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四、微型化学计算专练
1．用催化剂可以使NO、CO污染同时降低，2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋CO2(g)，根据传感器记录某温度下NO、CO的反应进程，测量所得数据绘制出如图。前1 s内的平均反应速率v(N2)＝________________，第2 s时的x值范围________________。

答案　2.7×10－4 mol·L－1·s－1　30.6＞x＞25.2
解析　一氧化碳的反应速率为v(CO)＝＝＝5.4×10－4 mol·L－1·s－1，同一化学反应同一时间段内，各物质的反应速率之比等于化学计量数之比，所以v(N2)＝v(CO)＝2.7×10－4 mol·L－1·s－1，因为随着反应进行反应速率越来越小，所以第2 s消耗的CO小于第1 s的36－30.6＝5.4，则第2 s时，30.6＞x＞30.6－5.4＝25.2。
2．N2O5是一种新型硝化剂，其性质和制备受到人们的关注。一定温度下，在恒容密闭容器中N2O5可发生下列反应：
2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0
下表为该反应在T1温度下的部分实验数据
t/s
0
500
1 000
c(N2O5)/mol·L－1
5.00
3.52
2.48
则500 s内NO2的平均生成速率为________________。
答案　5.92×10－3 mol·L－1·s－1
解析　500 s内，Δc(N2O5)＝(5.00－3.52) mol·L－1＝1.48 mol·L－1，则Δc(NO2)＝2×Δc(N2O5)＝2×1.48 mol·L－1＝2.96 mol·L－1，带入v＝计算。
3．若12.4 g Na2X中含有0.4 mol钠离子，Na2X的摩尔质量是________，X的相对原子质量是________。
答案　62 g·mol－1　16
解析　1 mol Na2X中含有2 mol钠离子，0.2 mol Na2X中含有0.4 mol钠离子，则Na2X的摩尔质量为M(Na2X)＝＝62 g·mol－1；X的相对原子质量＝62－46＝16。
4．Pd(相对原子质量106.4)中加入王水(浓硝酸与浓盐酸的混合物)的反应可以表示：Pd＋HCl＋HNO3―→A＋B↑＋H2O(未配平)。其中B为无色有毒气体，该气体在空气中不能稳定存在；A中含有三种元素，其中Pd元素的质量分数为42.4%，H元素的质量分数为0.8%。通过计算判断物质A的化学式________________。
答案　H2PdCl4
解析　B是一氧化氮；A中含有三种元素，其中Pd元素的质量分数为42.4%，H元素的质量分数为0.8%，根据元素守恒知剩余的是氯元素，Pd原子、氢原子和氯原子个数比＝∶∶≈1∶2∶4。
5．某工业废水NO的浓度为1.0×10－4mol·L－1，取此工业废水5 mL于试管中，加水稀释至500 mL，向其中滴加硝酸银溶液，则得到沉淀时所需硝酸银溶液的浓度至少为________。[已知：Ksp(AgNO2)＝2.0×10－8]
答案　0.02 mol·L－1
解析　加水稀释后，c(NO)＝1.0×10－4mol·L－1×5 mL÷500 mL＝1.0×10－6mol·L－1，则c(Ag＋)＝2.0×10－8÷(1.0×10－6)＝0.02 mol·L－1。
6．锰及其化合物用途广泛。锰的化合物有60多种，其中以二氧化锰(MnO2)最稳定。
(1)将固体草酸锰(MnC2O4·2H2O)放在一个可以称出质量的容器里加热。固体质量随温度的变化关系如图所示。

