1、物质的量在化学方程式计算中的应用(40分钟70分)一、选择题(本题包括15小题,每小题3分,共45分)1.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33.6 L,该NaOH溶液的浓度为()A.1.0 molL-1B.2.0 molL-1C.1.5 molL-1D.3.0 molL-1【解析】选B。2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H22 mol 67.2 Ln(NaOH) 33.6 Ln(NaOH)=1 mol,c(NaOH)=2 molL-1 。2.(2019上海高一检测)镁和铝分别和等浓度、等体积的过量稀硫酸反应,产生气体的体积(V)与反应时
2、间(t)的关系如图所示。则下列说法正确的是() A.镁和铝消耗硫酸的物质的量之比是23B.参加反应的镁、铝的质量之比是89C.反应中消耗的镁、铝的物质的量之比是32D.反应中镁、铝转移电子的物质的量之比是23【解析】选C。由题意,结合题图可知,Mg、Al完全反应且产生氢气的量相等。利用Mg、Al与稀硫酸反应的化学方程式可知,产生等量的氢气消耗硫酸的物质的量之比是11,消耗Mg、Al的物质的量之比为32,A项错误、C项正确;参加反应的镁、铝的质量之比是43,B项错误;由产生等量氢气可知反应转移电子的物质的量之比为11,D项错误。3.将3.9 g镁铝合金,投入500 mL 2 molL-1的盐酸中
3、,合金完全溶解,再加入5 molL-1 的NaOH溶液,若要生成的沉淀最多,加入的NaOH溶液的体积是()A.100 mLB.150 mLC.200 mLD.250 mL【解析】选C。本题可采用守恒法,镁铝合金与盐酸反应后生成的盐再和NaOH溶液反应,无论盐酸是否剩余,当生成的沉淀最多时,此时的溶液仅仅是NaCl溶液,根据氯元素守恒及氯元素与钠元素的物质的量关系,所求的NaOH物质的量即HCl的物质的量为1 mol,所以加入的NaOH溶液的体积是=0.2 L=200 mL。4.取含有 0.02 mol硫酸的溶液,先投入0.24 g镁粉,再滴入NaOH溶液,当使溶液中的镁离子全部转化为沉淀时,
4、需要NaOH的物质的量为()A.0.02 molB.0.03 molC.0.04 molD.0.01 mol【解析】选C。取含有 0.02 mol硫酸的溶液,先投入0.24 g镁粉,镁与硫酸反应生成硫酸镁和氢气,再滴入NaOH溶液,生成氢氧化镁和硫酸钠,当使溶液中的镁离子全部转化为沉淀时, 溶液为硫酸钠溶液,根据原子守恒,需要NaOH的物质的量为0.022=0.04 (mol),选C。5.将一定量的镁和铝分别与足量的盐酸反应,若放出氢气的质量相等,则参加反应的镁和铝的物质的量之比为()A.11B.23C.32D.89【解析】选C。由Mg+2HClMgCl2+H2,2Al+6HCl2AlCl3+
5、3H2可知,若生成1 mol H2需Mg 1 mol,Al mol,则放出等质量的H2,则参加反应的Mg和Al的物质的量之比为1,即32。6.用足量的CO还原13.7 g某铅氧化物,把生成的CO2全部通入过量的澄清石灰水中,得到的沉淀干燥后质量为8.0 g,则此铅氧化物的化学式是()A.PbOB.Pb2O4C.Pb3O4D.PbO2【解析】选C。设此铅氧化物的化学式为PbxOy,有:PbxOyyOyCOyCO2yCaCO316y100ym(O)=1.28 g8.0 g所以m(Pb)=13.7 g-1.28 g=12.42 gxy=34。【补偿训练】在同温同压下,50 mL气体A2跟100 mL
6、气体B2化合生成100 mL气体C,则C的化学式是()A.AB2B.AB4C.AB3D.AB【解析】选A。利用化学方程式中物质的物质的量之比等于相同条件下气体的体积之比都等于化学计量数之比,写出该反应的化学方程式为A2+2B22C,再结合原子守恒可以得出C的化学式为AB2。7.等物质的量的Fe、Mg、Al与同体积、同浓度的盐酸反应,产生H2的体积相同(相同状况),下列判断正确的是()A.反应掉的三种金属的质量相等B.反应后三种金属质量相等C.所用盐酸均过量D.三种金属可以都有剩余【解析】选D。在题目条件下产生相同的氢气,反应掉的三种金属的质量和剩余金属的质量均不相等,如果盐酸过量,则产生的氢气
