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8. 中国瓷器在世界上享有盛誉，景德镇的高岭土[主要成分是$\ce{Al_{2}(Si_{2}O_{5})(OH)_{m}}$]是生产瓷器的主要原料。$\ce{Al_{2}(Si_{2}O_{5})(OH)_{m}}$中各元素均显常见化合价，原子团$\ce{Si_{2}O^{2-}_{5}}$显$-2$价。下列关于$\ce{Al_{2}(Si_{2}O_{5})(OH)_{m}}$的说法，正确的是（
① $m=2$ ② $m=4$ ③ 铝和氧元素的质量比为$3:8$ ④ 硅和氧元素的原子个数比为$1:3$
⑤ 硅元素的化合价与$\ce{SiO_{2}}$中硅元素化合价不同
A.①④
B.②③
C.③⑤
D.④⑤
B
）① $m=2$ ② $m=4$ ③ 铝和氧元素的质量比为$3:8$ ④ 硅和氧元素的原子个数比为$1:3$
⑤ 硅元素的化合价与$\ce{SiO_{2}}$中硅元素化合价不同
A.①④
B.②③
C.③⑤
D.④⑤
答案
根据化合物中各元素化合价代数和为零,铝元素化合价为+3,氢氧根的化合价为-1,$\ce{Si_{2}O^{2-}_{5}}$显-2价,则$(+3)×2+(-2)×1+(-1)×m=0$,$m=4$,所以化学式为$\ce{Al_{2}(Si_{2}O_{5})(OH)_{4}}$,①错误,②正确;铝和氧元素的质量比为$(27×2):[(5+4)×16]=3:8$,③正确;硅和氧元素的原子个数比为$2:(5+4)=2:9$,④错误;由于其中各元素均显常见的化合价,则其中硅元素的化合价为+4,而二氧化硅中硅元素化合价也为+4,则化合价相同,⑤错误。
解析
【分析】
这道题的解题思路非常清晰：第一步先利用化合物中正负化合价代数和为零的规则，结合题目给出的已知条件（Al为常见+3价、$\ce{Si_{2}O^{2-}_{5}}$整体显-2价、氢氧根显-1价），列方程求出m的数值，先判断①②的正误；第二步根据求出的m得到完整的化学式，分别计算铝和氧的元素质量比、硅和氧的原子个数比，判断③④的正误；第三步分别计算高岭土和二氧化硅中硅元素的化合价，判断⑤的正误，最后汇总正确说法匹配对应选项即可。
【解析】
1. 计算m的数值：
根据化合物中正负化合价代数和为0的规则，已知Al元素常见化合价为+3，$\ce{Si_{2}O^{2-}_{5}}$整体显-2价，$\ce{OH^-}$整体显-1价，代入得：
$(+3)×2 + (-2) + (-1)×m = 0$
解得$m=4$，因此①说法错误，②说法正确。
2. 判断铝、氧元素质量比：
完整化学式为$\ce{Al_{2}(Si_{2}O_{5})(OH)_{4}}$，其中Al原子总相对质量为$27×2=54$，O原子总数为$5+4=9$，O元素总相对质量为$9×16=144$，因此铝和氧元素质量比为$54:144=3:8$，③说法正确。
3. 判断硅、氧原子个数比：
化学式中Si原子总数为2，O原子总数为9，因此硅和氧原子个数比为$2:9$，不是1:3，④说法错误。
4. 判断硅元素化合价：
设$\ce{Si_{2}O^{2-}_{5}}$中Si的化合价为x，可得$2x + 5×(-2) = -2$，解得$x=+4$；$\ce{SiO_{2}}$中O为-2价，计算得Si化合价也为+4，二者硅元素化合价相同，⑤说法错误。
综上，正确的说法是②③，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
化合价代数和规则，化学式质量比计算，原子个数比计算
【点评】
本题结合我国传统瓷器原料的情境命题，核心考查化合价规则和化学式基础计算，易错点是统计氧原子总数时容易遗漏氢氧根中的氧原子，解题时可以借助题目给出的原子团整体价态简化计算，避免分步计算元素化合价出错。
【难度系数】
0.6
这道题的解题思路非常清晰：第一步先利用化合物中正负化合价代数和为零的规则，结合题目给出的已知条件（Al为常见+3价、$\ce{Si_{2}O^{2-}_{5}}$整体显-2价、氢氧根显-1价），列方程求出m的数值，先判断①②的正误；第二步根据求出的m得到完整的化学式，分别计算铝和氧的元素质量比、硅和氧的原子个数比，判断③④的正误；第三步分别计算高岭土和二氧化硅中硅元素的化合价，判断⑤的正误，最后汇总正确说法匹配对应选项即可。
【解析】
