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1.(2024·湖北)钛(Ti)和钛合金广泛应用于火箭、导弹、航天飞机和通信设备等。工业上生产钛的反应为$\ce{TiCl_{4} + 2Mg\xlongequal{高温} 2MgCl_{2} + Ti}$。(已知:Ti的相对原子质量为48。)
(1)$\ce{TiCl_{4}}$中钛、氯元素的质量比为
(2)若要生产12 t钛,至少需要镁的质量是多少？
(1)$\ce{TiCl_{4}}$中钛、氯元素的质量比为
24 : 71
。(2)若要生产12 t钛,至少需要镁的质量是多少？
答案
(1)24 : 71
(2)解:设至少需要镁的质量为x。
$\ce{TiCl_{4} + 2Mg\xlongequal{高温} 2MgCl_{2} + Ti}$
48 48
x 12 t
$\dfrac{48}{48}=\dfrac{x}{12\ \mathrm{t}}$
$x=12\ \mathrm{t}$
答:至少需要镁的质量为12 t。
(2)解:设至少需要镁的质量为x。
$\ce{TiCl_{4} + 2Mg\xlongequal{高温} 2MgCl_{2} + Ti}$
48 48
x 12 t
$\dfrac{48}{48}=\dfrac{x}{12\ \mathrm{t}}$
$x=12\ \mathrm{t}$
答:至少需要镁的质量为12 t。
解析
【分析】
1. 计算TiCl₄中钛、氯元素的质量比：需利用元素质量比公式，即元素质量比=（元素相对原子质量×原子个数）之比，Ti的相对原子质量为48，Cl为35.5，TiCl₄中含1个Ti原子、4个Cl原子，代入计算即可。
2. 计算生产12t钛需要镁的质量：属于根据化学方程式的计算，步骤为：①设未知量；②写出正确的化学方程式；③找出已知物质（Ti）和未知物质（Mg）的相对质量及对应实际质量；④列比例式求解；⑤作答。
【解析】
(1) TiCl₄中钛、氯元素的质量比 = Ti的相对原子质量 : (Cl的相对原子质量×Cl原子个数) = 48 : (35.5×4) = 48 : 142 = 24 : 71。
(2) 解：设至少需要镁的质量为x。
$\ce{TiCl_{4} + 2Mg\xlongequal{高温} 2MgCl_{2} + Ti}$
相对质量：2×24 = 48 对应Ti的相对质量48
实际质量：x 对应Ti的质量12 t
则 $\dfrac{48}{48} = \dfrac{x}{12\ \mathrm{t}}$
解得 x = 12 t
答：至少需要镁的质量为12 t。
【答案】
(1) 24 : 71
(2) 至少需要镁的质量为12 t。
【知识点】
化学式计算元素质量比；根据化学方程式计算
【点评】
本题考查化学基础计算，涵盖化学式和化学方程式的常规计算，题型基础，步骤明确，只要掌握基本计算方法即可正确解答，是化学学习中的典型基础题型。
【难度系数】
0.8
1. 计算TiCl₄中钛、氯元素的质量比：需利用元素质量比公式，即元素质量比=（元素相对原子质量×原子个数）之比，Ti的相对原子质量为48，Cl为35.5，TiCl₄中含1个Ti原子、4个Cl原子，代入计算即可。
2. 计算生产12t钛需要镁的质量：属于根据化学方程式的计算，步骤为：①设未知量；②写出正确的化学方程式；③找出已知物质（Ti）和未知物质（Mg）的相对质量及对应实际质量；④列比例式求解；⑤作答。
【解析】
(1) TiCl₄中钛、氯元素的质量比 = Ti的相对原子质量 : (Cl的相对原子质量×Cl原子个数) = 48 : (35.5×4) = 48 : 142 = 24 : 71。
(2) 解：设至少需要镁的质量为x。
$\ce{TiCl_{4} + 2Mg\xlongequal{高温} 2MgCl_{2} + Ti}$
相对质量：2×24 = 48 对应Ti的相对质量48
实际质量：x 对应Ti的质量12 t
则 $\dfrac{48}{48} = \dfrac{x}{12\ \mathrm{t}}$
解得 x = 12 t
答：至少需要镁的质量为12 t。
【答案】
(1) 24 : 71
(2) 至少需要镁的质量为12 t。
【知识点】
化学式计算元素质量比；根据化学方程式计算
【点评】
本题考查化学基础计算，涵盖化学式和化学方程式的常规计算，题型基础，步骤明确，只要掌握基本计算方法即可正确解答，是化学学习中的典型基础题型。
【难度系数】
0.8
2. 氢能作为一种清洁、高效且可再生的能源，正逐渐成为能源领域的研究热点。化石燃料制氢技术成熟，成本低，产量大，能够满足大规模用氢的需求。
