M2 定量化学：原创 70 分复习试卷

这份 tutorgum 原创练习试卷涵盖旧版 Chemistry 2017 M2：定量化学导论单元的综合复习内容。试卷旨在评量定量问题解决能力、化学关系、实验技术，以及解释实验结果所需的推理能力。这是一份针对特定主题的评量试卷，并非完整课程的 HSC 化学考试，也不是 NESA 官方发布、认可的试卷、历届试卷或预测试卷。

01考试说明

总分： 70 分

建议作答时间： 105 分钟

建议阅读时间： 5 分钟

允许使用的器材： 科学计算机、原子笔及铅笔。不需要使用笔记。

评量范围

本试卷评量所提供的旧版 Chemistry 2017 定量化学内容，包括：

• 化学方程式配平、莫耳比及质量守恒。
• 莫耳、阿伏加德罗常数、莫耳质量及实验式。
• 化学计量计算、限量试剂及过量反应物。
• 气体定律、理想气体计算及气体反应体积。
• 莫耳浓度、质量浓度、百分浓度及稀释。
• 标准溶液的配制及容量操作技术的评估。
• 实验中的质量变化及整数莫耳比。

本试卷不涵盖其他版本的课纲，也不包含本指定单元以外的主题。不应将本试卷用作完整课程的 HSC 化学评量。

数据与假设

必要时，请使用下列相对原子质量 \(A_r\)。

其他数据：

• 阿伏加德罗常数：\(N_A = 6.02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}\)。
• 理想气体常数：\(R = 8.31\ \mathrm{kPa\,L\,mol^{-1}\,K^{-1}}\)。
• \(1\ \mathrm{L} = 1000\ \mathrm{mL}\)。
• \(n\) 代表以莫耳为单位的物质的量，\(m\) 代表质量，\(M\) 代表莫耳质量，\(c\) 代表莫耳浓度，\(V\) 代表体积，\(P\) 代表压力，而 \(T\) 代表绝对温度。
• 气体定律计算必须使用克耳文作为温度单位；使用理想气体方程式计算气体体积时，体积必须以公升表示。
• 必要时，假设气体符合理想气体行为。反应中的气体体积比仅适用于所有气体体积均在相同温度及压力下测量的情况。
• 对于质量／体积百分浓度，\(x\%\ \mathrm{m/v}\) 表示每 100 mL 最终溶液中含有 \(x\) 克溶质。
• 除非另有说明，计算结果请以三位有效数字表示，并附上适当的单位。

计算题必须列出计算过程。若只有正确的数值答案而没有计算过程，可能无法取得全部分数。

02试题

第 1 题（6 分）

(a) 使用最小的整数系数，配平下列化学方程式。（2 分）

\[ \ce{Fe + O2 -> Fe2O3} \]

(b) 使用你在 (a) 小题中配平的方程式，写出铁、氧气及氧化铁(III) 的莫耳比。（1 分）

(c) 在密闭容器中，反应前反应物的总质量为 12.00 g。反应后，测得生成物的总质量为 12.00 g。

指出相关的定律，并解释为甚么测得的质量保持不变。（1 分）

(d) 一块镁在燃烧前的质量为 0.48 g。燃烧后，固体生成物的质量为 0.80 g。假设所有氧化镁均留在容器内，而且没有加入其他固体。

计算与镁化合的氧的质量，并解释为甚么测得的固体质量增加。（2 分）

第 2 题（7 分）

氢氧化钙的化学式为 \(\ce{Ca(OH)2}\)。请使用数据表中提供的相对原子质量。

(a) 计算氢氧化钙的莫耳质量。（2 分）

(b) 计算 5.55 g 氢氧化钙样品所含的物质的量，以莫耳为单位表示。（2 分）

(c) 计算此样品中的化学式单位数目。（1 分）

(d) 计算氢氧化钙中氧的质量百分比。（2 分）

第 3 题（6 分）

某纯化合物按质量计含有 40.0% 的碳、6.7% 的氢及 53.3% 的氧。

使用 \(A_r(\ce{C}) = 12.0\)、\(A_r(\ce{H}) = 1.0\) 及 \(A_r(\ce{O}) = 16.0\)。

(a) 假设你有一份 100 g 的样品。计算样品中每种元素的物质的量，以莫耳为单位表示。（3 分）

(b) 求出各元素最简单的整数莫耳比，并据此确定该化合物的实验式。（2 分）

(c) 另一项分析发现，某样品中含有 0.120 mol 的碳原子及 0.240 mol 的氧原子。写出碳与氧的最简单整数莫耳比。（1 分）

第 4 题（10 分）

(a) 一定量的气体在 100 kPa 及 300 K 下占有 2.40 L 的体积。现在将气体的状态改变至 150 kPa 及 360 K。计算气体的最终体积。（2 分）

