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1[2025黑龙江鸡西调研,中]点燃$\ce{H_{2}}$、$\ce{O_{2}}$和$\ce{N_{2}}$的混合气体20 g，充分反应后生成18 g水，则剩余的一定不是（
A.$\ce{O_{2}}$和$\ce{N_{2}}$的混合气体2 g
B.$\ce{H_{2}}$和$\ce{N_{2}}$的混合气体2 g
C.$\ce{H_{2}}$、$\ce{O_{2}}$和$\ce{N_{2}}$的混合气体2 g
D.2 g $\ce{N_{2}}$
C
）A.$\ce{O_{2}}$和$\ce{N_{2}}$的混合气体2 g
B.$\ce{H_{2}}$和$\ce{N_{2}}$的混合气体2 g
C.$\ce{H_{2}}$、$\ce{O_{2}}$和$\ce{N_{2}}$的混合气体2 g
D.2 g $\ce{N_{2}}$
答案
C
【解析】根据化学方程式进行计算,设生成18 g水需要参加反应的氢气质量为x,氧气质量为y,则
$2\ce{H_{2} + O_{2}\xlongequal{点燃}2H_{2}O}$
4 32 36
x y 18 g
$\dfrac{4}{36}=\dfrac{x}{18\ \mathrm{g}}$ $x=\dfrac{4×18\ \mathrm{g}}{36}=2\ \mathrm{g}$
$\dfrac{32}{36}=\dfrac{y}{18\ \mathrm{g}}$ $y=\dfrac{32×18\ \mathrm{g}}{36}=16\ \mathrm{g}$
所以剩余的2 g气体有可能是氢气和氮气的混合物,有可能是氧气和氮气的混合物,也可能全部是氮气。故选C。
关键点拨
解答本题的关键是求出充分反应后生成18 g水需要参加反应的氢气和氧气的质量,剩余的气体不可能同时含有氢气和氧气。
【解析】根据化学方程式进行计算,设生成18 g水需要参加反应的氢气质量为x,氧气质量为y,则
$2\ce{H_{2} + O_{2}\xlongequal{点燃}2H_{2}O}$
4 32 36
x y 18 g
$\dfrac{4}{36}=\dfrac{x}{18\ \mathrm{g}}$ $x=\dfrac{4×18\ \mathrm{g}}{36}=2\ \mathrm{g}$
$\dfrac{32}{36}=\dfrac{y}{18\ \mathrm{g}}$ $y=\dfrac{32×18\ \mathrm{g}}{36}=16\ \mathrm{g}$
所以剩余的2 g气体有可能是氢气和氮气的混合物,有可能是氧气和氮气的混合物,也可能全部是氮气。故选C。
关键点拨
解答本题的关键是求出充分反应后生成18 g水需要参加反应的氢气和氧气的质量,剩余的气体不可能同时含有氢气和氧气。
解析
【分析】
首先，$\ce{H_{2}}$与$\ce{O_{2}}$在点燃条件下反应生成$\ce{H_{2}O}$，$\ce{N_{2}}$不参与反应。需先根据生成水的质量计算参加反应的$\ce{H_{2}}$和$\ce{O_{2}}$的质量，再结合总混合气体质量算出剩余气体质量，最后依据“能反应的气体不能共存”分析剩余气体的可能组成，判断选项。
【解析】
解：设生成18g水需要参加反应的$\ce{H_{2}}$质量为$x$，$\ce{O_{2}}$质量为$y$。
$\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{点燃}2H_{2}O}$
相对质量：$\ce{4}$ $\ce{32}$ $\ce{36}$
实际质量：$\ce{x}$ $\ce{y}$ $\ce{18g}$
根据比例关系：
$\dfrac{4}{36}=\dfrac{x}{18\ \mathrm{g}}$，解得$x=2\ \mathrm{g}$；
$\dfrac{32}{36}=\dfrac{y}{18\ \mathrm{g}}$，解得$y=16\ \mathrm{g}$；
参加反应的$\ce{H_{2}}$和$\ce{O_{2}}$总质量为$2\ \mathrm{g}+16\ \mathrm{g}=18\ \mathrm{g}$，因此剩余气体质量为$20\ \mathrm{g}-18\ \mathrm{g}=2\ \mathrm{g}$。
由于$\ce{H_{2}}$和$\ce{O_{2}}$会继续反应，不能共存，所以剩余气体的可能情况：①仅$\ce{N_{2}}$（2g）；②$\ce{H_{2}}$和$\ce{N_{2}}$的混合气体；③$\ce{O_{2}}$和$\ce{N_{2}}$的混合气体。
分析选项：A选项为$\ce{O_{2}}$和$\ce{N_{2}}$的混合气体2g，可能；B选项为$\ce{H_{2}}$和$\ce{N_{2}}$的混合气体2g，可能；C选项含$\ce{H_{2}}$、$\ce{O_{2}}$和$\ce{N_{2}}$，同时存在能反应的$\ce{H_{2}}$和$\ce{O_{2}}$，不可能；D选项为2g $\ce{N_{2}}$，可能。故选C。