7、的体积不相等。8.等质量的两份铝分别与足量稀硫酸和足量NaOH溶液反应,若消耗的两溶液的体积相等,则两溶液的物质的量浓度之比为()A.32B.23C.11D.12【解析】选A。依据题意,两份铝的物质的量相等,设n(Al)=1 mol。2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H22 mol 3 mol1 moln(H2SO4)得:n(H2SO4)=1.5 mol2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H22 mol 2 mol1 moln(NaOH)得:n(NaOH)=1 mol两溶液体积相等,故c(H2SO4)c(NaOH)=n(H2SO4)n(NaOH)=1.5 mol1 mol =
8、32。9.Na、Mg、Al三种金属各2 mol分别跟1 L 1 molL-1的盐酸反应时,相同条件下放出氢气体积最大的是()A.AlB.MgC.NaD.三者产生的氢气一样多【解析】选C。由化学方程式2Na+2HCl2NaCl+H2,Mg+2HClMgCl2+H2, 2Al+6HCl2AlCl3+3H2,可知,2 mol Na、Mg、Al分别消耗2 mol、4 mol、6 mol,而HCl的物质的量为1 mol,所以酸完全反应,Mg、Al放出氢气的物质的量为0.5 mol,Na除了与盐酸反应外,还与水反应,共放出氢气1 mol,所以放出氢气体积最大的是Na。【补偿训练】足量的铝粉分别与下列4种溶
9、液充分反应,放出氢气最多的是()A.1 L 1 molL-1 硫酸溶液B.1 L 4 molL-1 氨水C.1 L 1 molL-1 盐酸D.1 L 1 molL-1 NaOH溶液【解析】选D。铝不能与氨水反应,可排除B项;由2Al+6H+2Al3+3H2, 2Al+2OH-+2H2O2Al+3H2可知D项符合题意。10.用铝箔包裹着2.3 g金属钠,用针扎若干小孔,然后投入足量水中,理论上可以收集到氢气的物质的量为()A.0.05 molB.0.2 molC.大于0.05 mol小于或等于0.2 molD.无法判断【解析】选C。铝箔包裹着2.3 g金属钠投入足量水中,钠首先与水反应: 2Na
10、+2H2O2NaOH+H2,然后生成的NaOH再和Al发生反应:2NaOH+2Al+2H2O 2NaAlO2+3H2,利用题中数据知:2.3 g钠可产生0.05 mol H2,生成的0.1 mol NaOH与足量铝作用可生成0.15 mol H2,因此产生的氢气的物质的量一定大于0.05 mol,而小于或等于0.2 mol。11.一定质量的钠、钾投入一定量的稀盐酸中,产生气体随时间的变化如图所示,则下列说法正确的是()A.投入的Na、K一定等质量B.投入的Na的质量小于K的质量C.曲线a为Na,b为KD.稀盐酸的量一定是不足量的【解析】选B。A项,由图象分析知,2Na+2HCl2NaCl+H2
11、46 g 1 mol2K+2HCl2KCl+H278 g1 mol即生成相同物质的量的氢气需要金属的质量不同,故错误。B项,通过A项知,生成相同物质的量的氢气需要金属的质量不同,需要钾的质量大于钠的质量,故正确。C项,根据金属的活泼性判断反应速率大小,因为钾的活泼性大于钠,所以钾与酸反应的速率大于钠与酸反应的速率,即生成相同物质的量的氢气,钾需要的时间短,钠需要的时间长,所以曲线a为钾,b为钠,故错误。D项,钠、钾不仅和盐酸反应还和水反应,所以钠、钾生成相同物质的量的氢气与稀盐酸是否足量无关,故错误。12.将铁加入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),
