3.2.2 物质的量在化学方程式计算中的应用 课时同步练（含答案）
文档属性
| 名称 | 3.2.2 物质的量在化学方程式计算中的应用 课时同步练（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 111.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-12-06 09:34:50 | ||
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文档简介
第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
◆ 知识点 物质的量在化学方程式计算中的应用
1.将5.4 g Al放入足量稀硫酸中完全反应,生成氢气的体积(标准状况)为 ( )
A.2.24 L B.4.48 L C.6.72 L D.1.12 L
2. 在200 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13.44 L,该NaOH溶液的浓度为 ( )
A.1.0 mol·L-1 B.2.0 mol·L-1 C.1.5 mol·L-1 D.3.0 mol·L-1
3. 将5.4 g Al投入200 mL 2.0 mol·L-1的某溶液中有氢气产生,充分反应后有金属剩余,该溶液可能为 ( )
A.HCl溶液 B.Ba(OH)2溶液 C.H2SO4溶液 D.NaOH溶液
4. 现有Al、CuO、Fe2O3组成的混合物10.0 g,放入500 mL某浓度的硫酸溶液中,混合物完全溶解,当再加入200 mL 2.0 mol·L-1的NaOH溶液时,得到的沉淀最多,则所加硫酸的浓度为 ( )
A.0.4 mol·L-1 B.0.8 mol·L-1 C.1.2 mol·L-1 D.1.6 mol·L-1
5. 取一定量铁的某种氧化物,用350 mL 1.0 mol·L-1 H2SO4溶液在一定条件下将其恰好完全溶解。向所得溶液中加入5.6 g铁粉,恰好完全反应,此时溶液中只存在一种金属阳离子,则该氧化物的化学式可表示为 ( )
A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.Fe5O7
6.某固体粉末由镁粉和铝粉组成,将其平均分为两份,一份放入足量稀盐酸中,另一份放入足量NaOH溶液中,放出的H2在同温同压下的体积之比为3∶1,则固体混合物中镁粉和铝粉的质量之比为 ( )
A.8∶3 B.2∶3 C.3∶1 D.1∶1
7.将标准状况下的HCl气体4.48 L溶于水形成100 mL溶液,然后与足量的铁屑充分反应。回答下列问题:
(1)参加反应的铁的质量为 。
(2)生成H2的体积(标准状况)为 。
(3)取反应后的溶液10 mL,其FeCl2的物质的量浓度为 ;溶液中Fe2+和Cl-的质量比为 。
8. 把10.2 g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中,得到6.72 L标准状况下的H2。试计算:
(1)该合金中铝的质量分数
(2)该合金中镁与铝的物质的量之比
(3)该合金溶于足量的盐酸中,产生H2的体积(标准状况下)
9. 向10 mL Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉,充分反应后溶液中剩余固体的质量与加入铁粉的质量关系如图L3-2-5所示。下列说法错误的是 ( )
图L3-2-5
A.a点时溶液中金属阳离子有Fe3+、Fe2+和Cu2+
B.b点时溶液中的离子反应为Fe+Cu2+Cu+Fe2+
C.原溶液中n(Fe3+)∶n(Cu2+)=1∶1
D.原溶液中CuSO4的物质的量浓度为1 mol·L-1
10. 将26.4 g Na2O与Na2O2的混合物投入足量的水中溶解,反应后水溶液质量增加24.8 g,则原混合物Na2O与Na2O2的物质的量之比是 ( )
A.1∶3 B.3∶1 C.13∶31 D.31∶13
11.将10 g由Mg、Zn、Fe组成的混合物与40 mL稀硫酸恰好完全反应,产生的氢气在标准状况下的体积为5.6 L,则三种金属的物质的量之和为 ( )
A.0.5 mol B.0.25 mol C.0.1 mol D.0.125 mol
12. 在加热条件下,将50.0 g MnO2加入100 mL 12.0 mol·L-1的浓盐酸中,经充分反应后,将剩余物质经过滤、洗涤、干燥,称得剩余固体的质量为m g,滤液(含洗涤液)体积为120 mL,若向滤液(整个过程不考虑盐酸挥发)中加入足量硝酸酸化的AgNO3溶液,生成沉淀的质量为143.5 g。设NA为阿伏伽德罗常数的值,则下列分析正确的是( )
A.反应过程中转移电子总数为0.2NA
B.m=8.7 g
C.反应过程中起氧化作用的n(HCl)=0.4 mol
D.滤液中盐酸的浓度为 mol·L-1
13.已知铁单质与稀硝酸发生反应:2Fe+8HNO3(稀)2Fe(NO3)3+2NO↑+4H2O。将质量为m g的Fe单质均分成两份,①第一份加入100 mL稀硝酸,产生的NO标准状况下为2.688 L,②另一份加入足量等浓度稀硝酸,产生标准状况下3.36 L NO,下列说法正确的是 ( )