【答案】
C
【知识点】
根据化学方程式计算，反应后气体成分分析
【点评】
本题结合化学方程式计算考查反应后气体组成的判断，核心是明确可反应的气体无法同时剩余，需先计算反应消耗的反应物质量，再推导剩余气体的可能组合，难度适中。
【难度系数】
0.5
首先，$\ce{H_{2}}$与$\ce{O_{2}}$在点燃条件下反应生成$\ce{H_{2}O}$，$\ce{N_{2}}$不参与反应。需先根据生成水的质量计算参加反应的$\ce{H_{2}}$和$\ce{O_{2}}$的质量，再结合总混合气体质量算出剩余气体质量，最后依据“能反应的气体不能共存”分析剩余气体的可能组成，判断选项。
【解析】
解：设生成18g水需要参加反应的$\ce{H_{2}}$质量为$x$，$\ce{O_{2}}$质量为$y$。
$\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{点燃}2H_{2}O}$
相对质量：$\ce{4}$ $\ce{32}$ $\ce{36}$
实际质量：$\ce{x}$ $\ce{y}$ $\ce{18g}$
根据比例关系：
$\dfrac{4}{36}=\dfrac{x}{18\ \mathrm{g}}$，解得$x=2\ \mathrm{g}$；
$\dfrac{32}{36}=\dfrac{y}{18\ \mathrm{g}}$，解得$y=16\ \mathrm{g}$；
参加反应的$\ce{H_{2}}$和$\ce{O_{2}}$总质量为$2\ \mathrm{g}+16\ \mathrm{g}=18\ \mathrm{g}$，因此剩余气体质量为$20\ \mathrm{g}-18\ \mathrm{g}=2\ \mathrm{g}$。
由于$\ce{H_{2}}$和$\ce{O_{2}}$会继续反应，不能共存，所以剩余气体的可能情况：①仅$\ce{N_{2}}$（2g）；②$\ce{H_{2}}$和$\ce{N_{2}}$的混合气体；③$\ce{O_{2}}$和$\ce{N_{2}}$的混合气体。
分析选项：A选项为$\ce{O_{2}}$和$\ce{N_{2}}$的混合气体2g，可能；B选项为$\ce{H_{2}}$和$\ce{N_{2}}$的混合气体2g，可能；C选项含$\ce{H_{2}}$、$\ce{O_{2}}$和$\ce{N_{2}}$，同时存在能反应的$\ce{H_{2}}$和$\ce{O_{2}}$，不可能；D选项为2g $\ce{N_{2}}$，可能。故选C。
【答案】
C
【知识点】
根据化学方程式计算，反应后气体成分分析
【点评】
本题结合化学方程式计算考查反应后气体组成的判断，核心是明确可反应的气体无法同时剩余，需先计算反应消耗的反应物质量，再推导剩余气体的可能组合，难度适中。
【难度系数】
0.5
2[2025江苏南通期中,中]已知$a\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}+b\ce{I_{2}}=c\ce{NaI}+d\ce{Na_{2}S_{x}O_{y}}$，向某$\ce{I_{2}}$溶液中滴加$\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$溶液，反应过程中生成$\ce{NaI}$的质量随$\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$质量的变化
。下列说法不正确的是
A.$\ce{Na_{2}S_{x}O_{y}}$中$x$与$y$之比为$2:3$
B.该反应化学计量数:$b=d$
C.生成$0.300\ \mathrm{g}\ \ce{NaI}$时，参与反应的$\ce{I_{2}}$的质量为$0.254\ \mathrm{g}$
D.加入$0.632\ \mathrm{g}\ \ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$时，生成$\ce{Na_{2}S_{x}O_{y}}$的质量为$0.540\ \mathrm{g}$
。下列说法不正确的是A.$\ce{Na_{2}S_{x}O_{y}}$中$x$与$y$之比为$2:3$
B.该反应化学计量数:$b=d$
C.生成$0.300\ \mathrm{g}\ \ce{NaI}$时，参与反应的$\ce{I_{2}}$的质量为$0.254\ \mathrm{g}$
D.加入$0.632\ \mathrm{g}\ \ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$时，生成$\ce{Na_{2}S_{x}O_{y}}$的质量为$0.540\ \mathrm{g}$
答案
D
【解析】根据图中数据可得,
$a\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}+b\ce{I_{2}}=c\ce{NaI}+d\ce{Na_{2}S_{x}O_{y}}$