(b) 在压力保持不变的情况下，一定量气体的绝对温度加倍。说明其体积会如何变化。（1 分）

(c) 一定量的气体置于刚性容器中。在 290 K 时，其压力为 95.0 kPa。当温度升高至 320 K 时，计算其压力。（2 分）

(d) 某样品在 298 K 及 100 kPa 下含有 0.250 mol 的理想气体。使用理想气体方程式计算气体体积。（2 分）

(e) 氮气与氢气依照下列已配平的方程式反应：

\[ \ce{N2(g) + 3H2(g) -> 2NH3(g)} \]

12.0 L 的氢气与过量氮气完全反应。所有气体体积均在相同温度及压力下测量。

计算：

(i) 被消耗的氮气体积（1 分）

(ii) 生成的氨气体积（1 分）

(iii) 解释为甚么可以使用已配平的方程式来表示这些气体体积之间的关系。（1 分）

第 5 题（10 分）

铝与氯气反应，生成氯化铝。

\[ \ce{2Al + 3Cl2 -> 2AlCl3} \]

某反应混合物含有 5.40 g 铝及 14.2 g 氯气。假设反应完全进行，且没有生成物损失。

请使用所提供的相对原子质量。

(a) 计算每种反应物的初始物质的量，以莫耳为单位表示。（2 分）

(b) 判定限量试剂。使用已配平方程式的化学计量比，说明你的判断依据。（3 分）

(c) 计算可生成的氯化铝理论质量。（3 分）

(d) 计算反应完全后剩余的铝的质量。（2 分）

第 6 题（8 分）

(a) 某氯化钠溶液在最终溶液体积为 500.0 mL 时，含有 0.150 mol 已溶解的 \(\ce{NaCl}\)。

计算其莫耳浓度，单位为 \(\mathrm{mol\,L^{-1}}\)。（2 分）

(b) 计算含有 0.0300 mol 已溶解溶质的 \(0.250\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\) 溶液的体积。请以毫升为单位作答。（2 分）

(c) 某溶液由 8.00 g 葡萄糖溶解后配制而成，最终溶液体积为 200.0 mL。

计算其质量浓度，单位为 \(\mathrm{g\,L^{-1}}\)。（1 分）

(d) 某氯化钠溶液的莫耳浓度为 \(0.100\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\)。\(\ce{NaCl}\) 的莫耳质量为 \(58.5\ \mathrm{g\,mol^{-1}}\)。

计算其质量浓度，并判断是否与标示的 \(5.85\ \mathrm{g\,L^{-1}}\) 相符。（2 分）

(e) 某溶液的浓度为 2.0% m/v。计算 250 mL 此溶液中所含的溶质质量。（1 分）

第 7 题（6 分）

(a) 一名学生将 25.0 mL、浓度为 \(1.20\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\) 的原液移入容量瓶，并稀释至最终体积 250.0 mL。

计算最终莫耳浓度。（2 分）

(b) 配制 100.0 mL、浓度为 \(0.150\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\) 的溶液，需要多少体积、浓度为 \(2.00\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\) 的原液？（2 分）

(c) 解释为甚么理想稀释过程中，已溶解溶质的物质的量保持不变，并写出表示初始浓度、初始体积、最终浓度及最终体积之间关系的方程式。（2 分）

第 8 题（8 分）

一名学生需要使用固体硝酸钾 \(\ce{KNO3}\)，配制 250.0 mL、浓度为 \(0.200\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\) 的标准溶液。

