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$17. FeCO_3$在空气中煅烧生成铁的氧化物和$CO_2。$现煅烧11.6g的$FeCO_3,$得到$Fe_2O_3$和FeO的固体混合物7.92g,下列叙述正确的是 ()
A. 该反应有氧气参与且质量为0.8g
B. 该过程产生$CO_2$的质量为2.2g
C. 反应后固体中氧元素的质量增大
D. 生成的固体混合物中含有氧化亚铁0.72g
A. 该反应有氧气参与且质量为0.8g
B. 该过程产生$CO_2$的质量为2.2g
C. 反应后固体中氧元素的质量增大
D. 生成的固体混合物中含有氧化亚铁0.72g
答案
D
解析: $ FeCO_{3} $ 在空气中煅烧生成铁的氧化物和 $ CO_{2} $,设 11.6g 的 $ FeCO_{3} $ 完全反应生成二氧化碳的质量为 $ m $,则有如下质量关系:
$ FeCO_{3} \sim CO_{2} $
116 44
11.6g $ m $
$ \frac{116}{44} = \frac{11.6g}{m} $ $ m = 4.4g $
根据质量守恒定律可知,化学反应前后物质的总质量不变,则有 $ 7.92g + 4.4g = 12.32g ＞ 11.6g $,故该反应有氧气参与,且其质量为 $ 12.32g - 11.6g = 0.72g $,A 错误;由 A 的分析可知,该过程产生 $ CO_{2} $ 的质量为 4.4g,B 错误;11.6g $ FeCO_{3} $ 中氧元素的质量为 $ 11.6g \times (\frac{48}{116} \times 100\%) = 4.8g $,反应后固体中氧元素的质量 $ = 11.6g FeCO_{3} $ 中氧元素的质量 + 参加反应的氧气的质量 - 4.4g 二氧化碳中氧元素的质量,4.4g 二氧化碳中氧元素的质量为 $ 4.4g \times (\frac{32}{44} \times 100\%) = 3.2g $,则反应后固体中氧元素的质量 $ = 4.8g + 0.72g - 3.2g = 2.32g ＜ 4.8g $,故反应后固体中氧元素的质量减小,C 错误;11.6g $ FeCO_{3} $ 中铁元素的质量为 $ 11.6g \times (\frac{56}{116} \times 100\%) = 5.6g $,设生成的固体混合物中氧化亚铁的质量为 $ x $、氧化铁的质量为 $ y $,则 $ x + y = 7.92g $、 $ x \times (\frac{56}{72} \times 100\%) + y \times (\frac{112}{160} \times 100\%) = 5.6g $,解得 $ x = 0.72g $、 $ y = 7.2g $,D 正确。
解析: $ FeCO_{3} $ 在空气中煅烧生成铁的氧化物和 $ CO_{2} $,设 11.6g 的 $ FeCO_{3} $ 完全反应生成二氧化碳的质量为 $ m $,则有如下质量关系:
$ FeCO_{3} \sim CO_{2} $
116 44
11.6g $ m $
$ \frac{116}{44} = \frac{11.6g}{m} $ $ m = 4.4g $
根据质量守恒定律可知,化学反应前后物质的总质量不变,则有 $ 7.92g + 4.4g = 12.32g ＞ 11.6g $,故该反应有氧气参与,且其质量为 $ 12.32g - 11.6g = 0.72g $,A 错误;由 A 的分析可知,该过程产生 $ CO_{2} $ 的质量为 4.4g,B 错误;11.6g $ FeCO_{3} $ 中氧元素的质量为 $ 11.6g \times (\frac{48}{116} \times 100\%) = 4.8g $,反应后固体中氧元素的质量 $ = 11.6g FeCO_{3} $ 中氧元素的质量 + 参加反应的氧气的质量 - 4.4g 二氧化碳中氧元素的质量,4.4g 二氧化碳中氧元素的质量为 $ 4.4g \times (\frac{32}{44} \times 100\%) = 3.2g $,则反应后固体中氧元素的质量 $ = 4.8g + 0.72g - 3.2g = 2.32g ＜ 4.8g $,故反应后固体中氧元素的质量减小,C 错误;11.6g $ FeCO_{3} $ 中铁元素的质量为 $ 11.6g \times (\frac{56}{116} \times 100\%) = 5.6g $,设生成的固体混合物中氧化亚铁的质量为 $ x $、氧化铁的质量为 $ y $,则 $ x + y = 7.92g $、 $ x \times (\frac{56}{72} \times 100\%) + y \times (\frac{112}{160} \times 100\%) = 5.6g $,解得 $ x = 0.72g $、 $ y = 7.2g $,D 正确。