12、将铝加入100 mL 2 molL-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 molL-1C.铁加入盐酸中的离子方程式为2Fe+6H+2Fe3+3H2D.盐酸与NaOH溶液的物质的量浓度之比为13【解析】选B。Al与NaOH溶液的反应为2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H22 mol 2 mol3 moln(Al)0.1 L2 molL-1n(H2)列比例式=,解得n(H2)=0.3 mol=,解得n(Al)=0.2 mol由Al与NaOH溶液反应生成的气体为3V L,得=0.3 mol则V=2
13、.24。再根据反应Fe+2HClFeCl2+H2,可求出反应的Fe的物质的量为0.1 mol,HCl的物质的量为0.2 mol,则c(HCl)=2 molL-1,B正确;由上述数据分析知铁、铝物质的量不相等,A错;Fe与盐酸反应生成Fe2+,C错;盐酸与NaOH溶液的物质的量浓度之比为11,D错。13.某金属R的氯化物溶液20 mL,浓度为0.05 molL-1。它恰好能与20 mL 0.15 molL-1 的AgNO3溶液完全反应,则该氯化物的化学式为()A.RClB.RCl2C.RCl3D.RCl5【解析】选C。可设该氯化物的化学式为RClx,RClx+xAgNO3xAgCl+R(NO3)
14、x1 x0.020.05 mol0.020.15 mol列式得:=,x=3。14.2 molL-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23,则向硫酸中加入的铁粉的物质的量为()A.0.05 molB.0.075 molC.0.15 molD.0.2 mol【解析】选C。HCl、H2SO4的物质的量分别为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12;若酸均过量,即金属不足,则生成H2的质量之比为11。现生成H2的质量之比为23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
15、0.1 mol,则H2SO4反应生成0.15 mol H2,则铁粉为0.15 mol。15.现有铝、铁组成的混合物,分为等质量的两份,分别投入足量的稀盐酸和稀氢氧化钠溶液中,放出氢气的体积比为21(相同条件下)。则该混合物中铝和铁的关系正确的是()A.物质的量之比为11B.物质的量之比为23C.质量之比为5627D.条件不足无法计算【解析】选B。根据题意,可以判断出铝与NaOH溶液(或稀盐酸)反应产生的氢气体积和铁与稀盐酸反应产生的氢气体积相等,由关系式2Al3H2、FeH2,可知n(Al)n(Fe)=23,m(Al)m(Fe)=(272)(563)=928。二、非选择题(本题包括2小题,共2
16、5分)16.(12分)把6.5 g Zn放入足量盐酸中,锌完全反应,计算:(1)6.5 g Zn的物质的量:_。(2)参加反应的HCl的物质的量:_。(3)生成H2的体积(标准状况):_。【解析】根据物质的量、质量和摩尔质量的关系,先计算出6.5 g Zn的物质的量,然后根据化学反应中各物质之间的化学计量数之比,计算出参加反应的HCl的物质的量和生成H2的体积。(1)n(Zn)=0.1 mol(2)Zn+2HClZnCl2+H2120.1 moln(HCl)=n(HCl)=0.2 mol(3)Zn+2HClZnCl2+H21 mol22.4 L0.1 molV(H2)V(H2)=2.24 L答
17、案:(1)0.1 mol(2)0.2 mol(3)2.24 L【方法规律】计算时,也可不必将锌的质量换算成锌的物质的量,直接用质量列式求解,只要做到两个量的单位“上下一致,左右统一”即可。如:Zn+2HClZnCl2+H265 g22.4 L6.5 gV(H2)17.(13分)一块表面已被氧化为氧化钠的钠块17.0 g,投入50 g水中,最多能产生0.2 g气体,则:(1)涉及的化学方程式为_,_。(2)钠块中钠的质量是_。(3)钠块中氧化钠的质量是_。(4)原来钠块中被氧化的钠的质量是_。(5)设所得溶液的体积为50 mL,求所得溶液中溶质的物质的量浓度是_。【解析】(1)该过程中涉及的化学