1. 计算m的数值：
根据化合物中正负化合价代数和为0的规则，已知Al元素常见化合价为+3，$\ce{Si_{2}O^{2-}_{5}}$整体显-2价，$\ce{OH^-}$整体显-1价，代入得：
$(+3)×2 + (-2) + (-1)×m = 0$
解得$m=4$，因此①说法错误，②说法正确。
2. 判断铝、氧元素质量比：
完整化学式为$\ce{Al_{2}(Si_{2}O_{5})(OH)_{4}}$，其中Al原子总相对质量为$27×2=54$，O原子总数为$5+4=9$，O元素总相对质量为$9×16=144$，因此铝和氧元素质量比为$54:144=3:8$，③说法正确。
3. 判断硅、氧原子个数比：
化学式中Si原子总数为2，O原子总数为9，因此硅和氧原子个数比为$2:9$，不是1:3，④说法错误。
4. 判断硅元素化合价：
设$\ce{Si_{2}O^{2-}_{5}}$中Si的化合价为x，可得$2x + 5×(-2) = -2$，解得$x=+4$；$\ce{SiO_{2}}$中O为-2价，计算得Si化合价也为+4，二者硅元素化合价相同，⑤说法错误。
综上，正确的说法是②③，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
化合价代数和规则，化学式质量比计算，原子个数比计算
【点评】
本题结合我国传统瓷器原料的情境命题，核心考查化合价规则和化学式基础计算，易错点是统计氧原子总数时容易遗漏氢氧根中的氧原子，解题时可以借助题目给出的原子团整体价态简化计算，避免分步计算元素化合价出错。
【难度系数】
0.6
9. 如图所示为某品牌牙膏的部分说明,其主要活性成分是单氟磷酸钠(化学式为$\ce{Na_{2}PO_{3}F}$),实验表明,牙膏中单氟磷酸钠的质量分数达到0.7%~0.8%时,防蛀牙的效果较好。
（1）单氟磷酸钠中氟元素的质量分数约为________(结果精确到0.1%)。
（2）通过计算,判断该牙膏是否有较好的防蛀牙效果。
（第9题图）
（1）单氟磷酸钠中氟元素的质量分数约为________(结果精确到0.1%)。
（2）通过计算,判断该牙膏是否有较好的防蛀牙效果。
（第9题图）
答案
（1）13.2% （2）解:130 g 牙膏中氟元素的质量为114 mg=0.114 g,含0.114 g氟元素的单氟磷酸钠的质量为$\frac{0.114\ \mathrm{g}}{13.2\%}≈0.864\ \mathrm{g}$,则该牙膏中单氟磷酸钠的质量分数为$\frac{0.864\ \mathrm{g}}{130\ \mathrm{g}}×100\%≈0.665\%$,由于计算结果不在0.7%到0.8%之间,故该牙膏没有较好的防蛀牙效果。
答:该牙膏没有较好的防蛀牙效果。
〔解析〕(1) 单氟磷酸钠中氟元素的质量分数为$\frac{19}{23×2+31+16×3+19}×100\%≈13.2\%$。
答:该牙膏没有较好的防蛀牙效果。
〔解析〕(1) 单氟磷酸钠中氟元素的质量分数为$\frac{19}{23×2+31+16×3+19}×100\%≈13.2\%$。
解析
【分析】
首先思考第一问的解法：要计算单氟磷酸钠中氟元素的质量分数，先回忆元素质量分数的计算公式，即某元素质量分数等于该元素相对原子质量总和除以化合物的相对分子质量再乘以100%，先算出单氟磷酸钠的相对分子质量，代入数值即可得到氟元素的质量分数。第二问首先要统一单位，把题目给出的以mg为单位的含氟量转换为g，再用氟元素的总质量除以第一问算出的氟元素质量分数，得到牙膏中单氟磷酸钠的总质量，接着用单氟磷酸钠的质量除以牙膏总净含量，得到单氟磷酸钠的质量分数，最后和题目给出的有效防蛀范围0.7%~0.8%对比，就能判断该牙膏是否有较好的防蛀牙效果。
【解析】
（1）先计算单氟磷酸钠$\ce{Na_{2}PO_{3}F}$的相对分子质量：
$M_r(\ce{Na_{2}PO_{3}F})=23×2 + 31 + 16×3 + 19=144$
氟元素的质量分数为：
$ω(\mathrm{F})=\dfrac{A_r(\mathrm{F})}{M_r(\ce{Na_{2}PO_{3}F})}×100\%=\dfrac{19}{144}×100\%\approx13.2\%$
（2）进行防蛀效果判断：
第一步统一单位：$114\ \mathrm{mg}=0.114\ \mathrm{g}$
含0.114g氟元素的单氟磷酸钠质量为：