(1)甲烷与水蒸气在催化剂作用下反应，生成氢气和一氧化碳，反应的化学方程式是
(2)32 t甲烷充分反应后，理论上可以制得氢气的质量是多少？
(1)甲烷与水蒸气在催化剂作用下反应，生成氢气和一氧化碳，反应的化学方程式是
$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal{催化剂}3H_{2} + CO}$
。(2)32 t甲烷充分反应后，理论上可以制得氢气的质量是多少？
答案
(1)$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal{催化剂}3H_{2} + CO}$
(2)解:设理论上可以制得氢气的质量为x。
$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal{催化剂}CO + 3H_{2}}$
16 6
32 t x
$\dfrac{16}{6}=\dfrac{32\ \mathrm{t}}{x}$
$x=12\ \mathrm{t}$
答:理论上可以制得氢气的质量为12 t。
(2)解:设理论上可以制得氢气的质量为x。
$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal{催化剂}CO + 3H_{2}}$
16 6
32 t x
$\dfrac{16}{6}=\dfrac{32\ \mathrm{t}}{x}$
$x=12\ \mathrm{t}$
答:理论上可以制得氢气的质量为12 t。
解析
【分析】
第(1)问需根据题目给出的反应物（甲烷、水蒸气）、生成物（氢气、一氧化碳）及反应条件（催化剂），结合原子守恒原则配平化学方程式；第(2)问需利用第(1)问的正确化学方程式，找出甲烷与氢气的质量关系，通过设未知量、列比例式的规范步骤完成化学计算。
【解析】
(1) 甲烷（$\ce{CH_{4}}$）与水蒸气（$\ce{H_{2}O}$）在催化剂作用下反应，生成氢气（$\ce{H_{2}}$）和一氧化碳（$\ce{CO}$），根据原子守恒配平得化学方程式：$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal{催化剂}3H_{2} + CO}$。
(2) 解：设理论上可以制得氢气的质量为$x$。
反应的化学方程式为：$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal{催化剂}CO + 3H_{2}}$
$\ce{CH_{4}}$的相对分子质量为$16$，$\ce{3H_{2}}$的相对质量为$6$，则：
$\dfrac{16}{6}=\dfrac{32\ \mathrm{t}}{x}$
解得：$x=12\ \mathrm{t}$
答：理论上可以制得氢气的质量为$12\ \mathrm{t}$。
【答案】
(1)$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal{催化剂}3H_{2} + CO}$；(2)12 t
【知识点】
化学方程式书写、根据化学方程式的计算
【点评】
本题为化学基础题型，考察化学方程式书写及根据化学方程式的计算，侧重基础知识的应用，难度适中。
【难度系数】
0.7
第(1)问需根据题目给出的反应物（甲烷、水蒸气）、生成物（氢气、一氧化碳）及反应条件（催化剂），结合原子守恒原则配平化学方程式；第(2)问需利用第(1)问的正确化学方程式，找出甲烷与氢气的质量关系，通过设未知量、列比例式的规范步骤完成化学计算。
【解析】
(1) 甲烷（$\ce{CH_{4}}$）与水蒸气（$\ce{H_{2}O}$）在催化剂作用下反应，生成氢气（$\ce{H_{2}}$）和一氧化碳（$\ce{CO}$），根据原子守恒配平得化学方程式：$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal{催化剂}3H_{2} + CO}$。
(2) 解：设理论上可以制得氢气的质量为$x$。
反应的化学方程式为：$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal{催化剂}CO + 3H_{2}}$
$\ce{CH_{4}}$的相对分子质量为$16$，$\ce{3H_{2}}$的相对质量为$6$，则：
$\dfrac{16}{6}=\dfrac{32\ \mathrm{t}}{x}$
解得：$x=12\ \mathrm{t}$