280 ℃时，剩余固体的成分为______(填化学式)；943 ℃时，剩余固体的成分为________(填化学式)。
(2)向100 mL MnCl2和BaCl2的混合溶液中，滴加Na2C2O4溶液，当MnC2O4·2H2O与BaC2O4两种沉淀共存时，＝________。
[已知：Ksp(MnC2O4·2H2O)＝1.7×10－7；
Ksp(BaC2O4)＝1.6×10－7]
答案　(1)MnO　MnO2　(2)
解析　(1)MnC2O4·2H2O固体＋xH2O，根据差量法计算，179∶18x＝1∶(1.00－0.80)，解得x＝2，即214 ℃时，剩余固体的成分为MnC2O4；同理根据MnC2O4固体＋气体，143∶Mr(固体)＝0.80∶0.40，求得Mr(固体)＝71.5，固体中一定含有Mn元素，所以280 ℃时，剩余固体的成分为 MnO；当温度超过280 ℃时，剩余固体质量又会增加，说明MnO与空气中氧气反应，生成Mn的高价氧化物，同理计算出固体的化学式为MnO2。(2)向100 mL MnCl2和BaCl2的混合溶液中，滴加Na2C2O4溶液，当MnC2O4·2H2O与BaC2O4两种沉淀共存时，＝＝＝。
7．工业上净化处理铬污染的方法之一是将含K2Cr2O7的酸性废水放入电解槽内，加入适量的NaCl，以Fe和石墨为电极进行电解。经过一段时间后，生成Cr(OH)3和 Fe(OH)3沉淀(已知Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，Ksp[Cr(OH)3]＝6.0×10－31)。在装置中应该用______(填材料名称)作电解池的阳极；已知电解后的溶液中c(Fe3＋)为2.0×10－13 mol·L－1，则溶液中c(Cr3＋)为________mol·L－1。
答案　Fe　3.0×10－6
解析　在装置中应用Fe作阳极，根据Ksp[Fe(OH)3]、Ksp[Cr(OH)3]，则有＝＝＝1.5×107，故c(Cr3＋)＝1.5×107×2.0×10－13mol·L－1＝3.0×10－6mol·L－1。
8．XeO3是一种不稳定的物质，具有强氧化性。在某一反应体系中有反应物和生成物的微粒共6种，即Mn2＋、MnO、Xe、XeO3、H＋、H2O。
(1)该反应的离子方程式为____________________________________
________________________________________________________________________。
(2)将适量的XeO3投入30 mL 0.1 mol·L－1 Mn2＋的水溶液中，刚好完全反应。此时转移电子数目为________。将反应后的溶液稀释至90 mL，所得溶液的pH＝______
答案　(1)5XeO3＋6Mn2＋＋9H2O===6MnO＋5Xe↑＋18H＋　(2)0.015NA　1
解析　(1)由题意可知，XeO3作氧化剂，Xe为还原产物，则Mn2＋作还原剂，MnO为氧化产物，写出方程式配平即可。
(2)Mn2＋→MnO，Mn的化合价由＋2→＋7，n(Mn2＋)＝0.03 L×0.1 mol·L－1＝0.003 mol，转移的n(e－)＝0.003 mol×5＝0.015 mol，N(e－)＝0.015NA；由离子反应方程式可知n(H＋)＝3n(Mn2＋)＝3×0.003 mol＝0.009 mol，c(H＋)＝＝0.1 mol·L－1，故pH＝1。
9．已知NaOH与Cl2反应的氧化产物与温度有关(发生的反应均为放热反应)，在V L 4 mol·L－1的NaOH中通入一定量的氯气，生成物中含有Cl－、ClO－、ClO三种含氯元素的离子，其中ClO－、ClO的物质的量(n)与反应时间(t)的曲线如图所示。