请使用所提供的相对原子质量。

(a) 计算所需的硝酸钾质量。（3 分）

(b) 概述如何使用固体配制此标准溶液。方法必须包括溶解溶质、定量转移，以及调整至最终体积。（2 分）

(c) 学生还需要将原液稀释，方法是将 25.00 mL 原液移入 250.0 mL 容量瓶。

说明如何准确地进行此稀释，包括正确使用吸管、调整至最终体积，以及混合溶液。一名学生使用去离子水润洗吸管，却没有使用原液润洗吸管。

解释这项错误可能如何影响最终浓度。（3 分）

第 9 题（9 分）

碳酸钙与过量盐酸依照下列已配平的方程式反应：

\[ \ce{CaCO3(s) + 2HCl(aq) -> CaCl2(aq) + H2O(l) + CO2(g)} \]

一名学生在开口烧瓶中使 5.00 g 碳酸钙反应。反应前，烧瓶内物质的总质量为 105.00 g。反应完成后，内容物的总质量为 102.80 g。

假设烧瓶内容物的所有质量损失均来自逸出的二氧化碳，且没有液体溅出。

使用 \(M(\ce{CO2}) = 44.0\ \mathrm{g\,mol^{-1}}\)。其他所需的莫耳质量请根据所提供的相对原子质量计算。

(a) 计算碳酸钙的初始物质的量，以莫耳为单位表示。（2 分）

(b) 计算生成二氧化碳的理论物质的量及质量。（2 分）

(c) 计算实测质量损失，并将其与二氧化碳的理论质量作比较。（2 分）

(d) 解释为甚么烧瓶内容物的质量会减少，即使质量守恒定律仍然适用。（2 分）

(e) 在另一组使用相同初始碳酸钙质量的实验中，只收集到 0.0400 mol 的二氧化碳。提出一个合理的实验原因，解释这个结果。（1 分）

03详细解答与评分指南

请根据下列列出的解题步骤及概念给分。数学上等价的方法均可接受。如果学生在先前的数值计算中出错，但之后仍使用正确的方法进行计算，可酌情给予后续步骤分。

第 1 题解答

(a) 已配平的方程式

\[ \ce{4Fe + 3O2 -> 2Fe2O3} \]

方程式两侧各有四个铁原子及六个氧原子。

评分（2 分）：

• 1 分：正确配平铁原子。
• 1 分：正确配平氧原子。

(b) 莫耳比

\[ \ce{Fe}:\ce{O2}:\ce{Fe2O3}=4:3:2 \]

已配平方程式中的系数表示参与反应及生成的物质之间的莫耳比。

评分（1 分）：

• 1 分：写出正确的莫耳比。

(c) 质量守恒

质量守恒定律指出，化学反应过程中质量会保持守恒。原子只会重新排列，不会被创造或消灭。由于容器是密闭的，物质无法进入或离开，因此总质量保持在 12.00 g。

评分（1 分）：

• 1 分：解释封闭系统中的质量守恒。

(d) 氧的质量

固体质量的增加量就是结合进生成物中的氧的质量。

\[ \begin{aligned} m(\text{氧}) &= 0.80-0.48\\ &=0.32\ \mathrm{g} \end{aligned} \]

固体质量增加，是因为空气中的氧与镁结合，形成氧化镁。

评分（2 分）：

• 1 分：计算出质量差为 0.32 g。
• 1 分：解释空气中的氧进入固体，成为固体的一部分。

第 2 题解答

(a) 氢氧化钙的莫耳质量

一个化学式单位含有一个钙原子、两个氧原子及两个氢原子。

\[ \begin{aligned} M(\ce{Ca(OH)2})&=40.1+2(16.0+1.0)\\ &=74.1\ \mathrm{g\,mol^{-1}} \end{aligned} \]

评分（2 分）：

• 1 分：正确加总原子质量。
• 1 分：得出 \(74.1\ \mathrm{g\,mol^{-1}}\)。

(b) 物质的量

质量、物质的量及莫耳质量之间的关系为 \(n=m/M\)。

\[ \begin{aligned} n&=\frac{m}{M}\\ &=\frac{5.55}{74.1}\\ &=0.0749\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

