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B
解:设$20\ \mathrm{m}^3$该工业废气中所含$\ce{SO_{2}}$的质量为$x。$
$\ce{SO_{2} + Br_{2} + 2H_{2}O\xlongequal{\;\;}2HBr + H_{2}SO_{4}}$
$64\quad\quad 160$
$x\quad\quad 16\ \mathrm{mg}$
$\frac{64}{160}=\frac{x}{16\ \mathrm{mg}}\quad x=6.4\ \mathrm{mg}$
答:$20\ \mathrm{m}^3$该工业废气中所含$\ce{SO_{2}}$的质量为$6.4\ \mathrm{mg}。$
符合
$3:2$
$100\%$
解:设用反应②制取 2.3 t 乙醇,理论上至少需要葡萄糖的质量为$x。$
$\ce{C_{6}H_{12}O_{6}\xlongequal{催化剂}2C_{2}H_{6}O +2CO_{2}\uparrow}$
180 92
x 2.3t
$\frac{180}{92}=\frac{x}{2.3\ \mathrm{t}}\quad x=4.5\ \mathrm{t}$
答:若用反应②制取 2.3 t 乙醇,理论上至少需要葡萄糖的质量为 4.5 t。
D
【分析】首先根据丙烷的化学式计算其中碳、氢元素的质量,利用氢元素全部转化为水的规律求出水的质量;再结合反应后气体(一氧化碳和二氧化碳)的氧元素质量分数,算出气体中碳元素的质量分数,结合丙烷中碳元素质量求出气体总质量;最后依据质量守恒定律,参加反应的氧气质量等于反应后所有生成物总质量减去丙烷质量,即可得出结果。
【解析】步骤1:计算4.4g丙烷中碳、氢元素的质量。丙烷($\ce{C_{3}H_{8}}$)的相对分子质量为$12×3 + 1×8 = 44$,则氢元素质量$=4.4\ \mathrm{g}×\frac{8}{44}=0.8\ \mathrm{g}$,碳元素质量$=4.4\ \mathrm{g}×\frac{36}{44}=3.6\ \mathrm{g}$。
步骤2:计算生成水的质量。反应中氢元素全部转化为水,水中氢元素质量分数为$\frac{2}{18}$,因此水的质量$=0.8\ \mathrm{g}÷\frac{2}{18}=7.2\ \mathrm{g}$。
步骤3:计算反应后气体($\ce{CO}$和$\ce{CO_{2}}$)的总质量。反应后气体中氧元素质量分数为70%,则碳元素质量分数为$1-70\%=30\%$,气体中碳元素全部来自丙烷(质量为3.6g),故气体总质量$=3.6\ \mathrm{g}÷30\%=12\ \mathrm{g}$。
步骤4:根据质量守恒定律,参加反应的氧气质量=(气体总质量+水的质量)-丙烷质量$=12\ \mathrm{g}+7.2\ \mathrm{g}-4.4\ \mathrm{g}=14.8\ \mathrm{g}$。
【答案】B
【知识点】化学式计算、质量守恒定律、元素质量分数计算
【点评】本题结合元素守恒与质量守恒定律解题,核心是明确反应前后元素种类和质量不变,需理清各物质间的质量关系,难度适中。
【难度系数】0.6
【分析】本题是利用化学反应方程式进行定量计算的题目,解题思路为:①写出反应的化学方程式,确定SO₂与Br₂的相对分子质量;②根据化学方程式中各物质的质量比等于相对分子质量之比,结合已知Br₂的质量,列比例式计算SO₂的质量;③计算废气中SO₂的浓度,与规定的排放标准对比,判断是否符合要求。
【解析】(1)设20 m³该工业废气中所含SO₂的质量为x。
反应的化学方程式为:$\ce{SO_{2} + Br_{2} + 2H_{2}O\xlongequal{\;\;}2HBr + H_{2}SO_{4}}$
SO₂的相对分子质量为$32 + 16×2 = 64$,Br₂的相对分子质量为$80×2 = 160$。
根据化学方程式中各物质的质量比关系,可得:
$\frac{64}{160} = \frac{x}{16\ \mathrm{mg}}$
解得:$x = \frac{64×16\ \mathrm{mg}}{160} = 6.4\ \mathrm{mg}$
