9. (2025·驻马店平舆期中)质量相同的$\ce{SO_{2}}$和$\ce{SO_{3}}$中,氧元素的质量比是 (
A.$5:6$
B.$2:3$
C.$1:1$
D.$4:5$
A
)A.$5:6$
B.$2:3$
C.$1:1$
D.$4:5$
答案
9. A 提示:设$\ce{SO_{2}}$和$\ce{SO_{3}}$的质量均为$m$,则两者所含氧元素的质量比为$(m×\dfrac{16×2}{32+16×2}×100\%):(m×\dfrac{16×3}{32+16×3}×100\%)=5:6$。
解析
【分析】
要计算质量相同的$\ce{SO_{2}}$和$\ce{SO_{3}}$中氧元素的质量比,可先设两者的质量均为$m$,再利用“某元素的质量=物质的质量×该元素在物质中的质量分数”,分别计算两种物质中氧元素的质量,最后求出两者氧元素的质量比,核心是掌握元素质量分数的计算方法。
【解析】
设$\ce{SO_{2}}$和$\ce{SO_{3}}$的质量均为$m$。
1. 计算$\ce{SO_{2}}$中氧元素的质量:$\ce{SO_{2}}$的相对分子质量为$32 + 16×2 = 64$,氧元素的质量分数为$\frac{16×2}{64} = \frac{1}{2}$,则$\ce{SO_{2}}$中氧元素的质量为$m×\frac{1}{2} = \frac{m}{2}$。
2. 计算$\ce{SO_{3}}$中氧元素的质量:$\ce{SO_{3}}$的相对分子质量为$32 + 16×3 = 80$,氧元素的质量分数为$\frac{16×3}{80} = \frac{3}{5}$,则$\ce{SO_{3}}$中氧元素的质量为$m×\frac{3}{5} = \frac{3m}{5}$。
3. 计算氧元素的质量比:$\frac{m}{2} : \frac{3m}{5} = 5:6$。
【答案】
A
【知识点】
化学式的有关计算;元素质量比计算
【点评】
本题是化学式计算的基础题型,解题关键是明确元素质量与物质质量、元素质量分数的关系,通过设相同质量简化计算,需注意相对分子质量和元素质量分数的计算准确性。
【难度系数】
0.6
要计算质量相同的$\ce{SO_{2}}$和$\ce{SO_{3}}$中氧元素的质量比,可先设两者的质量均为$m$,再利用“某元素的质量=物质的质量×该元素在物质中的质量分数”,分别计算两种物质中氧元素的质量,最后求出两者氧元素的质量比,核心是掌握元素质量分数的计算方法。
【解析】
设$\ce{SO_{2}}$和$\ce{SO_{3}}$的质量均为$m$。
1. 计算$\ce{SO_{2}}$中氧元素的质量:$\ce{SO_{2}}$的相对分子质量为$32 + 16×2 = 64$,氧元素的质量分数为$\frac{16×2}{64} = \frac{1}{2}$,则$\ce{SO_{2}}$中氧元素的质量为$m×\frac{1}{2} = \frac{m}{2}$。
2. 计算$\ce{SO_{3}}$中氧元素的质量:$\ce{SO_{3}}$的相对分子质量为$32 + 16×3 = 80$,氧元素的质量分数为$\frac{16×3}{80} = \frac{3}{5}$,则$\ce{SO_{3}}$中氧元素的质量为$m×\frac{3}{5} = \frac{3m}{5}$。
3. 计算氧元素的质量比:$\frac{m}{2} : \frac{3m}{5} = 5:6$。
【答案】
A
【知识点】
化学式的有关计算;元素质量比计算
【点评】
本题是化学式计算的基础题型,解题关键是明确元素质量与物质质量、元素质量分数的关系,通过设相同质量简化计算,需注意相对分子质量和元素质量分数的计算准确性。
【难度系数】
0.6
10. 食醋是厨房中常用的调味品,它的主要成分是乙酸,乙酸分子的模型如图所示,其中“$ \boldsymbol{ }$”代表一个碳原子,“○”代表一个氢原子,“$ \boldsymbol{ }$”代表一个氧原子。下列说法不正确的是(

A.乙酸是一种化合物
B.乙酸的相对分子质量为 60
C.乙酸中碳元素的质量分数为 60%
D.乙酸分子中的碳原子、氢原子、氧原子的个数比为 $1:2:1$
C
)A.乙酸是一种化合物
B.乙酸的相对分子质量为 60