评分（2 分）：

• 1 分：使用 \(n=m/M\)。
• 1 分：得出正确答案并附上单位。

(c) 化学式单位数目

将以莫耳为单位的物质的量乘以阿伏加德罗常数。

\[ \begin{aligned} N&=nN_A\\ &=0.0749\times6.02\times10^{23}\\ &=4.51\times10^{22} \end{aligned} \]

此样品含有 \(4.51\times10^{22}\) 个化学式单位。

评分（1 分）：

• 1 分：得出正确的化学式单位数目。

(d) 氧的质量百分比

一莫耳氢氧化钙中氧的总质量为：

\[ m(\text{每莫耳氧的质量})=2(16.0)=32.0\ \mathrm{g} \]

质量百分比为：

\[ \begin{aligned} \%\text{氧}&=\frac{32.0}{74.1}\times100\\ &=43.2\% \end{aligned} \]

评分（2 分）：

• 1 分：求出每莫耳氢氧化钙中氧的质量。
• 1 分：得出正确的百分比。

第 3 题解答

(a) 各元素的物质的量

假设样品质量为 100 g。此时，每种元素的百分比数值就对应于该元素的质量，以克为单位表示。

碳：

\[ n(\ce{C})=\frac{40.0}{12.0}=3.33\ \mathrm{mol} \]

氢：

\[ n(\ce{H})=\frac{6.7}{1.0}=6.7\ \mathrm{mol} \]

氧：

\[ n(\ce{O})=\frac{53.3}{16.0}=3.33\ \mathrm{mol} \]

评分（3 分）：

• 每个正确的物质的量给 1 分。

(b) 实验式

将每种元素的物质的量除以最小的物质的量，即约 3.33 mol。

\[ \begin{aligned} \ce{C}:&\quad 3.33/3.33\approx1\\ \ce{H}:&\quad 6.7/3.33\approx2\\ \ce{O}:&\quad 3.33/3.33\approx1 \end{aligned} \]

最简单的莫耳比约为 \(1:2:1\)。

因此，实验式为 \(\ce{CH2O}\)。

与精确的 \(1:2:1\) 比例略有差异，是因为题目提供的百分比经过四舍五入。

评分（2 分）：

• 1 分：得出正确的最简整数比。
• 1 分：写出 \(\ce{CH2O}\)。

(c) 碳与氧的比例

将两者的物质的量均除以 0.120 mol：

\[ 0.120:0.240=1:2 \]

评分（1 分）：

• 1 分：得出 \(1:2\) 的比例。

第 4 题解答

(a) 综合气体定律的计算

气体的物质的量保持不变。对于压力、体积及温度均发生变化的理想气体：

\[ \frac{P_1V_1}{T_1}=\frac{P_2V_2}{T_2} \]

重新整理方程式，求出最终体积。

\[ \begin{aligned} V_2&=\frac{P_1V_1T_2}{P_2T_1}\\ &=\frac{100(2.40)(360)}{150(300)}\\ &=1.92\ \mathrm{L} \end{aligned} \]

评分（2 分）：

• 1 分：使用正确的关系式并代入数值。
• 1 分：得出 \(1.92\ \mathrm{L}\)。

(b) 体积与绝对温度

在压力保持不变的情况下，一定量气体的体积与其绝对温度成正比。

如果以克耳文表示的温度加倍，体积也会加倍。

评分（1 分）：

• 1 分：指出体积会加倍。

(c) 定容条件下的压力与温度

在体积保持不变的情况下，压力与绝对温度成正比。

\[ \begin{aligned} \frac{P_1}{T_1}&=\frac{P_2}{T_2}\\ P_2&=\frac{95.0\times320}{290}\\ &=105\ \mathrm{kPa} \end{aligned} \]

评分（2 分）：

• 1 分：使用正确的压力与温度关系式。
• 1 分：得出正确的最终压力并附上单位。

(d) 理想气体方程式

理想气体方程式为 \(PV=nRT\)。

重新整理方程式，使体积成为主项：

\[ \begin{aligned} V&=\frac{nRT}{P}\\ &=\frac{0.250(8.31)(298)}{100}\\ &=6.19\ \mathrm{L} \end{aligned} \]

评分（2 分）：

• 1 分：正确地重新整理方程式并代入数值。
• 1 分：得出 \(6.19\ \mathrm{L}\)。

(e) 化学反应中的气体体积

已配平的方程式为：

\[ \ce{N2 + 3H2 -> 2NH3} \]

