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2018高中化学第三章金属及其化合物3.1.3物质的量在化学方程式计算中的应用同步练习新人教版必修1

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高中化学审核员

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              第   3 课时 物质的量在化学方程式计算中的应用

                                   课后篇巩固提升

                                      基础巩固


1.等物质的量的常见金属          A、B、C  分别与足量的稀盐酸反应,所得氢气的体积依次为                    VA、VB、VC,已

知 VB=2VC,且 VA=VB+VC,则在金属   C 的生成物中,该金属的化合价为(  )

A.+1 价         B.+2 价      C.+3 价    D.+4 价


解析:VB=2VC,VA=VB+VC=3VC,根据得失电子守恒,A       失去的电子数为       C 的 3 倍,金属最外层电子数一般
小于  4,故  A 的化合价为    C 的 3 倍,C 的化合价只能为+1       价。

答案:A


                                -1
2.将足量铁粉放入       100 mL 0.1 mol·L  的 CuSO4 溶液中,充分反应后析出的铜的质量为(  )

A.32 g         B.6.4 g     C.0.64 g  D.3.2 g

                                -1
解析:n(CuSO4)=0.100 L×0.1 mol·L    =0.01 mol,由 CuSO4+Fe   FeSO4+Cu,可知

                                               -1
n(Cu)=n(CuSO4)=0.01 mol,m(Cu)=0.01 mol×64 g·mol =0.64 g。

答案:C

3.在 500 mL NaOH 溶液中加入足量铝粉,反应完全后共收集到标准状况下的气体                        6.72 L,生成物

NaAlO2 的物质的量浓度为(假定反应前后,溶液体积不变)(  )

A.1 mol·L-1    B.0.4 mol·L-1

C.1.5 mol·L-1  D.2 mol·L-1


解析:设   NaAlO2 物质的量浓度为      c,则


2Al+2NaOH+2H2O   2NaAlO2 + 3H2↑

               2 mol       3×22.4 L

               0.5 L·c     6.72 L

    2 mol∶(0.5 L·c)=(3×22.4 L)∶6.72 L

    解得  c=0.4 mol·L-1。
                     中国现代教育网 www.30edu.com  全国最大教师交流平台

答案:B


4.把一小块钠放入足量水中,会发生如下反应:2Na+2H2O                    2NaOH+H2↑。有关该反应的下列说法正
确的是(  )

A.反应中   Na 与 NaOH 的质量相等


B.反应中   H2O 和 H2 的质量相等


C.反应中   H2O 和 H2 的质量之比为     2∶1

D.反应中   Na 与 NaOH 的物质的量之比为       1∶1

解析:该反应中,Na      与 NaOH 的物质的量之比为        1∶1,质量之比为      23∶40,所以   A 项错误,D   项正确;

H2O 与 H2 的物质的量之比为      2∶1,质量之比为      18∶1,所以    B 项、C 项均错误。

答案:D

5.2 mol·L-1 的盐酸和硫酸各      100 mL,分别加入等质量的铁粉,反应后生成的气体质量之比为
2∶3,则向盐酸中加入的铁粉的物质的量为(  )

                

A.0.05 mol     B.0.075 mol

C.0.15 mol     D.0.2 mol


解析:n(HCl)=0.2 mol,n(H2SO4)=0.2 mol。


若酸均不足,即完全反应生成            H2 的质量之比为     1∶2;


若酸均过量,即金属不足,则生成             H2 的质量之比为     1∶1。


现生成   H2 的质量之比为     2∶3,则说明盐酸不足,硫酸过量;根据盐酸中                 HCl 的物质的量可求出生成

H2 0.1 mol,则 H2SO4 反应生成  0.15 mol H2,则铁粉为    0.15 mol。

答案:C

6.将钠、镁、铝各       0.3 mol 分别放入   100 mL 1 mol·L-1 的盐酸中,同温同压下产生的气体体积比
是(  )

A.1∶2∶3        B.6∶3∶2
                     中国现代教育网 www.30edu.com  全国最大教师交流平台

C.3∶1∶1        D.1∶1∶1

                                 +     n+
解析:根据金属与酸反应的实质             2M+2nH    2M +nH2↑可知三种金属都过量,而铝、镁都不与                H2O 反

应,按盐酸计算,两者产生气体的物质的量都为                  0.05 mol,金属钠可继续与       H2O 反应最终产生     0.15 

mol H2,即同温同压下产生气体的体积比为              0.15 mol∶0.05 mol∶0.05 mol=3∶1∶1。

答案:C

7.将 Fe 和 Al 按一定的质量比组成合金。

(1)取一定量的该合金,向其中加入足量              NaOH 溶液,生成气体      n L(标准状况),则反应的离子方程式
是                     ,合金中                        Al 的物质的量是      。 