C.乙酸中碳元素的质量分数为 60%
D.乙酸分子中的碳原子、氢原子、氧原子的个数比为 $1:2:1$
答案
10. C 提示:由乙酸分子的模型图可知,1个乙酸分子是由2个碳原子、4个氢原子和2个氧原子构成的,其化学式为$\ce{C_{2}H_{4}O_{2}}$。乙酸是由碳、氢、氧三种元素组成的化合物;乙酸的相对分子质量为$12×2+1×4+16×2=60$;乙酸中碳元素的质量分数为$\dfrac{12×2}{60}×100\%=40\%$;乙酸分子中的碳原子、氢原子、氧原子的个数比为$2:4:2=1:2:1$。
解析
【分析】首先根据乙酸分子的模型,确定1个乙酸分子的构成:2个碳原子、4个氢原子、2个氧原子,得出化学式为$\ce{C_{2}H_{4}O_{2}}$。再逐一分析各选项,结合化合物定义、相对分子质量计算、元素质量分数计算、原子个数比的规则,找出错误选项。
【解析】由乙酸分子模型可知,1个乙酸分子由2个碳原子、4个氢原子和2个氧原子构成,化学式为$\ce{C_{2}H_{4}O_{2}}$。
选项A:乙酸由碳、氢、氧三种元素组成,属于化合物,该说法正确。
选项B:乙酸的相对分子质量 = $12×2 + 1×4 + 16×2 = 60$,该说法正确。
选项C:乙酸中碳元素的质量分数 = $\frac{12×2}{60}×100\% = 40\%$,并非60%,该说法错误。
选项D:乙酸分子中碳原子、氢原子、氧原子的个数比为$2:4:2 = 1:2:1$,该说法正确。
综上,不正确的选项是C。
【答案】C
【知识点】化学式的意义、相对分子质量计算、元素质量分数计算
【点评】本题通过分子模型考查乙酸的相关化学知识,需先根据模型确定化学式,再结合化学式完成化合物判断、相关计算,属于化学基础题型,侧重对化学式核心知识的应用。
【难度系数】0.6
【解析】由乙酸分子模型可知,1个乙酸分子由2个碳原子、4个氢原子和2个氧原子构成,化学式为$\ce{C_{2}H_{4}O_{2}}$。
选项A:乙酸由碳、氢、氧三种元素组成,属于化合物,该说法正确。
选项B:乙酸的相对分子质量 = $12×2 + 1×4 + 16×2 = 60$,该说法正确。
选项C:乙酸中碳元素的质量分数 = $\frac{12×2}{60}×100\% = 40\%$,并非60%,该说法错误。
选项D:乙酸分子中碳原子、氢原子、氧原子的个数比为$2:4:2 = 1:2:1$,该说法正确。
综上,不正确的选项是C。
【答案】C
【知识点】化学式的意义、相对分子质量计算、元素质量分数计算
【点评】本题通过分子模型考查乙酸的相关化学知识,需先根据模型确定化学式,再结合化学式完成化合物判断、相关计算,属于化学基础题型,侧重对化学式核心知识的应用。
【难度系数】0.6
11. 某物质中的元素质量分数分别为
C:68.29%, H:6.23%, O:21.68%,其余
为氮。若已知其相对分子质量不超过
400,则一个该物质分子中氮原子个数为
(
A.3
B.1
C.2
D.4
C:68.29%, H:6.23%, O:21.68%,其余
为氮。若已知其相对分子质量不超过
400,则一个该物质分子中氮原子个数为
(
B
)A.3
B.1
C.2
D.4
答案
11. B 提示:设一个该物质分子中氮原子个数为$x$,则氮元素的质量分数为$(1-68.29\%-6.23\%-21.68\%)=\dfrac{14x}{400}×100\%$,解得$x≈1.086$,所以氮原子个数为1。
解析
【分析】
要解决该问题,需先计算氮元素的质量分数,再结合氮原子相对原子质量、相对分子质量的限制条件,通过公式推导氮原子个数。步骤为:1. 计算氮元素的质量分数;2. 设氮原子个数为x,利用氮的质量分数公式建立关系;3. 结合相对分子质量不超过400的条件,求解x的整数解。
【解析】
1. 计算氮元素的质量分数:
氮元素的质量分数 = 1 - C的质量分数 - H的质量分数 - O的质量分数
= 1 - 68.29% - 6.23% - 21.68% = 3.8%
2. 设一个该物质分子中氮原子个数为x,该物质相对分子质量为M,根据元素质量分数公式:
氮元素的质量分数 = (氮原子总相对原子质量 / 相对分子质量) ×100%
