 L 18O2中含有中子数为NA
B.31 g P4(分子结构:)中的共价键数目为1.5NA
C.100 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中含有氧原子数为0.01NA
D.18.9 g三肽C6H11N3O4(相对分子质量:189)中的肽键数目为0.2NA
5.(2025广西贵港模拟)氨能是一种清洁绿色能源,工业上用N2和H2合成NH3,NA代表阿伏加德罗常数。下列说法正确的是 (　　)。
A.1 mol N2中σ键的数目为3NA
B.每生成17 g NH3,转移电子的数目为3NA
C.标准状况下,22.4 L N2和CO混合气体中所含原子数为4 NA
D.1 mol·L-1的NH4Cl溶液中,N的数目小于NA
6.(2024广西河池二模)石英与焦炭在高温的氮气流中发生反应3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO可制得高温结构陶瓷氮化硅。NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是(　　)。
A.在20 ℃和101 kPa的条件下,11.2 L CO中原子的数目为NA
B.0.05 mol 15N2含有中子的数目为0.7NA
C.6 g SiO2晶体中含有的Si—O数目为0.4NA
D.通过上述反应生成0.05 mol Si3N4,电子转移的数目为0.5NA
7.下列描述正确的是(　　)。
A.14 g 14C中质子数目为8NA
B.1 L 0.1 mol·L-1酸性重铬酸钾溶液中Cr2数目为0.1NA
C.1 mol石墨晶体中形成六元环的数目为0.5NA
D.1 L 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中C数目为0.1NA
8.中国的酒文化源远流长,酿酒的转化过程如下:淀粉葡萄糖乙醇。设NA为阿伏加德罗常数的值,则下列说法正确的是(　　)。
A.淀粉和纤维素互为同分异构体
B.1 mol葡萄糖中含碳原子数为6NA
C.医用消毒酒精中乙醇的体积分数为95%
D.标准状况下,11.2 L CO2中π键的数目为2NA
9.(2025云南卷)NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)。
A.22.4 L CH4中原子数目为5NA
B.1 mol 18O所含中子的数目为10NA
C.28 g Fe粉和足量S完全反应,转移电子的数目为1.5NA
D.0.1 L 12 mol·L-1盐酸与足量MnO2反应,生成Cl2的数目为0.3NA
10.磷酰氯(POCl3)是有机合成的催化剂,其制取原理为2PCl3+O22POCl3或P4O10+6PCl510POCl3,P4O10分子的空间结构模型如图所示。下列说法错误的是(　　)。
A.P4O10分子中所有的原子都满足8电子稳定结构
B.142 g P4O10中含有σ键的数目为6NA(NA为阿伏加德罗常数的值)
C.P4O10常用作干燥剂,但不可以用来干燥氨气
D.POCl3可与CH3CH2OH反应生成(CH3CH2O)3PO
11.(2025广西柳州二模)工业上以黄铁矿(主要成分为FeS2)为原料制硫酸的工艺流程如下图所示。NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是(　　)。
A.步骤①,0.4 mol FeS2完全燃烧生成Fe2O3,理论上消耗氧气的物质的量为1.1 mol
B.步骤②,消耗0.1 mol SO2,理论上转移的电子数为0.2NA
C.步骤③,吸收0.1 mol SO2,理论上生成H2SO4的物质的量为0.1 mol
D.用足量的NaOH溶液吸收SO2尾气,所得的Na2SO3溶液中n(Na+)∶n(S)=2∶1
12.我国科研人员研究出在Cu-ZnO-ZrO2催化剂上CO2氢化合成甲醇的反应,历程如图所示。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(　　)。
A.3.2 g甲醇中含有C—H的数目为0.4NA
B.0.1 mol羟基自由基(*HO)中含有电子的数目为0.9NA
C.电解精炼铜时,阳极质量减少6.4 g,电路中转移电子的数目为0.2NA
D.标准状况下,22.4 L CO2中所含质子的数目为2NA
二、非选择题
13.已知CaCrO4微溶于水,某传统测定CaCrO4溶度积的实验如下:
①配制250 mL待标定的K2CrO4溶液。
②标定测得K2CrO4溶液的浓度为0.602 5 mol·L-1。
③按下表数据将0.200 0 mol·L-1 CaCl2溶液、K2CrO4溶液及蒸馏水混匀,静置(溶液体积变化忽略不计)。
