中学化学 元素和化合物题目 （含答案）

21世纪教育网精品试卷·第2页（共2页）初中科学竞赛辅导《元素和化合物》经典计算20题1、闪电是一种自然现象，据估计地球上年均发生31万余次的闪电。每当电闪雷鸣之时，空气中会发生一种反应：N2+O2=2NO。己知32g氧气和足量氮气化合成一氧化氮时要吸收180kJ的能量，假设每次闪电的能量为1.50×107kJ，其中有l／1000的能量用于这一反应，求：(1)此次闪电所产生的NO的质量是多少千克？(2)此次闪电的生成物相当于多少千克尿素CO(NH2)2]的含氮量？解析：(1)设生成NO的质量为xN2＋O2=2NO吸收180kJ32g60g180kJx1.50×107kJ×1/1000解得：x=5000g=5kg(2)设相当于尿素的质量为y，因N的质量相等，故有：2NO～CO(NH2)260605kgy解得：y=5kg答案：(1)此次闪电所产生的N的质量是5kg；(2)此次闪电的生成物相当于5kg尿素的含氮量。2、生产、生活中的废物、污水未经处理就直接排放，是造成水体富营养化、河水被污染的重要原因。下图是长江中游某水质监测站在2013年4月的某天DO(溶解氧)的实测数据，下表为不同温度下DO(溶解氧)饱和值表：水温／℃25262729313234DO饱和值／mg·L－18.158.007.857.657.437.307.20仔细观察实测数据和上表，回答问题：(1)在凌晨零点时，河水中的DO(溶解氧)仅为该温度下的DO饱和值的75％～80％；但在午后，DO出现过饱和，如在15时，DO饱和度可高达110％，造成上述现象的主要原因：________________________________(2)河水里的微生物使有机物(化学式以C6H10O5为代表)与溶解在水中的氧气作用而转化为CO2和H2O的过程中所需的O2的量叫做BOD(生化需氧量)，BOD是衡量水体质量的一个指标。当天该水质监测站测得河水中所含有机物的质量折合成C6H10O5为0.010g·L－1，通过计算回答：①该河段水体的BOD(生化需氧量)是多少？②该河段适合鱼类生存吗(设水温为25℃)?结论及理由是：____________________解析：（1）凌晨零点时水中的植物、动物会进行呼吸作用，消耗水中大量的氧气；而午后光照强，水生植物光合作用强，会产生大量的氧气；（2）由题意可知，1L河水中有机物的质量为：0.01g设分解0.01g有机物需要氧气的质量为x．C6H10O5+6O2→6CO2+5H2O162

1920.01g

x162/192=0.01g/xx≈0.01185g≈11.85mg即该河段水体的BOD(生化需氧量)是11.85mg/L。②查表可知：水温为25℃时，DO饱和值为8.15mg/L由于25℃时饱和DO值为8.15

mg/L，小于BOD的11.85

mg/L，因此该河中的鱼类不能维持生命，会因缺氧死亡。3、我国《室内空气质量标准》规定室内空气中甲醛（HCHO）含量不得超过0.1mg/m3．甲醛的含量可根据下列反应测定；4KMnO4+5HCHO+6H2SO4=2K2SO4+4MnSO4+5CO2+11H2O现取某装修后的室内空气样品500mL，用溶质质量分数为1.58×10-8（0.000

001

58%）的高锰酸钾溶液（其中加入适量的硫酸溶液）300g，与其中的甲醛恰好完全反应。求：（1）500mL该空气中甲醛的质量；（2）通过计算说明，该居室内空气中甲醛含量是否符合国家规定的标准；（3）联系实际：刚装修完的房子，可以采用什么方法除去装修材料释放出来的甲醛？你还有没有其他的方法？解析：（1）设甲醛的质量为x溶质质量分数为1.58×10-8的高锰酸钾溶液300g中高锰酸钾的质量=300g×1.58×10-8=4.74×10-6g4KMnO4+6H2SO4+5HCHO=2K2SO4+4MnSO4+5CO2+11H2O632

