高一化学人教版必修1练习：3_1_3 物质的量在化学方程式计算中的应用含解析

高一化学人教版必修1练习：3_1_3 物质的量在化学方程式计算中的应用含解析

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质量为(　　)‎ A.32 g B.6.4 g ‎ C.0.64 g D.3.2 g 解析:n(CuSO4)=0.100 L×0.1 mol·L-1=0.01 mol,由CuSO4+FeFeSO4+Cu,可知n(Cu)=n(CuSO4)=0.01 mol,m(Cu)=0.01 mol×64 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·L-1‎ 解析:设NaAlO2物质的量浓度为c,则 ‎2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2　+　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。‎ 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 C.3∶1∶1 D.1∶1∶1‎ 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溶液或稀硫酸反应生成等量的H2;而Fe只能与稀硫酸反应;由2Al+2OH-+2H2O2AlO‎2‎‎-‎+3H2↑可知,合金中Al的物质的量为‎2‎‎3‎‎×nL‎22.4 L·mol‎-1‎=‎n‎33.6‎mol;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m‎11.2‎ mol;由Fe置换出的H2体积为(m-n) L,故m(Fe)=‎(m-n)L‎22.4 L·mol‎-1‎×56 g·mol-1即‎56(m-n)‎‎22.4‎ g。‎ 答案:(1)2Al+2OH-+2H2O2AlO‎2‎‎-‎+3H2↑‎ n‎33.6‎‎ mol ‎(2)m‎11.2‎‎　‎‎56(m-n)‎‎22.4‎ 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MnO2和HCl的物质的量分别为n(MnO2)=‎8.7 g‎87 g·mol‎-1‎=0.1 mol,n(HCl)=‎1 000 g×36.5%‎‎36.5 g·mol‎-1‎=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)=‎0.1mol×4mol‎1mol=0.4 mol。‎ ‎(2)产生的Cl2在标准状况下的体积为 V(Cl2)=‎0.1mol×22.4 L‎1mol=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+)=2∶3,则Cu2+与Fe3+的物质的量之比为(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.3∶2 B.3∶5 C.3∶4 D.4∶3‎ 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+)=2∶3,则n(Fe3+)=‎2‎‎3‎n(Fe2+)=‎4‎‎3‎a mol,故n(Cu2+)∶n(Fe3+)=a mol∶‎4‎‎3‎a mol=3∶4。‎ 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:Na2O~2Na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),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1∶3‎ 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 L×2 mol·L-1 n(H2)‎ 列比例式‎2mol‎0.1 L×2mol·‎L‎-1‎‎=‎‎3moln(H‎2‎)‎,‎ 解得n(H2)=0.3 mol ‎2mol‎0.1 L×2mol·‎L‎-1‎‎=‎‎2moln(Al)‎‎,解得n(Al)=0.2 mol 由Al与NaOH溶液反应生成的气体为3V L,‎ 得‎3VL‎22.4mol·‎L‎-1‎=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)=‎0.2mol‎0.1 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 ‎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)=‎336×1‎0‎‎-3‎L‎22.4 L·mol‎-1‎×2=3×10-2 mol c(HCl)=‎3×1‎0‎‎-2‎mol‎0.03 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。根据Mg~H2,Al~‎3‎‎2‎H2得:‎ n(Mg)×24 g·mol‎-1‎+n(Al)×27 g·mol‎-1‎=255×1‎0‎‎-3‎gn(Mg)+‎3‎‎2‎n(Al)=‎‎280×1‎0‎‎-3‎L‎22.4 L·mol‎-1‎ 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,因此甲中盐酸过量,混合物反应完全;若乙中盐酸过量,则可产生H2:‎280‎‎255‎×385 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 ‎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)=‎1.15 g‎23 g·mol‎-1‎=0.05 mol ‎2Na+2H2O2NaOH　+　H2↑‎ ‎ 2 mol 2 mol 22.4 L ‎ 0.05 mol n(NaOH) V(H2)‎ ‎2mol‎0.05mol‎=‎2moln(NaOH)‎=‎‎22.4 LV(H‎2‎)‎ n(NaOH)=‎0.05mol×2mol‎2mol=0.05 mol V(H2)=‎0.05mol×22.4 L‎2mol=0.56 L=560 mL ‎(2)c(NaOH)=n(NaOH)‎V‎=‎‎0.05mol‎0.1 L=0.5 mol·L-1‎ 答案:(1)560 mL　(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:‎ ‎①2Na+2H2O2NaOH+H2↑‎ ‎②Na2O+H2O2NaOH ‎③2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑‎ ‎(2)消耗的Al的物质的量为n(Al)=‎0.27 g‎27 g·mol‎-1‎=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,那么由金属钠生成的氢气的物质的量为n(H2)=‎1.12 L‎22.4 L·mol‎-1‎-0.015 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为n(Na+)=0.10 mol+0.010 mol=0.110 mol,n(Na2O)=‎0.110mol-0.070mol‎2‎=0.020 mol,该钠块中钠元素的质量分数为 ‎0.11mol×23 g·mol‎-1‎‎0.070mol×23 g·mol‎-1‎+0.020 mol×62 g·mol‎-1‎‎×100%=89%。‎ 答案:(1)2Na+2H2O2NaOH+H2↑‎ Na2O+H2O2NaOH ‎2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑‎ ‎(2)89% ‎