④取上层清液置于锥形瓶中,加入H2SO4和H3PO4溶液酸化,溶液由黄色转变为橙色,加入指示剂,用0.200 0 mol·L-1 (NH4)2Fe(SO4)2溶液滴定,数据记入下表。
物质的体积/mL 组别
1 2 3 4 5 6
CaCl2溶液 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00 25.00
K2CrO4溶液 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00
蒸馏水 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00
取上层清液 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00
消耗(NH4)2Fe(SO4)2溶液 13.33 15.00 16.78 18.42 20.15 21.89
⑤滴定测出上层清液中的c(Cr),进而计算出上层清液中的c(Ca2+),即得Ksp(CaCrO4)。
回答下列问题。
(1)步骤①中不需要使用下列仪器中的　　　　(填字母)。
(2)基态Cr原子的电子排布式为　　　　　　　　　　　　　。
(3)步骤④中所得橙色溶液中铬元素的主要存在形式为　　　　(填化学式);滴定时还原产物为Cr3+,写出反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)根据第2组滴定数据,计算得上层清液中c(Cr)=　　　　 mol·L-1。
(5)滴定时,有一组数据出现了明显异常,所测c(Cr)偏大,原因可能有　　　　(填字母)。
A.滴定终点读数时仰视刻度线
B.达终点时滴定管尖嘴有标准液悬挂
C.盛装待测液的锥形瓶未润洗
D.摇动锥形瓶时有液体溅出
(6)利用上表数据经计算绘制出如下图点,请根据图点绘出溶度积曲线。
(7)请结合曲线推测Ksp(CaCrO4)=　　　　　　。
14.(2024山东卷)利用“燃烧-碘酸钾滴定法”测定钢铁中硫含量的实验装置如下图所示(夹持装置略)。
实验过程如下:
①加样:将a mg样品加入管式炉内瓷舟中(瓷舟两端带有气孔且有盖),聚四氟乙烯活塞滴定管G内预装c(KIO3)∶c(KI)略小于1∶5的KIO3碱性标准溶液,吸收管F内盛有盐酸酸化的淀粉水溶液。向F内滴入适量KIO3碱性标准溶液,发生反应:KIO3+5KI+6HCl3I2+6KCl+3H2O,使溶液显浅蓝色。
②燃烧:按一定流速通入O2,一段时间后,加热并使样品燃烧。
③滴定:当F内溶液浅蓝色消退时(发生反应:SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI),立即用KIO3碱性标准溶液滴定至浅蓝色复现。随SO2不断进入F,滴定过程中溶液颜色“消退-变蓝”不断变换,直至终点。
回答下列问题。
(1)取20.00 mL 0.100 0 mol·L-1 KIO3的碱性溶液和一定量的KI固体,配制1 000 mL KIO3碱性标准溶液,下列仪器必须用到的是　　　　(填字母)。
A.玻璃棒
B.1 000 mL锥形瓶
C.500 mL容量瓶
D.胶头滴管
(2)装置B和C的作用是充分干燥O2,B中的试剂为　　　　　　　　　。装置F中通气管末端多孔玻璃泡内置一密度小于水的磨砂浮子(见放大图),目的是　。
(3)该滴定实验达终点的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;滴定消耗KIO3碱性标准溶液V mL,样品中硫的质量分数为　　　　　　　(用含a、V的代数式表示)。
(4)若装置D中瓷舟未加盖,会因燃烧时产生粉尘而促进SO3的生成,粉尘在该过程中的作用是　　　　　　　　;若装置E冷却气体不充分,可能导致测定结果偏大,原因是　 　;
若滴定过程中,有少量I不经I2直接将SO2氧化成H2SO4,测定结果会　　　　　　　(填“偏大”“偏小”或“不变”)。
参考答案
1.B　解析:1 mol H2O晶体中含2 mol氢键,故18 g H2O晶体内氢键的数目为2NA,A项正确;NaF溶液中的阳离子有Na+、H+,1 L 1 mol·L-1 NaF溶液中阳离子总数大于NA,B项错误;环己烷和戊烯的最简式均为CH2,则28 g该混合物中碳原子的数目为2NA,C项正确;铅酸蓄电池放电时负极反应为Pb-2e-+SPbSO4,负极增加的质量即消耗S的质量,96 g S的物质的量为1 mol,此时转移2 mol电子,转移电子数为2NA,D项正确。