$158× a$ $150× c$
0.316 g 0.300 g
$\dfrac{158× a}{150× c}=\dfrac{0.316\ \mathrm{g}}{0.300\ \mathrm{g}}$
$a=c$
根据化学反应前后原子个数不变可得,$2× a = c+2× d$,$2× a = x× d$,$3× a = y× d$,$2× b = c$,则$a=2$,$b=1$,$c=2$,$d=1$,$x=4$,$y=6$。$\ce{Na_{2}S_{x}O_{y}}$中$x$与$y$之比为$4:6=2:3$,A正确。化学计量数$b=d$,B正确。反应的化学方程式及相关物质间的质量关系:
$2\ce{Na_{2}S_{2}O_{3} + I_{2}=2NaI + Na_{2}S_{4}O_{6}}$
254 300
0.254 g 0.300 g
生成0.300 g $\ce{NaI}$时,参与反应的$\ce{I_{2}}$的质量为0.254 g,C正确。因为加入0.316 g $\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$就消耗完了碘单质,根据反应的化学方程式及相关物质间的质量关系:
$2\ce{Na_{2}S_{2}O_{3} + I_{2}=2NaI + Na_{2}S_{4}O_{6}}$
316 270
0.316 g 0.270 g
加入0.632 g $\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$时,生成$\ce{Na_{2}S_{4}O_{6}}$的质量最多为0.270 g,D错误。
【解析】根据图中数据可得,
$a\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}+b\ce{I_{2}}=c\ce{NaI}+d\ce{Na_{2}S_{x}O_{y}}$
$158× a$ $150× c$
0.316 g 0.300 g
$\dfrac{158× a}{150× c}=\dfrac{0.316\ \mathrm{g}}{0.300\ \mathrm{g}}$
$a=c$
根据化学反应前后原子个数不变可得,$2× a = c+2× d$,$2× a = x× d$,$3× a = y× d$,$2× b = c$,则$a=2$,$b=1$,$c=2$,$d=1$,$x=4$,$y=6$。$\ce{Na_{2}S_{x}O_{y}}$中$x$与$y$之比为$4:6=2:3$,A正确。化学计量数$b=d$,B正确。反应的化学方程式及相关物质间的质量关系:
$2\ce{Na_{2}S_{2}O_{3} + I_{2}=2NaI + Na_{2}S_{4}O_{6}}$
254 300
0.254 g 0.300 g
生成0.300 g $\ce{NaI}$时,参与反应的$\ce{I_{2}}$的质量为0.254 g,C正确。因为加入0.316 g $\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$就消耗完了碘单质,根据反应的化学方程式及相关物质间的质量关系:
$2\ce{Na_{2}S_{2}O_{3} + I_{2}=2NaI + Na_{2}S_{4}O_{6}}$
316 270
0.316 g 0.270 g
加入0.632 g $\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$时,生成$\ce{Na_{2}S_{4}O_{6}}$的质量最多为0.270 g,D错误。
解析
【分析】
要解决本题，需先根据图像中$\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$和$\ce{NaI}$的质量，结合反应的化学方程式，利用相对分子质量和质量守恒定律推导各物质的化学计量数，再逐一分析选项。首先从图像找到生成$0.300\ \mathrm{g}\ \ce{NaI}$时消耗$0.316\ \mathrm{g}\ \ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$，通过两者的质量比和相对分子质量确定$a$与$c$的关系，再依据原子守恒确定其他化学计量数，进而判断各选项的正误。
【解析】
1. 计算相对分子质量：$\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$的相对分子质量为$2×23 + 2×32 + 3×16 = 158$，$\ce{NaI}$的相对分子质量为$23 + 127 = 150$，$\ce{I_{2}}$的相对分子质量为$2×127 = 254$，$\ce{Na_{2}S_{4}O_{6}}$的相对分子质量为$2×23 + 4×32 + 6×16 = 270$。
