第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
新知探究(一)——物质的量在化学方程式计算中的应用
1．以物质的量(n)为中心的转化关系
2．化学方程式中的定量关系
(1)定量关系
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
2 ∶ 2 ∶ 2∶ 1
扩大NA倍 2NA∶ 2NA∶ 2NA∶ 1NA
物质的量之比 2 mol∶ 2 mol∶ 2 mol ∶ 1 mol
结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比，也等于各物质的粒子数之比。
(2)注意事项
①书写格式规范化：在根据化学方程式计算的过程中，各物理量、物质名称、公式等尽量用符号表示，且数据的运算要公式化并带单位。
②单位运用对应化：根据化学方程式计算时，如果题目所给的两个量单位不一致，要注意两个量的单位要“上下一致，左右相当”。
③如果两种反应物的量都是已知的，求解某种产物的量时，必须先判断哪种物质过量，然后根据不足量的物质进行计算。
[典例] 250 mL 2 mol·L－1硫酸与足量Fe完全反应。计算：
(1)参加反应的Fe的物质的量；
(2)生成H2的体积(标准状况)。
听课记录：
|思维建模|物质的量应用于化学方程式计算的解题流程
转 将已知物理量转化为物质的量
设 设所求物质的物质的量为n(B)
写 写出相关的化学方程式
标 在有关物质的化学式下面标出已知量和未知量
列 列出比例式
解 根据比例式求解
答 简明地写出答案
[题点多维训练]
1．标准状况下，3.25 g锌与足量的盐酸反应生成x L氢气，下列比例式正确的是( )
A．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
1 mol 1 mol
3.25 g x L
B．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
65 g 1 L
3.25 g x L
C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
1 mol 22.4 L
0.05 mol x L
D．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
65 g 1 mol
3.25 g x L
2．5.4 g铝与足量NaOH溶液反应生成的氢气在标准状况下的体积是多少？(写出计算过程)
3．向100 mL NaOH溶液中投入足量的Al，充分反应生成1.12 L H2(标准状况)，则反应的Al为__________g，NaOH溶液的物质的量浓度为__________mol·L－1。
新知探究(二)——化学计算中常用的技巧方法
方法(一) 守恒法
守恒关系 特征
质量守恒 宏观：反应前后物质的质量守恒 微观：反应前后元素的原子个数守恒
电子守恒 氧化还原反应中，得失电子守恒
电荷守恒 电解质溶液中，阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数 离子方程式中，反应物所带的电荷总数等于生成物所带的电荷总数，且电性相同
[例1] (1)Na2CO3、NaHCO3的混合物与100 mL 3 mol·L－1盐酸恰好完全反应，产生4.48 L(标准状况)能使澄清石灰水变浑浊的气体，则混合物中Na＋和Na2CO3的物质的量分别为________和________。
(2)87 g MnO2与足量浓盐酸共热制Cl2，在标准状况下生成Cl2的体积为________L。
听课记录：
[对点训练]
1．将200 g质量分数为7.3%的盐酸，加入14.4 g由Na2O2、Na2CO3、NaOH组成的混合物中，充分反应后，继续加入一定质量的氢氧化钠，反应至溶液恰好生成NaCl，蒸发结晶，最终得到的固体质量为( )
A．8 g B．15.5 g
C．23.4 g D．无法计算
方法(二) 关系式法
当已知量和未知量之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系，即“关系式”。
(1)根据化学方程式确定关系式
写出发生反应的化学方程式，根据量的关系写出关系式。
例如：把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中，求生成沉淀的量。
发生反应的化学方程式：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O。
则关系式为3CO～3CO2～3CaCO3，即CO～CaCO3。
(2)根据原子守恒确定关系式
如上述例子中也可直接根据碳原子守恒得出CO～CaCO3。
[例2] 160 g Fe2O3与足量CO完全反应，将生成的CO2通入足量石灰水中，生成沉淀的质量为________ g。
听课记录：
|思维建模|
第一步：写出各步反应的化学方程式。
第二步：找出作为“中介”的物质，并确定最初的反应物、中介物质、最终生成物之间“量”的关系。
第三步：确定最初反应物和最终生成物之间“量”的关系。
第四步：根据已知条件及关系式列出比例式计算求解。
[对点训练]
2．碳酸铜和碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]均可溶于盐酸转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解生成氧化铜。溶解28.4 g的上述混合物，恰好消耗1.0 mol·L－1盐酸500 mL。灼烧等量的上述混合物，得到氧化铜的质量是( )
A．15 g B．30 g
C．20 g D．35 g
方法(三) 差量法
根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出“理论差量”，如反应前后的质量差、物质的量差、气体体积差等。该差量的大小与反应物的有关量成正比。差量法就是借助这种比例关系，解决一定量变的计算题的方法。
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 Δm(s) ΔV(g)