若t2时刻恰好反应完全，则V＝________ L。
答案　2.5
解析　由图像可知，t2时刻，ClO－、ClO的物质的量分别为2 mol、1 mol，Cl2→Cl－，化合价由0→－1，Cl2→ClO－，化合价由0→＋1，Cl2→ClO，化合价由0→＋5，根据得失电子守恒可知，n(Cl－)＝n(ClO－)＋5n(ClO)＝2 mol＋5×1 mol＝7 mol，由Na原子守恒，n(NaOH)＝n(NaCl)＋n(NaClO)＋n(NaClO3)＝7 mol＋2 mol＋1 mol＝10 mol，V＝＝2.5 L。
10．200 mL某溶液中含有的离子及其物质的量如下：
离子
H＋
K＋
NO
SO
物质的量/mol
0.5
0.1
0.6
0.15
该溶液中还含有的离子一定是下列中的________(填序号)，该离子的浓度为________。
A．Al3＋ B．Cl－
C．ClO－ D．Fe2＋
答案　A　0.5 mol·L－1
解析　由溶液中的电荷守恒可知，该溶液中还含有的离子是阳离子，由于Fe2＋在酸性条件下易被NO氧化而不能大量存在，故该溶液中还含有的离子是Al3＋，且
c(Al3＋)＝
＝＝0.5 mol·L－1。
11．已知K、Ka、Kw、Kh、Ksp分别表示化学平衡常数、弱酸的电离平衡常数、水的离子积常数、盐的水解平衡常数、难溶电解质的溶度积常数。
(1)25 ℃时，将a mol·L－1的氨水与0.01 mol·L－1的盐酸等体积混合所得溶液中c(NH)＝c(Cl－)，则溶液显________(填“酸”、“碱”或“中”)性；用含a的代数式表示NH3·H2O的电离平衡常数Kb＝________。
(2)25 ℃时，H2SO3HSO＋H＋的电离常数Ka＝1×10－2 mol·L－1，则该温度下pH＝3、c(HSO)＝0.1 mol·L－1的NaHSO3溶液中c(H2SO3)＝______。
(3)高炉炼铁中发生的反应有：FeO(s)＋CO(g)Fe(s)＋CO2(g)　ΔH＜0
该反应的平衡常数表达式K＝________；
已知1 100 ℃时，K＝0.25，则平衡时CO的转化率为________；
在该温度下，若测得高炉中c(CO2)＝0.020 mol·L－1，c(CO)＝0.1 mol·L－1，则此时反应速率是v正________(填“＞”、“＜”或“＝”)v逆。
(4)已知高温下Fe(OH)3和Mg(OH)2的Ksp分别为8.0×10－38、1.0×10－11，向浓度均为0.1 mol·L－1的FeCl3、MgCl2的混合溶液中加入碱液，要使Fe3＋完全沉淀而Mg2＋不沉淀，应该调节溶液pH的范围是_____________________________________________
(已知lg 2＝0.3)。
答案　(1)中　　(2)0.01 mol·L－1
(3)　20%　＞　(4)3.3～9
解析　(1)根据电荷守恒得c(H＋)＋c(NH)＝c(Cl－)＋c(OH－)，因为c(NH)＝c(Cl－)，所以c(H＋)＝c(OH－)，故溶液显中性。Kb＝＝＝。
(2)由Ka＝，代入数据得c(H2SO3)＝0.01 mol·L－1。
(3)根据化学方程式可得K＝；设开始时c(CO)＝a mol·L－1，平衡时c(CO2)＝b mol·L－1，则b/(a－b)＝0.25，得a＝5b，则平衡时CO的转化率为＝＝20%；Q＝＝＝0.20＜0.25，故v正＞v逆。
(4)Ksp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，Fe3＋完全沉淀时c3(OH－)＝，得c(OH－)＝2×10－11 mol·L－1，pH＝3.3，Mg(OH)2开始沉淀时c2OH－)＝＝1.0×10－10，得c(OH－)＝1×10－5 mol·L－1，pH＝9，调节pH范围为3.3～9。
12．测定制备的粗K2FeO4的纯度可用滴定法，滴定时有关反应的离子方程式：
①FeO＋CrO＋2H2O===CrO＋Fe(OH)3↓＋OH－
②2CrO＋2H＋===Cr2O＋H2O
③Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O
现称取1.98 g粗K2FeO4样品溶于适量KOH溶液中，加入稍过量的KCrO2，充分反应后过滤，滤液在250 mL容量瓶中定容。每次取25.00 mL加入稀硝酸酸化，用0.100 0 mol·L－1的(NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定，三次滴定消耗标准溶液的平均体积为18.93 mL，则上述样品中K2FeO4的质量分数为________。
答案　63.1%
解析　根据反应①②③，可得关系式：2FeO～2CrO～Cr2O～6Fe2＋，即FeO～3Fe2＋，则样品中K2FeO4的质量分数为0.100 0 mol·L－1×0.018 93 L×××198 g·mol－1÷1.98 g×100%＝63.1%。
13．已知Ksp(AgCl)＝1.8×10－10，Ksp(AgI)＝8.5×10－17。浓缩液中含有I－、Cl－等离子，取一定量的浓缩液，向其中滴加AgNO3溶液，当AgCl开始沉淀时，溶液中为________。
答案　4.72×10－7
解析　AgI的溶度积小于AgCl的，当滴加AgNO3溶液时，AgI沉淀先生成，AgCl开始沉淀时，AgI已经沉淀完全，则＝＝≈4.72×10－7。
14．下图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的示意图。环境中的Cl－扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔铜锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为____________；
若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为________L(标准状况)。

答案　2Cu2＋＋ 3OH－＋Cl－===Cu2(OH)3Cl↓
0．448
解析　正极反应产物为OH－，负极反应产物为Cu2＋，与Cl－作用生成Cu2(OH)3Cl。n[Cu2(OH)3Cl]＝＝0.02 mol，所以有0.04 mol Cu被氧化，根据电子得失守恒n(O2)＝＝0.02 mol，标准状况下V(O2)＝0.02 mol×22.4 L·mol－1＝0.448 L。
15．一定量的CO2与足量的碳在体积可变的恒压密闭容器中反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。平衡时，体系中气体体积分数与温度的关系如图所示：

已知：气体分压(p分)＝气体总压(p总)×体积分数。
(1)650 ℃时，反应达到平衡后CO2的转化率为________。
(2)800 ℃时，反应的总压强为a kPa，平衡常数Kp＝________。
答案　(1)25.0%　(2)12.4a
解析　(1)设开始加入的CO2为1 mol，转化的为x mol，则生成2x mol CO，剩余(1－x) mol CO2，因平衡时CO的体积分数为40%，则×100%＝40.0%，解得x＝0.25，故CO2的转化率为×100%＝25.0%。
(2)800 ℃时，p(CO)＝0.93a kPa，
p(CO2)＝0.07a kPa，
Kp＝＝≈12.4a。