18、方程式有2Na+2H2O2NaOH+H2, Na2O+H2O2NaOH;(2)(3)反应生成氢气的质量为0.2 g,则2Na+2H2O2NaOH+H2462m(Na)0.2 gm(Na)=4.6 g;m(NaO)=17.0 g-4.6 g=12.4 g;(4)m(Na2O)=12.4 g,则被氧化成氧化钠的金属钠的质量=12.4 g=9.2 g;(5)原样品中钠元素的质量=4.6 g+9.2 g=13.8 g,钠元素的物质的量=0.6 mol,根据钠元素守恒得,溶液中氢氧化钠的物质的量=0.6 mol,则氢氧化钠的浓度=12 molL-1。答案:(1)2Na+2H2O2NaOH+H2、Na2O
19、+H2O2NaOH(2)4.6 g(3)12.4 g(4) 9.2 g(5)12 molL-1【补偿训练】1.15 g金属钠与水反应后,得到100 mL 溶液,试计算:(1)生成的气体在标准状况下是_mL。(2)反应后所得溶液的物质的量浓度是_。【解析】根据物质的量、质量和摩尔质量的关系,先计算出1.15 g 钠的物质的量,然后根据化学反应中各物质之间的化学计量数之比,计算出所得溶液的浓度和生成H2的体积。(1)Na的摩尔质量是23 gmol-1n(Na)=0.05 mol2Na+2H2O2NaOH+H22 mol2 mol22.4 L0.05 moln(NaOH)V(H2)=n(NaOH)=
20、0.05 molV(H2)=0.56 L=560 mL(2)c(NaOH)=0.5 molL-1答案:(1)560(2)0.5 molL-1(20分钟30分)一、选择题(本题包括3小题,每小题4分,共12分)1.将一定质量的锌片放入500 mL CuSO4溶液中,二者恰好完全反应,待充分反应后取出锌片,洗净后称量,发现锌片比原来减轻了0.5 g,则该CuSO4溶液的物质的量浓度为()A.0.5 molL-1B.1 molL-1C.1.5 molL-1D.2 molL-1【解析】选B。根据差量法进行计算:Zn+CuSO4Cu+ZnSO4质量减轻m65 g1 mol64 g1 gn(CuSO4)0
21、.5 gn(CuSO4)=0.5 molc(CuSO4)=1 molL-1,B项正确。【补偿训练】将a mol钠和a mol铝一同投入m g足量水中,所得溶液密度为d gmL-1,则该溶液的溶质质量分数为()A.%B.%C.%D.%【解析】选C。由反应2Na+2H2O2NaOH+H2和反应2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2 +3H2,得到在反应过程中生成的H2共为2a mol,生成的NaAlO2为a mol,所以得到溶质质量为82a g,溶液质量为23a g+27a g+m g-4a g=(46a+m) g,所以得到溶质的质量分数为100%,即%。2.Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反
22、应,产生标准状况下的氢气4.48 L。下列推断中不正确的是 ()A.参加反应的Mg、Al共0.2 molB.参加反应的HCl为0.4 molC.Mg、Al在反应中共失去0.4 mol电子D.若与足量的稀硫酸反应能产生0.2 mol H2【解析】选A。反应的实质为Mg+2H+Mg2+H2,2Al+6H+2Al3+3H2, n(H2)=0.2 mol,则参加反应的n(H+)=0.4 mol,故B正确;若换成稀硫酸,同样产生0.2 mol H2,故D正确;依据得失电子守恒,由2H+H2得电子总数为0.2 mol2=0.4 mol,故C正确。0.2 mol Mg提供0.4 mol电子,0.2 mol
23、Al则提供0.6 mol电子,0.2 mol Mg、Al混合物提供的电子数大于0.4 mol,小于0.6 mol,故A不正确。3.将18.6 g铁锌合金加入200 mL某浓度的稀硫酸中恰好完全反应,生成0.3 mol H2。则()A.Fe的物质的量为0.15 molB.Zn的质量为9.3 gC.H2SO4的浓度为1.5 molL-1D.Fe的质量为11.2 g【解析】选C。设合金中Fe、Zn的物质的量分别为x、y,则56 gmol-1x+65 gmol-1y=18.6 g,根据Fe+H2SO4FeSO4+H2和Zn+H2SO4ZnSO4+H2,可得x+y=0.3 mol,解得x=0.1 mol