2 mol 2×22.4 L 2 mol 1×22.4 L 56 g 22.4 L
[例3] 已知：①碳酸钠高温下不分解；②碳酸氢钠受热发生分解反应：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。充分加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物19 g，完全反应后固体质量减轻了3.1 g，则NaHCO3的质量为________ g。
听课记录：
|思维建模|
第一步：根据化学方程式分析反应前后形成差量的原因(即影响质量变化的因素)。
第二步：找出差量与已知量、未知量间的关系，然后再列比例式(注意单位要一致)，最后求解题目要求的问题。
[对点训练]
3．将8 g铁片放入200 mL CuSO4溶液中，Cu2＋全部被置换后，取出附有铜的铁片洗涤、干燥、称重，其质量变为8.2 g，则原溶液中CuSO4的物质的量浓度是( )
A．0.125 mol·L－1 B．0.175 mol·L－1
C．0.25 mol·L－1 D．0.5 mol·L－1
方法(四) 平均值法——判断合金成分
平均值法就是根据两组分物质的某种平均值，来推断两物质某种量的范围的方法。即X(a)如：两种金属形成的合金23 g与足量盐酸反应，放出1 mol H2，则平均摩尔电子质量为＝11.5 g·mol－1，可判断合金可能为Al与Fe形成的合金。
[例4] 两种金属混合物共15 g，投入足量的盐酸中，充分反应后得到11.2 L H2(标准状况)，则原混合物的组成肯定不可能为( )
A．Mg和Ag B．Zn和Cu
C．Al和Zn D．Al和Cu
听课记录：
[对点训练]
4．由铁、锌、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下的体积为11.2 L，则混合物中一定含有的金属是( )
A．铁 B．锌
C．铝 D．镁
第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
新知探究(一)
[典例] 解法1：n(H2SO4)＝0.25 L×2 mol·L－1＝0.50 mol
(1)Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
1 1
n(Fe) 0.50 mol
列比例：＝
n(Fe)＝0.50 mol。
(2)Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
1 1
0．50 mol n(H2)
列比例：1∶1＝0.50 mol∶n(H2)
n(H2)＝0.50 mol，V(H2)＝11.2 L。
解法2：n(H2SO4)＝0.50 mol
Fe ＋ H2SO4===FeSO4＋H2↑
1 mol 1 mol 22.4 L
n(Fe) 0.50 mol V(H2)
列比例：＝＝
n(Fe)＝0.50 mol，V(H2)＝11.2 L。
[题点多维训练]
1．选C A、D项，上下单位不一致，错误；B项，左右物理量不相当，错误。
2．n(Al)＝＝0.2 mol
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
2 mol 3×22.4 L
0.2 mol V(H2)
＝，V(H2)＝6.72 L。
3．解析：n(H2)＝＝0.05 mol
2Al＋ 2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
2×27 g 2 mol 3 mol
m(Al) n(NaOH) 0.05 mol
＝＝
m(Al)＝0.9 g，n(NaOH)≈0.033 mol
c(NaOH)＝＝0.33 mol·L－1。
答案：0.9 0.33
新知探究(二)
[例1] 解析：(1)根据溶液中电荷守恒：
n(Na＋)＝n(Cl－)＝0.1 L×3 mol·L－1＝0.3 mol
根据C原子守恒：
n(Na2CO3)＋n(NaHCO3)＝n(CO2)＝ ＝0.2 mol①
根据Na原子守恒：
2n(Na2CO3)＋n(NaHCO3)＝0.3 mol②
根据方程式①②解得n(Na2CO3)＝0.1 mol。
(2)根据电子守恒：
×2＝×2
V＝22.4 L。
答案：(1)0.3 mol 0.1 mol (2)22.4
[例2] 解析：根据化学方程式可推知关系式
Fe2O3～3CO2～3CaCO3
1 mol 3 mol
mol n(CaCO3)
n(CaCO3)＝3 mol，m(CaCO3)＝300 g。
答案：300
[例3] 解析： 2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑ Δm
2×84 g 106 g 62 g
m(NaHCO3) 3.1 g
＝，m(NaHCO3)＝8.4 g。
答案：8.4
[例4] 选B 本题可用平均摩尔电子质量(即提供1 mol电子所需金属的质量)法求解。反应中H＋被还原生成H2，由题意可知15 g金属混合物可提供1 mol e－，其平均摩尔电子质量为15 g·mol－1。选项中金属Mg、Zn、Al的摩尔电子质量分别为12 g·mol－1、32.5 g·mol－1、9 g·mol－1，其中不能与盐酸反应的Ag和Cu的摩尔电子质量可看作无穷大。根据数学上的平均值原理可知，原混合物中一种金属的摩尔电子质量大于15 g·mol－1，另一种金属的摩尔电子质量小于15 g·mol－1。由此可判断出原混合物肯定不可能是Zn和Cu。
[对点训练]
1．选C 根据Cl原子守恒可知，n(NaCl)＝n(HCl)＝＝0.4 mol，故m(NaCl)＝0.4 mol×58.5 g·mol－1＝23.4 g。
2．选C CuO～CuCl2～2HCl
80 g 2 mol
m(CuO) 1.0 mol·L－1×0.5 L
m(CuO)＝ g＝20 g。
3．选A 设原溶液中硫酸铜的物质的量为x mol，则：
Fe ＋ CuSO4===FeSO4＋Cu Δm
1 mol 64 g－56 g
x mol 8.2 g－8 g
＝，解得x＝0.025，则原溶液中CuSO4的物质的量浓度为＝0.125 mol·L－1。