A.m=8.4
B.实验①中反应后铁有剩余
C.所用硝酸的物质的量浓度为4.8 mol·L-1
D.实验②发生反应后溶液中Fe2+与Fe3+物质的量之比为2∶3
14. 将一定物质的量的Na2CO3、NaHCO3混合物溶于水,配成1 L溶液,取50 mL溶液,逐滴加入一定物质的量浓度的稀盐酸得到的关系图如图L3-2-6所示,下列说法中错误的是( )
图L3-2-6
A.③代表产生的NaCl的物质的量
B.原混合物中钠元素原子和碳元素原子的物质的量之比为3∶2
C.盐酸的浓度是0.05 mol·L-1
D.盐酸加到150 mL时,标准状况下收集到1.12 L气体
15. 把13.7 g Na2CO3和NaHCO3的混合物加热到质量不再变化时,得到10.6 g残留固体。试求:
(1)原混合物中无水碳酸钠的质量是多少
(2)在原混合物中NaHCO3的质量分数是多少
(3)若把10.6 g残留固体全部溶于水,配成500 mL的溶液,则所得溶液中溶质的物质的量浓度是多少
16.铁粉和氧化铁粉末的混合物共48.8 g,加入700 mL的稀硫酸中,恰好完全反应,得到氢气0.1 mol,向反应后的溶液中滴入KSCN溶液,搅拌均匀,溶液未见红色。求:
(1)混合物中铁和氧化铁的质量。
(2)原稀硫酸的物质的量浓度。
第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
1.C [解析] 5.4 g Al的物质的量为0.2 mol,Al放入足量稀硫酸中发生反应,则有
2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2↑
2 3
0.2 mol 0.3 mol
则生成的H2在标准状况下的体积为0.3 mol×22.4 L·mol-1=6.72 L。
2.B [解析] 铝粉与NaOH溶液发生反应:2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑,据此可得n(NaOH)=n(H2)=×=0.4 mol,故该NaOH溶液的浓度为=2.0 mol·L-1。
3.A [解析] 铝与酸、碱溶液分别发生反应:2Al+6H+2Al3++3H2↑、2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑。5.4 g Al的物质的量为0.2 mol,若完全反应则消耗0.6 mol H+或0.2 mol OH-,但充分反应后有金属剩余,说明酸中H+小于0.6 mol,或碱中OH-小于0.2 mol。200 mL 2.0 mol·L-1的某溶液中含溶质为0.2 L×2.0 mol·L-1=0.4 mol,若为HCl、H2SO4溶液,则含H+的物质的量分别为0.4 mol、0.8 mol,A正确,C错误。若为Ba(OH)2、NaOH溶液,则含OH-的物质的量分别为0.8 mol、0.4 mol,均大于0.2 mol,B、D均错误。
4.A [解析] 题中涉及反应:2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑、CuO+H2SO4CuSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O、Al2(SO4)3+6NaOH2Al(OH)3↓+Na2SO4、CuSO4+2NaOHNa2SO4+Cu(OH)2↓、Fe2(SO4)3+6NaOH2Fe(OH)3↓+Na2SO4,可能还发生反应H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O等。当得到沉淀最多时,溶液中溶质只有Na2SO4,据此可得关系式:H2SO4~2NaOH,则有n(NaOH)=2n(H2SO4),即0.2 L×2.0 mol·L-1=2×0.5 L×c(H2SO4),解得c(H2SO4)=0.4 mol·L-1。
5.D [解析] 350 mL 1.0 mol·L-1 H2SO4溶液中含有0.35 mol H2SO4,加入铁的氧化物恰好完全溶解,所得溶液恰好溶解5.6 g铁粉(0.1 mol),只存在一种金属阳离子,则此时溶质为FeSO4,据S守恒可知,n(FeSO4)=0.35 mol。结合反应Fe2(SO4)3+Fe3FeSO4可知,0.1 mol Fe反应消耗0.1 mol Fe2(SO4)3,同时生成0.3 mol FeSO4。结合Fe原子守恒推知,铁的氧化物溶解液中含有FeSO4的物质的量为0.35 mol-0.3 mol=0.05 mol,则铁的氧化物中n(Fe3+)∶n(Fe2+)=0.2 mol∶0.05 mol=4∶1,据此推知该铁的氧化物可表示为Fe5O7。
6.A [解析] 同温同压下,气体的体积之比等于其物质的量之比;将混合物投入NaOH溶液中,只有Al和NaOH溶液反应产生H2;将混合物投入盐酸中,Mg、Al 都和盐酸反应生成H2。设混合物在NaOH溶液和盐酸中反应放出H2的物质的量分别为1 mol、3 mol,在NaOH溶液中:2Al~3H2,生成1 mol H2,则n(Al)= mol,在盐酸中:2Al~3H2,Mg~H2, mol Al与盐酸反应生成1 mol H2,则Mg与盐酸反应生成2 mol H2,所以n(Mg)=2 mol,则可以计算:n(Mg)∶n(Al)=2∶=3∶1。则镁粉和铝粉的质量之比为8∶3。