$m(\ce{Na_{2}PO_{3}F})=\dfrac{m(\mathrm{F})}{ω(\mathrm{F})}=\dfrac{0.114\ \mathrm{g}}{13.2\%}\approx0.864\ \mathrm{g}$
牙膏中单氟磷酸钠的质量分数为：
$ω(\ce{Na_{2}PO_{3}F})=\dfrac{0.864\ \mathrm{g}}{130\ \mathrm{g}}×100\%\approx0.665\%$
由于0.665%不在0.7%~0.8%的有效防蛀区间内，因此该牙膏没有较好的防蛀牙效果。
【答案】
（1）13.2% （2）该牙膏没有较好的防蛀牙效果
【知识点】
元素质量分数计算，相对分子质量计算，混合物组分质量分数计算
【点评】
本题结合生活中牙膏防蛀的真实场景，考察化学式相关的基础计算，整体难度不高，易错点是容易忽略含氟量的单位换算，直接将毫克数值代入计算导致结果偏差，解题时注意单位统一后按公式逐步推导即可得到正确结果。
【难度系数】
0.7
首先思考第一问的解法：要计算单氟磷酸钠中氟元素的质量分数，先回忆元素质量分数的计算公式，即某元素质量分数等于该元素相对原子质量总和除以化合物的相对分子质量再乘以100%，先算出单氟磷酸钠的相对分子质量，代入数值即可得到氟元素的质量分数。第二问首先要统一单位，把题目给出的以mg为单位的含氟量转换为g，再用氟元素的总质量除以第一问算出的氟元素质量分数，得到牙膏中单氟磷酸钠的总质量，接着用单氟磷酸钠的质量除以牙膏总净含量，得到单氟磷酸钠的质量分数，最后和题目给出的有效防蛀范围0.7%~0.8%对比，就能判断该牙膏是否有较好的防蛀牙效果。
【解析】
（1）先计算单氟磷酸钠$\ce{Na_{2}PO_{3}F}$的相对分子质量：
$M_r(\ce{Na_{2}PO_{3}F})=23×2 + 31 + 16×3 + 19=144$
氟元素的质量分数为：
$ω(\mathrm{F})=\dfrac{A_r(\mathrm{F})}{M_r(\ce{Na_{2}PO_{3}F})}×100\%=\dfrac{19}{144}×100\%\approx13.2\%$
（2）进行防蛀效果判断：
第一步统一单位：$114\ \mathrm{mg}=0.114\ \mathrm{g}$
含0.114g氟元素的单氟磷酸钠质量为：
$m(\ce{Na_{2}PO_{3}F})=\dfrac{m(\mathrm{F})}{ω(\mathrm{F})}=\dfrac{0.114\ \mathrm{g}}{13.2\%}\approx0.864\ \mathrm{g}$
牙膏中单氟磷酸钠的质量分数为：
$ω(\ce{Na_{2}PO_{3}F})=\dfrac{0.864\ \mathrm{g}}{130\ \mathrm{g}}×100\%\approx0.665\%$
由于0.665%不在0.7%~0.8%的有效防蛀区间内，因此该牙膏没有较好的防蛀牙效果。
【答案】
（1）13.2% （2）该牙膏没有较好的防蛀牙效果
【知识点】
元素质量分数计算，相对分子质量计算，混合物组分质量分数计算
【点评】
本题结合生活中牙膏防蛀的真实场景，考察化学式相关的基础计算，整体难度不高，易错点是容易忽略含氟量的单位换算，直接将毫克数值代入计算导致结果偏差，解题时注意单位统一后按公式逐步推导即可得到正确结果。
【难度系数】
0.7
10. ★已知某种铁的氧化物的质量为23.2 g，其中铁元素的质量为16.8 g，试求该氧化物的化学式。
（该化学式中各元素的原子个数比为最简整数比）
（该化学式中各元素的原子个数比为最简整数比）
答案
解:23.2 g该氧化物中铁元素的质量为16.8 g,则氧元素的质量为$23.2\ \mathrm{g}-16.8\ \mathrm{g}=6.4\ \mathrm{g}$,该铁的氧化物中铁和氧元素的原子个数比为$\frac{16.8\ \mathrm{g}}{56}:\frac{6.4\ \mathrm{g}}{16}=3:4$,所以该铁的氧化物的化学式为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$。
答:该氧化物的化学式为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$。
