2024-2025學年新教材高中化學第三章鐵金屬材料2-2物質的量在化學方程式計算中的應用課時作業(yè)含解析新人教版必修第一冊

PAGEPAGE8物質的量在化學方程式計算中的應用時間：45分鐘eq\a\vs4\al(一、選擇題)1．把足量的鐵粉投入到溶解有硫酸和硫酸銅的溶液中，充分反應后，剩余金屬粉末的質量與原加入鐵粉的質量相等，則原溶液中H＋與SOeq\o\al(2－,4)的物質的量濃度之比為(A)A．14 B．27C．12 D．38解析：設原溶液中H2SO4和CuSO4物質的量分別為a和b。Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑，F(xiàn)e＋CuSO4=FeSO4＋Cu。由題意：56(a＋b)＝64b，eq\f(a,b)＝eq\f(1,7)，c(H＋)c(SOeq\o\al(2－,4))＝eq\f(2a,a＋b)＝eq\f(1,4)。2．取含有0.02mol的硫酸溶液，先投入0.24g鎂粉，再滴入NaOH溶液，當使溶液中的鎂離子全部轉化為沉淀時，須要NaOH的物質的量為(C)A．0.02mol B．0.03molC．0.04mol D．0.01mol解析：取含有0.02mol的硫酸溶液，先投入0.24g鎂粉，鎂與硫酸反應生成硫酸鎂和氫氣，再滴入NaOH溶液，生成氫氧化鎂和硫酸鈉，當使溶液中的鎂離子全部轉化為沉淀時，溶液恰好為硫酸鈉溶液，依據(jù)原子守恒，須要NaOH的物質的量為0.02×2＝0.04mol，選C。3．現(xiàn)有一塊鋁鐵合金，欲測定其鋁的質量分數(shù)，切下Wg合金，溶于鹽酸中，再加入過量NaOH溶液，濾出沉淀，將沉淀在空氣中充分灼燒，最終得到Wg紅棕色粉末。則此合金中鋁的質量分數(shù)約為(B)A．20% B．30%C．70% D．80%解析：將鋁鐵合金粉末溶于足量鹽酸中，加入過量NaOH溶液，沉淀為氫氧化鐵，灼燒后得到的紅棕色固體為氧化鐵，氧化鐵質量等于合金的質量，利用組成可知Fe2O3中O元素的質量等于合金中Al的質量，則合金中Al的質量分數(shù)＝氧化鐵中氧的質量分數(shù)＝eq\f(16×3,160)×100%＝30%。4．已知Na2O2可與H2O(g)、CO2發(fā)生反應：2H2O(g)＋2Na2O2=4NaOH＋O2、2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2，現(xiàn)將1molCO2與水蒸氣的混合氣體通入盛有足量Na2O2的試劑瓶中，充分反應放出氣體后稱量固體，則試劑瓶中固體質量可能增加(B)A．2g B．20gC．28g D．32g解析：假設通入氣體全部為水蒸氣，依據(jù)反應可得2H2O(g)＋2Na2O2=4NaOH＋O2Δm2mol156g160g(160－156)g1mol2g同理，假設通入氣體全部為CO2，依據(jù)反應2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2可得1molCO2反應時Δm＝28g，故1molCO2與水蒸氣的混合氣體與Na2O2充分反應后固體增加的質量介于2g～28g之間，故答案為B。5．用肯定物質的量濃度的NaOH溶液使相同體積的FeSO4溶液和Fe2(SO4)3溶液中的Fe2＋、Fe3＋完全沉淀，若所用的NaOH溶液的體積相同，則FeSO4溶液和Fe2(SO4)3溶液的物質的量濃度之比為(C)A．11B．13C．31 D．32解析：依據(jù)關系式2NaOH～FeSO4、6NaOH～Fe2(SO4)3，可知與相同物質的量的NaOH反應消耗的FeSO4和Fe2(SO4)3的物質的量之比為31，在體積相同的狀況下，F(xiàn)eSO4溶液和Fe2(SO4)3溶液的物質的量濃度之比為31。6．分別在兩份等體積等物質的量濃度的燒堿溶液和稀硫酸中加入過量的鋁粉，充分反應后，放出H2氣體(相同狀況)的體積之比為(C)A．