7.(1)5.6 g (2)2.24 L
(3)1 mol·L-1 56∶71
[解析] 根据化学方程式中各物质的化学计量数关系,找出各物质的不同物理量的关系,求算铁的质量和H2的体积,根据溶液中溶质的各粒子的守恒关系和溶质物质的量浓度计算,求出FeCl2的物质的量浓度和Fe2+、Cl-的质量比。
Fe + 2HCl FeCl2 + H2↑
56 g (2×22.4) L 1 mol 22.4 L
m(Fe) 4.48 L c(FeCl2)×0.1 L V(H2)
(1)m(Fe)==5.6 g。
(2)V(H2)==2.24 L。
(3)反应后,FeCl2的物质的量浓度c(FeCl2)==1 mol·L-1
取10 mL溶液,物质的量浓度不变,仍为1 mol·L-1。
根据粒子守恒关系,2n(Fe2+)=n(Cl-),
故Fe2+与Cl-的质量比为56∶(2×35.5)=56∶71。
8.(1)镁铝合金投入过量NaOH溶液中,Al与NaOH发生反应,Mg不反应,则有
2Al + 2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑
2×27 g 3×22.4 L
m(Al) 6.72 L
列式:=,解得m(Al)=5.4 g,故合金中铝的质量分数为×100%≈52.9%。
(2)m(Al)=5.4 g,则有m(Mg)=10.2 g-5.4 g=4.8 g,可得n(Al)==0.2 mol、n(Mg)==0.2 mol,故合金中Mg和Al的物质的量之比为0.2 mol∶0.2 mol=1∶1。
(3)合金投入足量盐酸中,Mg、Al均反应产生H2,则有n(H2)=n(Mg)+n(Al)=0.2 mol+×0.2 mol=0.5 mol,故产生的氢气在标准状况下的体积为0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L。
9.D [解析] Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉,铁首先和硫酸铁反应生成硫酸亚铁,再和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁,加入铁粉的质量为0.56 g时开始有剩余固体,则此时开始发生铁和硫酸铜的反应,加入2.24 g 铁粉时出现拐点,此时铁和硫酸铜反应完全,之后反应停止。a点时发生的反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,此时Fe3+没有反应完,Cu2+没有反应,则溶液中金属阳离子有Fe3+、Cu2+和Fe2+,A正确;b点表示加入铁粉后,剩余固体的质量增加,此时发生反应的离子方程式为Fe+Cu2+Cu+Fe2+,B正确;根据不同阶段消耗铁粉的量可知原溶液中n(Fe3+)=2n(Fe)=2×=0.02 mol,n(Cu2+)==0.02 mol,所以原溶液中n(Fe3+)∶n(Cu2+)=1∶1,C正确;原溶液中CuSO4物质的量浓度为=2 mol·L-1,D错误。
10.B [解析] 根据化学方程式2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,运用差量法计算出Na2O2的质量,然后求出Na2O的质量,最后求出两者的物质的量之比。Na2O2与Na2O的混合物投入足量的水中溶解发生的反应:①Na2O+H2O2NaOH、②2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,26.4 g Na2O2与Na2O的混合物投入足量的水中溶解,称得水溶液质量增加24.8 g,则生成氧气的质量为1.6 g,氧气的物质的量为0.05 mol,根据反应②知,混合物中Na2O2的物质的量为0.1 mol,则Na2O2的质量为7.8 g;混合物中Na2O的质量为26.4 g-7.8 g=18.6 g,则Na2O的物质的量为0.3 mol,则原混合物中Na2O与Na2O2的物质的量之比是3∶1,故选B。
11.B [解析] Mg、Zn、Fe与稀硫酸反应均生成+2价金属阳离子和氢气,根据反应规律可知,反应消耗1 mol金属均产生1 mol氢气,现题给氢气在标准状况下的体积为5.6 L,物质的量为=0.25 mol,则三种金属的物质的量之和为0.25 mol。