1504.74×10-6g

x632/4.74×10-6=150/x

x=1.125×10-6g=1.125×10-3mg（2）500mL该空气中甲醛的含量=1.125×10-3mg/500mL=2.25×10-6mg/mL=2.25mg/m3＞0.1mg/m3；所以该居室内空气中甲醛含量不符合国家规定的标准；

（3）可以打开门窗，使室内空气流通，这样降低室内空气中甲醛的含量，也可以使用活性炭进行吸附而除去。4．取两支容积和质量都相等的试管在第一支试管中装入含杂质质量分数为5％的高锰酸钾后称量其总质量为120.2克，加热使其完全反应（杂质不参加反应），冷却，再称量总质量为112.2克。在第二支试管中装入氯酸钾和二氧化锰的混合物后称量其总质量为70克，加热使其充分反应后冷却，称量其总质量为62克，请通过计算比较两支试管中最后残留的二氧化锰的质量大小关系。解析：①设第一支试管中生成的MnO2质量为X克。由题意可知，反应生成的氧气质量为：120.2-112.2=8克Δ2KMnO4==K2MnO4+MnO2+O2↑8732X8克87/32=X/32克解得：X=21.75克②设第二支试管中氯酸钾的质量为Y克。由题意可知，反应生成的氧气质量为：70-62=8克MnO22KClO3===2KCl+3O2↑Δ24596Y8克245/96=Y/8克解得：Y=20.4克则原混合物中MnO2的质量为：70-20.4=49.6克通过比较可知：第二支试管中残留的二氧化锰的质量大于第一支试管。5、燃烧矿物燃料释放出CO2导致温室效应已引起广泛关注．已知燃烧16gCH4

释放890kJ能量；燃烧114g汽油（分子式为C8H18）释放5451kJ能量。经计算，综合分析哪种燃料为较清洁的燃料？解析：燃烧等质量（设为1.0

g）CH4、C8H18释放热量分别为56

kJ/g、48

kJ/g；燃烧等质量（设为1.0

g）CH4、C8H18释放CO2的量分别为2.8

g、3.1

g。燃烧1.0

g

CH4释放的热量多于燃烧1.0

g

C8H18释放的热量，而前者释放CO2的量又低于后者，所以CH4是清洁燃料。答案：燃烧1.0

g

CH4释放的热量多于燃烧1.0

g

C8H18释放的热量，而前者释放CO2的量又低于后者，所以CH4是清洁燃料。6、航天技术中的火箭推进剂可用醇类为燃料，液态氧为氧化剂，但后者的沸点较低(-183℃)，需要额外的隔热装置，因而增加了火箭的重量。为了避免此缺点，可用过氧化氢(H2O2)代替液态氧，它具有相对高的沸点和较低的凝固点，而且没有毒性，和醇反应时也能放出很高的能量。现有一液体推进剂以醇(含碳52％、含氢13％、含氧35％)为燃料，质量分数为90％的过氧化氢做氧化剂，欲使1kg该醇燃料完全燃烧，计算需消耗质量分数为90％的过氧化氢的质量。(可按2H2O2=2H2O+O2↑得到的氧气与醇反应来计算)解析：设与H结合生成H2O的O的质量为x，与C结合生成CO2的O的质量为y，则有：2H～H2O～OC～CO2～2O21612321kg×13%

x1kg×52%

y解得：x＝1.04kg

y＝1.387kg则燃烧产物中氧元素的总质量为1.04kg＋1.387kg＝2.43

kg1

kg该醇所含氧元素的质量为1kg×35%＝0.35

kg因此，燃烧1

kg该醇所需氧气的质量为2.43

kg－0.35

kg

＝2.08kg设产生氧气所需的质量分数为90%的过氧化氢的质量为z2H2O2～O268

32z2.08kg解得：z＝4.90kg答案：需消耗质量分数为90％的过氧化氢的质量为4.90kg。7．减弱“温室效应”有效措施之一是大量植树造林，绿色植物在叶绿素存在下的光合作用是完成二氧化碳循环的重要一环。已知叶绿素的相对分子质量小于900，其分子含C73.8%（以下均指质量分数）、H8.3%、N6.3%、Mg2.7%，其余为O。试确定叶绿素的化学式。解析：氧的质量分数8．9％，镁的质量分数最小。假设叶绿素中有一个镁原子，则叶绿素的相对分子质量为：24／2．7％＝889＜900