4．选C 平均摩尔电子质量法：生成标准状况下11.2 L H2需转移1 mol e－，即金属的平均摩尔电子质量为10 g·mol－1。其中Mg、Fe、Zn、Al的平均摩尔电子质量分别为12 g·mol－1、28 g·mol－1、32.5 g·mol－1、9 g·mol－1，只有Al的平均摩尔电子质量小于10 g·mol－1，故一定含有Al。(共78张PPT)
第2课时 物质的量在化学方程式计算
中的应用
目录
新知探究(一)——物质的量在化学方程式计算中的应用
新知探究(二)——化学计算中常用的技巧方法
课时跟踪检测
物质的量在化学方程式计算中的应用
新知探究(一)
1．以物质的量(n)为中心的转化关系
结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比，也等于各物质的粒子数之比。
(2)注意事项
①书写格式规范化：在根据化学方程式计算的过程中，各物理量、物质名称、公式等尽量用符号表示，且数据的运算要公式化并带单位。
②单位运用对应化：根据化学方程式计算时，如果题目所给的两个量单位不一致，要注意两个量的单位要“上下一致，左右相当”。
③如果两种反应物的量都是已知的，求解某种产物的量时，必须先判断哪种物质过量，然后根据不足量的物质进行计算。
[典例] 250 mL 2 mol·L－1硫酸与足量Fe完全反应。计算：
(1)参加反应的Fe的物质的量；
(2)生成H2的体积(标准状况)。
解法1：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
1 1
0.50 mol n(H2)
列比例：1∶1＝0.50 mol∶n(H2)
n(H2)＝0.50 mol，V(H2)＝11.2 L。
|思维建模|物质的量应用于化学方程式计算的解题流程
转 将已知物理量转化为物质的量
设 设所求物质的物质的量为n(B)
写 写出相关的化学方程式
标 在有关物质的化学式下面标出已知量和未知量
列 列出比例式
解 根据比例式求解
答 简明地写出答案
√
C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
1 mol 22.4 L
0.05 mol x L
D．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
65 g 1 mol
3.25 g x L
解析：A、D项，上下单位不一致，错误；B项，左右物理量不相当，错误。
2．5.4 g铝与足量NaOH溶液反应生成的氢气在标准状况下的体积是多少？(写出计算过程)
3．向100 mL NaOH溶液中投入足量的Al，充分反应生成1.12 L H2(标准状况)，则反应的Al为__________g，NaOH溶液的物质的量浓度为__________mol·L－1。
0.9
0.33
化学计算中常用的技巧方法
新知探究(二)
方法(一) 守恒法
守恒关系 特征
质量守恒 宏观：反应前后物质的质量守恒
微观：反应前后元素的原子个数守恒
电子守恒 氧化还原反应中，得失电子守恒
电荷守恒 电解质溶液中，阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数
离子方程式中，反应物所带的电荷总数等于生成物所带的电荷总数，且电性相同
[例1] (1)Na2CO3、NaHCO3的混合物与100 mL 3 mol·L－1盐酸恰好完全反应，产生4.48 L(标准状况)能使澄清石灰水变浑浊的气体，则混合物中Na＋和Na2CO3的物质的量分别为________和________。
0.3 mol
0.1 mol
根据Na原子守恒：
2n(Na2CO3)＋n(NaHCO3)＝0.3 mol②
根据方程式①②解得n(Na2CO3)＝0.1 mol。
(2)87 g MnO2与足量浓盐酸共热制Cl2，在标准状况下生成Cl2的体积为________L。
22.4
√
[对点训练]
1．将200 g质量分数为7.3%的盐酸，加入14.4 g由Na2O2、Na2CO3、NaOH组成的混合物中，充分反应后，继续加入一定质量的氢氧化钠，反应至溶液恰好生成NaCl，蒸发结晶，最终得到的固体质量为( )
A．8 g B．15.5 g
C．23.4 g D．无法计算
方法(二) 关系式法
当已知量和未知量之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系，即“关系式”。
(1)根据化学方程式确定关系式
写出发生反应的化学方程式，根据量的关系写出关系式。
例如：把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中，求生成沉淀的量。
(2)根据原子守恒确定关系式
如上述例子中也可直接根据碳原子守恒得出CO～CaCO3。
[例2] 160 g Fe2O3与足量CO完全反应，将生成的CO2通入足量石灰水中，生成沉淀的质量为________ g。
300
|思维建模|关系式法的解题步骤
第一步：写出各步反应的化学方程式。
第二步：找出作为“中介”的物质，并确定最初的反应物、中介物质、最终生成物之间“量”的关系。
第三步：确定最初反应物和最终生成物之间“量”的关系。
第四步：根据已知条件及关系式列出比例式计算求解。
[对点训练]
2．碳酸铜和碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]均可溶于盐酸转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解生成氧化铜。溶解28.4 g的上述混合物，恰好消耗1.0 mol·L－1盐酸500 mL。灼烧等量的上述混合物，得到氧化铜的质量是( )
A．15 g B．30 g
C．20 g D．35 g
√
方法(三) 差量法
根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出“理论差量”，如反应前后的质量差、物质的量差、气体体积差等。该差量的大小与反应物的有关量成正比。差量法就是借助这种比例关系，解决一定量变的计算题的方法。