答:该氧化物的化学式为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$。
解析
【分析】
这道题是已知铁的氧化物总质量和其中铁元素质量推导化学式的常规计算题，解题思路可以按三步梳理：第一，铁的氧化物仅由铁、氧两种元素组成，因此用氧化物总质量减去已知的铁元素质量，就能算出其中氧元素的总质量；第二，要得到两种元素的原子个数比，利用核心计算关系：不同元素的原子个数比 = （对应元素的实际质量 ÷ 该元素的相对原子质量）的比值，代入铁、氧的质量和对应的相对原子质量（铁为56，氧为16）计算即可；第三，把得到的比值化简为最简整数比，就能直接写出该氧化物的化学式。
【解析】
1. 计算氧化物中氧元素的质量
铁的氧化物仅含Fe、O两种元素，已知氧化物总质量为23.2g，铁元素质量为16.8g，因此氧元素质量为：
$m(\mathrm{O})=23.2\ \mathrm{g}-16.8\ \mathrm{g}=6.4\ \mathrm{g}$
2. 计算铁、氧元素的原子个数比
铁的相对原子质量为56，氧的相对原子质量为16，二者原子个数比为：
$N(\mathrm{Fe}):N(\mathrm{O})=\frac{16.8\ \mathrm{g}}{56}:\frac{6.4\ \mathrm{g}}{16}=0.3:0.4=3:4$
3. 推导氧化物化学式
铁和氧的原子最简个数比为3:4，因此该铁的氧化物的化学式为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$。
【答案】
该氧化物的化学式为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$
【知识点】
化合物元素质量计算、化学式推导、相对原子质量应用
【点评】
本题属于初中化学基础的化合物化学式推导题型，核心是掌握元素原子个数比的计算逻辑，整体难度不高，易错点是忘记先计算氧元素的质量，或者得到的比值没有化简为最简整数比，解题时注意最终原子个数必须为互质的整数。
【难度系数】
0.7
这道题是已知铁的氧化物总质量和其中铁元素质量推导化学式的常规计算题，解题思路可以按三步梳理：第一，铁的氧化物仅由铁、氧两种元素组成，因此用氧化物总质量减去已知的铁元素质量，就能算出其中氧元素的总质量；第二，要得到两种元素的原子个数比，利用核心计算关系：不同元素的原子个数比 = （对应元素的实际质量 ÷ 该元素的相对原子质量）的比值，代入铁、氧的质量和对应的相对原子质量（铁为56，氧为16）计算即可；第三，把得到的比值化简为最简整数比，就能直接写出该氧化物的化学式。
【解析】
1. 计算氧化物中氧元素的质量
铁的氧化物仅含Fe、O两种元素，已知氧化物总质量为23.2g，铁元素质量为16.8g，因此氧元素质量为：
$m(\mathrm{O})=23.2\ \mathrm{g}-16.8\ \mathrm{g}=6.4\ \mathrm{g}$
2. 计算铁、氧元素的原子个数比
铁的相对原子质量为56，氧的相对原子质量为16，二者原子个数比为：
$N(\mathrm{Fe}):N(\mathrm{O})=\frac{16.8\ \mathrm{g}}{56}:\frac{6.4\ \mathrm{g}}{16}=0.3:0.4=3:4$
3. 推导氧化物化学式
铁和氧的原子最简个数比为3:4，因此该铁的氧化物的化学式为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$。
【答案】
该氧化物的化学式为$\ce{Fe_{3}O_{4}}$
【知识点】
化合物元素质量计算、化学式推导、相对原子质量应用
【点评】
本题属于初中化学基础的化合物化学式推导题型，核心是掌握元素原子个数比的计算逻辑，整体难度不高，易错点是忘记先计算氧元素的质量，或者得到的比值没有化简为最简整数比，解题时注意最终原子个数必须为互质的整数。
【难度系数】
0.7
11. ★[2025 南昌期中]尿素$\ce{[CO(NH_{2})_{2}]}$、硝酸铵$\ce{(NH_{4}NO_{3})}$是两种常见的氮肥。
（1）尿素的相对分子质量为________。
（2）尿素中碳、氧、氮三种元素的质量比为________。
（3）48 kg 硝酸铵所含氮元素的质量与________kg 尿素所含氮元素的质量相当。
