Question

20．物质的量在计算中有广泛的应用，请完成下列各小题：
（1）9gH₂O与49gH₃PO₄所含分子数相等．
（2）固体X在一定条件下加热分解，其方程式为2X$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Y↑+2Z↑+2W↑，测得生成的混合气体的密度是相同状况下H₂的a倍，则X的相对分子质量为5a．
（3）在同温同压下，6.5g某气体A的分子数与7gC₂H₄的分子数相等，则气体A在标准状况下的密度为
1.16g•L^-1．（结果保留三位有效数字）
（4）b%的硫酸溶液与4b%的硫酸溶液等质量混合后，所得溶液的质量分数=（填“＞”、“＜”、或“=”，下同）2.5b%；如果等体积混合，所得溶液的质量分数＞2.5b%．
（5）等质量的铜、锌、铁的金属混合物a g加入FeCl₃和盐酸的混合液中，充分反应（不考虑水电离出的离子）．
①若无固体剩余，则溶液中的阳离子一定有Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺；
②若剩余固体为$\frac{a}{3}$g，则溶液中的阳离子一定有Zn²⁺、Fe²⁺，一定没有Fe³⁺；
③若剩余固体为$\frac{3a}{4}$g，则溶液中的阳离子一定有Zn²⁺、Fe²⁺．

Answer 1

分析 （1）分子数相同，则物质的量相同，结合n=$\frac{m}{M}$计算；
（2）相同条件下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比，生成的混合气体对氢气的相对密度为a，则混合气体的平均摩尔质量为2ag/mol，根据质量守恒再结合M=$\frac{m}{n}$计算X的摩尔质量，摩尔质量在数值上等于其相对分子质量；
（3）分子数相同，则物质的量相同，结合n=$\frac{m}{M}$、ρ=$\frac{M}{{V}_{m}}$计算；
（4）等质量混合，混合后浓度等于$\frac{m×b%+m×4b%}{2m}$；硫酸的浓度越大，密度越大，硫酸的密度大于水的密度，将两个质量分数的硫酸等体积混合，则混合后的质量分数比原来两硫酸的质量分数的平均值要大，对于密度小于水的溶液，将两个质量分数的溶液等体积混合，则混合后的质量分数比原来两溶液的质量分数的平均值要小；
（5）①没有固体剩余，说明金属完全反应，铁离子过量或者恰好完全反应；
②剩余固体为$\frac{a}{3}$g，根据金属的活泼性可以推断出剩余的金属为铜，溶液中一定存在亚铁离子和锌离子，一定没有铁离子；
③剩余固体为$\frac{3}{4}$ag，说明剩余的金属为全部的铜和部分铁，溶液中一定没有铁离子、氢离子和铜离子．

解答 解：（1）水的物质的量为$\frac{9g}{18g/mol}$=0.5mol，分子数相同，则物质的量相同，可知H₃PO₄的质量为：0.5mol×98g/mol=49g，
故答案为：49；
（2）相同条件下，气体的密度之比等于其摩尔质量之比，生成的混合气体对氢气的相对密度为a，则混合气体的平均摩尔质量为2a/mol，假设有2molX反应则生成1molY、2molZ、2molW，生成物的质量=2ag/mol×（1+2+2）mol=10ag，反应前后质量不变，则X的质量为10ag，其摩尔质量=$\frac{10ag}{2mol}$=5ag/mol，摩尔质量在数值上等于其相对分子质量，所以X的相对分子质量为5a，
故答案为：5a；
（3）同温同压下，6.5g某气体A的分子数与7g C₂H₄的分子数相同，A的物质的量为$\frac{7g}{28g/mol}$=0.25mol，M（A）=$\frac{6.5g}{0.25mol}$=26g/mol，则气体A在标准状况下的密度为$\frac{26g/mol}{22.4L/mol}$=1.16g/L，
故答案为：1.16；
（4）b%的硫酸溶液与4b%的硫酸溶液等质量混合后，所得溶液的质量分数等于$\frac{m×b%+m×4b%}{2m}$；硫酸的密度大于水，将两个质量分数的硫酸等体积混合，则混合后的质量分数比原来两硫酸的质量分数的平均值要大，即将b%的硫酸溶液与4b%的硫酸溶液等体积混合，所得硫酸溶液的质量分数要大于2.5b%，
故答案为：=；＞；
（5）①氯化铁能溶解铜、锌、铁，而盐酸只能溶解锌、铁；又因为三种金属性强弱顺序是Zn＞Fe＞Cu，所以若无固体剩余，则溶液中的阳离子一定有Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺，
故答案为：Zn²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、H⁺；
②若剩余固体为$\frac{a}{3}$g，由于金属还原性：Zn＞Fe＞Cu，则剩余的固体一定是铜，则溶液中的阳离子一定有Zn²⁺、Fe²⁺；而一定没有铁离子，氢离子可能含有，也可能没有，
故答案为：Zn²⁺、Fe²⁺；Fe³⁺；
③若剩余固体为$\frac{3}{4}$ag，由于金属还原性：Zn＞Fe＞Cu，则剩余的固体中一定含有铜、铁，所以溶液中的阳离子一定有Zn²⁺、Fe²⁺，
故答案为：Zn²⁺、Fe²⁺．

点评 本题考查物质的量及浓度的计算，为高频考点，题目难度中等，把握物质的量为中心的基本计算公式为解答的关键，试题侧重考查学生的分析能力及化学计算能力．