2.D　解析:1 mol水分子中含有10 mol质子,则0.1 mol H2O中含有的质子数为NA,A项错误;未给出溶液体积,无法计算离子数目,B项错误;2.3 g Na为0.1 mol,在空气中充分燃烧生成Na2O2,转移的电子数目为0.1NA,C项错误;8 g甲烷(0.5 mol)和15 g乙烷(为0.5 mol)分别含有C—H 2 mol、3 mol,则共含有C—H的数目为5NA,D项正确。
3.A　解析:乙醛分子中单键为σ键,双键中含有1个σ键和1个π键,则1 mol乙醛中含有σ键的数目为1 mol×6×NA mol-1=6NA,A项正确;1 L pH为3的稀硫酸中氢离子的数目为0.001 mol·L-1×1 L×NA mol-1=0.001NA,B项错误;1个O2或C18O分子中含有的中子数都为16,由于没有明确物质的量是否为1 mol,所以无法计算O2和C18O气体中所含中子数,C项错误;标准状况下,溴乙烷为液态,无法计算11.2 L溴乙烷的物质的量和含有的分子数目,D项错误。
4.C　解析:18O的中子数是10,标准状况下1.12 L18O2的物质的量是0.05 mol,分子中所含中子数为0.05×2×10 mol×NA mol-1=NA,A项正确。1个P4分子中有6个共价键,31 g P4的物质的量是0.25 mol,所含共价键数目为0.25 mol×6NA mol-1=1.5NA,B项正确。100 mL 0.1 mol·L-1 NaOH溶液中NaOH的物质的量为0.01 mol,但是溶剂水中也含有氧原子,C项错误。三肽是三分子氨基酸通过分子间缩水生成的,其中一个三肽分子中含有两个肽键,18.9 g三肽的物质的量为0.1 mol,故所含肽键数目为0.2NA,D项正确。
5.B　解析:1 mol N2中含有σ键的数目为NA,A项错误;每生成17 g NH3,即生成1 mol NH3,转移电子的数目为3 NA,B项正确;标准状况下,22.4 L N2和CO混合气体的物质的量为1 mol,两者均为双原子分子,所含原子数为2NA,C项错误;无体积无法计算,D项错误。
6.C　解析:20 ℃、101 kPa不是标准状况,不能用标准状况下的气体摩尔体积进行相关计算,A项错误;0.05 mol 15N2含有中子的数目为0.8NA,B项错误;6 g SiO2为0.1 mol,1 mol SiO2晶体中含有4 mol Si—O,0.1 mol SiO2中含有Si—O数目为0.4NA,C项正确;根据反应3SiO2+6C+2N2Si3N4+6CO可知,生成1 mol Si3N4,电子转移的数目为12NA,故通过上述反应生成0.05 mol Si3N4,电子转移的数目为0.6NA,D项错误。
7.C　解析:14 g 14C物质的量为1 mol,14C的质子数为6,即14 g 14C中质子数目为6NA,A项错误;酸性重铬酸钾溶液中存在Cr2+H2O2Cr+2H+,则1 L 0.1 mol·L-1酸性重铬酸钾溶液中Cr2数目小于0.1NA,B项错误;一个六元环中平均含有2个碳原子,1 mol石墨晶体中形成六元环的数目为0.5NA,C项正确;1 L 0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液中,因C发生水解而使C数目小于0.1NA,D项错误。
8.B　解析:纤维素和淀粉都是多糖,分子式都可用(C6H10O5)n表示,但两者的n不同,它们不是同分异构体,A项错误;葡萄糖的分子式为C6H12O6,1 mol葡萄糖中含碳原子数为6NA,B项正确;医用消毒酒精中乙醇的浓度为75%,C项错误;标准状况下,11.2 L CO2的物质的量为0.5 mol,每个CO2分子中π键的数目为2,0.5 mol CO2中π键的数目为NA,D项错误。
9.B　解析:题目没有指明“标准状况”,无法计算22.4 L CH4的物质的量,A项错误;18O中质子数为8,质量数为18,中子数=18-8=10,故1 mol 18O所含中子数目为10NA,B项正确;Fe与S反应时生成FeS,0.5 mol Fe完全反应转移电子的数目为1.0NA,C项错误;稀盐酸不能与MnO2反应生成Cl2,随着反应进行,当浓盐酸变为稀盐酸时反应停止,故生成Cl2的数目小于0.3NA,D项错误。
10.B　解析:由分子结构图可知,P4O10中P原子与O原子形成4个共用电子对,其中1个共用电子对由P原子单独提供,P、O原子均满足8电子稳定结构,A项正确;142 g P4O10的物质的量为0.5 mol,1个P4O10分子中存在16个P—O,则σ键的数目为8NA,B项错误;P4O10是酸性干燥剂,不能用来干燥碱性气体,C项正确;POCl3可与CH3CH2OH发生反应:POCl3+3CH3CH2OH(CH3CH2O)3PO+3HCl,D项正确。