18. 利用天然气制氨加工成尿素[CO(NH_2)_2]的主要流程如图。
(1) 水电解反应的化学方程式为______。
(2) 氨合成过程发生反应的基本反应类型是______。
(3) 生成尿素反应的化学方程式为$2NH_3+CO_2\xlongequal{一定条件}CO(NH_2)_2+H_2O。$若34kgNH_3完全转化,可生产尿素______kg。
(1) 水电解反应的化学方程式为______。
(2) 氨合成过程发生反应的基本反应类型是______。
(3) 生成尿素反应的化学方程式为$2NH_3+CO_2\xlongequal{一定条件}CO(NH_2)_2+H_2O。$若34kgNH_3完全转化,可生产尿素______kg。
答案
(1) $ 2H_{2}O \xlongequal{通电} 2H_{2} \uparrow + O_{2} \uparrow $
(2) 化合反应
(3) 60
(2) 化合反应
(3) 60
19. (2024·淄博)硅化镁(Mg_2Si)在能源器件、激光和半导体制造等领域具有重要应用价值,可通过石英砂(主要成分为SiO_2,杂质不含硅元素)和金属镁反应制得,反应的化学方程式为$SiO_2+4Mg\xlongequal{高温}Mg_2Si+2X。$
(1) 上述化学方程式中X为______(填化学式)。
(2) 用12.5kg石英砂与足量镁充分反应得到15.2kg硅化镁,计算石英砂中SiO_2的质量分数(写出计算过程)。
(1) 上述化学方程式中X为______(填化学式)。
(2) 用12.5kg石英砂与足量镁充分反应得到15.2kg硅化镁,计算石英砂中SiO_2的质量分数(写出计算过程)。
答案
(1) $ MgO $
(2) 解:设 12.5kg 石英砂中 $ SiO_{2} $ 的质量为 $ x $。
$ SiO_{2} + 4Mg \xlongequal{高温} Mg_{2}Si + 2MgO $
60 76
$ x $ 15.2kg
$ \frac{60}{76} = \frac{x}{15.2kg} $ $ x = 12kg $
石英砂中 $ SiO_{2} $ 的质量分数为 $ \frac{12kg}{12.5kg} \times 100\% = 96\% $。
答:石英砂中 $ SiO_{2} $ 的质量分数为 96%。
解析: (1) 由反应的化学方程式可知,反应前硅、氧、镁的原子个数分别为 1、2、4,反应后的已知生成物中硅、氧、镁的原子个数分别为 1、0、2,根据化学反应前后原子的种类、数目不变,则 2X 中含有 2 个镁原子和 2 个氧原子,故 X 的化学式为 $ MgO $。
(2) 解:设 12.5kg 石英砂中 $ SiO_{2} $ 的质量为 $ x $。
$ SiO_{2} + 4Mg \xlongequal{高温} Mg_{2}Si + 2MgO $
60 76
$ x $ 15.2kg
$ \frac{60}{76} = \frac{x}{15.2kg} $ $ x = 12kg $
石英砂中 $ SiO_{2} $ 的质量分数为 $ \frac{12kg}{12.5kg} \times 100\% = 96\% $。
答:石英砂中 $ SiO_{2} $ 的质量分数为 96%。
解析: (1) 由反应的化学方程式可知,反应前硅、氧、镁的原子个数分别为 1、2、4,反应后的已知生成物中硅、氧、镁的原子个数分别为 1、0、2,根据化学反应前后原子的种类、数目不变,则 2X 中含有 2 个镁原子和 2 个氧原子,故 X 的化学式为 $ MgO $。
20. (2023·南通)化学储氢材料研发是当下科技研究的热点之一。
(1) 下列化学储氢材料中含氢量最高的是______(填字母)。
A. NH_3
B. N_2H_4
C. CH_4
(2) 我国科学家发明了一种将甲烷中的氢转化为氢气的工艺[原理如图所示,H_2O(g)表示水蒸气]。总反应的化学方程式为$CH_4+H_2O(g)\xlongequal{一定条件}CO+3H_2。$
① 反应器Ⅰ中反应的化学方程式为______。
② 当甲烷的转化率$(\frac{参加反应的甲烷质量}{反应前甲烷的质量}×100%)$为80%时,理论上1.0t甲烷与足量水蒸气反应生成氢气的质量是多少?