（4）某公司生产的硝酸铵产品说明书上的部分内容如图所示，假设杂质中不含氮元素，请计算该产品中硝酸铵的质量分数。（写出计算过程，结果精确到 0.1%）
（第 11 题图）
（1）尿素的相对分子质量为________。
（2）尿素中碳、氧、氮三种元素的质量比为________。
（3）48 kg 硝酸铵所含氮元素的质量与________kg 尿素所含氮元素的质量相当。
（4）某公司生产的硝酸铵产品说明书上的部分内容如图所示，假设杂质中不含氮元素，请计算该产品中硝酸铵的质量分数。（写出计算过程，结果精确到 0.1%）
（第 11 题图）
答案
（1）60 （2）3:4:7 （3）36
（4）解:由标签可知,该产品的含氮量为30%,则该产品中硝酸铵的质量分数为 $\frac{30\%}{
}×100\%≈85.7\%$。答:该产品中硝酸铵的质量分数为85.7%。
〔解析〕(1) 根据尿素$\ce{[CO(NH_{2})_{2}]}$的化学式可知,尿素的相对分子质量为$12+16+14×2+1×4=60$。(2)尿素中碳、氧、氮三种元素的质量比为$12:16:(14×2)=3:4:7$。
(3) 设尿素的质量为$x$,则$x×(\frac{14×2}{60}×100\%)=48\ \mathrm{kg}×(\frac{14×2}{80}×100\%)$,解得:$x=36\ \mathrm{kg}$。
解析
【分析】
这是一道围绕化学式展开的基础化学计算题，解题思路可以分小问逐步梳理：
1. 第（1）问计算尿素相对分子质量：直接将尿素化学式中所有原子的相对原子质量相加求和即可，注意括号外的原子个数要乘对。
2. 第（2）问求三种元素质量比：分别算出碳、氧、氮三种元素的总相对原子质量，再将数值做比、化简为最简整数比。
3. 第（3）问求解氮元素质量相等的两种氮肥质量：先分别算出硝酸铵和尿素的氮元素质量分数，根据“两种物质中氮元素质量相等”列等式，代入已知的48kg硝酸铵数据，就能解出对应的尿素质量。
4. 第（4）问计算产品中硝酸铵的质量分数：已知杂质不含氮，产品里的所有氮元素都来自硝酸铵，因此产品的含氮量除以纯硝酸铵本身的氮元素质量分数，就能得到硝酸铵在产品中的占比。
【解析】
（1）尿素$\ce{[CO(NH_{2})_{2}]}$的相对分子质量计算：
$M_r=12 + 16 + (14 + 1×2)×2 = 12+16+28+4=60$
（2）尿素中碳、氧、氮三种元素的质量比计算：
$m(\mathrm{C}):m(\mathrm{O}):m(\mathrm{N})=12:16:(14×2)=12:16:28=3:4:7$
（3）设与48kg硝酸铵含氮元素质量相当的尿素质量为$x$：
纯硝酸铵的氮元素质量分数为$\frac{14×2}{14×2+1×4+16×3}×100\%=35\%$，尿素的氮元素质量分数为$\frac{14×2}{60}×100\%$，根据氮元素质量相等列方程：
$x×\frac{14×2}{60}×100\% = 48\ \mathrm{kg}×\frac{14×2}{80}×100\%$
解得$x=36\ \mathrm{kg}$
（4）计算产品中硝酸铵的质量分数：
纯$\ce{NH_{4}NO_{3}}$中氮元素的质量分数为$\frac{14×2}{14×2+1×4+16×3}×100\%=35\%$，由于杂质不含氮，因此产品中硝酸铵的质量分数为：
$\frac{30\%}{35\%}×100\%\approx85.7\%$
【答案】
（1）60 （2）3:4:7 （3）36
（4）解:由标签可知,该产品的含氮量为30%,则该产品中硝酸铵的质量分数为 $\frac{30\%}{}×100\%≈85.7\%$。
答:该产品中硝酸铵的质量分数为85.7%。
【知识点】
相对分子质量计算，元素质量比计算，元素质量分数应用
【点评】
本题是化学式计算的经典基础题型，考点层层递进，从基础的相对分子质量、元素质量比计算，延伸到元素质量等效换算、化肥产品纯度的实际场景应用，既考察了学生对基础公式的掌握程度，也结合生活实际强化了知识点的运用，只要细心计算就不容易出错。
【难度系数】
0.75
这是一道围绕化学式展开的基础化学计算题，解题思路可以分小问逐步梳理：
1. 第（1）问计算尿素相对分子质量：直接将尿素化学式中所有原子的相对原子质量相加求和即可，注意括号外的原子个数要乘对。
2. 第（2）问求三种元素质量比：分别算出碳、氧、氮三种元素的总相对原子质量，再将数值做比、化简为最简整数比。