2. 根据图像，生成$0.300\ \mathrm{g}\ \ce{NaI}$时，消耗$\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$的质量为$0.316\ \mathrm{g}$，结合反应式$a\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}} + b\ce{I_{2}} = c\ce{NaI} + d\ce{Na_{2}S_{x}O_{y}}$，可得：$\dfrac{158a}{150c} = \dfrac{0.316\ \mathrm{g}}{0.300\ \mathrm{g}}$，解得$a = c$。
3. 根据原子守恒推导计量数：
$\ce{Na}$原子：左边$2a = c + 2d$，因$a=c$，故$2a = a + 2d$，得$d=1$；
$\ce{S}$原子：左边$2a = xd$，代入$a=c$、$d=1$，得$x=4$；
$\ce{O}$原子：左边$3a = yd$，得$y=6$；
$\ce{I}$原子：左边$2b = c = a$，得$b=1$。
因此反应式为$2\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}} + \ce{I_{2}} = 2\ce{NaI} + \ce{Na_{2}S_{4}O_{6}}$。
4. 逐一分析选项：
A选项：$\ce{Na_{2}S_{x}O_{y}}$中$x:y = 4:6 = 2:3$，正确；
B选项：化学计量数$b=1$，$d=1$，故$b=d$，正确；
C选项：设生成$0.300\ \mathrm{g}\ \ce{NaI}$时，参与反应的$\ce{I_{2}}$质量为$m$，根据方程式$\dfrac{254}{m} = \dfrac{300}{0.300\ \mathrm{g}}$，解得$m=0.254\ \mathrm{g}$，正确；
D选项：$0.316\ \mathrm{g}\ \ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$恰好完全反应，生成$\ce{Na_{2}S_{4}O_{6}}$的质量为$\dfrac{270}{316}×0.316\ \mathrm{g}=0.270\ \mathrm{g}$；加入$0.632\ \mathrm{g}\ \ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$时，$\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$过量，生成$\ce{Na_{2}S_{4}O_{6}}$的质量仍为$0.270\ \mathrm{g}$，而非$0.540\ \mathrm{g}$，错误。
【答案】
D
【知识点】
化学方程式计算；质量守恒定律
【点评】
本题结合图像数据，考查化学方程式的推导与计算，需利用质量守恒定律确定反应计量数，再通过比例关系计算物质质量，重点考查守恒思想和化学计算能力。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需先根据图像中$\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$和$\ce{NaI}$的质量，结合反应的化学方程式，利用相对分子质量和质量守恒定律推导各物质的化学计量数，再逐一分析选项。首先从图像找到生成$0.300\ \mathrm{g}\ \ce{NaI}$时消耗$0.316\ \mathrm{g}\ \ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$，通过两者的质量比和相对分子质量确定$a$与$c$的关系，再依据原子守恒确定其他化学计量数，进而判断各选项的正误。
【解析】
1. 计算相对分子质量：$\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$的相对分子质量为$2×23 + 2×32 + 3×16 = 158$，$\ce{NaI}$的相对分子质量为$23 + 127 = 150$，$\ce{I_{2}}$的相对分子质量为$2×127 = 254$，$\ce{Na_{2}S_{4}O_{6}}$的相对分子质量为$2×23 + 4×32 + 6×16 = 270$。
2. 根据图像，生成$0.300\ \mathrm{g}\ \ce{NaI}$时，消耗$\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$的质量为$0.316\ \mathrm{g}$，结合反应式$a\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}} + b\ce{I_{2}} = c\ce{NaI} + d\ce{Na_{2}S_{x}O_{y}}$，可得：$\dfrac{158a}{150c} = \dfrac{0.316\ \mathrm{g}}{0.300\ \mathrm{g}}$，解得$a = c$。
