登录
6. 一定量的木炭在盛有氮气和氧气混合气体的密闭容器中燃烧后生成$\ce{CO}$和$\ce{CO_{2}}$，且测得反应后所得$\ce{CO}$、$\ce{CO_{2}}$、$\ce{N_{2}}$的混合气体中碳元素的质量分数为$24\%$，则其中氮气的质量分数可能为（）。
A.$10\%$
B.$30\%$
C.$50\%$
D.$70\%$
A.$10\%$
B.$30\%$
C.$50\%$
D.$70\%$
答案
B
解析
使用极值法求解：
1. 假设混合气体中碳元素全部以$\ce{CO_{2}}$形式存在：$\ce{CO_{2}}$中碳元素的质量分数为$\frac{12}{44}$，已知碳元素总质量分数为24%，则$\ce{CO_{2}}$的总质量分数为$24\% ÷ \frac{12}{44}=88\%$，此时氮气的质量分数为$1-88\%=12\%$，为氮气的最小质量分数。
2. 假设混合气体中碳元素全部以$\ce{CO}$形式存在：$\ce{CO}$中碳元素的质量分数为$\frac{12}{28}$，则$\ce{CO}$的总质量分数为$24\% ÷ \frac{12}{28}=56\%$，此时氮气的质量分数为$1-56\%=44\%$，为氮气的最大质量分数。
实际反应同时生成$\ce{CO}$和$\ce{CO_{2}}$，因此氮气的质量分数介于12%~44%之间，只有30%符合该范围。
1. 假设混合气体中碳元素全部以$\ce{CO_{2}}$形式存在：$\ce{CO_{2}}$中碳元素的质量分数为$\frac{12}{44}$，已知碳元素总质量分数为24%，则$\ce{CO_{2}}$的总质量分数为$24\% ÷ \frac{12}{44}=88\%$，此时氮气的质量分数为$1-88\%=12\%$，为氮气的最小质量分数。
2. 假设混合气体中碳元素全部以$\ce{CO}$形式存在：$\ce{CO}$中碳元素的质量分数为$\frac{12}{28}$，则$\ce{CO}$的总质量分数为$24\% ÷ \frac{12}{28}=56\%$，此时氮气的质量分数为$1-56\%=44\%$，为氮气的最大质量分数。
实际反应同时生成$\ce{CO}$和$\ce{CO_{2}}$，因此氮气的质量分数介于12%~44%之间，只有30%符合该范围。
二、填空题
7. 阅读下列科技短文，回答问题。
中国科学家首次实现了以二氧化碳为原料，不依赖植物光合作用，直接人工合成淀粉$[(\mathrm{C}_6\mathrm{H}_{10}\mathrm{O}_5)_n]$。检测发现，人工合成淀粉分子与天然淀粉分子的结构组成一致。这一人工途径的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍。初步测试显示，在能量供给充足时，理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于我国5亩玉米地的平均年产淀粉量。这一突破为淀粉的车间生产打开了一个窗口，并为以二氧化碳为原料合成复杂分子开辟了新的技术路线。
（1）二氧化碳到淀粉的转变过程，是（填“物理”或“化学”）变化。
（2）二氧化碳人工合成淀粉需要11步反应，其中第一步反应为$\mathrm{CO}_2 + 3\mathrm{H}_2 \xlongequal{\mathrm{一定条件}} \mathrm{X} + \mathrm{CH}_3\mathrm{OH}$；第二步反应为$\mathrm{CH}_3\mathrm{OH} + \mathrm{O}_2 \xlongequal{\mathrm{一定条件}} \mathrm{Y} + \mathrm{HCHO}$。写出物质Y的化学式：。物质X和Y的组成元素相同，但这两种物质化学性质不同的原因是。
（3）在制造淀粉的过程中使用了催化剂，催化剂在反应前后质量和不变。
（4）下列有关说法正确的是（填字母）。
A. 人工合成淀粉可减缓粮食危机
B. 人工合成淀粉可降低空气中$\mathrm{CO}_2$含量
C. 淀粉的相对分子质量为162 g
D. 人工合成淀粉比玉米通过光合作用合成效率高
7. 阅读下列科技短文，回答问题。