11.D　解析:步骤①的化学方程式为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,0.4 mol FeS2完全燃烧生成Fe2O3,理论上消耗氧气的物质的量为1.1 mol,A项正确;步骤②的反应是2SO2+O22SO3,消耗0.1 mol SO2,理论上转移的电子数为0.2NA,B项正确;根据S原子守恒,吸收0.1 mol SO2,理论上生成H2SO4的物质的量为0.1 mol,C项正确;Na2SO3溶液中存在的亚硫酸根离子会发生水解,则n(Na+)∶n(S)>2∶1,D项错误。
12.B　解析:1个甲醇分子中含有3个C—H,3.2 g甲醇的物质的量为=0.1 mol,含有C—H的数目为0.3NA,A项错误;1个羟基自由基(*HO)中含有9个电子,0.1 mol羟基自由基(*HO)中含有电子的数目为0.9NA,B项正确;电解精炼铜时用粗铜作阳极,阳极首先是比铜活泼的金属放电溶解,不如铜活泼的金属以阳极泥的形式沉淀下来,阳极质量减轻6.4 g,转移电子的数目不一定为0.2NA,C项错误;1个CO2分子中含有22个质子,标准状况下,22.4 L CO2的物质的量为1 mol,所含质子的数目为22NA,D项错误。
13.答案 (1)AC
(2)1s22s22p63s23p63d54s1
(3)Cr2　Cr2+6Fe2++14H+6Fe3++2Cr3++7H2O
(4)0.100 0　(5)AB
(6)
(7)7.2×10-4(答案合理即可)
解析:(1)配制250 mL待标定的K2CrO4溶液:称量一定质量的K2CrO4放入500 mL的烧杯中,用量筒量取250 mL的水,加入烧杯中用玻璃棒搅拌,得体积约为250 mL的溶液。步骤①中不需要使用100 mL的容量瓶、分液漏斗。
(2)Cr为24号元素,基态Cr原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1。
(3)步骤④中加入H2SO4和H3PO4溶液酸化,2Cr+2H+Cr2+H2O,所得橙色溶液中铬元素的主要存在形式为Cr2;滴定时还原产物为Cr3+,反应的离子方程式为Cr2+6Fe2++14H+6Fe3++2Cr3++7H2O。
(4)根据第2组滴定数据,由Cr2+6Fe2++14H+6Fe3++2Cr3++7H2O,2Cr+2H+Cr2+H2O,得c(Cr)=,计算得上层清液中c(Cr)=0.100 0 mol·L-1。
(5)滴定时,有一组数据出现了明显异常,所测c(Cr)偏大,根据浓度计算式c(Cr)=。滴定终点读数时仰视刻度线,V[(NH4)2Fe(SO4)2]偏大,c(Cr)偏大,A项正确;达终点时滴定管尖嘴有标准液悬挂,V[(NH4)2Fe(SO4)2]偏大,c(Cr)偏大,B项正确;盛装待测液的锥形瓶未润洗,对结果没有影响,C项错误;摇动锥形瓶时有液体溅出,V[(NH4)2Fe(SO4)2]偏小,c(Cr)偏小,D项错误。
(6)利用题表中数据经计算绘制出的图点绘制溶度积曲线,应注意忽略误差较大的点。
(7)结合上图曲线可知,当c(Cr)=0.100 0 mol·L-1,c(Ca2+)=7.2×10-3 mol·L-1,推测Ksp(CaCrO4)=0.100 0×7.2×10-3=7.2×10-4。
14.答案 (1)AD
(2)浓硫酸　防倒吸
(3)在蓝色消退后,滴入半滴标准溶液,溶液由无色变为浅蓝色,且半分钟内不褪色　%
(4)催化作用　温度升高导致I2挥发,从而使KIO3的用量增加　不变
解析:由题中信息可知,利用“燃烧-碘酸钾滴定法”测定钢铁中硫含量的实验中,将氧气经干燥、净化后通入管式炉中将钢铁中硫氧化为SO2,然后将生成的SO2导入碘液中吸收,通过消耗KIO3碱性标准溶液的体积来测定钢铁中硫的含量,因此测定样品中硫的质量分数需要利用“关系式法”分析确定硫元素与KIO3碱性标准溶液的关系。
(1)配制1 000 mL KIO3碱性标准溶液,需用到烧杯、玻璃棒、胶头滴管和1 000 mL容量瓶,所以选AD。
(2)B中是液体干燥剂,所以可用浓硫酸。F中液体易发生倒吸,磨砂浮子的作用是防止倒吸。
(3)滴定终点时,F中无SO2进入,故滴定终点时溶液的浅蓝色不褪色。1 000 mL KIO3碱性标准溶液中c(KIO3)=0.002 mol·L-1,根据题给方程式可得关系式:KIO3~3SO2
样品中硫元素的质量分数为×100%=%。
(4)粉尘在SO2转化为SO3的过程中起催化作用。若装置E冷却气体不充分,会使装置F中溶液温度升高,造成I2挥发,从而加大KIO3碱性标准溶液的用量,导致测定结果偏大。若有少量I不经I2直接将SO2氧化为H2SO4,反应的离子方程式为I+3SO2+3H2OI-+3S+6H+,I和SO2的物质的量之比仍为1∶3,故不影响测定结果。

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