答：理论上可以制得氢气的质量为$12\ \mathrm{t}$。
【答案】
(1)$\ce{CH_{4} + H_{2}O\xlongequal{催化剂}3H_{2} + CO}$；(2)12 t
【知识点】
化学方程式书写、根据化学方程式的计算
【点评】
本题为化学基础题型，考察化学方程式书写及根据化学方程式的计算，侧重基础知识的应用，难度适中。
【难度系数】
0.7
3.某高锰酸钾消毒片部分标签如图1所示，为测定其含量是否属实，探究小组的同学进行了如图2所示实验。
(1)该实验生成氧气的质量是
(2)计算说明该消毒片中高锰酸钾含量是否达标。(计算结果精确到0.1%)
(1)该实验生成氧气的质量是
0.32 g
。(2)计算说明该消毒片中高锰酸钾含量是否达标。(计算结果精确到0.1%)
答案
(1)0.32 g
(2)解:设生成0.32 g氧气需高锰酸钾的质量为x。
$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
316 32
x 0.32 g
$\dfrac{316}{32}=\dfrac{x}{0.32\ \mathrm{g}}$
$x=3.16\ \mathrm{g}$
高锰酸钾的质量分数$=\dfrac{3.16\ \mathrm{g}}{3.6\ \mathrm{g}}×100\%\approx87.8\%$
$85\%＜87.8\%＜90\%$,因此该消毒片中高锰酸钾含量达标。
答:该消毒片中高锰酸钾含量达标。
(2)解:设生成0.32 g氧气需高锰酸钾的质量为x。
$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
316 32
x 0.32 g
$\dfrac{316}{32}=\dfrac{x}{0.32\ \mathrm{g}}$
$x=3.16\ \mathrm{g}$
高锰酸钾的质量分数$=\dfrac{3.16\ \mathrm{g}}{3.6\ \mathrm{g}}×100\%\approx87.8\%$
$85\%＜87.8\%＜90\%$,因此该消毒片中高锰酸钾含量达标。
答:该消毒片中高锰酸钾含量达标。
解析
【分析】首先，第(1)问根据质量守恒定律，反应前后物质的总质量差即为生成氧气的质量，结合实验数据可得氧气质量；第(2)问利用高锰酸钾受热分解的化学方程式，由生成氧气的质量计算参加反应的高锰酸钾质量，再计算其在消毒片中的质量分数，最后与标签标注的范围对比，判断是否达标。
【解析】(1)根据质量守恒定律，反应生成氧气的质量为0.32 g；
(2)设生成0.32 g氧气需要高锰酸钾的质量为x，
$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
$\dfrac{316}{32}=\dfrac{x}{0.32\ \mathrm{g}}$，解得$x=3.16\ \mathrm{g}$；
该消毒片总质量为3.6 g，故高锰酸钾的质量分数为$\dfrac{3.16\ \mathrm{g}}{3.6\ \mathrm{g}}×100\%\approx87.8\%$；
因为85%＜87.8%＜90%，所以该消毒片中高锰酸钾含量达标。
【答案】(1)0.32 g；(2)该消毒片中高锰酸钾含量达标。
【知识点】根据化学方程式计算、质量守恒定律、物质纯度计算
【点评】本题结合生活实际考查化学计算，需掌握质量守恒定律求气体质量、化学方程式计算步骤及纯度计算，是初中化学基础题型，难度适中。
【难度系数】0.5
【解析】(1)根据质量守恒定律，反应生成氧气的质量为0.32 g；
(2)设生成0.32 g氧气需要高锰酸钾的质量为x，
$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
$\dfrac{316}{32}=\dfrac{x}{0.32\ \mathrm{g}}$，解得$x=3.16\ \mathrm{g}$；
该消毒片总质量为3.6 g，故高锰酸钾的质量分数为$\dfrac{3.16\ \mathrm{g}}{3.6\ \mathrm{g}}×100\%\approx87.8\%$；
因为85%＜87.8%＜90%，所以该消毒片中高锰酸钾含量达标。
【答案】(1)0.32 g；(2)该消毒片中高锰酸钾含量达标。
【知识点】根据化学方程式计算、质量守恒定律、物质纯度计算
【点评】本题结合生活实际考查化学计算，需掌握质量守恒定律求气体质量、化学方程式计算步骤及纯度计算，是初中化学基础题型，难度适中。
【难度系数】0.5