31 B．13C．32 D．11解析：設兩份等體積等物質的量濃度的燒堿溶液和稀硫酸中溶質NaOH、H2SO4的物質的量均為3mol，則產生H2的物質的量分別為2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑3mol4.5mol2Al＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2↑3mol3mol故充分反應后，相同狀況下產生H2的體積比＝物質的量之比＝4.5mol3mol＝32。7．50g鎂、鋅、鐵的混合物與肯定量的10%的稀硫酸恰好完全反應，將反應后的混合溶液蒸干后可得不含結晶水的固體146g，則反應生成氫氣的質量為(B)A．1gB．2gC．3g D．4g解析：不含結晶水的固體是硫酸鹽，其中SOeq\o\al(2－,4)的質量是146g－50g＝96g，其物質的量是1mol。氫氣的物質的量等于SOeq\o\al(2－,4)的物質的量，故生成氫氣的質量是2g。8．將等物質的量的金屬Na、Mg、Al分別與100mL2mol·L－1的鹽酸反應，試驗測得生成氣體的體積V(已折合為標準狀況)與時間t的關系如圖所示，則x值為(B)A．1.12 B．2.24C．4.48 D．無法確定解析：Na既能與酸反應又能與水反應，鈉肯定沒有剩余；等物質的量的金屬Na、Mg、Al完全反應放出氫氣的體積比為123，依據(jù)圖象可知Na、Mg、Al分別與100mL2mol·L－1的鹽酸反應放出的氫氣一樣多，所以Mg、Al都有剩余，鹽酸完全反應，放出氫氣的體積為0.1L×2mol·L－1×eq\f(1,2)×22.4L·mol－1＝2.24L。9．向500mL2mol·L－1的CuSO4溶液中插入一鐵片，反應片刻后取出鐵片，洗滌、烘干，稱其質量比原來增加2.0g。下列說法錯誤的是(設反應后溶液的體積不變)(D)A．參與反應的鐵的質量是14gB．析出的銅的物質的量是0.25molC．反應后溶液中c(CuSO4)＝1.5mol·L－1D．反應后溶液中c(FeSO4)＝1.5mol·L－1解析：發(fā)生反應Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu，依據(jù)差量法得56g8g＝m(Fe)2.0g，解得m(Fe)＝14g，A項正確；由于1mol8g＝n(Cu)2.0g，故n(Cu)＝0.25mol，B項正確；原溶液中n(CuSO4)＝0.5L×2mol·L－1＝1mol，反應中消耗n(CuSO4)＝0.25mol，反應后溶液中c(CuSO4)＝eq\f(1mol－0.25mol,0.5L)＝1.5mol·L－1，C項正確；反應后溶液中c(FeSO4)＝eq\f(0.25mol,0.5L)＝0.5mol·L－1，D項錯誤。10．將0.2mol鈉和鋁的混合物溶于足量的鹽酸中，產生3136mL(標準狀況下)氫氣，則鈉和鋁的物質的量之比為(C)A．13 B．31C．41 D．14解析：H2的物質的量為eq\f(3136×10－3L,22.4L·mol－1)＝0.14mol。設混合物中鈉和鋁的物質的量分別為xmol、ymol，則：2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑21xeq\f(x,2)2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑23yeq\f(3,2)y則eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＋y＝0.2，,\f(x,2)＋\f(3,2)y＝0.14，))解得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(x＝0.16，,y＝0.04，))故Na和Al的物質的量之比為41。