3. 第（3）问求解氮元素质量相等的两种氮肥质量：先分别算出硝酸铵和尿素的氮元素质量分数，根据“两种物质中氮元素质量相等”列等式，代入已知的48kg硝酸铵数据，就能解出对应的尿素质量。
4. 第（4）问计算产品中硝酸铵的质量分数：已知杂质不含氮，产品里的所有氮元素都来自硝酸铵，因此产品的含氮量除以纯硝酸铵本身的氮元素质量分数，就能得到硝酸铵在产品中的占比。
【解析】
（1）尿素$\ce{[CO(NH_{2})_{2}]}$的相对分子质量计算：
$M_r=12 + 16 + (14 + 1×2)×2 = 12+16+28+4=60$
（2）尿素中碳、氧、氮三种元素的质量比计算：
$m(\mathrm{C}):m(\mathrm{O}):m(\mathrm{N})=12:16:(14×2)=12:16:28=3:4:7$
（3）设与48kg硝酸铵含氮元素质量相当的尿素质量为$x$：
纯硝酸铵的氮元素质量分数为$\frac{14×2}{14×2+1×4+16×3}×100\%=35\%$，尿素的氮元素质量分数为$\frac{14×2}{60}×100\%$，根据氮元素质量相等列方程：
$x×\frac{14×2}{60}×100\% = 48\ \mathrm{kg}×\frac{14×2}{80}×100\%$
解得$x=36\ \mathrm{kg}$
（4）计算产品中硝酸铵的质量分数：
纯$\ce{NH_{4}NO_{3}}$中氮元素的质量分数为$\frac{14×2}{14×2+1×4+16×3}×100\%=35\%$，由于杂质不含氮，因此产品中硝酸铵的质量分数为：
$\frac{30\%}{35\%}×100\%\approx85.7\%$
【答案】
（1）60 （2）3:4:7 （3）36
（4）解:由标签可知,该产品的含氮量为30%,则该产品中硝酸铵的质量分数为 $\frac{30\%}{
}×100\%≈85.7\%$。答:该产品中硝酸铵的质量分数为85.7%。
【知识点】
相对分子质量计算，元素质量比计算，元素质量分数应用
【点评】
本题是化学式计算的经典基础题型，考点层层递进，从基础的相对分子质量、元素质量比计算，延伸到元素质量等效换算、化肥产品纯度的实际场景应用，既考察了学生对基础公式的掌握程度，也结合生活实际强化了知识点的运用，只要细心计算就不容易出错。
【难度系数】
0.75
12. ★某气体由$\ce{SO_{2}}$、$\ce{H_{2}}$、$\ce{CO_{2}}$中的一种或几种气体组成。现测知该气体中氧元素的质量分数为50％，则该气体的组成情况不可能是 （
A.$\ce{SO_{2}}$
B.$\ce{H_{2}}$、$\ce{CO_{2}}$
C.$\ce{SO_{2}}$、$\ce{H_{2}}$、$\ce{CO_{2}}$
D.$\ce{SO_{2}}$、$\ce{H_{2}}$
D
）A.$\ce{SO_{2}}$
B.$\ce{H_{2}}$、$\ce{CO_{2}}$
C.$\ce{SO_{2}}$、$\ce{H_{2}}$、$\ce{CO_{2}}$
D.$\ce{SO_{2}}$、$\ce{H_{2}}$
答案
$\ce{SO_{2}}$中氧元素的质量分数为$\frac{16×2}{32+16×2}×100\%=50\%$,$\ce{CO_{2}}$中氧元素的质量分数为$\frac{16×2}{12+16×2}×100\%≈72.7\%＞50\%$,所以若该气体只含一种气体,则为$\ce{SO_{2}}$;若是混合气体,要满足混合气体中氧元素的质量分数为50%,则混合气体中一定含有不含氧元素或氧元素的质量分数小于50%的气体和氧元素的质量分数大于50%的气体,故该气体可能的组成有① $\ce{SO_{2}}$;② $\ce{H_{2}}$、$\ce{CO_{2}}$;③ $\ce{SO_{2}}$、$\ce{H_{2}}$、$\ce{CO_{2}}$。
解析
【分析】
这道题可以用平均值法来推导气体组成，解题思路分两步走：第一步先分别算出三种气体各自的氧元素质量分数，和目标值50%做对比；第二步利用“混合体系的平均数值一定介于组分的最大值和最小值之间”的规律判断：如果单一气体氧含量刚好是50%，单独存在就符合要求；如果是多种气体混合，要让整体氧元素质量分数平均为50%，就必须同时存在氧含量大于50%和小于50%的组分，逐个核对选项就能找出不可能的组合。
【解析】