12.A [解析] 由题意知,反应中MnO2过量,随着反应进行,浓盐酸逐渐变为稀盐酸,稀盐酸与MnO2不反应,故反应后溶液中的溶质有MnCl2、剩余HCl,反应后溶液中n(Cl-)=n(AgCl)==1 mol。反应前HCl总量n总(HCl)=100 mL×10-3 L·mL-1×12.0 mol·L-1=1.2 mol,则转化为Cl2的Cl-的物质的量n(Cl-)=n总(HCl)-n(Cl-)=1.2 mol-1 mol=0.2 mol,该部分氯元素化合价由-1价升高到0价,失去电子总物质的量为0.2 mol,故整个反应过程转移电子总数为0.2NA,A正确;由选项A分析知,生成的Cl2的物质的量n(Cl2)==0.1 mol,由反应比例关系:MnO2~Cl2,知参与反应的MnO2的物质的量n(MnO2)=n(Cl2)=0.1 mol,则参与反应的m(MnO2)=0.1 mol×87 g·mol-1=8.7 g,则剩余固体MnO2的质量m g=50.0 g-8.7 g=41.3 g,B错误;反应中部分HCl中氯元素化合价升高作还原剂,体现还原性,反应中没有HCl起氧化作用,C错误;根据反应比例关系:MnO2~4HCl~Cl2,知参与反应的HCl的物质的量n反(HCl)=4n(Cl2)=4×0.1 mol=0.4 mol,则剩余HCl物质的量n余(HCl)=n总(HCl)-n反(HCl)=1.2 mol-0.4 mol=0.8 mol,则滤液中盐酸浓度c== mol·L-1,D错误。
13.C [解析] 铁和足量稀硝酸反应的化学方程式为2Fe+8HNO3(稀)2Fe(NO3)3+2NO↑+4H2O,若铁过量,先发生反应2Fe+8HNO3(稀)2Fe(NO3)3+2NO↑+4H2O,剩余的铁会和生成的硝酸铁反应,发生总反应3Fe+8HNO3(稀)3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O。比较①②数据,①中硝酸不足,根据②计算铁的质量,根据3.36 L NO物质的量为0.15 mol,结合2Fe+8HNO3(稀)2Fe(NO3)3+2NO↑+4H2O,②中反应的m(Fe)=0.15 mol×56 g·mol-1=8.4 g,m=8.4×2=16.8,A错误;根据A中计算得到①②加入铁的质量为8.4 g,2.688 L NO的物质的量为0.12 mol,由实验①总反应3Fe+8HNO3(稀)3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,需要铁的质量为0.12 mol××56 g·mol-1=10.08 g,则铁不足,没有剩余,B错误;根据2Fe+8HNO3(稀)2Fe(NO3)3+2NO↑+4H2O,以及2.688 L NO的物质的量为0.12 mol,可得①中硝酸的物质的量为×0.12 mol=0.48 mol,硝酸的体积为0.1 L,则所用硝酸的物质的量浓度为4.8 mol·L-1,C正确;实验②中硝酸过量,发生反应为2Fe+8HNO3(稀)2Fe(NO3)3+2NO↑+4H2O,溶液中不存在Fe2+,D错误。
14.C [解析] 50 mL Na2CO3、NaHCO3溶液中逐渐滴入稀盐酸,先发生反应Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl,再发生反应NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑,因此①表示NaHCO3,②表示Na2CO3,③表示NaCl,且盐酸体积为50 mL时Na2CO3恰好完全反应。由分析可知③代表产生的NaCl的物质的量,A正确;由图可知原混合物中Na2CO3和NaHCO3的物质的量均为0.025 mol,即原来Na2CO3和NaHCO3物质的量之比为1∶1,则原混合物中钠元素原子和碳元素原子的物质的量之比=(1×2+1×1)∶(1×1+1×1)=3∶2,B正确;当加入盐酸体积为50 mL时,根据Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl可知,n(HCl)=0.025 mol,c(HCl)==0.5 mol·L-1,C错误;由图可知原混合物中Na2CO3和NaHCO3的物质的量均为0.025 mol,含C总物质的量为0.025 mol×2=0.05 mol,加盐酸150 mL时溶液中碳酸根离子、碳酸氢根离子全部转化为CO2,则收集到0.05 mol CO2,在标准状况下的体积为0.05 mol×22.4 L·mol-1=1.12 L,D正确。
15.(1)设NaHCO3的质量为x,生成Na2CO3的质量为y,
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ Δm
168 106 62
x y 13.7 g-10.6 g=3.1 g
解得x=8.4 g,y=5.3 g。
则碳酸钠的质量为13.7 g-8.4 g=5.3 g。
(2)原混合物中碳酸氢钠的质量分数为×100%≈61.3%。
(3)残留固体为碳酸钠,故碳酸钠的物质的量为=0.1 mol,则物质的量浓度为=2 mol·L-1。
16.(1)根据题意发生的反应有
①Fe + H2SO4FeSO4+H2↑
0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol
②Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O
③Fe2(SO4)3+Fe3FeSO4
Fe、Fe2O3全部转化为FeSO4,设Fe2O3的物质的量为x mol。
Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O
x mol 3x mol x mol
Fe2(SO4)3+Fe3FeSO4
x mol x mol 3x mol