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 Δm(s) ΔV(g)
2 mol 2×22.4 L 2 mol 1×22.4 L 56 g 22.4 L
8.4
|思维建模|差量法的解题步骤
第一步：根据化学方程式分析反应前后形成差量的原因(即影响质量变化的因素)。
第二步：找出差量与已知量、未知量间的关系，然后再列比例式(注意单位要一致)，最后求解题目要求的问题。
[对点训练]
3．将8 g铁片放入200 mL CuSO4溶液中，Cu2＋全部被置换后，取出附有铜的铁片洗涤、干燥、称重，其质量变为8.2 g，则原溶液中CuSO4的物质的量浓度是( )
A．0.125 mol·L－1 B．0.175 mol·L－1
C．0.25 mol·L－1 D．0.5 mol·L－1
√
方法(四) 平均值法——判断合金成分
平均值法就是根据两组分物质的某种平均值，来推断两物质某种量的范围的方法。即X(a)[例4] 两种金属混合物共15 g，投入足量的盐酸中，充分反应后得到11.2 L H2(标准状况)，则原混合物的组成肯定不可能为( )
A．Mg和Ag B．Zn和Cu
C．Al和Zn D．Al和Cu
√
[解析] 本题可用平均摩尔电子质量(即提供1 mol电子所需金属的质量)法求解。反应中H＋被还原生成H2，由题意可知15 g金属混合物可提供1 mol e－，其平均摩尔电子质量为15 g·mol－1。选项中金属Mg、Zn、Al的摩尔电子质量分别为12 g·mol－1、32.5 g·mol－1、9 g·mol－1，其中不能与盐酸反应的Ag和Cu的摩尔电子质量可看作无穷大。根据数学上的平均值原理可知，原混合物中一种金属的摩尔电子质量大于15 g·mol－1，另一种金属的摩尔电子质量小于15 g·mol－1。由此可判断出原混合物肯定不可能是Zn和Cu。
[对点训练]
4．由铁、锌、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下的体积为11.2 L，则混合物中一定含有的金属是( )
A．铁 B．锌 C．铝 D．镁
√
解析：平均摩尔电子质量法：生成标准状况下11.2 L H2需转移1 mol e－，即金属的平均摩尔电子质量为10 g·mol－1。其中Mg、Fe、Zn、Al的平均摩尔电子质量分别为12 g·mol－1、28 g·mol－1、32.5 g·mol－1、9 g·mol－1，只有Al的平均摩尔电子质量小于10 g·mol－1，故一定含有Al。
课时跟踪检测
(选择题第1～8小题，每小题3分，第11小题5分，本检测满分70分)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
13
√
12
1．在一定条件下，以过氧化氢为原料制取氧气(2H2O2===2H2O＋O2↑)，当反应1 mol H2O2时，制得的氧气在标准状况下的体积为( )
A．2.24 L B．4.48 L
C．11.2 L D．22.4 L
1
2
3
4
5
6
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9
10
11
13
12
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
2．把一小块钠放入足量水中，会发生如下反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。下列有关该反应的说法正确的是( )
A．反应中Na与NaOH的质量相等
B．反应中H2O与H2的质量相等
C．反应中H2O与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
1
2
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6
7
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12
13
3
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，A项错误，D项正确；该反应中，H2O与H2的物质的量之比为2∶1，质量之比为(2×18)∶(1×2)＝18∶1，B、C项错误。
√
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9
10
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12
13
3
3．利用太阳能分解制氢气，若光催化分解0.02 mol H2O(假设完全反应)，下列说法正确的是( )
A．生成H2的质量为0.02 g
B．生成H原子数为2.408×1023
C．生成H2的体积为0.224 L(标准状况)
D．生成H2中含有的质子数为2.408×1022
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析：生成H2中含有的质子数为0.02 mol×2×6.02×1023 mol－1＝2.408×1022，故D正确。
√
1
2
4
5
6
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11
12
13
3
4．200 ℃时，11.6 g二氧化碳和水蒸气的混合气体与足量的过氧化钠充分反应后固体质量增加了3.6 g。下列说法中正确的是( )
A．二氧化碳与水蒸气的分子数目之比为4∶1
B．二氧化碳与水蒸气的质量之比为11∶8
C．反应中有8 g氧气放出
D．参加反应的过氧化钠的质量为19.5 g
1
2
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2
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2
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12
13
3