(2)另取相同质量的该合金,向其中加入足量稀硫酸,固体全部溶解,生成气体                            m L(标准状况),则反
应中转移电子的物质的量是     mol,合金中                  Fe 的质量是      。 

解析:合金中     Al 既能与   NaOH 反应,也能与稀硫酸反应,且等量            Al 与足量的    NaOH 溶液或稀硫酸反应

                                                        -
                                           -           𝑂
生成等量的     H2;而 Fe 只能与稀硫酸反应;由        2Al+2OH +2H2O   2Al 2 +3H2↑可知,合金中     Al 的物质
      2       𝑛𝐿        𝑛
       ×              =
                    - 1
      3                 33.6                                     +
的量为      22.4 𝐿·𝑚𝑜𝑙     mol;Fe、Al 与稀硫酸反应生成         m L H2,由 2H      H2 可知转移
               𝑚                                             (𝑚 - 𝑛)𝐿
                                                                      - 1
电子物质的量为11.2 mol;由        Fe 置换出的    H2 体积为(m-n) L,故   m(Fe)=22.4 𝐿·𝑚𝑜𝑙 ×56 
         56(𝑚 - 𝑛)
g·mol-1 即   22.4   g。

                            -
               -          𝑂
答案:(1)2Al+2OH  +2H2O   2Al  2 +3H2↑

 𝑛
33.6 mol

        𝑚   56(𝑚 - 𝑛)
            
    (2)11.2    22.4    g

                                      能力提升


1.1 一块表面已被氧化为        Na2O 的钠块   10.8 g,将其投入    100 g 水中,产生    H2 0.2 g,则被氧化的钠
的质量是(  )

A.9.2 g        B.10.6 g    C.6.2 g   D.4.6 g
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解析:由于钠块放入水中发生反应:2Na+2H2O                2NaOH+H2↑,由产生    H2 的质量可求出     Na 的质量,进

而可求出钠块中       Na2O 的质量,最后根据关系式:Na2O~2Na        才能求出被氧化的钠的质量。

答案:D

2.将铁加入到     100 mL 某浓度的盐酸中恰好完全反应,反应后生成的气体为                     V L(标准状况下),将铝
加入到   100 mL 2 mol·L-1 NaOH 溶液中恰好完全反应,充分反应后生成的气体为                   3V L。下列说法正
确的是(  )

A.铁和铝的物质的量相等

B.原盐酸的浓度为       2 mol·L-1

                                 +      3+
C.铁加入盐酸中的离子方程式为             2Fe+6H   2Fe  +3H2↑

D.盐酸与   NaOH 溶液中溶质的物质的量浓度之比为              1∶3

解析:Al  与  NaOH 溶液的反应为


    2Al + 2NaOH+2H2O  2NaAlO2+3H2↑

               2 mol       2 mol     3 mol

                                         -1
               n(Al)       0.1 L×2 mol·L       n(H2)

                 2𝑚𝑜𝑙      3𝑚𝑜𝑙
                            =
                          - 1 𝑛 𝐻
    列比例式0.1 𝐿   × 2𝑚𝑜𝑙·𝐿   ( 2)


    解得  n (H2)=0.3 mol

         2𝑚𝑜𝑙      2𝑚𝑜𝑙
                    =
                  - 1 𝑛 𝐴𝑙
    0.1 𝐿 × 2𝑚𝑜𝑙·𝐿 ( ) ,解得  n(Al)=0.2 mol

    由 Al 与 NaOH 溶液反应生成的气体为         3V L,

          3𝑉𝐿
                - 1
    得22.4𝑚𝑜𝑙·𝐿 =0.3 mol

    则 V=2.24。
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    再根据反应     Fe+2HCl   FeCl2+H2↑,可求出反应的      Fe 的物质的量为      0.1 mol,HCl 的物质的量
                   0.2𝑚𝑜𝑙
为 0.2 mol,则 c(HCl)= 0.1 𝐿 =2 mol·L-1,B 正确;由上述数据分析知铁、铝物质的量不相等,A                  错
误;Fe 与盐酸反应生成       Fe2+,C 错误;盐酸与    NaOH 溶液中溶质的物质的量浓度之比为              1∶1,D 错误。

答案:B

3.在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验。三组实验各取                       30 mL 同浓度的盐酸,加入同一种镁铝混
合物粉末,产生气体,有关数据列表如下:

                        实验序号            甲      乙     丙

                        混合物质量/mg        255    385   459

                        生成气体/mL         280    336   336


(1)甲、乙两组实验中,哪一组盐酸是不足量的?   (填“甲”或“乙”)。理由是     。 

(2)要算出盐酸中      HCl 的物质的量浓度,题中可作计算依据的数据是      ,求得盐酸中
HCl 的物质的量浓度为      。 

(3)求合金中    Mg、Al 的物质的量之比,题中可作计算依据的数据是            ,求
得 Mg、Al  的物质的量之比为    。 

解析:(2)在乙或丙中,因盐酸反应完全,则可根据


    2HCl ~ H2

               2           1

           336 × 10 - 3𝐿
                     - 1
    n(HCl)=22.4 𝐿·𝑚𝑜𝑙 ×2=3×10-2 mol

           3 × 10 - 2𝑚𝑜𝑙
    c(HCl)=   0.03 𝐿  =1 mol·L-1

    (3)在甲中,混合物完全反应,盐酸有剩余,则可根据混合物质量                       255 mg,生成气体    280 mL 计算。
             3

根据  Mg~H2,Al~2H2 得:
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n(Mg)×24 g·mol-1+n(Al)×27 g·mol-1=255×10-3 g

             280 × 10 - 3𝐿
                       - 1
n(Mg)+ n(Al)=22.4 𝐿·𝑚𝑜𝑙

    求得:n(Mg)=0.005 mol,n(Al)=0.005 mol,

    n(Mg)∶n(Al)=1∶1。


答案:(1)乙 因甲、乙生成          H2 的体积不等,则产生       H2 体积小的,说明还有酸未反应,因此甲中盐酸
                                             280

过量,混合物反应完全;若乙中盐酸过量,则可产生                   H2:255×385 mL≈423 mL,而实际为      336 mL,说
明乙中盐酸不足,合金过量 (2)336 mL 1 mol·L-1

    (3)255 mg 和 280 mL 1∶1

4.在隔绝空气的条件下,某同学将一块部分被氧化的钠块用一张已除去氧化膜并用针刺一些小孔的
铝箔包好,然后放入盛满水且倒置于水槽中的容器内,待钠块反应完全后,在容器中仅收集到                                    1.12 
L 氢气(标准状况),此时测得铝箔质量比反应前减少了                    0.27 g,水槽和容器内溶液的总体积为            2.0 L,溶
液中  NaOH 的浓度为    0.050 mol·L-1(忽略溶液中离子的水解和溶解的氢气的量)。

(1)写出该实验中发生反应的化学方程式。

(2)试通过计算确定该钠块中钠元素的质量分数。

解析:(1)该实验中发生的反应可表示为:


    ①2Na+2H2O    2NaOH+H2↑


    ②Na2O+H2O   2NaOH


    ③2Al+2NaOH+2H2O   2NaAlO2+3H2↑

                                    0.27 𝑔
                                           - 1
    (2)消耗的   Al 的物质的量为      n(Al)=27 𝑔·𝑚𝑜𝑙 =0.010 mol,根据反应③可得由铝消耗

NaOH 的物质的量为     n(NaOH)=0.010 mol,生成的氢气的物质的量为           n(H2)=0.015 mol,那么由金属钠
                               1.12 𝐿
                                      - 1
生成的氢气的物质的量为           n(H2)=22.4 𝐿·𝑚𝑜𝑙 -0.015 mol=0.035 mol,根据反应①可得金属钠的
物质的量为     n(Na)=2×0.035 mol=0.070 mol,又因为反应后溶液中         NaOH 的物质的量为
n(NaOH)=2.0 L×0.050 mol·L-1=0.10 mol,所以溶液中     Na+的总物质的量即原金属钠的总物质的量
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                                            0.110𝑚𝑜𝑙 - 0.070𝑚𝑜𝑙

      +
为 n(Na )=0.10 mol+0.010 mol=0.110 mol,n(Na2O)=        2          =0.020 mol,该钠块中
                               0.11𝑚𝑜𝑙 × 23 𝑔·𝑚𝑜𝑙 - 1
                                      - 1                        - 1
钠元素的质量分数为0.070𝑚𝑜𝑙       × 23 𝑔·𝑚𝑜𝑙 + 0.020 𝑚𝑜𝑙 × 62 𝑔·𝑚𝑜𝑙 ×100%=89%。


答案:(1)2Na+2H2O     2NaOH+H2↑


    Na2O+H2O  2NaOH


    2Al+2NaOH+2H2O  2NaAlO2+3H2↑

    (2)89%
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