1、第 3 课时 物质的量在化学方程式计算中的应用 课后训练 案 巩固提 升 A组 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 B.+2 C.+3 D.+4 解析:VB=2VC,VA=VB+VC=3VC,根据得失电子守恒,A失去的电子为 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 2.将足量铁粉放入 100 mL 0.1 mol L-1的 CuSO4溶液中,充分反应后析出的铜的
2、质量为( ) A.32 g B.6.4 g C.0.64 g D.3.2 g 解析:n(CuSO4)=0.100 L0.1 mol L-1=0.01 mol,由 CuSO4+FeFeSO4+Cu,可知 n(Cu)=n(CuSO4)=0.01 mol,m(Cu)=0.01 mol64 g mol-1=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
3、L-1 解析:设 NaAlO2物质的量浓度为 c,则 2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2 + 3H2 2 mol 322.4 L 0.5 L c 6.72 L 2 mol(0.5 L c)=(322.4 L)6.72 L 解得 c=0.4 mol L-1。 答案:B 4.把一小块钠放入足量水中,会发生如下反应:2Na+2H2O2NaOH+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 21 D.反应中 Na与 NaOH的物质的量之比为 11 解析:该反应中,Na与 NaOH
4、的物质的量之比为 11,质量之比为 2340,所以 A项错误,D项正确;H2O与 H2的物质的 量之比为 21,质量之比为 181,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 23,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 的质量之比为 若酸均过量 即金属不足 则生成 的质量之比为 现生成 H2的质量之比为 23说明盐
5、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.123 B.632 C.311 D.111 解析:根据金属与酸反应的实质 2M+2nH+2Mn+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
6、0.15 mol0.05 mol0.05 mol=311。 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溶液或稀硫酸反应生成等量的 H2; 而 Fe只能与稀硫酸反应;由 2Al+2OH-+2H2O2A
7、l -+3H 2可知,合金中 Al的物质的量为 - mol;Fe、Al与稀硫酸反应生成 m L H2,由 2H + H2可知转移电子物质的量为 mol;由 Fe置换出的 H2体 积为(m-n) L,故 m(Fe)= - - 56 g mol-1即 - g。 答案:(1)2Al+2OH-+2H2O2Al -+3H 2 mol (2) - g 8.用 8.7 g MnO2与 1 000 g 36.5%的浓盐酸反应制取氯气,化学方程式为 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O。计 算: (1)消耗 HCl的物质的量是多少? (2)产生的 Cl2在标准状况下的体积是多少? 解析:已知 M
8、nO2和 HCl的物质的量分别为 n(MnO2)= - =0.1 mol,n(HCl)= - =10 mol。 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O 1 mol 4 mol 22.4 L 0.1 mol 10 mol V(Cl2) 根据上述比例关系可知,反应物 HCl过量,应根据 MnO2的物质的量来计算生成 Cl2的量。 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O 1 mol 4 mol 22.4 L 0.1 mol n(HCl) V(Cl2) (1)消耗 HCl的物质的量为 n(HCl)= =0.4 mol。 (2)产生的 Cl2在标准状况下的体积为 V(Cl2)
9、= =2.24 L。 答案:(1)0.4 mol (2)2.24 L B 组 1.导学号 98980047 将 Cu片放入 0.1 mol L-1 FeCl3溶液中,反应一段时间后取出 Cu片,溶液中 c(Fe3+)c(Fe2+)=23, 则 Cu2+与 Fe3+的物质的量之比为( ) A.32 B.35 C.34 D.43 解析:当将 Cu片放入 FeCl3溶液中时,发生反应 2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+,设溶液中 n(Cu2+)=a mol,则 n(Fe2+)=2a mol,因 为溶液中 c(Fe3+)c(Fe2+)=23,则 n(Fe3+)= n(Fe 2+)= a mol,故 n(
10、Cu 2+)n(Fe3+)=a mol a mol=34。 答案:C 2.一块表面已被氧化为 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 解析:由于钠块放入水中发生反应:2Na+2H2O2NaOH+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:Na2O2Na才能求出“被氧化的钠”的质量。 答案:D 3.导学号 98980048 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)
11、,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 C.铁加入盐酸中的离子方程式为 2Fe+6H+2Fe3+3H2 D.盐酸与 NaOH 溶液中溶质的物质的量浓度之比为 13 解析:Al与 NaOH溶液的反应为 2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2 2 mol 2 mol 3 mol n(Al) 0.1 L2 mol L-1 n(H2) 列比例式 - , 解得 n(H2)=0.3 mol - ,解得 n(Al)=0.2 mol 由
12、 Al与 NaOH溶液反应生成的气体为 3V L, 得 - =0.3 mol 则 V=2.24。 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 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 11,D错误。 答案:B 4.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
13、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 n(HCl)= - - 2=310-2 mol c(HCl)= - =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
14、合物质量 255 mg,生成气体 280 mL计算。根据 MgH2,Al H2得: 求得:n(Mg)=0.005 mol,n(Al)=0.005 mol, n(Mg)n(Al)=11。 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,因此甲中盐酸过量,混合物反应完 全;若乙中盐酸过量,则可产生 H2: 385 mL423 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 11 5.将 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
15、下是多少毫升? (2)反应后所得溶液中 NaOH的物质的量浓度是多少? 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 g mol-1 n(Na)= - =0.05 mol 2Na+2H2O2NaOH + H2 2 mol 2 mol 22.4 L 0.05 mol n(NaOH) V(H2) n(NaOH)= =0.05 mol V(H2)= =0.56 L=560 mL (2)c(NaOH)= =0.5 mol L-1 答案:(1)560 m
16、L (2)0.5 mol L-1 6.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: 2Na+2H2O2NaOH+H2 Na2O
17、+H2O2NaOH 2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2 (2)消耗的 Al的物质的量为 n(Al)= - =0.010 mol,根据反应可得由铝消耗 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,那么由金属钠生成的氢气的物质的量为 n(H2)= - -0.015 mol=0.035 mol,根据反应可得金属钠的物质的量为 n(Na)=20.035 mol=0.070 mol,又因为 反应后溶液中 NaOH 的物质的量为 n(NaOH)=2.0 L0.050 mol L-1=0.10 mol,所以溶液中 Na+的总物质的量即原金属钠 的总物质的量为 n(Na+)=0.10 mol+0.010 mol=0.110 mol,n(Na2O)= - =0.020 mol,该钠块中钠元素的质 量分数为 - - - 100%=89%。 答案:(1)2Na+2H2O2NaOH+H2 Na2O+H2O2NaOH 2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2 (2)89%