11．將11.5g鈉、9g鋁、28g鐵分別投入200mL1mol·L－1的鹽酸中，下列分析結果正確的是(A)A．鈉與鹽酸反應最猛烈，產生的氣體最多B．鋁與鹽酸反應的速率僅次于鈉，但產生的氣體最多C．鐵與鹽酸反應產生的氣體比鈉多D．反應結束時產生的氣體一樣多解析：金屬越活潑，和酸反應越猛烈，金屬活動性強弱依次是Na>Al>Fe,2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑，11.5g金屬鈉消耗鹽酸的物質的量n(HCl)＝eq\f(11.5,23)mol＝0.5mol>0.2mol，因此金屬鈉過量，但金屬鈉能和水反應生成氫氣，因此鈉反應生成氫氣的物質的量為eq\f(1,2)×eq\f(11.5g,23g·mol－1)＝0.25mol，同理，依據(jù)2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑、Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑知，鋁、鐵與鹽酸反應時，均是鹽酸不足，故二者產生氫氣的量相等，產生氫氣的物質的量為eq\f(0.2L×1mol·L－1,2)＝0.1mol，故A項正確。12．在FeCl3和CuCl2的混合液中漸漸加入鐵粉，溶液中Fe2＋的物質的量濃度和加入鐵粉的物質的量之間的關系如圖所示。則該溶液中FeCl3與CuCl2的物質的量濃度之比為(C)A．31B．12C．21 D．11解析：依據(jù)氧化性：Fe3＋>Cu2＋，加入鐵后會依次發(fā)生氧化還原反應：①Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，②Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋，從題圖中可知加入2molFe時，發(fā)生反應①生成Fe2＋的物質的量為6mol，反應的Fe3＋的物質的量為4mol，即FeCl3為4mol；再加入2mol鐵發(fā)生反應②，此時生成Fe2＋物質的量為2mol，原溶液中Cu2＋的物質的量為2mol，即CuCl2為2mol；同一溶液中濃度之比等于物質的量之比，所以原溶液中FeCl3、CuCl2的濃度之比為4mol2mol＝21。13．Mg、Al組成的混合物與足量鹽酸反應，產生標準狀況下的氫氣4.48L。下列推斷中不正確的是(A)A．參與反應的Mg、Al共0.2molB．參與反應的HCl為0.4molC．Mg、Al在反應中共失去0.4mol電子D．若與足量的稀硫酸反應能產生0.2molH2解析：反應的實質為Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑，n(H2)＝eq\f(4.48L,22.4L·mol－1)＝0.2mol，則參與反應的n(H＋)＝0.4mol，即參與反應的HCl為0.4mol。若換成稀硫酸，同樣產生0.2molH2。依據(jù)得失電子守恒，由2H＋→H2得電子總數(shù)為0.2mol×2＝0.4mol，故C正確。0.2molMg供應0.4mol電子，0.2molAl則供應0.6mol電子，0.2molMg、Al的混合物供應的電子數(shù)大于0.4mol，小于0.6mol，A不正確。14．用足量的CO還原13.7g某鉛氧化物，把生成的CO2全部通入到過量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后質量為8.0g，則此鉛氧化物的化學式是(C)A．PbO B．Pb2O4C．Pb3O4 D．