即:3.8% = (14x / M) ×100%,整理得 M = (14x) / 0.038
3. 结合题目条件:相对分子质量M ≤400,代入得:
(14x) / 0.038 ≤400
解不等式:14x ≤400×0.038 =15.2 → x ≤15.2/14≈1.086
由于氮原子个数x为正整数,故x=1。
【答案】
B
【知识点】
元素质量分数计算、相对分子质量与原子个数的关系
【点评】
本题考查根据元素质量分数和相对分子质量确定分子中原子个数,核心是利用元素质量分数公式建立等式,结合相对分子质量的限制条件求解,需注意原子个数为整数的隐含条件,难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决该问题,需先计算氮元素的质量分数,再结合氮原子相对原子质量、相对分子质量的限制条件,通过公式推导氮原子个数。步骤为:1. 计算氮元素的质量分数;2. 设氮原子个数为x,利用氮的质量分数公式建立关系;3. 结合相对分子质量不超过400的条件,求解x的整数解。
【解析】
1. 计算氮元素的质量分数:
氮元素的质量分数 = 1 - C的质量分数 - H的质量分数 - O的质量分数
= 1 - 68.29% - 6.23% - 21.68% = 3.8%
2. 设一个该物质分子中氮原子个数为x,该物质相对分子质量为M,根据元素质量分数公式:
氮元素的质量分数 = (氮原子总相对原子质量 / 相对分子质量) ×100%
即:3.8% = (14x / M) ×100%,整理得 M = (14x) / 0.038
3. 结合题目条件:相对分子质量M ≤400,代入得:
(14x) / 0.038 ≤400
解不等式:14x ≤400×0.038 =15.2 → x ≤15.2/14≈1.086
由于氮原子个数x为正整数,故x=1。
【答案】
B
【知识点】
元素质量分数计算、相对分子质量与原子个数的关系
【点评】
本题考查根据元素质量分数和相对分子质量确定分子中原子个数,核心是利用元素质量分数公式建立等式,结合相对分子质量的限制条件求解,需注意原子个数为整数的隐含条件,难度适中。
【难度系数】
0.6
12. 铁元素主要存在于人体血液中,是血红蛋白的成分,人体缺铁会引起贫血。富马酸亚铁是常用的补铁剂,其相对分子质量为170。如表所示是某品牌补铁剂的标签,下列说法正确的是(

A.$x=5$
B.富马酸亚铁中铁元素的化合价为$+2$
C.富马酸亚铁中氢、氧元素的质量比为$1:16$
D.每包富马亚酸颗粒中含有铁元素质量为$0.1\ \mathrm{g}$
B
)A.$x=5$
B.富马酸亚铁中铁元素的化合价为$+2$
C.富马酸亚铁中氢、氧元素的质量比为$1:16$
D.每包富马亚酸颗粒中含有铁元素质量为$0.1\ \mathrm{g}$
答案
12. B 提示:富马酸亚铁的相对分子质量为170,则$12×x+1×2+56+16×4=170$,$x=4$;富马酸亚铁中的“亚铁”说明铁元素的化合价为$+2$;富马酸亚铁中氢、氧元素的质量比为$(1×2):(16×4)=1:32$;每包含富马酸亚铁0.2 g,则每包富马酸亚铁颗粒中含有铁元素质量为$0.2\ \mathrm{g}×\dfrac{56}{170}×100\%≈0.066\ \mathrm{g}$。
解析
【分析】本题围绕富马酸亚铁的化学式,考查化学式的相关计算及化合价判断。解题思路:首先利用相对分子质量的计算公式求出化学式中的x值,再根据“亚铁”的含义判断铁元素化合价,接着计算氢、氧元素的质量比,最后计算每包富马酸亚铁中含铁元素的质量,逐一分析各选项的正误。
【解析】1. 计算x值:富马酸亚铁的相对分子质量为170,根据相对分子质量=各原子相对原子质量之和,可得:$12x + 1×2 + 56 + 16×4 = 170$,计算得$12x + 122 =170$,解得$x=4$,故A选项错误。
2. 判断铁元素化合价:富马酸亚铁名称中的“亚铁”表明铁元素的化合价为+2价,故B选项正确。
3. 计算氢、氧元素质量比:氢、氧元素的质量比为$(1×2):(16×4)=2:64=1:32$,并非1:16,故C选项错误。
4. 计算每包中铁元素质量:每包含富马酸亚铁0.2g,铁元素的质量为$0.2\ \mathrm{g}×\dfrac{56}{170}×100\%≈0.066\ \mathrm{g}$,并非0.1g,故D选项错误。