(2)该工业废气中SO₂的含量为:$\frac{6.4\ \mathrm{mg}}{20\ \mathrm{m}^3} = 0.32\ \mathrm{mg/m}^3$,因为$0.32\ \mathrm{mg/m}^3 < 0.4\ \mathrm{mg/m}^3$,所以符合排放标准。
【答案】(1)$6.4\ \mathrm{mg}$;(2)符合
【知识点】根据化学方程式的计算、物质含量的计算
【点评】本题考查化学方程式的简单计算及工业废气排放标准的判断,属于基础计算类题目,解题关键是准确找出反应中相关物质的质量比,计算时注意单位统一,步骤清晰即可完成解答。
【难度系数】0.3
【分析】
本题分为三小问,解题思路如下:
1. 第(1)问:根据乙醇的化学式,计算碳、氧元素的相对原子质量总和,再求最简整数比;
2. 第(2)问:依据原子经济性的定义,计算反应①中反应物总质量与目标产物(乙醇)总质量的比值,得出原子经济性;
3. 第(3)问:根据反应②的化学方程式,找出葡萄糖与乙醇的质量关系,设未知数列比例式计算所需葡萄糖的质量。
【解析】
(1) 乙醇的化学式为$\ce{C_{2}H_{6}O}$,碳元素与氧元素的质量比为:$(12×2):16 = 24:16 = 3:2$;
(2) 反应①中,反应物总相对分子质量为$\ce{C_{2}H_{4}}$的相对分子质量(28)加$\ce{H_{2}O}$的相对分子质量(18),即$28+18=46$;生成物只有$\ce{C_{2}H_{6}O}$,其相对分子质量也为46,根据原子经济性公式,原子经济性为$\dfrac{46}{46}×100\% = 100\%$;
(3) 设制取2.3 t乙醇需要葡萄糖的质量为$x$。
反应②的化学方程式为:$\ce{C_{6}H_{12}O_{6}\xlongequal{催化剂}2C_{2}H_{6}O +2CO_{2}\uparrow}$
葡萄糖的相对分子质量为180,2个乙醇的相对分子质量总和为$2×46=92$,则:
$\dfrac{180}{92} = \dfrac{x}{2.3\ \mathrm{t}}$
解得:$x = \dfrac{180×2.3\ \mathrm{t}}{92} = 4.5\ \mathrm{t}$
【答案】
3:2;100%;4.5 t
【知识点】
化学式计算、化学方程式计算、原子经济性
【点评】
本题结合乙醇的生产考查基础化学计算,涵盖元素质量比、原子经济性及根据化学方程式的计算,题型常规,注重对化学核心计算能力的考查,难度适中。
【难度系数】
0.6
【分析】
解题时需结合图像中不同温度段的固体质量变化,依据反应过程(过氧化钙晶体先失结晶水,后续$\ce{CaO_{2}}$分解),利用钙元素质量守恒分析各阶段固体成分,逐一判断选项:首先确定各阶段固体的物质类别,再通过质量差计算结晶水的量、分解产物的组成,进而验证选项的正确性。
【解析】
解:逐一分析各选项:
1. 选项A:a点温度低于150℃,固体质量为21.6g,此时过氧化钙晶体未失去结晶水,对应物质为纯净的$\ce{CaO_{2}·xH_{2}O}$,不是混合物,A错误。
2. 选项B:150~350℃时固体质量为7.2g,此阶段为失去结晶水后的$\ce{CaO_{2}}$,因此生成水(结晶水)的质量为$21.6g - 7.2g = 14.4g$,不是16g,B错误。
3. 选项C:$\ce{CaO_{2}}$的摩尔质量为$40 + 16×2 = 72g/mol$,则7.2g $\ce{CaO_{2}}$的物质的量为$\frac{7.2g}{72g/mol}=0.1mol$;结晶水的物质的量为$\frac{14.4g}{18g/mol}=0.8mol$,故$x=\frac{0.8mol}{0.1mol}=8$,不是6,C错误。
4. 选项D:b点固体质量为5.6g,钙元素质量守恒,$n(Ca)=0.1mol$,钙元素质量为$0.1mol×40g/mol=4g$,则氧元素质量为$5.6g - 4g=1.6g$,氧元素物质的量为$\frac{1.6g}{16g/mol}=0.1mol$,故该固体中$n(Ca):n(O)=1:1$,对应化学式为$\ce{CaO}$,D正确。
【答案】
D
【知识点】
根据化学方程式计算、质量守恒定律
【点评】
本题结合热分解图像考查化学计算,核心是利用元素守恒分析各阶段固体成分,需明确反应的分步过程,难度中等。
【难度系数】
0.5