说明叶绿素分子中仅含有一个镁原子，其相对分子质量为889。叶绿素分子中含有碳原子的个数：894×73．8％／12＝55；以此类推：Ｈ为74，Ｏ为5，Ｎ为4所以叶绿素的化学式为：Ｃ55Ｈ74Ｏ5Ｎ4Ｍｇ（注意：有机物的化学式中C、H、O分别排在前三位，金属元素要放在最后）。答案：叶绿素的化学式为Ｃ55Ｈ74Ｏ5Ｎ4Ｍｇ。8、在用CO还原铁的氧化物实验中，硬质玻璃管的质量是71.7g，在通入CO前，铁的氧化物和硬质玻璃管的总质是86.2g。当铁的氧化物与足量的CO充分反应反后，硬质玻璃管和管内残留固体的总质量是82.2g，通过计算确定该氧化物的化学式。解析：生成铁的质量=82.2g-71.7g=10.5克氧元素质量=86.2g-82.2g=4克设氧化物化学式为FexOy则Fe/O=56x/16y=10.5/4得x/y=3/4所以化学式为Fe3O49、将炭和碳酸钙的混合物在空气中受强热，炭被完全氧化成二氧化碳。如果生成的二氧化碳总质量等于原混合物的总质量，则原混合物中碳酸钙的质量分数是多少？解析：生成的二氧化碳的总质量等于木炭和碳酸钙的混合物的总质量，由质量守恒定律可知，生成的氧化钙的质量等于参加反应的氧气的质量。设CaCO3的质量为100a克，生成CaO的质量为x克，C的质量为y克，则有：高温CaCO3==CaO+CO2↑10056100a克x解得x=56a克点燃C+O2==CO21232y56a12/y=32/56ay=21aCaCO3%=100a/（21a+100a）×100%=82.6%答案：原混合物中碳酸钙的质量分数是82.6%。10、工业生产硫酸的反应原理可以用以下化学方程式表示：2SO2+O22SO3H2O+SO3===H2SO4用含FeS280%的黄铁矿生产硫酸，如果煅烧时有5％的硫损失，SO2转变成SO3的转变率为80％，那么生产98％的浓硫酸3t，则需要这种黄铁矿多少t?解：设需要这种黄铁矿Xt由4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO22SO2+O2====2SO3H2O+SO3====H2SO4可得关系式：FeS2～2SO2～2SO3～2H2SO41202×9880%×（1-5%）×80%X98%×3t列比例式，求得：X=2.96t答案：需要这种黄铁矿2.96t。11、取15.8克KMnO4加热一段时间后，测得反应后剩余固体中钾元素的质量分数为25％，求剩余固体中MnO2的质量分数。Δ解析：由方程式2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑可知，反应后钾元素无丢失，所以先算出反应前钾元素的含量是15.8×39/(55+39+16×4)=3.9g反应后剩余固体的总质量是3.9/0.25=15.6g固体减少的质量就是氧气的质量：15.8g-15.6g=0.2g设生成MnO2的质量为X，则有：Δ2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑8732X0.2g87/32=X/0.2g解得：X=0.54gMnO2%=0.54g/15.6g×100%=3.49%答案：剩余固体中MnO2的质量分数为3.49%。H2COCH4其它？15%?24%12、某管道煤气的主要成分是CO、H2和CH4等，其体积分数如下表：在充分燃烧时，CO、H2和CH4三种气体提供的能量占管道煤气提供总能量的85%。有一燃气热水器，某次使用时进水温度为12℃，出水温度为42℃，水流速度为5.0L/min(min代表分钟，下同)，煤气的总消耗量为60