【答案】B
【知识点】化学式计算、化合价判断
【点评】本题是化学式相关知识的基础应用题,需要掌握相对分子质量、元素质量比、元素质量的计算方法,以及根据名称判断化合价,属于基础题型,难度适中。
【难度系数】0.5
【解析】1. 计算x值:富马酸亚铁的相对分子质量为170,根据相对分子质量=各原子相对原子质量之和,可得:$12x + 1×2 + 56 + 16×4 = 170$,计算得$12x + 122 =170$,解得$x=4$,故A选项错误。
2. 判断铁元素化合价:富马酸亚铁名称中的“亚铁”表明铁元素的化合价为+2价,故B选项正确。
3. 计算氢、氧元素质量比:氢、氧元素的质量比为$(1×2):(16×4)=2:64=1:32$,并非1:16,故C选项错误。
4. 计算每包中铁元素质量:每包含富马酸亚铁0.2g,铁元素的质量为$0.2\ \mathrm{g}×\dfrac{56}{170}×100\%≈0.066\ \mathrm{g}$,并非0.1g,故D选项错误。
【答案】B
【知识点】化学式计算、化合价判断
【点评】本题是化学式相关知识的基础应用题,需要掌握相对分子质量、元素质量比、元素质量的计算方法,以及根据名称判断化合价,属于基础题型,难度适中。
【难度系数】0.5
13. 石灰石的主要成分为碳酸钙(化学式为$\ce{CaCO_{3}}$),实验测得某石灰石中钙元素的质量分数为$36\%$(杂质不含钙元素),则该石灰石中碳酸钙的质量分数为(
A.$40\%$
B.$60\%$
C.$80\%$
D.$90\%$
D
)A.$40\%$
B.$60\%$
C.$80\%$
D.$90\%$
答案
13. D 提示:该石灰石中碳酸钙的质量分数为$\dfrac{36\%}{\dfrac{40}{40+12+16×3}×100\%}=90\%$。
解析
【分析】本题考查混合物中纯净物质量分数的计算,解题关键是明确石灰石中的钙元素全部来自碳酸钙(杂质不含钙)。首先需计算纯净碳酸钙中钙元素的质量分数,再根据“石灰石中钙的质量分数 = 石灰石中碳酸钙的质量分数 × 纯碳酸钙中钙的质量分数”的关系,推导得出碳酸钙的质量分数等于石灰石中钙的质量分数除以纯碳酸钙中钙的质量分数。
【解析】1. 计算纯净碳酸钙($\ce{CaCO_{3}}$)中钙元素的质量分数:$\ce{CaCO_{3}}$的相对分子质量为$40 + 12 + 16×3 = 100$,钙元素的质量分数 = $\dfrac{40}{100}×100\% = 40\%$;2. 设石灰石中碳酸钙的质量分数为$x$,因杂质不含钙,故石灰石中钙的质量分数 = $x × 40\%$,已知石灰石中钙的质量分数为$36\%$,则$x = \dfrac{36\%}{40\%} = 90\%$。
【答案】D
【知识点】化学式相关计算、混合物质量分数计算
【点评】本题为初中化学基础计算题型,核心是利用元素质量守恒关系,理清混合物中元素质量与对应纯净物质量的比例关系,只要掌握基本公式即可顺利解答,难度较低。
【难度系数】0.8
【解析】1. 计算纯净碳酸钙($\ce{CaCO_{3}}$)中钙元素的质量分数:$\ce{CaCO_{3}}$的相对分子质量为$40 + 12 + 16×3 = 100$,钙元素的质量分数 = $\dfrac{40}{100}×100\% = 40\%$;2. 设石灰石中碳酸钙的质量分数为$x$,因杂质不含钙,故石灰石中钙的质量分数 = $x × 40\%$,已知石灰石中钙的质量分数为$36\%$,则$x = \dfrac{36\%}{40\%} = 90\%$。
【答案】D
【知识点】化学式相关计算、混合物质量分数计算
【点评】本题为初中化学基础计算题型,核心是利用元素质量守恒关系,理清混合物中元素质量与对应纯净物质量的比例关系,只要掌握基本公式即可顺利解答,难度较低。
【难度系数】0.8
14. (2025·信阳期中)经测某硝酸铵样品中氮元素的质量分数为37%,则该样品中可能含有的杂质是(
A.$\ce{NH_{4}HCO_{3}}$(含氮量为17.7%)
B.$\ce{(NH_{4})_{2}SO_{4}}$(含氮量为21.2%)