3. 根据原子守恒推导计量数：
$\ce{Na}$原子：左边$2a = c + 2d$，因$a=c$，故$2a = a + 2d$，得$d=1$；
$\ce{S}$原子：左边$2a = xd$，代入$a=c$、$d=1$，得$x=4$；
$\ce{O}$原子：左边$3a = yd$，得$y=6$；
$\ce{I}$原子：左边$2b = c = a$，得$b=1$。
因此反应式为$2\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}} + \ce{I_{2}} = 2\ce{NaI} + \ce{Na_{2}S_{4}O_{6}}$。
4. 逐一分析选项：
A选项：$\ce{Na_{2}S_{x}O_{y}}$中$x:y = 4:6 = 2:3$，正确；
B选项：化学计量数$b=1$，$d=1$，故$b=d$，正确；
C选项：设生成$0.300\ \mathrm{g}\ \ce{NaI}$时，参与反应的$\ce{I_{2}}$质量为$m$，根据方程式$\dfrac{254}{m} = \dfrac{300}{0.300\ \mathrm{g}}$，解得$m=0.254\ \mathrm{g}$，正确；
D选项：$0.316\ \mathrm{g}\ \ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$恰好完全反应，生成$\ce{Na_{2}S_{4}O_{6}}$的质量为$\dfrac{270}{316}×0.316\ \mathrm{g}=0.270\ \mathrm{g}$；加入$0.632\ \mathrm{g}\ \ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$时，$\ce{Na_{2}S_{2}O_{3}}$过量，生成$\ce{Na_{2}S_{4}O_{6}}$的质量仍为$0.270\ \mathrm{g}$，而非$0.540\ \mathrm{g}$，错误。
【答案】
D
【知识点】
化学方程式计算；质量守恒定律
【点评】
本题结合图像数据，考查化学方程式的推导与计算，需利用质量守恒定律确定反应计量数，再通过比例关系计算物质质量，重点考查守恒思想和化学计算能力。
【难度系数】
0.5
3[2025云南保山期中,中]铜粉样品中混有少量的铁粉,为了除去铁粉,某校兴趣小组同学取该样品20 g于烧杯中,然后等量分4次加入未知质量分数的硫酸溶液,充分反应后所得数据如表,回答下列问题(提示:铜与稀硫酸不反应,${H}_{2}S{O}_{4}+Fe=\!=\!=FeS{O}_{4}+{H}_{2}\uparrow$)。
(1)生成氢气的总质量为
(2)计算该样品中铁的质量分数(写出计算过程)。
刷素养 走向重高
(1)生成氢气的总质量为
0.035
g;(2)计算该样品中铁的质量分数(写出计算过程)。
刷素养 走向重高
答案
(1)0.035
(2)解:设样品中铁的质量分数为x。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}=FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
56 2
$20\ \mathrm{g}× x$ 0.035 g
$\dfrac{56}{2}=\dfrac{20\ \mathrm{g}× x}{0.035\ \mathrm{g}}$
$x=\dfrac{56×0.035\ \mathrm{g}}{2×20\ \mathrm{g}}=4.9\%$
答:该样品中铁的质量分数为4.9%。
【解析】(1)由题表中第1、2、3次数据可知,每加入5 g硫酸溶液,能产生0.01 g氢气;由题表中第4次数据可知,加入5 g硫酸溶液,只能产生0.005 g氢气,说明Fe已完全反应,故生成氢气的总质量为$0.01\ \mathrm{g}+0.01\ \mathrm{g}+0.01\ \mathrm{g}+0.005\ \mathrm{g}=0.035\ \mathrm{g}$。
关键点拨
解答本题的关键在于根据题表中数据分析出铁何时完全反应,以及铁完全反应时生成的氢气的质量。
(2)解:设样品中铁的质量分数为x。
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}=FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
56 2
$20\ \mathrm{g}× x$ 0.035 g
$\dfrac{56}{2}=\dfrac{20\ \mathrm{g}× x}{0.035\ \mathrm{g}}$
$x=\dfrac{56×0.035\ \mathrm{g}}{2×20\ \mathrm{g}}=4.9\%$
答:该样品中铁的质量分数为4.9%。
