Question

臭氧可用于凈化空氣，漂白飲用水，殺菌，處理工業(yè)廢物和作為漂白劑．但臭氧能刺激粘液膜，空氣中臭氧的體積分?jǐn)?shù)超過0.1PPm （ PPm 表示百力分之一）對(duì)人體是不安全的．臭氧能與碘化鉀溶液反應(yīng)：O₃+2KI+H₂O=O₂+I₂+2KOH．為測(cè)定大氣中臭氧的含量，進(jìn)行如下操作：①將標(biāo)準(zhǔn)狀況下 33.6L的空氣試樣緩緩?fù)ㄈ隟I溶液，使之完全反應(yīng)； ②在所得溶液中用 0.01mol/L 的 Na₂S₂O₃溶液 60.00mL 恰好與之完全反應(yīng)．（反應(yīng)方程式為：2Na₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI．設(shè)反應(yīng)過程中溶液的體積變化忽略不計(jì)）
（1）試通過計(jì)算說明該空氣試樣中臭氧的體積分?jǐn)?shù)對(duì)人體是否安全？
（2）取步驟①所得溶液的

1

50

，欲將其中所含KOH完全中和，需0.0012mol/L的鹽酸體積是多少毫升？
原題：超細(xì)硅酸鋁具有極好的懸浮性和純白外觀，與顏料配合能明顯地改進(jìn)涂料的白度．其樣品化學(xué)式可表示為Al_xSi₃₅O_y?zH₂O企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定超細(xì)硅酸鋁中含水量7%-10%為優(yōu)良級(jí)．某化學(xué)興趣小組為測(cè)定該樣品的組成，按如下步驟處理：
步驟一：準(zhǔn)確稱取9.936g超細(xì)硅酸鋁樣品，充分加熱至不再分解為止，冷卻、稱量，得固體9.216g．
步驟二：另準(zhǔn)確稱取9.936g超細(xì)硅酸鋁樣品，加足量4mol/L鹽酸150mL，充分反應(yīng)后，過濾，洗滌，烘干得SiO₂固體8.400g
（1）計(jì)算該超細(xì)硅酸鋁樣品是否為優(yōu)良級(jí)．
（2）求該樣品的化學(xué)式．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算

專題：計(jì)算題

分析：Ⅰ（1）根據(jù)關(guān)系式O₃～I(xiàn)₂～2Na₂S₂O₃計(jì)算O₃的物質(zhì)的量，再根據(jù)體積分?jǐn)?shù)=

n(O3)

n(空氣)

計(jì)算判斷；
（2）由方程式可知n（KOH）=2n（I₂），n（HCl）=n（KOH），根據(jù)V=

n

c

計(jì)算需要鹽酸的體積；
Ⅱ（1）硅酸鋁樣品，充分加熱至不再分解為止，最終所得的9.216g固體為氧化鋁、二氧化硅，樣品總質(zhì)量減去所得固體的質(zhì)量為樣品中含有的水的質(zhì)量，計(jì)算水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，據(jù)此判斷；
（2）最終所得的9.216g固體為氧化鋁、二氧化硅，其中SiO₂固體8.400g，氧化鋁為9.216g-8.4g=0.816g，根據(jù)n=

m

M

計(jì)算氧化鋁、二氧化硅、水的物質(zhì)的量，利用Al、H與Si原子關(guān)系確定x、z的數(shù)值，根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0，確定y的值，據(jù)此書寫．

解答： 解：Ⅰ（1）由O₃+2KI+H₂O=2KOH+I₂+O₂、2Ns₂S₂O₃+I₂=Na₂S₄O₆+2NaI知O₃～I(xiàn)₂～2Na₂S₂O₃，
設(shè)33.6L的空氣中含O₃的物質(zhì)的量為nmol，則：
O₃～I(xiàn)₂～2Na₂S₂O₃
1           2
nmol   0.01mol/L×0.06L 

故n=

0.01mol/L ×0.06L

2

=3×10^-4mol
33.6L的空氣的物質(zhì)的量為

33.6L

22.4L/mol

=1.5mol，
空氣試樣中臭氧的體積分?jǐn)?shù)=

3×10-4mol

1.5mol

=2×10^-4=200ppm，故對(duì)人體不安全，
答：該空氣試樣中臭氧的體積分?jǐn)?shù)對(duì)人體不安全；
（2）由O₃～I(xiàn)₂～2Na₂S₂O₃可知，所得溶液中n（I₂）=n（O₃）=3×10^-4mol，故所得溶液的

1

50

中n（I₂）=3×10^-4mol×

1

50

，由方程式可知n（KOH）=2n（I₂）=2×3×10^-4mol×

1

50

=6×10^-4mol×

1

50

，故n（HCl）=n（KOH）=6×10^-4mol×

1

50

，需要鹽酸的體積為

6×10-4× 1 50 mol

0.0012mol/L

=0.01L=10mL，
答：需0.0012mol/L的鹽酸體積10毫升；
Ⅱ（1）硅酸鋁樣品，充分加熱至不再分解為止，最終所得的9.216g固體為氧化鋁、二氧化硅，樣品中含有的水的質(zhì)量=9.936g-9.216g=0.72g，故水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

0.72g

9.936g

×100%=7.25%，含水量介于7%～10%，為優(yōu)良級(jí)，
答：該超細(xì)硅酸鋁樣品是為優(yōu)良級(jí)；
（2）最終所得的9.216g固體為氧化鋁、二氧化硅，其中SiO₂固體8.400g，物質(zhì)的量為

8.4g

60g/mol

=0.14mol，氧化鋁為9.216g-8.4g=0.816g，物質(zhì)的量為

0.816g

102g/mol

=0.008mol，故x：35=0.008：0.14，解得x=2．樣品中水的質(zhì)量=9.936g-9.216g=0.72g，物質(zhì)的量為

0.72g

18g/mol

=0.04mol，故z：35=0.04：0.14，解得z=10．根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0，則2×3+4×35-2y=0，解得y=73，故該樣品的化學(xué)式為Al₂Si₃₅O₇₃?10H₂O，
答：該樣品的化學(xué)式為Al₂Si₃₅O₇₃?10H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題屬于拼合型題目，考查根據(jù)方程式的有關(guān)計(jì)算，題目計(jì)算量較大，過程比較復(fù)雜，對(duì)學(xué)生的心理素質(zhì)有較高的要求，難度中等，注意滴定中利用關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算．