C.$\ce{CO(NH_{2})_{2}}$(含氮量为46.7%)
D.$\ce{NH_{4}Cl}$(含氮量为26.2%)
C
)A.$\ce{NH_{4}HCO_{3}}$(含氮量为17.7%)
B.$\ce{(NH_{4})_{2}SO_{4}}$(含氮量为21.2%)
C.$\ce{CO(NH_{2})_{2}}$(含氮量为46.7%)
D.$\ce{NH_{4}Cl}$(含氮量为26.2%)
答案
14. C 提示:硝酸铵中氮元素的质量分数为$\dfrac{14×2}{14×2+1×4+16×3}×100\%=35\%<37\%$,则杂质中氮元素的质量分数应大于37%,$\ce{CO(NH_{2})_{2}}$(含氮量为46.7%)符合要求。
解析
【分析】
首先计算纯硝酸铵中氮元素的质量分数,再依据混合物含氮量的平均值原理:混合物的平均含氮量介于各组分含氮量之间。已知样品含氮量为37%,纯硝酸铵含氮量为35%,因此杂质的含氮量必须大于37%,才能使混合后样品的含氮量达到37%,据此对比选项即可选出答案。
【解析】
1. 计算纯硝酸铵中氮元素的质量分数:
硝酸铵的化学式为$\ce{NH_{4}NO_{3}}$,其相对分子质量为$14×2 + 1×4 + 16×3 = 80$,氮元素的质量分数为$\dfrac{14×2}{80}×100\% = 35\%$。
2. 根据平均值原理:样品的含氮量(37%)介于纯硝酸铵(35%)和杂质的含氮量之间,因此杂质的含氮量需大于37%。
3. 对比选项:A选项含氮17.7%、B选项21.2%、D选项26.2%均小于37%,只有C选项$\ce{CO(NH_{2})_{2}}$的含氮量46.7%大于37%,符合要求。
【答案】
C
【知识点】
化学式中元素质量分数计算;平均值法应用
【点评】
本题利用平均值法判断混合物的组成,是化学计算中常见的基础题型,核心是理解“混合物的平均量介于各组分量之间”的原理,掌握该方法可快速解决此类问题。
【难度系数】
0.5
首先计算纯硝酸铵中氮元素的质量分数,再依据混合物含氮量的平均值原理:混合物的平均含氮量介于各组分含氮量之间。已知样品含氮量为37%,纯硝酸铵含氮量为35%,因此杂质的含氮量必须大于37%,才能使混合后样品的含氮量达到37%,据此对比选项即可选出答案。
【解析】
1. 计算纯硝酸铵中氮元素的质量分数:
硝酸铵的化学式为$\ce{NH_{4}NO_{3}}$,其相对分子质量为$14×2 + 1×4 + 16×3 = 80$,氮元素的质量分数为$\dfrac{14×2}{80}×100\% = 35\%$。
2. 根据平均值原理:样品的含氮量(37%)介于纯硝酸铵(35%)和杂质的含氮量之间,因此杂质的含氮量需大于37%。
3. 对比选项:A选项含氮17.7%、B选项21.2%、D选项26.2%均小于37%,只有C选项$\ce{CO(NH_{2})_{2}}$的含氮量46.7%大于37%,符合要求。
【答案】
C
【知识点】
化学式中元素质量分数计算;平均值法应用
【点评】
本题利用平均值法判断混合物的组成,是化学计算中常见的基础题型,核心是理解“混合物的平均量介于各组分量之间”的原理,掌握该方法可快速解决此类问题。
【难度系数】
0.5
15. 物质之间存在联系,找出联系、发现规律是我们学好化学的一种基本方法。
(1)请你仿照下表中的示例,找出$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CH_{4}}$、$\ce{C_{2}H_{2}}$(乙炔)、$\ce{C_{2}H_{4}}$(乙烯)这四种气体之间存在的另外两个规律并排序。

(2)某气体由$\ce{CH_{4}}$、$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{C_{2}H_{4}}$中的一种或几种组成,取该气体样品在氧气中完全燃烧,测得生成的二氧化碳和水的质量比为$22:9$。下列对该气体组成判断正确的是
A. 该气体中一定含有$\ce{C_{2}H_{4}}$
B. 该气体中一定没有$\ce{CH_{4}}$
C. 该气体中可能含有$\ce{C_{2}H_{2}}$