在相同温度及压力下，气体体积与气体的莫耳数成正比。

三个体积的氢气与一个体积的氮气反应，生成两个体积的氨气。

对于氮气：

\[ V(\ce{N2})=\frac{12.0}{3}=4.00\ \mathrm{L} \]

对于氨气：

\[ V(\ce{NH3})=\frac{2}{3}\times12.0=8.00\ \mathrm{L} \]

体积比符合系数比，因为在相同温度及压力下，等体积的理想气体含有相同的气体物质的量。这是阿伏加德罗定律的结果。

评分（3 分）：

• 1 分：得出氮气体积为 \(4.00\ \mathrm{L}\)。
• 1 分：得出氨气体积为 \(8.00\ \mathrm{L}\)。
• 1 分：解释气体体积与莫耳比之间的关系。

第 5 题解答

(a) 反应物的初始物质的量

对于铝：

\[ \begin{aligned} n(\ce{Al})&=\frac{5.40}{27.0}\\ &=0.200\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

对于氯气，请记住每个分子都含有两个氯原子。

\[ M(\ce{Cl2})=2(35.5)=71.0\ \mathrm{g\,mol^{-1}} \]

\[ \begin{aligned} n(\ce{Cl2})&=\frac{14.2}{71.0}\\ &=0.200\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

评分（2 分）：

• 1 分：正确求出铝的物质的量。
• 1 分：正确求出氯气的物质的量。

(b) 限量试剂

已配平的方程式要求每 3 mol 氯气与 2 mol 铝反应。

对于 0.200 mol 的铝，所需的氯气物质的量为：

\[ n(\ce{Cl2})=0.200\times\frac{3}{2}=0.300\ \mathrm{mol} \]

实际上只有 0.200 mol 氯气可供使用。氯气不足以与所有铝完全反应。

因此，氯气是限量试剂。

评分（3 分）：

• 1 分：计算出所需的氯气为 0.300 mol。
• 1 分：将所需的量与实际可用的 0.200 mol 比较。
• 1 分：正确指出氯气是限量试剂。

(c) 氯化铝的理论质量

已配平的方程式显示，3 mol 氯气会生成 2 mol 氯化铝。

\[ \begin{aligned} n(\ce{AlCl3})&=0.200\times\frac{2}{3}\\ &=0.133\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

计算氯化铝的莫耳质量：

\[ \begin{aligned} M(\ce{AlCl3})&=27.0+3(35.5)\\ &=133.5\ \mathrm{g\,mol^{-1}} \end{aligned} \]

理论生成物质量为：

\[ \begin{aligned} m&=nM\\ &=0.133333\ldots\times133.5\\ &=17.8\ \mathrm{g} \end{aligned} \]

评分（3 分）：

• 1 分：正确求出氯化铝的物质的量。
• 1 分：正确求出氯化铝的莫耳质量。
• 1 分：得出理论质量为 17.8 g。

(d) 剩余的过量铝

每 3 mol 氯气会消耗 2 mol 铝。

\[ \begin{aligned} n(\text{已消耗的 }\ce{Al})&=0.200\times\frac{2}{3}\\ &=0.133333\ldots\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

从铝的初始物质的量中减去已消耗的量：

\[ \begin{aligned} n(\text{剩余的 }\ce{Al})&=0.200-0.133333\ldots\\ &=0.0667\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

将剩余的物质的量换算成质量：

\[ \begin{aligned} m&=0.066666\ldots\times27.0\\ &=1.80\ \mathrm{g} \end{aligned} \]

评分（2 分）：

• 1 分：正确求出剩余铝的物质的量。
• 1 分：得出剩余铝的质量为 1.80 g。

第 6 题解答

(a) 莫耳浓度

将溶液体积换算成公升：

\[ 500.0\ \mathrm{mL}=0.5000\ \mathrm{L} \]

使用 \(c=n/V\) 计算莫耳浓度。

\[ \begin{aligned} c&=\frac{0.150}{0.5000}\\ &=0.300\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \end{aligned} \]