中国科学家首次实现了以二氧化碳为原料，不依赖植物光合作用，直接人工合成淀粉$[(\mathrm{C}_6\mathrm{H}_{10}\mathrm{O}_5)_n]$。检测发现，人工合成淀粉分子与天然淀粉分子的结构组成一致。这一人工途径的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍。初步测试显示，在能量供给充足时，理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于我国5亩玉米地的平均年产淀粉量。这一突破为淀粉的车间生产打开了一个窗口，并为以二氧化碳为原料合成复杂分子开辟了新的技术路线。
（1）二氧化碳到淀粉的转变过程，是（填“物理”或“化学”）变化。
（2）二氧化碳人工合成淀粉需要11步反应，其中第一步反应为$\mathrm{CO}_2 + 3\mathrm{H}_2 \xlongequal{\mathrm{一定条件}} \mathrm{X} + \mathrm{CH}_3\mathrm{OH}$；第二步反应为$\mathrm{CH}_3\mathrm{OH} + \mathrm{O}_2 \xlongequal{\mathrm{一定条件}} \mathrm{Y} + \mathrm{HCHO}$。写出物质Y的化学式：。物质X和Y的组成元素相同，但这两种物质化学性质不同的原因是。
（3）在制造淀粉的过程中使用了催化剂，催化剂在反应前后质量和不变。
（4）下列有关说法正确的是（填字母）。
A. 人工合成淀粉可减缓粮食危机
B. 人工合成淀粉可降低空气中$\mathrm{CO}_2$含量
C. 淀粉的相对分子质量为162 g
D. 人工合成淀粉比玉米通过光合作用合成效率高
答案
解：
（1）化学
（2）$\mathrm{H_2O_2}$；分子的构成不同（或分子种类不同）
（3）化学性质
（4）ABD
（1）化学
（2）$\mathrm{H_2O_2}$；分子的构成不同（或分子种类不同）
（3）化学性质
（4）ABD
8. 二氧化氯（$\ce{ClO_{2}}$）是安全消毒剂，可由$\ce{NaClO_{2}}$与$\ce{Cl_{2}}$反应制得。
（1）配平化学方程式：$□\ce{NaClO_{2}} + □\ce{Cl_{2}} = □\ce{ClO_{2}} + □\ce{NaCl}$。
（2）71 g $\ce{Cl_{2}}$完全反应，理论上最多生成$\ce{ClO_{2}}$的质量为多少？（写出计算过程）
（1）配平化学方程式：$□\ce{NaClO_{2}} + □\ce{Cl_{2}} = □\ce{ClO_{2}} + □\ce{NaCl}$。
（2）71 g $\ce{Cl_{2}}$完全反应，理论上最多生成$\ce{ClO_{2}}$的质量为多少？（写出计算过程）
答案
解：
（1）配平化学方程式的系数依次为：$\boldsymbol{2}$、$\boldsymbol{1}$、$\boldsymbol{2}$、$\boldsymbol{2}$。
（2）设理论上最多生成$\ce{ClO_{2}}$的质量为$x$。
$\ce{2NaClO_{2} + Cl_{2} = 2ClO_{2} + 2NaCl}$
相对分子质量：$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 71\ \ \ \ \ \ 135$
已知量/未知量：$\ \ \ \ \ \ \ \ \ 71\ \mathrm{g}\ \ \ \ \ x$
$\frac{71}{135}=\frac{71\ \mathrm{g}}{x}$
解得：$x=135\ \mathrm{g}$
答：理论上最多生成$\ce{ClO_{2}}$的质量为135 g。
（1）配平化学方程式的系数依次为：$\boldsymbol{2}$、$\boldsymbol{1}$、$\boldsymbol{2}$、$\boldsymbol{2}$。
（2）设理论上最多生成$\ce{ClO_{2}}$的质量为$x$。
$\ce{2NaClO_{2} + Cl_{2} = 2ClO_{2} + 2NaCl}$
相对分子质量：$\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 71\ \ \ \ \ \ 135$
已知量/未知量：$\ \ \ \ \ \ \ \ \ 71\ \mathrm{g}\ \ \ \ \ x$
$\frac{71}{135}=\frac{71\ \mathrm{g}}{x}$
解得：$x=135\ \mathrm{g}$
答：理论上最多生成$\ce{ClO_{2}}$的质量为135 g。