则(0.1 mol+x mol)×56 g·mol-1+160 g·mol-1×x mol=48.8 g,
解得x=0.2。
m(Fe)=(0.1 mol+0.2 mol)×56 g·mol-1=16.8 g,
m(Fe2O3)=0.2 mol×160 g·mol-1=32.0 g。
(2)c(H2SO4)==1.0 mol·L-1。
◆ 知识点 物质的量在化学方程式计算中的应用
1.将5.4 g Al放入足量稀硫酸中完全反应,生成氢气的体积(标准状况)为 ( )
A.2.24 L B.4.48 L C.6.72 L D.1.12 L
2. 在200 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13.44 L,该NaOH溶液的浓度为 ( )
A.1.0 mol·L-1 B.2.0 mol·L-1 C.1.5 mol·L-1 D.3.0 mol·L-1
3. 将5.4 g Al投入200 mL 2.0 mol·L-1的某溶液中有氢气产生,充分反应后有金属剩余,该溶液可能为 ( )
A.HCl溶液 B.Ba(OH)2溶液 C.H2SO4溶液 D.NaOH溶液
4. 现有Al、CuO、Fe2O3组成的混合物10.0 g,放入500 mL某浓度的硫酸溶液中,混合物完全溶解,当再加入200 mL 2.0 mol·L-1的NaOH溶液时,得到的沉淀最多,则所加硫酸的浓度为 ( )
A.0.4 mol·L-1 B.0.8 mol·L-1 C.1.2 mol·L-1 D.1.6 mol·L-1
5. 取一定量铁的某种氧化物,用350 mL 1.0 mol·L-1 H2SO4溶液在一定条件下将其恰好完全溶解。向所得溶液中加入5.6 g铁粉,恰好完全反应,此时溶液中只存在一种金属阳离子,则该氧化物的化学式可表示为 ( )
A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.Fe5O7
6.某固体粉末由镁粉和铝粉组成,将其平均分为两份,一份放入足量稀盐酸中,另一份放入足量NaOH溶液中,放出的H2在同温同压下的体积之比为3∶1,则固体混合物中镁粉和铝粉的质量之比为 ( )
A.8∶3 B.2∶3 C.3∶1 D.1∶1
7.将标准状况下的HCl气体4.48 L溶于水形成100 mL溶液,然后与足量的铁屑充分反应。回答下列问题:
(1)参加反应的铁的质量为 。
(2)生成H2的体积(标准状况)为 。
(3)取反应后的溶液10 mL,其FeCl2的物质的量浓度为 ;溶液中Fe2+和Cl-的质量比为 。
8. 把10.2 g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中,得到6.72 L标准状况下的H2。试计算:
(1)该合金中铝的质量分数
(2)该合金中镁与铝的物质的量之比
(3)该合金溶于足量的盐酸中,产生H2的体积(标准状况下)
9. 向10 mL Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉,充分反应后溶液中剩余固体的质量与加入铁粉的质量关系如图L3-2-5所示。下列说法错误的是 ( )
图L3-2-5
A.a点时溶液中金属阳离子有Fe3+、Fe2+和Cu2+
B.b点时溶液中的离子反应为Fe+Cu2+Cu+Fe2+
C.原溶液中n(Fe3+)∶n(Cu2+)=1∶1
D.原溶液中CuSO4的物质的量浓度为1 mol·L-1
10. 将26.4 g Na2O与Na2O2的混合物投入足量的水中溶解,反应后水溶液质量增加24.8 g,则原混合物Na2O与Na2O2的物质的量之比是 ( )
A.1∶3 B.3∶1 C.13∶31 D.31∶13
11.将10 g由Mg、Zn、Fe组成的混合物与40 mL稀硫酸恰好完全反应,产生的氢气在标准状况下的体积为5.6 L,则三种金属的物质的量之和为 ( )
A.0.5 mol B.0.25 mol C.0.1 mol D.0.125 mol
12. 在加热条件下,将50.0 g MnO2加入100 mL 12.0 mol·L-1的浓盐酸中,经充分反应后,将剩余物质经过滤、洗涤、干燥,称得剩余固体的质量为m g,滤液(含洗涤液)体积为120 mL,若向滤液(整个过程不考虑盐酸挥发)中加入足量硝酸酸化的AgNO3溶液,生成沉淀的质量为143.5 g。设NA为阿伏伽德罗常数的值,则下列分析正确的是( )
A.反应过程中转移电子总数为0.2NA
B.m=8.7 g
C.反应过程中起氧化作用的n(HCl)=0.4 mol
D.滤液中盐酸的浓度为 mol·L-1
13.已知铁单质与稀硝酸发生反应:2Fe+8HNO3(稀)2Fe(NO3)3+2NO↑+4H2O。将质量为m g的Fe单质均分成两份,①第一份加入100 mL稀硝酸,产生的NO标准状况下为2.688 L,②另一份加入足量等浓度稀硝酸,产生标准状况下3.36 L NO,下列说法正确的是 ( )
A.m=8.4
B.实验①中反应后铁有剩余
C.所用硝酸的物质的量浓度为4.8 mol·L-1
D.实验②发生反应后溶液中Fe2+与Fe3+物质的量之比为2∶3