评分（2 分）：

• 1 分：将体积换算成公升。
• 1 分：得出正确的浓度。

(b) 溶液体积

将 \(c=n/V\) 重新整理，以求出体积：

\[ \begin{aligned} V&=\frac{n}{c}\\ &=\frac{0.0300}{0.250}\\ &=0.120\ \mathrm{L}\\ &=120\ \mathrm{mL} \end{aligned} \]

评分（2 分）：

• 1 分：正确地重新整理方程式。
• 1 分：得出正确的体积并附上单位。

(c) 质量浓度

质量浓度是已溶解溶质的质量除以溶液的最终体积。

\[ \begin{aligned} c_m&=\frac{8.00}{0.2000}\\ &=40.0\ \mathrm{g\,L^{-1}} \end{aligned} \]

评分（1 分）：

• 1 分：得出 \(40.0\ \mathrm{g\,L^{-1}}\)。

(d) 比较不同的浓度表示方式

将莫耳浓度乘以莫耳质量，即可换算成质量浓度。

\[ \begin{aligned} c_m&=cM\\ &=0.100\times58.5\\ &=5.85\ \mathrm{g\,L^{-1}} \end{aligned} \]

计算结果与标示相符。两种表示方式是等价的：一种表示每公升溶液所含溶质的物质的量，另一种表示每公升溶液所含溶质的质量。

评分（2 分）：

• 1 分：正确换算出 \(5.85\ \mathrm{g\,L^{-1}}\)。
• 1 分：正确地将计算结果与标示作比较。

(e) 质量／体积百分浓度

2.0% m/v 的浓度表示每 100 mL 最终溶液中含有 2.0 g 溶质。

\[ \begin{aligned} m&=\frac{2.0}{100}\times250\\ &=5.0\ \mathrm{g} \end{aligned} \]

评分（1 分）：

• 1 分：得出 5.0 g。

第 7 题解答

(a) 稀释后的浓度

稀释过程中，溶质的物质的量保持不变，因此：

\[ c_1V_1=c_2V_2 \]

重新整理方程式，求出最终浓度：

\[ \begin{aligned} c_2&=\frac{c_1V_1}{V_2}\\ &=\frac{1.20\times25.0}{250.0}\\ &=0.120\ \mathrm{mol\,L^{-1}} \end{aligned} \]

由于两个体积的单位会相互抵消，因此可以直接使用毫升作为单位。

评分（2 分）：

• 1 分：使用正确的稀释关系式。
• 1 分：得出 \(0.120\ \mathrm{mol\,L^{-1}}\)。

(b) 原液体积

使用相同的稀释关系式，并重新整理以求出初始体积。

\[ \begin{aligned} V_1&=\frac{c_2V_2}{c_1}\\ &=\frac{0.150\times100.0}{2.00}\\ &=7.50\ \mathrm{mL} \end{aligned} \]

评分（2 分）：

• 1 分：正确地重新整理方程式并代入数值。
• 1 分：得出 7.50 mL。

(c) 为甚么稀释过程中溶质的量保持守恒

加入溶剂会增加溶液的总体积，但不会改变溶质的物质的量，前提是没有溶质损失或额外加入溶质。

由于 \(n=cV\)，初始及最终的物质的量相等：

\[ n_1=n_2 \]

因此：

\[ c_1V_1=c_2V_2 \]

评分（2 分）：

• 1 分：解释溶质的物质的量保持不变。
• 1 分：写出正确的方程式。

第 8 题解答

(a) 硝酸钾的质量

首先，计算所需的溶质物质的量。将最终体积换算成公升。

\[ \begin{aligned} n&=cV\\ &=0.200\times0.2500\\ &=0.0500\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

计算硝酸钾的莫耳质量：

\[ \begin{aligned} M(\ce{KNO3})&=39.1+14.0+3(16.0)\\ &=101.1\ \mathrm{g\,mol^{-1}} \end{aligned} \]

接著计算所需的质量。

\[ \begin{aligned} m&=nM\\ &=0.0500\times101.1\\ &=5.055\ \mathrm{g}\\ &\approx5.06\ \mathrm{g} \end{aligned} \]