m(CO2)∶m(H2O)＝4.4∶7.2＝11∶18，B项错误；根据质量守恒可知生成m(O2)＝11.6 g－3.6 g＝8 g，C项正确；n(O2)＝8 g÷32 g·mol－1＝0.25 mol，则参加反应的n(Na2O2)＝0.5 mol，即m(Na2O2)＝0.5 mol×78 g·mol－1＝39 g，D项错误。
√
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2
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8
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11
12
13
3
5．Na2CO3和NaHCO3的混合物27.4 g，加热至质量不再减小，得到残余固体21.2 g，则Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为( )
A．1∶1 B．1∶2
C．3∶2 D．1∶3
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
则n(NaHCO3)＝0.2 mol，m(Na2CO3)＝27.4 g－16.8 g＝10.6 g，n(Na2CO3)＝0.1 mol，故n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)＝0.1 mol∶0.2 mol＝1∶2，B项正确。
√
1
2
4
5
6
7
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10
11
12
13
3
6．将3.9 g Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生氢气4.48 L(标准状况下)。下列推断中正确的是( )
A．参加反应的HCl为0.2 mol
B．Mg、Al在反应中共失去0.2 mol电子
C．参加反应的Mg为2.4 g
D．若与足量的氢氧化钠溶液反应能产生0.15 mol H2
1
2
4
5
6
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13
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5
6
7
8
9
10
11
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13
3
√
1
2
4
5
6
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13
3
7．如图表示金属X、Y及它们的合金Z分别与足量盐酸反应放出H2的情况。
横坐标表示消耗金属的物质的量，
纵坐标表示在标准状况下产生H2的体积。
下列有关合金组成的判断正确的是( )
A．n(Na)∶n(Fe)＝2∶1 B．n(Mg)∶n(K)＝1∶2
C．n(Na)∶n(Al)＝1∶3 D．n(K)∶n(Al)＝1∶1
1
2
4
5
6
7
8
9
10
12
11
13
3
解析：6 mol X与足量盐酸反应产生标准状况下67.2 L氢气，氢气的物质的量为3 mol，则反应后X的化合价为＋1价，根据选项中所给金属分析可知X可能为金属钠或钾；4 mol Y与足量盐酸反应产生标准状况下134.4 L氢气，氢气的物质的量为6 mol，则反应后Y的化合价为＋3价，根据选项中所给金属分析可知Y为金属铝；6 mol合金Z与足量盐酸反应产生标准状况下134.4 L氢气，氢气的物质的量为6 mol，设6 mol合金Z中X、Y的物质的量分别为a mol、b mol，则有a＋b＝6，根据得失电子守恒，有a＋3b＝12，解得a＝3，b＝3。分析各选项可知，D项正确。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
8．现有34.5 g由Fe、Al、Fe2O3、Al2O3组成的混合物，将其完全溶解在230 mL 4 mol·L－1硫酸溶液中，收集到标准状况下3.36 L气体。已知混合物中Fe、Fe2O3、Al、Al2O3的质量分数分别为16.2%、46.4%、7.8%、29.6%，欲使溶液中的金属离子完全沉淀，则至少应加入5 mol·L－1NaOH溶液的体积是( )
A．200 mL B．368 mL
C．458 mL D．560 mL
1
2
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5
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3
1
2
4
5
6
7
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10
11
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13
3
9．(8分)向500 mL NaOH溶液中投入10.8 g Al，二者恰好完全反应，则：
(1)Al的物质的量为________。
(2)参加反应的NaOH的物质的量为________，NaOH溶液的物质的量浓度为____________。
(3)生成标准状况下H2的体积为________。
0.4 mol
0.4 mol
0.8 mol·L－1
13.44 L
1
2
4
5
6
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13
3
10．(10分)某同学取不同质量的镁铝合金样品分别与30 mL同浓度的盐酸反应，所取合金质量与产生气体体积(已转化为标准状况)如下：
实验序号 A B C
合金质量/mg 510 765 918
气体体积/mL 560 672 672
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
通过计算求：
(1)该盐酸的物质的量浓度。
10
1
2
4
5
6
7
8
9
11
12
13
3
(2)合金中镁的质量分数。
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
高阶思维训练(选做题)