14. 将一定物质的量的Na2CO3、NaHCO3混合物溶于水,配成1 L溶液,取50 mL溶液,逐滴加入一定物质的量浓度的稀盐酸得到的关系图如图L3-2-6所示,下列说法中错误的是( )
图L3-2-6
A.③代表产生的NaCl的物质的量
B.原混合物中钠元素原子和碳元素原子的物质的量之比为3∶2
C.盐酸的浓度是0.05 mol·L-1
D.盐酸加到150 mL时,标准状况下收集到1.12 L气体
15. 把13.7 g Na2CO3和NaHCO3的混合物加热到质量不再变化时,得到10.6 g残留固体。试求:
(1)原混合物中无水碳酸钠的质量是多少
(2)在原混合物中NaHCO3的质量分数是多少
(3)若把10.6 g残留固体全部溶于水,配成500 mL的溶液,则所得溶液中溶质的物质的量浓度是多少
16.铁粉和氧化铁粉末的混合物共48.8 g,加入700 mL的稀硫酸中,恰好完全反应,得到氢气0.1 mol,向反应后的溶液中滴入KSCN溶液,搅拌均匀,溶液未见红色。求:
(1)混合物中铁和氧化铁的质量。
(2)原稀硫酸的物质的量浓度。
第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
1.C [解析] 5.4 g Al的物质的量为0.2 mol,Al放入足量稀硫酸中发生反应,则有
2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3+3H2↑
2 3
0.2 mol 0.3 mol
则生成的H2在标准状况下的体积为0.3 mol×22.4 L·mol-1=6.72 L。
2.B [解析] 铝粉与NaOH溶液发生反应:2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑,据此可得n(NaOH)=n(H2)=×=0.4 mol,故该NaOH溶液的浓度为=2.0 mol·L-1。
3.A [解析] 铝与酸、碱溶液分别发生反应:2Al+6H+2Al3++3H2↑、2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑。5.4 g Al的物质的量为0.2 mol,若完全反应则消耗0.6 mol H+或0.2 mol OH-,但充分反应后有金属剩余,说明酸中H+小于0.6 mol,或碱中OH-小于0.2 mol。200 mL 2.0 mol·L-1的某溶液中含溶质为0.2 L×2.0 mol·L-1=0.4 mol,若为HCl、H2SO4溶液,则含H+的物质的量分别为0.4 mol、0.8 mol,A正确,C错误。若为Ba(OH)2、NaOH溶液,则含OH-的物质的量分别为0.8 mol、0.4 mol,均大于0.2 mol,B、D均错误。
4.A [解析] 题中涉及反应:2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑、CuO+H2SO4CuSO4+H2O、Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O、Al2(SO4)3+6NaOH2Al(OH)3↓+Na2SO4、CuSO4+2NaOHNa2SO4+Cu(OH)2↓、Fe2(SO4)3+6NaOH2Fe(OH)3↓+Na2SO4,可能还发生反应H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O等。当得到沉淀最多时,溶液中溶质只有Na2SO4,据此可得关系式:H2SO4~2NaOH,则有n(NaOH)=2n(H2SO4),即0.2 L×2.0 mol·L-1=2×0.5 L×c(H2SO4),解得c(H2SO4)=0.4 mol·L-1。
5.D [解析] 350 mL 1.0 mol·L-1 H2SO4溶液中含有0.35 mol H2SO4,加入铁的氧化物恰好完全溶解,所得溶液恰好溶解5.6 g铁粉(0.1 mol),只存在一种金属阳离子,则此时溶质为FeSO4,据S守恒可知,n(FeSO4)=0.35 mol。结合反应Fe2(SO4)3+Fe3FeSO4可知,0.1 mol Fe反应消耗0.1 mol Fe2(SO4)3,同时生成0.3 mol FeSO4。结合Fe原子守恒推知,铁的氧化物溶解液中含有FeSO4的物质的量为0.35 mol-0.3 mol=0.05 mol,则铁的氧化物中n(Fe3+)∶n(Fe2+)=0.2 mol∶0.05 mol=4∶1,据此推知该铁的氧化物可表示为Fe5O7。
6.A [解析] 同温同压下,气体的体积之比等于其物质的量之比;将混合物投入NaOH溶液中,只有Al和NaOH溶液反应产生H2;将混合物投入盐酸中,Mg、Al 都和盐酸反应生成H2。设混合物在NaOH溶液和盐酸中反应放出H2的物质的量分别为1 mol、3 mol,在NaOH溶液中:2Al~3H2,生成1 mol H2,则n(Al)= mol,在盐酸中:2Al~3H2,Mg~H2, mol Al与盐酸反应生成1 mol H2,则Mg与盐酸反应生成2 mol H2,所以n(Mg)=2 mol,则可以计算:n(Mg)∶n(Al)=2∶=3∶1。则镁粉和铝粉的质量之比为8∶3。
7.(1)5.6 g (2)2.24 L
(3)1 mol·L-1 56∶71