【解析】(1)由题表中第1、2、3次数据可知,每加入5 g硫酸溶液,能产生0.01 g氢气;由题表中第4次数据可知,加入5 g硫酸溶液,只能产生0.005 g氢气,说明Fe已完全反应,故生成氢气的总质量为$0.01\ \mathrm{g}+0.01\ \mathrm{g}+0.01\ \mathrm{g}+0.005\ \mathrm{g}=0.035\ \mathrm{g}$。
关键点拨
解答本题的关键在于根据题表中数据分析出铁何时完全反应,以及铁完全反应时生成的氢气的质量。
解析
【分析】首先明确铜与稀硫酸不反应，铁与稀硫酸反应生成氢气。解题时，先通过表格中四次实验产生氢气的质量相加，得到生成氢气的总质量；再利用铁与硫酸反应的化学方程式，结合氢气的总质量计算出样品中铁的质量，最后根据铁的质量和样品总质量计算铁的质量分数。
【解析】(1)生成氢气的总质量为四次产生气体质量之和：$0.01\ \mathrm{g} + 0.01\ \mathrm{g} + 0.01\ \mathrm{g} + 0.005\ \mathrm{g} = 0.035\ \mathrm{g}$。
(2)设样品中铁的质量为$m$，根据反应的化学方程式：
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}=FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
$\begin{array}{cc}56&2\\m&0.035\ \mathrm{g}\end{array}$
则 $\dfrac{56}{2} = \dfrac{m}{0.035\ \mathrm{g}}$，解得 $m = \dfrac{56×0.035\ \mathrm{g}}{2} = 0.98\ \mathrm{g}$。
样品中铁的质量分数为：$\dfrac{0.98\ \mathrm{g}}{20\ \mathrm{g}}×100\% = 4.9\%$。
【答案】(1)$0.035$；(2)$4.9\%$
【知识点】根据化学方程式计算，金属与酸反应，质量分数计算
【点评】本题结合实验数据考查化学计算，关键是分析表格数据确定总氢气质量，需掌握金属与酸反应的化学方程式及相关计算方法，难度中等。
【难度系数】0.5
【解析】(1)生成氢气的总质量为四次产生气体质量之和：$0.01\ \mathrm{g} + 0.01\ \mathrm{g} + 0.01\ \mathrm{g} + 0.005\ \mathrm{g} = 0.035\ \mathrm{g}$。
(2)设样品中铁的质量为$m$，根据反应的化学方程式：
$\ce{Fe + H_{2}SO_{4}=FeSO_{4} + H_{2}\uparrow}$
$\begin{array}{cc}56&2\\m&0.035\ \mathrm{g}\end{array}$
则 $\dfrac{56}{2} = \dfrac{m}{0.035\ \mathrm{g}}$，解得 $m = \dfrac{56×0.035\ \mathrm{g}}{2} = 0.98\ \mathrm{g}$。
样品中铁的质量分数为：$\dfrac{0.98\ \mathrm{g}}{20\ \mathrm{g}}×100\% = 4.9\%$。
【答案】(1)$0.035$；(2)$4.9\%$
【知识点】根据化学方程式计算，金属与酸反应，质量分数计算
【点评】本题结合实验数据考查化学计算，关键是分析表格数据确定总氢气质量，需掌握金属与酸反应的化学方程式及相关计算方法，难度中等。
【难度系数】0.5
4 核心素养 科学思维[2026广东惠州质检,较难]我国科学家首次实现由$\ce{CO_{2}}$到淀粉的全人工合成,主要过程如下,回答以下问题。
(1)生成物淀粉中碳、氧、氢元素的质量比为
(2)阶段Ⅰ反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$,请补全以下微观示意图。
○—氢原子 ○—氧原子 ●—碳原子
(3)阶段Ⅱ是用$\ce{H_{2}O_{2}}$把甲醇在催化剂作用下氧化成甲醛,同时生成$\ce{H_{2}O}$,请写出反应的化学方程式:
(4)葡萄糖在人体内通过反应$\ce{C_{6}H_{12}O_{6} + 6O_{2}\xlongequal{酶}6CO_{2} + 6H_{2}O}$提供能量,$1\ \mathrm{g}$葡萄糖大概可为人体提供$17\ \mathrm{kJ}$的能量,小黄每天完成$10\ 000$个跳绳,消耗$3\ 060\ \mathrm{kJ}$能量,利用化学方程式计算葡萄糖在人体内通过反应提供这些能量的同时产生的二氧化碳的质量(写出计算过程)。
(5)$1\ \mathrm{kg}$人体脂肪约贮存$32\ 200\ \mathrm{kJ}$能量,正常人每走$1\ \mathrm{km}$消耗能量$170\ \mathrm{kJ}$。在合理摄入营养物质的前提下,小海暑期坚持每天行走$10\ \mathrm{km}$,假设此运动能量全部由脂肪提供,$60$天后小海减少脂肪的质量约是