评分（3 分）：

• 1 分：正确求出溶质的物质的量。
• 1 分：正确求出莫耳质量。
• 1 分：得出所需质量为 5.06 g。

(b) 配制标准溶液

适当的配制方法如下：

1. 准确称取 5.06 g 硝酸钾。在烧杯中加入少量去离子水，将硝酸钾溶解。
2. 将溶液定量转移至 250.0 mL 容量瓶中。使用去离子水冲洗烧杯及漏斗，并将所有洗液加入容量瓶。
3. 加入去离子水，直至弯月面的最低点在视线水平处与刻度线相切。塞紧容量瓶，倒转数次，使溶液充分混合。

最终体积必须为 250.0 mL。向固体中加入 250.0 mL 的水，并不能得到所需的最终体积。

评分（2 分）：

• 1 分：溶解固体并将所有溶质定量转移，包括冲洗液。
• 1 分：将溶液调整至刻度线，并充分混合。

(c) 准确稀释及吸管使用错误

要准确地进行稀释：

1. 使用水冲洗容量吸管后，再以少量原液润洗容量吸管。使用吸管辅助器量取并转移准确的 25.00 mL 原液至容量瓶。
2. 加入去离子水至接近刻度线，再逐滴加入去离子水，直至弯月面的最低点在视线水平处与刻度线相切。塞紧容量瓶，倒转数次，使溶液充分混合。

如果吸管内残留去离子水，这些水会稀释吸管内的原液。因此，实际转移的定量液体所含溶质会少于预期，导致最终稀释溶液的浓度低于目标值。

评分（3 分）：

• 1 分：正确地润洗及使用容量吸管。
• 1 分：准确调整至最终体积，并充分混合。
• 1 分：指出残留水分会导致浓度低于预期。

第 9 题解答

(a) 碳酸钙的初始物质的量

计算其莫耳质量：

\[ \begin{aligned} M(\ce{CaCO3})&=40.1+12.0+3(16.0)\\ &=100.1\ \mathrm{g\,mol^{-1}} \end{aligned} \]

计算其物质的量：

\[ \begin{aligned} n(\ce{CaCO3})&=\frac{5.00}{100.1}\\ &=0.04995\ \mathrm{mol}\\ &\approx0.0500\ \mathrm{mol} \end{aligned} \]

评分（2 分）：

• 1 分：正确求出莫耳质量。
• 1 分：正确求出碳酸钙的物质的量。

(b) 二氧化碳的理论物质的量及质量

已配平的方程式显示，碳酸钙与二氧化碳之间的莫耳比为 1:1。

因此：

\[ n(\ce{CO2})=n(\ce{CaCO3})=0.04995\ \mathrm{mol} \]

计算二氧化碳的理论质量：

\[ \begin{aligned} m(\ce{CO2})&=nM\\ &=0.04995\times44.0\\ &=2.20\ \mathrm{g} \end{aligned} \]

评分（2 分）：

• 1 分：正确使用莫耳比并求出二氧化碳的物质的量。
• 1 分：得出二氧化碳的理论质量为 2.20 g。

(c) 实测质量损失

实测质量损失为：

\[ \begin{aligned} \Delta m&=105.00-102.80\\ &=2.20\ \mathrm{g} \end{aligned} \]

此结果在所提供的精确度下与二氧化碳的理论质量相符。这些测量结果与「质量损失来自二氧化碳」的假设一致。

评分（2 分）：

• 1 分：求出实测质量损失为 2.20 g。
• 1 分：正确地将其与理论值比较。

(d) 开放系统中的质量守恒

烧瓶内容物的实测质量减少，是因为二氧化碳气体逸散至周围环境。天平不再将已逸出的气体计入烧瓶内容物的质量。

质量守恒定律仍然适用于完整系统。如果将所有反应物及生成物，包括逸出的二氧化碳，一并纳入封闭系统中，总质量就会保持不变。

评分（2 分）：

• 1 分：解释二氧化碳离开了被测量的内容物。
• 1 分：解释将所有物质纳入计算时，总质量仍然守恒。

(e) 收集到的二氧化碳量较少

一个合理的解释是，部分二氧化碳在收集前经由泄漏处逸出。反应不完全，或二氧化碳溶解在液体中，也可能导致收集到的量减少。

评分（1 分）：

• 1 分：提出一个合理的实验原因。