PbO2解析：設此鉛氧化物的化學式為PbxOy，有：PbxOy～y[O]～yCO～yCO2～yCaCO316y100ym(O)＝1.28g8.0g所以m(Pb)＝13.7g－1.28g＝12.42gxy＝eq\f(mPb,MPb)eq\f(mO,MO)＝eq\f(12.42g,207g/mol)eq\f(1.28g,16g/mol)＝34。eq\a\vs4\al(二、填空題)15．(1)等物質的量的鈉、鎂、鋁分別與足量鹽酸反應，產生的氫氣在相同條件下的體積比為123。(2)等質量的鈉、鎂、鋁分別與足量鹽酸反應，產生的氫氣在相同條件下的體積比為eq\f(1,23)eq\f(1,12)eq\f(1,9)(或366992)。(3)將物質的量均為0.2mol的鈉、鎂、鋁分別投入100mL1mol·L－1的鹽酸中，三者產生的氫氣在相同條件下的體積比為211。解析：(1)金屬完全反應，令金屬的物質的量均為1mol，依據(jù)得失電子守恒，Na反應生成氫氣的物質的量為eq\f(1mol×1,2)＝0.5mol，Mg反應生成氫氣的物質的量為eq\f(1mol×2,2)＝1mol，Al反應生成氫氣的物質的量為eq\f(1mol×3,2)＝1.5mol，相同條件下，氣體體積之比等于物質的量之比，則等物質的量的Na、Mg、Al生成氫氣體積之比＝0.5mol1mol1.5mol＝123。(2)金屬完全反應，令金屬的質量均為1g，則利用反應關系式：2Na～H2↑4621gm列比例式可得：m＝eq\f(1g×2,46)＝eq\f(1,23)g；同理可得1gMg、Al反應產生氫氣的質量分別為eq\f(1,12)g、eq\f(1,9)g，即質量相同的Na、Mg、Al生成氫氣的質量之比＝eq\f(1,23)geq\f(1,12)geq\f(1,9)g＝366992。相同條件下，氫氣的體積之比等于其質量之比。(3)100mL1mol·L－1的鹽酸中H＋物質的量為0.1L×1mol·L－1＝0.1mol，若將0.2mol金屬鈉、鎂、鋁分別投入到100mL1mol·L－1的鹽酸中，可知三種金屬都過量，鹽酸不足，但金屬鈉能與水接著反應生成氫氣，所以鎂、鋁反應生成的氫氣一樣多，其生成氫氣的物質的量為eq\f(0.1mol,2)＝0.05mol，而鈉反應生成的氫氣最多，其生成氫氣的物質的量為eq\f(0.2mol,2)＝0.1mol，故Na、Mg、Al生成氫氣的體積比為0.1mol0.05mol0.05mol＝211。16．鋁鎂合金已成為飛機制造、化工生產等行業(yè)的重要材料。探討性學習小組的同學，為測定某含鎂3%～5%的鋁鎂合金(不含其他元素)中鎂的質量分數(shù)，設計下列試驗方案進行探究。填寫下列空白。[試驗方案]將鋁鎂合金與足量稀硫酸溶液反應，測定生成氣體在通常狀況(約20℃，1.01×105Pa)的體積。[問題探討](1)同學們擬選用如圖所示試驗裝置完成試驗：①你認為最簡易的裝置連接依次是A接(E)(D)接(G)。(填接口字母符號，可不填滿)②試驗起先時，先打開分液漏斗上口的玻璃塞，再輕輕打開其活塞，一會兒后稀硫酸也不能順當?shù)稳脲F形瓶。請你幫助分析緣由合金與稀硫酸反應放熱且生成氣體，使錐形瓶中氣體壓強變大。(2)細致分析試驗裝置后，同學們經(jīng)探討認為以下兩點會引起較大誤差：稀硫酸滴入錐形瓶中，即使不生成氫氣，也會將瓶內空氣排出，使所測氫氣體積偏大；試驗結束時，連接廣口瓶和量筒的導管中有少量水存在，使所測氫氣體積偏小。于是他們設計了如圖所示的試驗裝置。(堿式滴定管上的刻度數(shù)值上小下大)①裝置中導管a的作用是使分液漏斗內氣體壓強與錐形瓶內氣體壓強相等，打開分液漏斗活塞時稀硫酸能順當?shù)蜗?；滴入錐形瓶的稀硫酸的體積等于進入分液漏斗的氣體體積，從而消退由于加入稀硫酸引起的氫氣體積誤差。②試驗前后堿式滴定管中液面讀數(shù)分別為V1mL、V2mL。則產生氫氣的體積為V1－V2mL。解析：試驗中通過測定氣體體積來確定樣品中各組分的質量分數(shù)，所以裝置的連接依次為A、E、D、G；稀硫酸不能滴入的緣由是產生的氫氣使錐形瓶內的壓強大于外界大氣壓所