24、,y=0.2 mol。根据关系式H2SO4H2,可知n(H2SO4)=0.3 mol,c( H2SO4)=1.5 molL-1。二、非选择题(本题包括2小题,共18分)4.(8分)生态农业涉及农家肥料的综合利用,某种肥料经发酵得到一种含甲烷、二氧化碳、氮气的混合气体。2.016 L(标准状况)该气体通过盛有红热CuO粉末的硬质玻璃管,发生的反应为:CH4+4CuOCO2+2H2O+4Cu。当甲烷完全反应后,硬质玻璃管的质量减轻4.8 g。将反应后产生的气体通过过量的澄清石灰水中,充分吸收,生成沉淀8.5 g。(1)原混合气体中甲烷的物质的量是_。(2)原混合气体中氮气的体积分数为_。【解析】混
25、合气体总的物质的量为n(混)=0.09 molCH4+4CuOCO2+2H2O+4Cum1 mol1 mol 64 g0.075 mol0.075 mol4.8 gn(CaCO3)=0.085 mol,则n(CO2)=0.085 mol,因此,原混合气体中含有的CO2为n(CO2,原)=0.085 mol -0.075 mol=0.01 mol,则原混合气体中所含N2的物质的量为n(N2)=n(混)-n(CH4)-n(CO2,原)=0.005 mol,故N2的体积分数=100%=100%=5.56%。答案:(1)0.075 mol(2)5.56%5.(10分)已知MnO2与浓盐酸反应的化学方程
26、式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O,回答下列问题:(1)该反应的离子方程式为_。(2)被氧化的HCl占HCl总量的_。(3)当标准状况下有11.2 L氯气生成时,该反应转移的电子数为_(设NA为阿伏加德罗常数的值)。(4)1.74 g MnO2与100 mL 12 molL-1的过量浓盐酸完全反应(假设HCl无挥发),在反应后的溶液中加入足量的AgNO3溶液,可生成_ g沉淀。【解析】(1)书写该反应的离子方程式时,HCl、MnCl2要拆写成离子形式,故反应的离子方程式为MnO2+4H+2Cl-Mn2+Cl2+2H2O。(2)该反应中一半HCl作还原剂,一半HCl起酸性作
27、用。(3)当标准状况下有11.2 L氯气生成时,该反应转移的电子数为NA。(4)n(MnO2)=0.02 mol,n(HCl)=12 molL-10.1 L=1.2 mol。反应中被氧化的n(HCl)=n(MnO2)2=0.04 mol,反应后溶液中n(Cl-)=1.2 mol-0.04 mol=1.16 mol,加入足量的AgNO3溶液生成1.16 mol AgCl,m(AgCl)=1.16 mol143.5 gmol-1=166.46 g。答案:(1)MnO2+4H+2Cl-Mn2+Cl2+2H2O(2)(3)NA(4)166.46【补偿训练】现有NaOH和Na2CO3固体混合物18.6
28、g,加入足量2 molL-1的盐酸,放出标准状况下的气体2.24 L,计算:(1)原固体混合物中NaOH和Na2CO3的物质的量各为多少?(2)反应后溶液加水至500 mL,则溶液中Na+的物质的量浓度为多少?【解析】NaOH和Na2CO3固体混合物中加入足量2 molL-1的盐酸,放出标准状况下的气体2.24 L,该气体为二氧化碳,生成的二氧化碳的物质的量为=0.1 mol,根据碳原子守恒,则碳酸钠的物质的量为0.1 mol;0.1 mol碳酸钠的质量为106 gmol-10.1 mol=10.6 g,则混合物中氢氧化钠的物质的量为=0.2 mol;根据钠原子守恒可知,溶液中含有钠离子的物质的量为0.1 mol2+0.2 mol=0.4 mol,则溶液中Na+的物质的量浓度为0.4 mol/0.5 L=0.8 molL-1。答案:(1)NaOH的物质的量为0.2 mol,Na2CO3的物质的量为0.1 mol(2)0.8 molL-1