(1)生成物淀粉中碳、氧、氢元素的质量比为
36:40:5
(填最简整数比)。(2)阶段Ⅰ反应的化学方程式为$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$,请补全以下微观示意图。
○—氢原子 ○—氧原子 ●—碳原子
(3)阶段Ⅱ是用$\ce{H_{2}O_{2}}$把甲醇在催化剂作用下氧化成甲醛,同时生成$\ce{H_{2}O}$,请写出反应的化学方程式:
$\ce{CH_{3}OH + H_{2}O_{2}\xlongequal{催化剂}HCHO + 2H_{2}O}$
。(4)葡萄糖在人体内通过反应$\ce{C_{6}H_{12}O_{6} + 6O_{2}\xlongequal{酶}6CO_{2} + 6H_{2}O}$提供能量,$1\ \mathrm{g}$葡萄糖大概可为人体提供$17\ \mathrm{kJ}$的能量,小黄每天完成$10\ 000$个跳绳,消耗$3\ 060\ \mathrm{kJ}$能量,利用化学方程式计算葡萄糖在人体内通过反应提供这些能量的同时产生的二氧化碳的质量(写出计算过程)。
(5)$1\ \mathrm{kg}$人体脂肪约贮存$32\ 200\ \mathrm{kJ}$能量,正常人每走$1\ \mathrm{km}$消耗能量$170\ \mathrm{kJ}$。在合理摄入营养物质的前提下,小海暑期坚持每天行走$10\ \mathrm{km}$,假设此运动能量全部由脂肪提供,$60$天后小海减少脂肪的质量约是
3.2 kg
(保留到$0.1\ \mathrm{kg}$)。答案
(1)$36:40:5$
(2)
(3)$\ce{CH_{3}OH + H_{2}O_{2}\xlongequal{催化剂}HCHO + 2H_{2}O}$
(4)解:消耗的葡萄糖质量为$3\ 060\ \mathrm{kJ}÷17\ \mathrm{kJ/g}=180\ \mathrm{g}$。
设产生的二氧化碳的质量为x。
$\ce{C_{6}H_{12}O_{6} + 6O_{2}\xlongequal{酶}6CO_{2} + 6H_{2}O}$
180 264
180 g x
$\dfrac{180}{264}=\dfrac{180\ \mathrm{g}}{x}$
$x=\dfrac{264×180\ \mathrm{g}}{180}=264\ \mathrm{g}$
答:产生的二氧化碳的质量为264 g。
(5)$3.2\ \mathrm{kg}$
【解析】(1)由淀粉的化学式可知,淀粉中碳、氧、氢元素的质量之比为$(12×6× n):(16×5× n):(1×10× n)=36:40:5$。(2)根据质量守恒定律,化学反应前后原子的种类和数目不变,结合微观示意图可知,应补充3个氢分子。(3)用$\ce{H_{2}O_{2}}$把甲醇在催化剂作用下氧化成甲醛,同时生成$\ce{H_{2}O}$,反应的化学方程式为$\ce{CH_{3}OH + H_{2}O_{2}\xlongequal{催化剂}HCHO + 2H_{2}O}$。(5)1 kg人体脂肪约贮存32 200 kJ能量,正常人每走1 km消耗能量170 kJ,在合理摄入营养物质的前提下,小海暑期坚持每天行走10 km,假设此运动能量全部由脂肪提供,60天后小海能减少脂肪的质量为$(10\ \mathrm{km}×60×170\ \mathrm{kJ/km})÷32\ 200\ \mathrm{kJ/kg}\approx3.2\ \mathrm{kg}$。
解析
【分析】
本题围绕人工合成淀粉的前沿科技，考查化学核心知识，需分问题逐一突破：
1. 第(1)问：根据淀粉的化学式，利用各元素相对原子质量和原子个数，计算碳、氧、氢元素的质量比；
2. 第(2)问：依据质量守恒定律，化学反应前后原子种类、数目不变，结合反应式补全微观示意图；
3. 第(3)问：根据反应物、生成物和反应条件，书写并配平化学方程式；
4. 第(4)问：先通过能量消耗计算葡萄糖质量，再利用化学方程式中葡萄糖与二氧化碳的质量关系，计算生成二氧化碳的质量；
5. 第(5)问：先计算60天行走的总能量，再结合每千克脂肪的供能，计算减少脂肪的质量。
【解析】
(1) 淀粉的化学式为$\ce{(C_{6}H_{10}O_{5})_{n}}$，碳、氧、氢元素的质量比为：$(12×6n):(16×5n):(1×10n)=72n:80n:10n=36:40:5$；
(2) 反应$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$，反应前后原子总数不变：反应前$\ce{C}$1个、$\ce{O}$2个、$\ce{H}$6个；反应后$\ce{CH_{3}OH}$含$\ce{C}$1、$\ce{O}$1、$\ce{H}$4，$\ce{H_{2}O}$含$\ce{O}$1、$\ce{H}$2，因此需补全3个氢分子（每个氢分子由2个氢原子构成）；
