《2025年初中升高中衔接读本化学》

例1 工业上用电解氯化镁(生成镁和氯气)的方法生产金属镁,电解950 kg氯化镁最多可生产多少千克金属镁？同时得到多少千克氯气？在标准状况下相当于多少升氯气？
【分析】 先写出该反应的化学方程式,列出$ MgCl_2 $、$ Mg $、$ Cl_2 $的物质的量的关系,再由题中已知的950 kg氯化镁(先算出其物质的量)算出$ Mg $、$ Cl_2 $的物质的量。
【解答】 $ n(MgCl_2) = \frac{m(MgCl_2)}{M(MgCl_2)} = \frac{950000 g}{95 g/mol} = 1 × 10^4 mol $
$ MgCl_2 \stackrel{通电}{=} Mg + Cl_2 \uparrow $
1 1 1
$ 1 × 10^4 mol $ $ 1 × 10^4 mol $ $ 1 × 10^4 mol $
$ m(Mg) = n(Mg) × M(Mg) = 1 × 10^4 mol × 24 g/mol = 2.4 × 10^5 g = 240 kg $
$ m(Cl_2) = n(Cl_2) × M(Cl_2) = 1 × 10^4 mol × 71 g/mol = 7.1 × 10^5 g = 710 kg $
$ V(Cl_2) = n(Cl_2) × V_m = 1 × 10^4 mol × 22.4 L/mol = 2.24 × 10^5 L $
故最多可生产240 kg镁,同时得到710 kg氯气,在标准状况下相当于$ 2.24 × 10^5 L $氯气。

答案： 【解析】：
本题主要考查了利用化学方程式进行的相关计算，涉及到物质的量、质量以及气体体积之间的换算。首先，需要写出电解氯化镁的化学方程式，并确定各物质之间的物质的量关系。然后，根据给定的氯化镁质量计算出其物质的量。接着，利用化学方程式中的物质的量关系，计算出生成的镁和氯气的物质的量。最后，将镁和氯气的物质的量转换为质量和体积。
具体步骤如下：
1. 写出电解氯化镁的化学方程式：$MgCl_{2}\stackrel{通电}{=}Mg + Cl_{2} \uparrow$。
2. 计算氯化镁的物质的量：$n(MgCl_{2}) = \frac{m(MgCl_{2})}{M(MgCl_{2})} = \frac{950000g}{95g/mol} = 10000mol$。
3. 根据化学方程式中的物质的量关系，计算出生成的镁和氯气的物质的量：$n(Mg) = n(MgCl_{2}) = 10000mol$，$n(Cl_{2}) = n(MgCl_{2}) = 10000mol$。
4. 将镁和氯气的物质的量转换为质量：$m(Mg) = n(Mg) × M(Mg) = 10000mol × 24g/mol = 240000g = 240kg$，$m(Cl_{2}) = n(Cl_{2}) × M(Cl_{2}) = 10000mol × 71g/mol = 710000g = 710kg$。
5. 计算氯气在标准状况下的体积：$V(Cl_{2}) = n(Cl_{2}) × V_{m} = 10000mol × 22.4L/mol = 224000L = 2.24 × 10^{5}L$。
【答案】：
解：设电解$950kg$氯化镁生成镁的质量为$x$，生成氯气的质量为$y$。
$MgCl_{2}\stackrel{通电}{=}Mg + Cl_{2} \uparrow$
$95$ $24$ $71$
$950kg$ $x$ $y$
$\frac{95}{24} = \frac{950kg}{x}$，$\frac{95}{71} = \frac{950kg}{y}$；
解得：$x = 240kg$，$y = 710kg$。
标准状况下得到氯气的体积为：$V(Cl_{2}) = n(Cl_{2}) × V_{m} = \frac{710000g}{71g/mol} × 22.4L/mol = 2.24 × 10^{5}L$；
答：最多可生产$240kg$金属镁，同时得到$710kg$氯气，在标准状况下相当于$2.24 × 10^{5}L$氯气。

例2 为了测定某铜锌合金的组成,某校化学课外活动小组利用该合金粉末与稀硫酸反应,进行了三次实验,所得相关的实验数据记录如下：
| | 第一次 | 第二次 | 第三次 |
| 所取合金的质量/g | 10 | 10 | 20 |
| 所用稀硫酸的体积/L | 0.050 | 0.080 | 0.050 |
| 生成氢气的体积/L | 2.24 | 2.24 | 2.24 |

(1)试计算该铜锌合金中锌的质量。
(2)求所用稀硫酸的物质的量浓度。
【分析】 本题是根据化学方程式 $ Zn + H_2SO_4 = ZnSO_4 + H_2 \uparrow $ 进行计算,而准确分析题意,找准恰好完全反应时的数据是本题计算的关键。题目中三次实验制得的氢气的体积相等,说明三者实际消耗的硫酸和锌的质量相等,分析数据可知,第二次硫酸过量,第三次合金过量,故第一次所取合金与稀硫酸恰好完全反应。根据第一次实验产生氢气的体积和其所取用的稀硫酸体积与合金样品的质量,可求出合金中锌的质量以及稀硫酸的浓度。
【解答】 $ n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{2.24 L}{22.4 L/mol} = 0.1 mol $,根据 $ Zn + H_2SO_4 = ZnSO_4 + H_2 \uparrow $,可知 $ n(Zn) = n(H_2SO_4) = n(H_2) = 0.1 mol $,$ m(Zn) = n(Zn) × M(Zn) = 0.1 mol × 65 g/mol = 6.5 g $,$ c(H_2SO_4) = \frac{n(H_2SO_4)}{V} = \frac{0.1 mol}{0.050 L} = 2 mol/L $。

答案： 解：（1）由三次实验数据可知，第一次实验中合金与稀硫酸恰好完全反应。生成氢气的物质的量为：$n(H_2)=\frac{V(H_2)}{V_m}=\frac{2.24\ L}{22.4\ L/mol}=0.1\ mol$。根据化学方程式$Zn + H_2SO_4 = ZnSO_4 + H_2\uparrow$，可知$n(Zn)=n(H_2)=0.1\ mol$，则锌的质量为：$m(Zn)=n(Zn)× M(Zn)=0.1\ mol×65\ g/mol=6.5\ g$。
（2）由（1）可知$n(H_2SO_4)=n(H_2)=0.1\ mol$，所用稀硫酸的体积为$0.050\ L$，则稀硫酸的物质的量浓度为：$c(H_2SO_4)=\frac{n(H_2SO_4)}{V}=\frac{0.1\ mol}{0.050\ L}=2\ mol/L$。
（1）该铜锌合金中锌的质量为$6.5\ g$；（2）所用稀硫酸的物质的量浓度为$2\ mol/L$。