D. 该气体不可能同时含有$\ce{CH_{4}}$、$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{C_{2}H_{4}}$

(1)请你仿照下表中的示例,找出$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CH_{4}}$、$\ce{C_{2}H_{2}}$(乙炔)、$\ce{C_{2}H_{4}}$(乙烯)这四种气体之间存在的另外两个规律并排序。
(2)某气体由$\ce{CH_{4}}$、$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{C_{2}H_{4}}$中的一种或几种组成,取该气体样品在氧气中完全燃烧,测得生成的二氧化碳和水的质量比为$22:9$。下列对该气体组成判断正确的是
C
(填字母)。A. 该气体中一定含有$\ce{C_{2}H_{4}}$
B. 该气体中一定没有$\ce{CH_{4}}$
C. 该气体中可能含有$\ce{C_{2}H_{2}}$
D. 该气体不可能同时含有$\ce{CH_{4}}$、$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{C_{2}H_{4}}$
答案
15. (1) 所含碳元素的质量分数由大到小 $\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{C_{2}H_{4}}$、$\ce{CH_{4}}$、$\ce{CO_{2}}$ 一个分子中所含原子总数由多到少 $\ce{C_{2}H_{4}}$、$\ce{CH_{4}}$、$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{CO_{2}}$(合理均可) (2) C
提示:(2) 某气体由$\ce{CH_{4}}$、$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{C_{2}H_{4}}$中的一种或几种组成,取该气体样品在氧气中完全燃烧,测得生成的二氧化碳和水的质量比为$22:9$,据此可确定该气体样品中碳、氢原子数之比为$\dfrac{\dfrac{22×\dfrac{12}{44}×100\%}{12}}{\dfrac{9×\dfrac{2}{18}×100\%}{1}}=1:2$,据此可确定该气体样品可能是$\ce{C_{2}H_{4}}$、$\ce{CH_{4}}$与$\ce{C_{2}H_{2}}$的混合气体或$\ce{CH_{4}}$与$\ce{C_{2}H_{2}}$的混合气体或$\ce{C_{2}H_{4}}$一种气体。
提示:(2) 某气体由$\ce{CH_{4}}$、$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{C_{2}H_{4}}$中的一种或几种组成,取该气体样品在氧气中完全燃烧,测得生成的二氧化碳和水的质量比为$22:9$,据此可确定该气体样品中碳、氢原子数之比为$\dfrac{\dfrac{22×\dfrac{12}{44}×100\%}{12}}{\dfrac{9×\dfrac{2}{18}×100\%}{1}}=1:2$,据此可确定该气体样品可能是$\ce{C_{2}H_{4}}$、$\ce{CH_{4}}$与$\ce{C_{2}H_{2}}$的混合气体或$\ce{CH_{4}}$与$\ce{C_{2}H_{2}}$的混合气体或$\ce{C_{2}H_{4}}$一种气体。
解析
【分析】
第(1)问:要找出四种气体($\ce{CO_{2}}$、$\ce{CH_{4}}$、$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{C_{2}H_{4}}$)的规律,可从化学式相关的常见量入手,如碳元素质量分数、分子中原子总数等,计算每种气体对应量的数值后按要求排序即可。
第(2)问:根据质量守恒定律,气体燃烧生成的$\ce{CO_{2}}$中的C元素、$\ce{H_{2}O}$中的H元素全部来自原气体,先由$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$的质量比算出原气体中C、H原子个数比,再结合三种气体各自的C、H原子比,用平均值法判断混合气体的可能组成,最后分析选项得出答案。