L/min，在使用过程中损失的能量占30%。已知这三种气体在12℃时燃烧热值如下表：（水的比热容为4.18J/g·℃）。H2COCH412.2×106J/m312.1×106J/m338.0×106J/m3求：管道煤气中H2和CH4的体积分数。解析：设氢气体积分数为x5.0L/min折算为质量流量为5000g/min．管道煤气实际提供热量等于水升温所需热能：60L/min×[12.2×106J/m3x+0.15×12.1×106J/m3+（0.61-x）×38×106J/m3]÷85%×70%=（42-12）×4.18J/g•℃×5000g/min解得：x=0.477=47.7%即H2的体积分数为47.7%，CH4的体积分数为1-15%-24%-47.7%=13.3%答案：氢气：47.7%；甲烷：13.3%．13、为确定氨的组成，在一定温度、压强下进行如下实验：取20mL氨，设法使它完全分解为N2和H2，体积为40ml。加入20mlO2，当H2和O2完全化合成水，剩余气体体积为15ml（已知一定温度、压强下一定体积各种气体中的分子数相同）。请根据以上数据确定氨的分子式。解析：N2、H2、O2的总体积为60ml，H2和O2化合成水剩余气体体积为15ml，说明消耗了气体45ml。点燃由2H2+O2===2H2O可知：消耗了30mlH2、15mlO2，则剩余气体中O2为5ml、N2为10ml。因此20ml氨完全分解时，可得10mlN2和30mlH2，即1ml氨由1/2mlN2和3/2mlH2组成，即氨分子中N与H的原子个数比为1：3，所以氨的分子式为NH3。14、社会实践活动中，课外兴趣小组对某钢铁厂的铁矿石样品和钢样进行实验、分析、计算，了解了该钢铁厂生产原料、产品的相关信息。下面请你根据他们的实验帮助计算回答：取该厂的某钢样粉末28.36（1）计算此钢样粉末中铁和碳的质量之比。（2）再取三份不同质量的钢样粉末分别加到50g质量分数相同的硫酸中，充分反应后，测得的实验数据如下表所示：（标准状况下，2gH2的体积为22.4L）实验序号ⅠⅡⅢ加入钢样粉末的质量/g2.8365.6728.508生成气体的体积（标准状况）/L0请根据表中数据计算硫酸中H2SO4的质量分数。（3）若在实验Ⅱ中继续加入mg钢样粉末，计算反应结束后剩余的固体质量为多少?（用含m的代数式表示）解析：（1）利用C的与O2反应生成CO2,使澄清石灰水变成CaCO3沉淀,故可以通过质量比求出C的质量为0．36g,所以Fe的质量为28．36-0．36=28g,故铁和碳的质量之比为28：0．36=700：9；（2）中的三组钢样粉末中的铁和碳的质量之比均为700：9，注意观察质量5．672刚好是2．836的两倍，8．508刚好是2．836的三倍，但气体数据中2．240是1．120的两倍，而2．800少于1．120的3倍，因此III组中是钢样过量，硫酸全部反应完毕，因此我们必须选择第III组中的气体数据进行运算，所以氢气的质量为2．800*2/22．4=0．25g,继而不难求出的质量分数为24．50%；（3）由（2）的计算可以得知II组中的5．672g钢样中的Fe已全部反应，而硫酸有剩余。如继续加入mg钢样粉末，有可能使钢样粉末过量，因此答案就可以分为两种范围，不难计算m=1．418g时候，两者刚好完全反应，而当m＞1．418g时，硫酸已经反应完，固体不再和酸反应了。答案：（1）700︰9