首先计算三种气体的氧元素质量分数：
1. $\ce{SO_{2}}$中氧元素质量分数：$\frac{16×2}{32+16×2}×100\%=50\%$，恰好等于目标值50%；
2. $\ce{CO_{2}}$中氧元素质量分数：$\frac{16×2}{12+16×2}×100\%\approx72.7\%$，大于50%；
3. $\ce{H_{2}}$不含氧元素，氧元素质量分数为0，小于50%。
接下来逐一分析选项：
选项A：仅含$\ce{SO_{2}}$，氧元素质量分数刚好为50%，符合要求，是可能的组成；
选项B：$\ce{H_{2}}$和$\ce{CO_{2}}$混合，二者氧含量一个小于50%、一个大于50%，按合适比例混合可以让整体氧元素质量分数恰好为50%，是可能的组成；
选项C：三种气体共存，$\ce{SO_{2}}$氧含量为50%，剩余的$\ce{H_{2}}$和$\ce{CO_{2}}$可以调配出平均氧含量50%，整体混合后氧元素质量分数仍可达到50%，是可能的组成；
选项D：$\ce{SO_{2}}$和$\ce{H_{2}}$混合，$\ce{SO_{2}}$本身氧含量为50%，混入不含氧的$\ce{H_{2}}$后，整体氧元素质量分数一定会小于50%，不可能达到50%，该组成不可能。
【答案】
D
【知识点】
元素质量分数计算，平均值法
【点评】
本题是化学计算的经典巧算题型，不需要复杂的配比计算，利用平均值思想就能快速推导混合体系的组分可能性，易错点是忽略多组分混合的适配性，错判三种气体共存的情况。
【难度系数】
0.6
这道题可以用平均值法来推导气体组成，解题思路分两步走：第一步先分别算出三种气体各自的氧元素质量分数，和目标值50%做对比；第二步利用“混合体系的平均数值一定介于组分的最大值和最小值之间”的规律判断：如果单一气体氧含量刚好是50%，单独存在就符合要求；如果是多种气体混合，要让整体氧元素质量分数平均为50%，就必须同时存在氧含量大于50%和小于50%的组分，逐个核对选项就能找出不可能的组合。
【解析】
首先计算三种气体的氧元素质量分数：
1. $\ce{SO_{2}}$中氧元素质量分数：$\frac{16×2}{32+16×2}×100\%=50\%$，恰好等于目标值50%；
2. $\ce{CO_{2}}$中氧元素质量分数：$\frac{16×2}{12+16×2}×100\%\approx72.7\%$，大于50%；
3. $\ce{H_{2}}$不含氧元素，氧元素质量分数为0，小于50%。
接下来逐一分析选项：
选项A：仅含$\ce{SO_{2}}$，氧元素质量分数刚好为50%，符合要求，是可能的组成；
选项B：$\ce{H_{2}}$和$\ce{CO_{2}}$混合，二者氧含量一个小于50%、一个大于50%，按合适比例混合可以让整体氧元素质量分数恰好为50%，是可能的组成；
选项C：三种气体共存，$\ce{SO_{2}}$氧含量为50%，剩余的$\ce{H_{2}}$和$\ce{CO_{2}}$可以调配出平均氧含量50%，整体混合后氧元素质量分数仍可达到50%，是可能的组成；
选项D：$\ce{SO_{2}}$和$\ce{H_{2}}$混合，$\ce{SO_{2}}$本身氧含量为50%，混入不含氧的$\ce{H_{2}}$后，整体氧元素质量分数一定会小于50%，不可能达到50%，该组成不可能。
【答案】
D
【知识点】
元素质量分数计算，平均值法
【点评】
本题是化学计算的经典巧算题型，不需要复杂的配比计算，利用平均值思想就能快速推导混合体系的组分可能性，易错点是忽略多组分混合的适配性，错判三种气体共存的情况。
【难度系数】
0.6
13. ★[2025 盐城亭湖期中]已知由$\ce{MgSO_{4}}$、$\ce{NaHS}$、$\ce{NaHSO_{4}}$组成的混合物中硫元素的质量分数为$32\%$,则混合物中氧元素的质量分数为 （
A.$24\%$
B.$32\%$
C.$44\%$
D.$56\%$
C
）A.$24\%$
B.$32\%$
C.$44\%$
D.$56\%$
答案
由于Na和H的相对原子质量之和等于Mg的相对原子质量,所以可以从质量角度将“NaH”视为一个与“Mg”等效的整体“A”(即将“NaH”和“Mg”都换用“A”来表示,其相对原子质量可视作24)。A与S的个数比为1:1,则A、S的质量比为24:32=3:4;设A的质量分数为$x$,硫元素的质量分数为32%,则$\frac{3}{4}=\frac{x}{32\%}$,解得$x=24\%$,因此氧元素的质量分数为$1-32\%-24\%=44\%$。