【解析】
(1)计算各气体的碳元素质量分数:
$\ce{CO_{2}}$:$\dfrac{12}{12+16×2}=\dfrac{12}{44}\approx27.3\%$
$\ce{CH_{4}}$:$\dfrac{12}{12+4}=\dfrac{12}{16}=75\%$
$\ce{C_{2}H_{2}}$:$\dfrac{12×2}{12×2+2}=\dfrac{24}{26}\approx92.3\%$
$\ce{C_{2}H_{4}}$:$\dfrac{12×2}{12×2+4}=\dfrac{24}{28}\approx85.7\%$
因此碳元素质量分数由大到小排序为:$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{C_{2}H_{4}}$、$\ce{CH_{4}}$、$\ce{CO_{2}}$。
计算各气体分子的原子总数:
$\ce{CO_{2}}$:$1+2=3$个
$\ce{CH_{4}}$:$1+4=5$个
$\ce{C_{2}H_{2}}$:$2+2=4$个
$\ce{C_{2}H_{4}}$:$2+4=6$个
因此分子中原子总数由多到少排序为:$\ce{C_{2}H_{4}}$、$\ce{CH_{4}}$、$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{CO_{2}}$(合理即可)。
(2)设生成$\ce{CO_{2}}$质量为$22g$,$\ce{H_{2}O}$质量为$9g$,根据质量守恒:
气体中C元素质量 = $22g×\dfrac{12}{44}=6g$,
气体中H元素质量 = $9g×\dfrac{2}{18}=1g$,
则气体中C、H原子个数比 = $\dfrac{6g}{12}:\dfrac{1g}{1}=1:2$。
三种气体的C、H原子比:$\ce{CH_{4}}$为$1:4$,$\ce{C_{2}H_{2}}$为$1:1$,$\ce{C_{2}H_{4}}$为$1:2$。
要使混合气体平均C、H比为$1:2$,可能的组合有:①纯$\ce{C_{2}H_{4}}$;②$\ce{CH_{4}}$与$\ce{C_{2}H_{2}}$按比例混合;③$\ce{CH_{4}}$、$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{C_{2}H_{4}}$按比例混合。
分析选项:
A. 一定含$\ce{C_{2}H_{4}}$:错误,组合②不含$\ce{C_{2}H_{4}}$;
B. 一定没有$\ce{CH_{4}}$:错误,组合②含$\ce{CH_{4}}$;
C. 可能含有$\ce{C_{2}H_{2}}$:正确,组合②、③均含$\ce{C_{2}H_{2}}$;
D. 不可能同时含有三种气体:错误,组合③可实现。
因此选C。
【答案】
(1)碳元素质量分数由大到小:$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{C_{2}H_{4}}$、$\ce{CH_{4}}$、$\ce{CO_{2}}$;分子中原子总数由多到少:$\ce{C_{2}H_{4}}$、$\ce{CH_{4}}$、$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{CO_{2}}$(合理即可);(2)C
【知识点】
化学式的计算、质量守恒定律、混合气体组成推断
【点评】
本题结合化学式计算与质量守恒定律,考查规律总结能力及平均值法判断混合气体组成的应用,需掌握元素质量分数、原子个数比的计算方法,难度适中,适合中等水平学生解答。
【难度系数】
0.5
第(1)问:要找出四种气体($\ce{CO_{2}}$、$\ce{CH_{4}}$、$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{C_{2}H_{4}}$)的规律,可从化学式相关的常见量入手,如碳元素质量分数、分子中原子总数等,计算每种气体对应量的数值后按要求排序即可。