[解析] 根据化学方程式中各物质的化学计量数关系,找出各物质的不同物理量的关系,求算铁的质量和H2的体积,根据溶液中溶质的各粒子的守恒关系和溶质物质的量浓度计算,求出FeCl2的物质的量浓度和Fe2+、Cl-的质量比。
Fe + 2HCl FeCl2 + H2↑
56 g (2×22.4) L 1 mol 22.4 L
m(Fe) 4.48 L c(FeCl2)×0.1 L V(H2)
(1)m(Fe)==5.6 g。
(2)V(H2)==2.24 L。
(3)反应后,FeCl2的物质的量浓度c(FeCl2)==1 mol·L-1
取10 mL溶液,物质的量浓度不变,仍为1 mol·L-1。
根据粒子守恒关系,2n(Fe2+)=n(Cl-),
故Fe2+与Cl-的质量比为56∶(2×35.5)=56∶71。
8.(1)镁铝合金投入过量NaOH溶液中,Al与NaOH发生反应,Mg不反应,则有
2Al + 2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑
2×27 g 3×22.4 L
m(Al) 6.72 L
列式:=,解得m(Al)=5.4 g,故合金中铝的质量分数为×100%≈52.9%。
(2)m(Al)=5.4 g,则有m(Mg)=10.2 g-5.4 g=4.8 g,可得n(Al)==0.2 mol、n(Mg)==0.2 mol,故合金中Mg和Al的物质的量之比为0.2 mol∶0.2 mol=1∶1。
(3)合金投入足量盐酸中,Mg、Al均反应产生H2,则有n(H2)=n(Mg)+n(Al)=0.2 mol+×0.2 mol=0.5 mol,故产生的氢气在标准状况下的体积为0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L。
9.D [解析] Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉,铁首先和硫酸铁反应生成硫酸亚铁,再和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁,加入铁粉的质量为0.56 g时开始有剩余固体,则此时开始发生铁和硫酸铜的反应,加入2.24 g 铁粉时出现拐点,此时铁和硫酸铜反应完全,之后反应停止。a点时发生的反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,此时Fe3+没有反应完,Cu2+没有反应,则溶液中金属阳离子有Fe3+、Cu2+和Fe2+,A正确;b点表示加入铁粉后,剩余固体的质量增加,此时发生反应的离子方程式为Fe+Cu2+Cu+Fe2+,B正确;根据不同阶段消耗铁粉的量可知原溶液中n(Fe3+)=2n(Fe)=2×=0.02 mol,n(Cu2+)==0.02 mol,所以原溶液中n(Fe3+)∶n(Cu2+)=1∶1,C正确;原溶液中CuSO4物质的量浓度为=2 mol·L-1,D错误。
10.B [解析] 根据化学方程式2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,运用差量法计算出Na2O2的质量,然后求出Na2O的质量,最后求出两者的物质的量之比。Na2O2与Na2O的混合物投入足量的水中溶解发生的反应:①Na2O+H2O2NaOH、②2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,26.4 g Na2O2与Na2O的混合物投入足量的水中溶解,称得水溶液质量增加24.8 g,则生成氧气的质量为1.6 g,氧气的物质的量为0.05 mol,根据反应②知,混合物中Na2O2的物质的量为0.1 mol,则Na2O2的质量为7.8 g;混合物中Na2O的质量为26.4 g-7.8 g=18.6 g,则Na2O的物质的量为0.3 mol,则原混合物中Na2O与Na2O2的物质的量之比是3∶1,故选B。
11.B [解析] Mg、Zn、Fe与稀硫酸反应均生成+2价金属阳离子和氢气,根据反应规律可知,反应消耗1 mol金属均产生1 mol氢气,现题给氢气在标准状况下的体积为5.6 L,物质的量为=0.25 mol,则三种金属的物质的量之和为0.25 mol。
12.A [解析] 由题意知,反应中MnO2过量,随着反应进行,浓盐酸逐渐变为稀盐酸,稀盐酸与MnO2不反应,故反应后溶液中的溶质有MnCl2、剩余HCl,反应后溶液中n(Cl-)=n(AgCl)==1 mol。反应前HCl总量n总(HCl)=100 mL×10-3 L·mL-1×12.0 mol·L-1=1.2 mol,则转化为Cl2的Cl-的物质的量n(Cl-)=n总(HCl)-n(Cl-)=1.2 mol-1 mol=0.2 mol,该部分氯元素化合价由-1价升高到0价,失去电子总物质的量为0.2 mol,故整个反应过程转移电子总数为0.2NA,A正确;由选项A分析知,生成的Cl2的物质的量n(Cl2)==0.1 mol,由反应比例关系:MnO2~Cl2,知参与反应的MnO2的物质的量n(MnO2)=n(Cl2)=0.1 mol,则参与反应的m(MnO2)=0.1 mol×87 g·mol-1=8.7 g,则剩余固体MnO2的质量m g=50.0 g-8.7 g=41.3 g,B错误;反应中部分HCl中氯元素化合价升高作还原剂,体现还原性,反应中没有HCl起氧化作用,C错误;根据反应比例关系:MnO2~4HCl~Cl2,知参与反应的HCl的物质的量n反(HCl)=4n(Cl2)=4×0.1 mol=0.4 mol,则剩余HCl物质的量n余(HCl)=n总(HCl)-n反(HCl)=1.2 mol-0.4 mol=0.8 mol,则滤液中盐酸浓度c== mol·L-1,D错误。