11．将一定量CO2通入500 mL某浓度的NaOH溶液中得到溶液A，向溶液A中逐滴滴入稀盐酸，加入n(HCl)与生成n(CO2)的关系如图所示。下列有关叙述错误的是( )
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析：第一步：分析图像所表示的含义，加入1 mol HCl未生成气体，再加入2 mol HCl生成2 mol气体。第二步：结合图像确定溶液A的成分，开始未产生气体，是Na2CO3转化为NaHCO3，XY段是NaHCO3与盐酸反应，故溶液A中含Na2CO3和NaHCO3各1 mol。第三步：结合图像写出各段反应的化学方程式，0～X段：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，
1
2
4
5
6
7
8
9
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11
12
13
3
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2
4
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6
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13
3
12．(11分)铁与铝可形成Fe3Al、Fe2Al5、Fe2Al7及FeAl3等一系列金属互化物(铁和铝仍保持原来独立的化学性质)。回答下列问题：
(1)相同物质的量的下列金属互化物与足量稀盐酸反应，产生氢气的量最多的是________(填字母)。
a．Fe3Al b．Fe2Al5
c．Fe2Al7 d．FeAl3
c
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析：相同物质的量的金属互化物与足量稀盐酸反应，有：1 mol Fe3Al～4.5 mol H2,1 mol Fe2Al5～9.5 mol H2,1 mol Fe2Al7～12.5 mol H2,1 mol FeAl3～5.5 mol H2，可知Fe2Al7生成的H2最多。
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
(2)39 g Fe3Al与一定量1 mol·L－1的盐酸恰好完全反应，生成FeCl2和AlCl3，同时生成氢气。
①Fe3Al和盐酸反应的化学方程式为
________________________________________。
解析：①Fe3Al和盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铝和氢气，化学方程式为2Fe3Al＋18HCl===6FeCl2＋2AlCl3＋9H2↑；
2Fe3Al＋18HCl===6FeCl2＋2AlCl3＋9H2↑
1
2
4
5
6
7
8
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3
②消耗盐酸的体积为________，产生标准状况下氢气的体积为________。
1.8 L
20.16 L
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4
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7
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3
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2
4
5
6
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12
13
3
请计算：
(1)0.480 g硫单质与V mL 1.00 mol·L－1热KOH溶液恰好完全反应，只生成K2S和K2SO3，则V＝________mL。
30.0
13
1
2
4
5
6
7
8
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10
11
12
3
(2)2.560 g硫单质与60.0 mL 1.00 mol·L－1热KOH溶液恰好完全反应，只生成K2Sx和K2S2O3，则x＝________。(写出计算过程)
3课时跟踪检测(二十五) 物质的量在化学方程式计算中的应用
(选择题第1～8小题，每小题3分，第11小题5分，本检测满分70分)
1．在一定条件下，以过氧化氢为原料制取氧气(2H2O2===2H2O＋O2↑)，当反应1 mol H2O2时，制得的氧气在标准状况下的体积为( )
A．2.24 L B．4.48 L
C．11.2 L D．22.4 L
2．把一小块钠放入足量水中，会发生如下反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。下列有关该反应的说法正确的是( )
A．反应中Na与NaOH的质量相等
B．反应中H2O与H2的质量相等
C．反应中H2O与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
3．利用太阳能分解制氢气，若光催化分解0.02 mol H2O(假设完全反应)，下列说法正确的是( )
A．生成H2的质量为0.02 g
B．生成H原子数为2.408×1023
C．生成H2的体积为0.224 L(标准状况)
D．生成H2中含有的质子数为2.408×1022
4．200 ℃时，11.6 g二氧化碳和水蒸气的混合气体与足量的过氧化钠充分反应后固体质量增加了3.6 g。下列说法中正确的是( )
A．二氧化碳与水蒸气的分子数目之比为4∶1
B．二氧化碳与水蒸气的质量之比为11∶8
C．反应中有8 g氧气放出
D．参加反应的过氧化钠的质量为19.5 g
5．Na2CO3和NaHCO3的混合物27.4 g，加热至质量不再减小，得到残余固体21.2 g，则Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为( )
A．1∶1 B．1∶2