第(2)问:根据质量守恒定律,气体燃烧生成的$\ce{CO_{2}}$中的C元素、$\ce{H_{2}O}$中的H元素全部来自原气体,先由$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$的质量比算出原气体中C、H原子个数比,再结合三种气体各自的C、H原子比,用平均值法判断混合气体的可能组成,最后分析选项得出答案。
【解析】
(1)计算各气体的碳元素质量分数:
$\ce{CO_{2}}$:$\dfrac{12}{12+16×2}=\dfrac{12}{44}\approx27.3\%$
$\ce{CH_{4}}$:$\dfrac{12}{12+4}=\dfrac{12}{16}=75\%$
$\ce{C_{2}H_{2}}$:$\dfrac{12×2}{12×2+2}=\dfrac{24}{26}\approx92.3\%$
$\ce{C_{2}H_{4}}$:$\dfrac{12×2}{12×2+4}=\dfrac{24}{28}\approx85.7\%$
因此碳元素质量分数由大到小排序为:$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{C_{2}H_{4}}$、$\ce{CH_{4}}$、$\ce{CO_{2}}$。
计算各气体分子的原子总数:
$\ce{CO_{2}}$:$1+2=3$个
$\ce{CH_{4}}$:$1+4=5$个
$\ce{C_{2}H_{2}}$:$2+2=4$个
$\ce{C_{2}H_{4}}$:$2+4=6$个
因此分子中原子总数由多到少排序为:$\ce{C_{2}H_{4}}$、$\ce{CH_{4}}$、$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{CO_{2}}$(合理即可)。
(2)设生成$\ce{CO_{2}}$质量为$22g$,$\ce{H_{2}O}$质量为$9g$,根据质量守恒:
气体中C元素质量 = $22g×\dfrac{12}{44}=6g$,
气体中H元素质量 = $9g×\dfrac{2}{18}=1g$,
则气体中C、H原子个数比 = $\dfrac{6g}{12}:\dfrac{1g}{1}=1:2$。
三种气体的C、H原子比:$\ce{CH_{4}}$为$1:4$,$\ce{C_{2}H_{2}}$为$1:1$,$\ce{C_{2}H_{4}}$为$1:2$。
要使混合气体平均C、H比为$1:2$,可能的组合有:①纯$\ce{C_{2}H_{4}}$;②$\ce{CH_{4}}$与$\ce{C_{2}H_{2}}$按比例混合;③$\ce{CH_{4}}$、$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{C_{2}H_{4}}$按比例混合。
分析选项:
A. 一定含$\ce{C_{2}H_{4}}$:错误,组合②不含$\ce{C_{2}H_{4}}$;
B. 一定没有$\ce{CH_{4}}$:错误,组合②含$\ce{CH_{4}}$;
C. 可能含有$\ce{C_{2}H_{2}}$:正确,组合②、③均含$\ce{C_{2}H_{2}}$;
D. 不可能同时含有三种气体:错误,组合③可实现。
因此选C。
【答案】
(1)碳元素质量分数由大到小:$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{C_{2}H_{4}}$、$\ce{CH_{4}}$、$\ce{CO_{2}}$;分子中原子总数由多到少:$\ce{C_{2}H_{4}}$、$\ce{CH_{4}}$、$\ce{C_{2}H_{2}}$、$\ce{CO_{2}}$(合理即可);(2)C
【知识点】
化学式的计算、质量守恒定律、混合气体组成推断
【点评】
本题结合化学式计算与质量守恒定律,考查规律总结能力及平均值法判断混合气体组成的应用,需掌握元素质量分数、原子个数比的计算方法,难度适中,适合中等水平学生解答。
【难度系数】
0.5
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