解析
【分析】
这是一道典型的混合物元素质量分数巧算题，没有给出三种组分的具体占比，常规方法无法直接计算氧元素质量分数，解题思路如下：
1. 先观察三个物质的元素组成，对比各元素的相对原子质量：Mg的相对原子质量为24，Na为23，H为1，刚好Na和H的相对原子质量之和等于Mg的相对原子质量，因此可以把“NaH”打包成和Mg等效的整体，用A表示该整体，等效相对质量为24。
2. 用A改写三个物质的化学式后，能发现所有组分中A和S的微粒个数比恒为1:1，二者存在固定的质量比。
3. 先根据已知的S元素质量分数算出整体A的总质量分数，最后用总质量1减去S和A的质量分数之和，就能直接得到氧元素的质量分数。
【解析】
步骤1：等效替换处理
已知相对原子质量：$A_r(\ce{Mg})=24$，$A_r(\ce{Na})=23$，$A_r(\ce{H})=1$，可得$A_r(\ce{Na})+A_r(\ce{H})=23+1=24$，与Mg的相对原子质量相等，将“NaH”视为等效整体A，A的等效相对原子质量为24。
将三种物质改写为等效形式：$\ce{MgSO_{4}→ASO_{4}}$，$\ce{NaHS→AS}$，$\ce{NaHSO_{4}→ASO_{4}}$，可见任意组分中A与S的微粒个数比恒为1:1。
步骤2：计算A与S的固定质量比
二者质量比为：$m(A):m(S)=24:32=3:4$
步骤3：计算整体A的质量分数
设A的质量分数为$x$，已知硫元素质量分数为32%，代入质量比可得：
$\frac{3}{4}=\frac{x}{32\%}$
解得$x=24\%$
步骤4：计算氧元素的质量分数
混合物总质量分数为1，仅包含A、S、O三部分，因此氧元素质量分数为：
$1-32\%-24\%=44\%$
【答案】C
【知识点】
元素质量分数计算，等效替换巧算
【点评】
本题是初中化学经典的混合物巧算题型，难点在于挖掘出“Na+H的相对质量等于Mg”的隐含规律，通过等效打包把组成不同的物质统一为具有固定微粒比的形式，避免了复杂的多未知数方程组求解，能有效锻炼学生观察化学式特殊规律的能力。
【难度系数】
0.4
这是一道典型的混合物元素质量分数巧算题，没有给出三种组分的具体占比，常规方法无法直接计算氧元素质量分数，解题思路如下：
1. 先观察三个物质的元素组成，对比各元素的相对原子质量：Mg的相对原子质量为24，Na为23，H为1，刚好Na和H的相对原子质量之和等于Mg的相对原子质量，因此可以把“NaH”打包成和Mg等效的整体，用A表示该整体，等效相对质量为24。
2. 用A改写三个物质的化学式后，能发现所有组分中A和S的微粒个数比恒为1:1，二者存在固定的质量比。
3. 先根据已知的S元素质量分数算出整体A的总质量分数，最后用总质量1减去S和A的质量分数之和，就能直接得到氧元素的质量分数。
【解析】
步骤1：等效替换处理
已知相对原子质量：$A_r(\ce{Mg})=24$，$A_r(\ce{Na})=23$，$A_r(\ce{H})=1$，可得$A_r(\ce{Na})+A_r(\ce{H})=23+1=24$，与Mg的相对原子质量相等，将“NaH”视为等效整体A，A的等效相对原子质量为24。
将三种物质改写为等效形式：$\ce{MgSO_{4}→ASO_{4}}$，$\ce{NaHS→AS}$，$\ce{NaHSO_{4}→ASO_{4}}$，可见任意组分中A与S的微粒个数比恒为1:1。
步骤2：计算A与S的固定质量比
二者质量比为：$m(A):m(S)=24:32=3:4$
步骤3：计算整体A的质量分数
设A的质量分数为$x$，已知硫元素质量分数为32%，代入质量比可得：
$\frac{3}{4}=\frac{x}{32\%}$
解得$x=24\%$
步骤4：计算氧元素的质量分数
混合物总质量分数为1，仅包含A、S、O三部分，因此氧元素质量分数为：
$1-32\%-24\%=44\%$
【答案】C
【知识点】
元素质量分数计算，等效替换巧算
【点评】
本题是初中化学经典的混合物巧算题型，难点在于挖掘出“Na+H的相对质量等于Mg”的隐含规律，通过等效打包把组成不同的物质统一为具有固定微粒比的形式，避免了复杂的多未知数方程组求解，能有效锻炼学生观察化学式特殊规律的能力。
【难度系数】
0.4