C．3∶2 D．1∶3
6．将3.9 g Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生氢气4.48 L(标准状况下)。下列推断中正确的是( )
A．参加反应的HCl为0.2 mol
B．Mg、Al在反应中共失去0.2 mol电子
C．参加反应的Mg为2.4 g
D．若与足量的氢氧化钠溶液反应能产生0.15 mol H2
7．如图表示金属X、Y及它们的合金Z分别与足量盐酸反应放出H2的情况。横坐标表示消耗金属的物质的量，纵坐标表示在标准状况下产生H2的体积。下列有关合金组成的判断正确的是( )
A．n(Na)∶n(Fe)＝2∶1
B．n(Mg)∶n(K)＝1∶2
C．n(Na)∶n(Al)＝1∶3
D．n(K)∶n(Al)＝1∶1
8．现有34.5 g由Fe、Al、Fe2O3、Al2O3组成的混合物，将其完全溶解在230 mL 4 mol·L－1硫酸溶液中，收集到标准状况下3.36 L气体。已知混合物中Fe、Fe2O3、Al、Al2O3的质量分数分别为16.2%、46.4%、7.8%、29.6%，欲使溶液中的金属离子完全沉淀，则至少应加入5 mol·L－1NaOH溶液的体积是( )
A．200 mL B．368 mL
C．458 mL D．560 mL
9.(8分)向500 mL NaOH溶液中投入10.8 g Al，二者恰好完全反应，则：
(1)Al的物质的量为________。
(2)参加反应的NaOH的物质的量为________，NaOH溶液的物质的量浓度为________。
(3)生成标准状况下H2的体积为________。
10.(10分)某同学取不同质量的镁铝合金样品分别与30 mL同浓度的盐酸反应，所取合金质量与产生气体体积(已转化为标准状况)如下：
实验序号 A B C
合金质量/mg 510 765 918
气体体积/mL 560 672 672
通过计算求：
(1)该盐酸的物质的量浓度。
(2)合金中镁的质量分数。
高阶思维训练(选做题)
11．将一定量CO2通入500 mL某浓度的NaOH溶液中得到溶液A，向溶液A中逐滴滴入稀盐酸，加入n(HCl)与生成n(CO2)的关系如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A．XY段发生反应的离子方程式为HCO＋H＋===H2O＋CO2↑
B．原溶液中c(NaOH)＝6 mol·L－1
C．通入的CO2气体体积为44.8 L
D．溶液A中含Na2CO3和NaHCO3各1 mol
12.(11分)铁与铝可形成Fe3Al、Fe2Al5、Fe2Al7及FeAl3等一系列金属互化物(铁和铝仍保持原来独立的化学性质)。回答下列问题：
(1)相同物质的量的下列金属互化物与足量稀盐酸反应，产生氢气的量最多的是________(填字母)。
a．Fe3Al b．Fe2Al5
c．Fe2Al7 d．FeAl3
(2)39 g Fe3Al与一定量1 mol·L－1的盐酸恰好完全反应，生成FeCl2和AlCl3，同时生成氢气。
①Fe3Al和盐酸反应的化学方程式为_____________________________________________
________________________________________________________________________。
②消耗盐酸的体积为________，产生标准状况下氢气的体积为________。
13.(12分)玻璃仪器内壁残留的硫单质可用热KOH溶液洗涤除去，发生如下反应：
3S＋6KOH2K2S＋K2SO3＋3H2O
(x－1)S＋K2SK2Sx(x＝2～6)
S＋K2SO3K2S2O3
请计算：
(1)0.480 g硫单质与V mL 1.00 mol·L－1热KOH溶液恰好完全反应，只生成K2S和K2SO3，则V＝________mL。
(2)2.560 g硫单质与60.0 mL 1.00 mol·L－1热KOH溶液恰好完全反应，只生成K2Sx和K2S2O3，则x＝________。(写出计算过程)
课时跟踪检测(二十五)
1．选C 2H2O2===2H2O＋O2↑
2 1
1 mol 0.5 mol
V(O2)＝0.5 mol×22.4 L·mol－1＝11.2 L，C正确。
2．选D 该反应中，Na与NaOH的物质的量之比为1∶1，质量之比为23∶40，A项错误，D项正确；该反应中，H2O与H2的物质的量之比为2∶1，质量之比为(2×18)∶(1×2)＝18∶1，B、C项错误。
3．选D 生成H2中含有的质子数为0.02 mol×2×6.02×1023 mol－1＝2.408×1022，故D正确。
4．选C 设原混合气体中二氧化碳、水蒸气的质量分别为x g、y g，结合差量法得
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2↑ Δm
2×44 56
x
2Na2O2＋2H2O(g)===4NaOH＋O2 Δm
2×18 4
y
则x＋y＝11.6、＋＝3.6，解得x＝4.4，y＝7.2。则N(CO2)∶N(H2O)＝n(CO2)∶n(H2O)＝1∶4，A项错误；m(CO2)∶m(H2O)＝4.4∶7.2＝11∶18，B项错误；根据质量守恒可知生成m(O2)＝11.6 g－3.6 g＝8 g，C项正确；n(O2)＝8 g÷32 g·mol－1＝0.25 mol，则参加反应的n(Na2O2)＝0.5 mol，即m(Na2O2)＝0.5 mol×78 g·mol－1＝39 g，D项错误。
5．选B 加热时只有NaHCO3分解，减少的质量为27.4 g－21.2 g＝6.2 g，根据差量法可得
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O Δm
168 g 106 g 62 g
16．8 g 6.2 g
则n(NaHCO3)＝0.2 mol，m(Na2CO3)＝27.4 g－16.8 g＝10.6 g，n(Na2CO3)＝0.1 mol，故n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)＝0.1 mol∶0.2 mol＝1∶2，B项正确。