(1) 下列化学储氢材料中含氢量最高的是______(填字母)。
A. NH_3
B. N_2H_4
C. CH_4
(2) 我国科学家发明了一种将甲烷中的氢转化为氢气的工艺[原理如图所示,H_2O(g)表示水蒸气]。总反应的化学方程式为$CH_4+H_2O(g)\xlongequal{一定条件}CO+3H_2。$
① 反应器Ⅰ中反应的化学方程式为______。
② 当甲烷的转化率$(\frac{参加反应的甲烷质量}{反应前甲烷的质量}×100%)$为80%时,理论上1.0t甲烷与足量水蒸气反应生成氢气的质量是多少?
答案
(1) C
(2) ① $ H_{2}O(g) + Ce_{2}O_{3} \xlongequal{400^{\circ}C} 2CeO_{2} + H_{2} $
② 解:设理论上 1.0t 甲烷与足量水蒸气反应生成氢气的质量为 $ x $。
$ CH_{4} + H_{2}O(g) \xlongequal{一定条件} CO + 3H_{2} $
16 6
$ 1.0t \times 80\% $ $ x $
$ \frac{16}{6} = \frac{1.0t \times 80\%}{x} $ $ x = 0.3t $
答:1.0t 甲烷与足量水蒸气反应生成氢气的质量是 0.3t。
解析: (1) $ NH_{3} $ 中 H 元素的质量分数为 $ \frac{3}{17} \times 100\% \approx 17.6\% $, $ N_{2}H_{4} $ 中 H 元素的质量分数为 $ \frac{4}{32} \times 100\% = 12.5\% $, $ CH_{4} $ 中 H 元素的质量分数为 $ \frac{4}{16} \times 100\% = 25\% $,即 $ CH_{4} $ 含氢量最高。
(2) ① 由图可知,反应器Ⅰ中 $ H_{2}O(g) $ 和 $ Ce_{2}O_{3} $ 是反应物, $ H_{2} $ 和 $ CeO_{2} $ 是生成物,反应条件是 $ 400^{\circ}C $,所以该反应的化学方程式为 $ H_{2}O(g) + Ce_{2}O_{3} \xlongequal{400^{\circ}C} 2CeO_{2} + H_{2} $。② 由题中信息可知,甲烷的转化率为 80%,所以理论上参加反应的甲烷质量为 $ 1.0t \times 80\% = 0.8t $。
(2) ① $ H_{2}O(g) + Ce_{2}O_{3} \xlongequal{400^{\circ}C} 2CeO_{2} + H_{2} $
② 解:设理论上 1.0t 甲烷与足量水蒸气反应生成氢气的质量为 $ x $。
$ CH_{4} + H_{2}O(g) \xlongequal{一定条件} CO + 3H_{2} $
16 6
$ 1.0t \times 80\% $ $ x $
$ \frac{16}{6} = \frac{1.0t \times 80\%}{x} $ $ x = 0.3t $
答:1.0t 甲烷与足量水蒸气反应生成氢气的质量是 0.3t。
解析: (1) $ NH_{3} $ 中 H 元素的质量分数为 $ \frac{3}{17} \times 100\% \approx 17.6\% $, $ N_{2}H_{4} $ 中 H 元素的质量分数为 $ \frac{4}{32} \times 100\% = 12.5\% $, $ CH_{4} $ 中 H 元素的质量分数为 $ \frac{4}{16} \times 100\% = 25\% $,即 $ CH_{4} $ 含氢量最高。
(2) ① 由图可知,反应器Ⅰ中 $ H_{2}O(g) $ 和 $ Ce_{2}O_{3} $ 是反应物, $ H_{2} $ 和 $ CeO_{2} $ 是生成物,反应条件是 $ 400^{\circ}C $,所以该反应的化学方程式为 $ H_{2}O(g) + Ce_{2}O_{3} \xlongequal{400^{\circ}C} 2CeO_{2} + H_{2} $。② 由题中信息可知,甲烷的转化率为 80%,所以理论上参加反应的甲烷质量为 $ 1.0t \times 80\% = 0.8t $。