（2）24．50%

（3）当m＞1．418g,剩余固体的质量为：（m-1．328）g；当m≤1．418g,剩余固体的质量为：（5．672+m）×9/709g。15、如下图所示，A管中盛有干燥的碳粒；C管中盛有干燥的氧化铜粉末；B、D两只U型管中装有氢氧化钠和氧化钙的固体混合物，用来充分吸收二氧化碳气体；将3g干燥的二氧化碳气体全部通入A管进行实验。实验结束后，B管增加0.8g，D管增加3.3g。求进入C管和离开C管的一氧化碳的质量各为多少克？解析：进入进入C管的一氧化碳即A管中反应产生的CO，而离开C管的一氧化碳是未与C管中的氧化铜反应的CO。16、某混合物样品经测定，其组成如下：成份K20K02K2C03K2S03比例／份X4XyZ若样品中钾元素的质量分数为39％，则其中氧元素的质量分数为多少？解析：（1）根据表格：K2O：KO2份数比例=1：4（即化学计量数之比），得可两者混合后的原子个数比：K：O=6：9=2：3而在K2C03和K2S03中K：O原子个数比均为2：3，所以混合物中K：O原子个数比为2：3m(K)：m(O)=（39×2）：（16×3）=13：8已知样品中钾元素的质量分数为39％，可得氧元素的质量分数为24%。17、若取上题中的样品26．4g与lO0g含硫酸4．9％的稀H2S04混和结果恰好反应得到无色澄清溶液，同时收集到6．4g的无色气体，这些气体通过足量的澄清石灰水后，溶液增重2．4g。则所得无色澄清溶液溶质的质量分数是多少？(已知：4K02+2H2S04=2K2S04+2H20+302↑；K2S03+H2S04==K2S04+H20+S02↑；S02+Ca(OH)2==CaS03↓+H20。)解析：混合物与稀H2S04恰好完全反应后所得溶液为：K2SO4溶液根据质量守恒：m(K2SO4溶液)=m(样品)+m(硫酸溶液)-m(气体)=26.4g+100g-6.4g=120gK2SO4溶液中的S042-来自于稀H2S04，m(S042-)=100g×4.9%×(96/98)=4.8gm(K2SO4)=m(S042-)÷(96/174)=4.8g÷(96/174)=8.7g所以，所得无色澄清溶液溶质的质量分数为：(8.7/120)×100%=7.25%答案：所得无色澄清溶液溶质的质量分数为7.25%。18．自然界存在着一种白云石的矿石，其化学式是xCaCO3·yMgCO3。（其中x、y为最小正整数比）。以它为原料，可制取耐火材料等。（1）称取2.76g白云石，加热到质量不再变化，冷却到室温，再称量固体质量为1.44g。试通过计算写出白云石的化学式。（2）若再称取2.76g白云石，研碎后与过量炭粉混合，放在特定仪器中隔绝空气强热一段时间后，测得白云石分解率为a（设白云石CaCO3、MgCO3同比分解），生成VL一氧化碳（密度为：1.25g/L）。（已知CaO+3CCaC2+CO；2MgO+5CMg2C①试计算V为多少L？（用a代数式表示）。②请在右图中画出V和a的关系图。解析：（1）解：根据题意，白云石受热分解的化学方程式为：高温xCaCO3•yMgCO3===xCaO+yMgO+（x+y）CO2↑

100x+84y

44（x+y）

2.76g

（2.76g-1.44g）（100x+84y）/2.76g=44(x+y)/(2.76g-1.44g)解得x：y=1：1，因此白云石的化学式为CaCO3•MgCO3高温（2）①由CaCO3•MgCO3===CaO+MgO+2CO2↑，高温CaO+3C===CaC2+CO，高温2MgO+5C===Mg2C3+2CO，高温CO2+C===2CO，则可知CaO～CO

MgO～CO

CO2～2CO即存在CaCO3•MgCO3～6CO

184

6×28

2.76g×a

V×1.25g/L184/168=（2.76g×a）/（V×1.25g/L）解得V=2.02aL②由V=2.02aL可知，V和a的关系在坐标图上为斜率为2.02的正比例图象关系，如上图所示。19．某化学小组为了测定石膏的组成（CaSO4·xH2O），即测x值，做了如下实验：将含结晶水的硫酸钙放在钳锅中加热，加热前和加热后都进行称量。随着实验次数的增加，加热的时间不断延长。他们在实验中将数据整理如表4。表4