6．选D 镁、铝与盐酸发生反应：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，n(H2)＝＝0.2 mol，根据H原子守恒可知，参加反应的HCl的物质的量为0.2 mol×2＝0.4 mol，A错误；根据得失电子守恒可知，Mg、Al在反应中失去的电子数等于氢离子得到的电子数，共0.4 mol×1＝0.4 mol，B错误；设Mg的物质的量为x mol，Al的物质的量为y mol，则有24x＋27y＝3.9，2x＋3y＝0.4，联立二式，解得x＝0.05，y＝0.1，则参加反应的Mg的质量为0.05 mol×24 g·mol－1＝1.2 g，C错误；若与足量的氢氧化钠溶液反应，镁与氢氧化钠溶液不发生反应，铝与氢氧化钠溶液反应生成氢气：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，则能产生H2的物质的量为×3＝0.15 mol，D正确。
7．选D 6 mol X与足量盐酸反应产生标准状况下67.2 L氢气，氢气的物质的量为3 mol，则反应后X的化合价为＋1价，根据选项中所给金属分析可知X可能为金属钠或钾；4 mol Y与足量盐酸反应产生标准状况下134.4 L氢气，氢气的物质的量为6 mol，则反应后Y的化合价为＋3价，根据选项中所给金属分析可知Y为金属铝；6 mol合金Z与足量盐酸反应产生标准状况下134.4 L氢气，氢气的物质的量为6 mol，设6 mol合金Z中X、Y的物质的量分别为a mol、b mol，则有a＋b＝6，根据得失电子守恒，有a＋3b＝12，解得a＝3，b＝3。分析各选项可知，D项正确。
8．选B 34.5 g混合物完全溶解在H2SO4溶液中生成硫酸盐，H2SO4可能剩余，再向溶液中加入NaOH溶液，使溶液中的金属阳离子完全转化为氢氧化物沉淀并生成Na2SO4，由SO守恒可知溶液中存在关系：Na＋～2SO，即n(Na＋)＝2n(SO)，则V(NaOH溶液)＝＝0.368 L，即368 mL，B项正确。
9．解析：根据物质的量、摩尔质量和质量之间的等式关系，n＝，能求出Al的物质的量。由反应的化学方程式能求出参加反应的NaOH和生成H2的物质的量。
n(Al)＝＝0.4 mol，
2Al ＋ 2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
2 2 3
0.4 mol n(NaOH) n(H2)
＝＝，解之n(NaOH)＝0.4 mol, n(H2)＝0.6 mol，故：c(NaOH)＝＝0.8 mol·L－1；V(H2)＝0.6 mol×22.4 L·mol－1＝13.44 L。
答案：(1)0.4 mol (2)0.4 mol 0.8 mol·L－1
(3)13.44 L
10．解析：(1)盐酸完全反应产生H2的物质的量，n(H2)＝＝0.03 mol，则c(HCl)＝＝2.0 mol·L－1。(2)设0.510 g合金中Mg、Al的物质的量分别为x mol、y mol，由于A组实验中盐酸过量，金属完全反应，生成氢气的物质的量n(H2)＝＝0.025 mol，由合金质量知：x mol×24 g·mol－1＋y mol×27 g·mol－1＝0.510 g，由反应得失电子数相等得：2x mol＋3y mol＝0.025 mol×2，解得：x＝y＝0.01，则ω(Mg)＝×100%≈47.06%。
答案：(1)2.0 mol·L－1 (2)47.06%
11．选C 第一步：分析图像所表示的含义，加入1 mol HCl未生成气体，再加入2 mol HCl生成2 mol气体。第二步：结合图像确定溶液A的成分，开始未产生气体，是Na2CO3转化为NaHCO3，XY段是NaHCO3与盐酸反应，故溶液A中含Na2CO3和NaHCO3各1 mol。第三步：结合图像写出各段反应的化学方程式，0～X段：Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，XY段：NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，结合上述分析可写出XY段反应的离子方程式为HCO＋H＋===H2O＋CO2↑，A项正确；根据溶液A中含Na2CO3和NaHCO3均为1 mol，可知原溶液中含3 mol NaOH，则c(NaOH)＝＝6 mol·L－1，B、D项正确；产生CO2的量和通入CO2的量相同，均为2 mol，其在标准状况下的体积为2 mol×22.4 L·mol－1＝44.8 L，该选项中未指明气体所处的条件，C项错误。
12．解析：(1)相同物质的量的金属互化物与足量稀盐酸反应，有：1 mol Fe3Al～4.5 mol H2,1 mol Fe2Al5～9.5 mol H2,1 mol Fe2Al7～12.5 mol H2,1 mol FeAl3～5.5 mol H2，可知Fe2Al7生成的H2最多。
(2)①Fe3Al和盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铝和氢气，化学方程式为2Fe3Al＋18HCl===6FeCl2＋2AlCl3＋9H2↑；②39 g Fe3Al的物质的量为＝0.2 mol，由化学方程式可知消耗HCl的物质的量为×18＝1.8 mol，消耗1 mol·L－1盐酸的体积为＝1.8 L，同时生成H2的物质的量为0.9 mol，在标准状况下的体积为0.9 mol×22.4 L·mol－1＝20.16 L。
答案：(1)c (2)①2Fe3Al＋18HCl===6FeCl2＋2AlCl3＋9H2↑
②1.8 L 20.16 L
13．解析：(1)根据方程式3S＋6KOH2K2S＋K2SO3＋3H2O可知，3 mol S可以和6 mol KOH反应，0.480 g S的物质的量n(S)＝0.015 mol，则需要消耗KOH的物质的量n＝2n(S)＝0.03 mol，需要KOH溶液的体积V＝＝＝0.03 L＝30.0 mL。(2)若S与KOH溶液反应生成K2Sx和K2S2O3，则反应的化学方程式为(2x＋2)S＋6KOH2K2Sx＋K2S2O3＋3H2O，有＝，即＝，解得x＝3。
答案：(1)30.0 (2)3