(3) 甲醇与过氧化氢在催化剂作用下反应，生成甲醛和水，配平后化学方程式为：$\ce{CH_{3}OH + H_{2}O_{2}\xlongequal{催化剂}HCHO + 2H_{2}O}$；
(4) 消耗葡萄糖的质量：$\dfrac{3060\ \mathrm{kJ}}{17\ \mathrm{kJ/g}}=180\ \mathrm{g}$；
设生成二氧化碳的质量为$x$，根据反应$\ce{C_{6}H_{12}O_{6} + 6O_{2}\xlongequal{酶}6CO_{2} + 6H_{2}O}$，葡萄糖相对分子质量为180，二氧化碳总相对分子质量为$6×44=264$，则：
$\dfrac{180}{264}=\dfrac{180\ \mathrm{g}}{x}$，解得$x=264\ \mathrm{g}$；
(5) 60天行走总能量：$10\ \mathrm{km/天}×60\ \mathrm{天}×170\ \mathrm{kJ/km}=102000\ \mathrm{kJ}$；
减少脂肪的质量：$\dfrac{102000\ \mathrm{kJ}}{32200\ \mathrm{kJ/kg}}≈3.2\ \mathrm{kg}$。
【答案】
(1)$36:40:5$
(2)
(3)$\ce{CH_{3}OH + H_{2}O_{2}\xlongequal{催化剂}HCHO + 2H_{2}O}$
(4)264 g
(5)$3.2\ \mathrm{kg}$
【知识点】
化学式计算；化学方程式书写；根据化学方程式计算；质量守恒定律
【点评】
本题以人工合成淀粉的前沿科技为背景，将化学基础知识与实际应用结合，考查元素质量比、化学方程式、微观示意图、化学计算等内容，综合性较强，体现了科学思维的核心素养，需学生熟练掌握基础并灵活运用。
【难度系数】
0.5
本题围绕人工合成淀粉的前沿科技，考查化学核心知识，需分问题逐一突破：
1. 第(1)问：根据淀粉的化学式，利用各元素相对原子质量和原子个数，计算碳、氧、氢元素的质量比；
2. 第(2)问：依据质量守恒定律，化学反应前后原子种类、数目不变，结合反应式补全微观示意图；
3. 第(3)问：根据反应物、生成物和反应条件，书写并配平化学方程式；
4. 第(4)问：先通过能量消耗计算葡萄糖质量，再利用化学方程式中葡萄糖与二氧化碳的质量关系，计算生成二氧化碳的质量；
5. 第(5)问：先计算60天行走的总能量，再结合每千克脂肪的供能，计算减少脂肪的质量。
【解析】
(1) 淀粉的化学式为$\ce{(C_{6}H_{10}O_{5})_{n}}$，碳、氧、氢元素的质量比为：$(12×6n):(16×5n):(1×10n)=72n:80n:10n=36:40:5$；
(2) 反应$\ce{CO_{2} + 3H_{2}\xlongequal{一定条件}CH_{3}OH + H_{2}O}$，反应前后原子总数不变：反应前$\ce{C}$1个、$\ce{O}$2个、$\ce{H}$6个；反应后$\ce{CH_{3}OH}$含$\ce{C}$1、$\ce{O}$1、$\ce{H}$4，$\ce{H_{2}O}$含$\ce{O}$1、$\ce{H}$2，因此需补全3个氢分子（每个氢分子由2个氢原子构成）；
(3) 甲醇与过氧化氢在催化剂作用下反应，生成甲醛和水，配平后化学方程式为：$\ce{CH_{3}OH + H_{2}O_{2}\xlongequal{催化剂}HCHO + 2H_{2}O}$；
(4) 消耗葡萄糖的质量：$\dfrac{3060\ \mathrm{kJ}}{17\ \mathrm{kJ/g}}=180\ \mathrm{g}$；
设生成二氧化碳的质量为$x$，根据反应$\ce{C_{6}H_{12}O_{6} + 6O_{2}\xlongequal{酶}6CO_{2} + 6H_{2}O}$，葡萄糖相对分子质量为180，二氧化碳总相对分子质量为$6×44=264$，则：
$\dfrac{180}{264}=\dfrac{180\ \mathrm{g}}{x}$，解得$x=264\ \mathrm{g}$；
(5) 60天行走总能量：$10\ \mathrm{km/天}×60\ \mathrm{天}×170\ \mathrm{kJ/km}=102000\ \mathrm{kJ}$；
减少脂肪的质量：$\dfrac{102000\ \mathrm{kJ}}{32200\ \mathrm{kJ/kg}}≈3.2\ \mathrm{kg}$。
【答案】
(1)$36:40:5$
(2)
(3)$\ce{CH_{3}OH + H_{2}O_{2}\xlongequal{催化剂}HCHO + 2H_{2}O}$
(4)264 g
(5)$3.2\ \mathrm{kg}$
【知识点】
化学式计算；化学方程式书写；根据化学方程式计算；质量守恒定律
【点评】
本题以人工合成淀粉的前沿科技为背景，将化学基础知识与实际应用结合，考查元素质量比、化学方程式、微观示意图、化学计算等内容，综合性较强，体现了科学思维的核心素养，需学生熟练掌握基础并灵活运用。
【难度系数】
0.5