13.C [解析] 铁和足量稀硝酸反应的化学方程式为2Fe+8HNO3(稀)2Fe(NO3)3+2NO↑+4H2O,若铁过量,先发生反应2Fe+8HNO3(稀)2Fe(NO3)3+2NO↑+4H2O,剩余的铁会和生成的硝酸铁反应,发生总反应3Fe+8HNO3(稀)3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O。比较①②数据,①中硝酸不足,根据②计算铁的质量,根据3.36 L NO物质的量为0.15 mol,结合2Fe+8HNO3(稀)2Fe(NO3)3+2NO↑+4H2O,②中反应的m(Fe)=0.15 mol×56 g·mol-1=8.4 g,m=8.4×2=16.8,A错误;根据A中计算得到①②加入铁的质量为8.4 g,2.688 L NO的物质的量为0.12 mol,由实验①总反应3Fe+8HNO3(稀)3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,需要铁的质量为0.12 mol××56 g·mol-1=10.08 g,则铁不足,没有剩余,B错误;根据2Fe+8HNO3(稀)2Fe(NO3)3+2NO↑+4H2O,以及2.688 L NO的物质的量为0.12 mol,可得①中硝酸的物质的量为×0.12 mol=0.48 mol,硝酸的体积为0.1 L,则所用硝酸的物质的量浓度为4.8 mol·L-1,C正确;实验②中硝酸过量,发生反应为2Fe+8HNO3(稀)2Fe(NO3)3+2NO↑+4H2O,溶液中不存在Fe2+,D错误。
14.C [解析] 50 mL Na2CO3、NaHCO3溶液中逐渐滴入稀盐酸,先发生反应Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl,再发生反应NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑,因此①表示NaHCO3,②表示Na2CO3,③表示NaCl,且盐酸体积为50 mL时Na2CO3恰好完全反应。由分析可知③代表产生的NaCl的物质的量,A正确;由图可知原混合物中Na2CO3和NaHCO3的物质的量均为0.025 mol,即原来Na2CO3和NaHCO3物质的量之比为1∶1,则原混合物中钠元素原子和碳元素原子的物质的量之比=(1×2+1×1)∶(1×1+1×1)=3∶2,B正确;当加入盐酸体积为50 mL时,根据Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl可知,n(HCl)=0.025 mol,c(HCl)==0.5 mol·L-1,C错误;由图可知原混合物中Na2CO3和NaHCO3的物质的量均为0.025 mol,含C总物质的量为0.025 mol×2=0.05 mol,加盐酸150 mL时溶液中碳酸根离子、碳酸氢根离子全部转化为CO2,则收集到0.05 mol CO2,在标准状况下的体积为0.05 mol×22.4 L·mol-1=1.12 L,D正确。
15.(1)设NaHCO3的质量为x,生成Na2CO3的质量为y,
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ Δm
168 106 62
x y 13.7 g-10.6 g=3.1 g
解得x=8.4 g,y=5.3 g。
则碳酸钠的质量为13.7 g-8.4 g=5.3 g。
(2)原混合物中碳酸氢钠的质量分数为×100%≈61.3%。
(3)残留固体为碳酸钠,故碳酸钠的物质的量为=0.1 mol,则物质的量浓度为=2 mol·L-1。
16.(1)根据题意发生的反应有
①Fe + H2SO4FeSO4+H2↑
0.1 mol 0.1 mol 0.1 mol
②Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O
③Fe2(SO4)3+Fe3FeSO4
Fe、Fe2O3全部转化为FeSO4,设Fe2O3的物质的量为x mol。
Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O
x mol 3x mol x mol
Fe2(SO4)3+Fe3FeSO4
x mol x mol 3x mol
则(0.1 mol+x mol)×56 g·mol-1+160 g·mol-1×x mol=48.8 g,
解得x=0.2。
m(Fe)=(0.1 mol+0.2 mol)×56 g·mol-1=16.8 g,
m(Fe2O3)=0.2 mol×160 g·mol-1=32.0 g。
(2)c(H2SO4)==1.0 mol·L-1。