2024-2025学年新教材高中化学第三章铁金属材料2-2物质的量在化学方程式计算中的应用课时作业含解析新人教版必修第一册

PAGEPAGE8物质的量在化学方程式计算中的应用时间：45分钟eq\a\vs4\al(一、选择题)1．把足量的铁粉投入到溶解有硫酸和硫酸铜的溶液中，充分反应后，剩余金属粉末的质量与原加入铁粉的质量相等，则原溶液中H＋与SOeq\o\al(2－,4)的物质的量浓度之比为(A)A．14 B．27C．12 D．38解析：设原溶液中H2SO4和CuSO4物质的量分别为a和b。Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑，Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu。由题意：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镁粉，再滴入NaOH溶液，当使溶液中的镁离子全部转化为沉淀时，须要NaOH的物质的量为(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镁粉，镁与硫酸反应生成硫酸镁和氢气，再滴入NaOH溶液，生成氢氧化镁和硫酸钠，当使溶液中的镁离子全部转化为沉淀时，溶液恰好为硫酸钠溶液，依据原子守恒，须要NaOH的物质的量为0.02×2＝0.04mol，选C。3．现有一块铝铁合金，欲测定其铝的质量分数，切下Wg合金，溶于盐酸中，再加入过量NaOH溶液，滤出沉淀，将沉淀在空气中充分灼烧，最终得到Wg红棕色粉末。则此合金中铝的质量分数约为(B)A．20% B．30%C．70% D．80%解析：将铝铁合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液，沉淀为氢氧化铁，灼烧后得到的红棕色固体为氧化铁，氧化铁质量等于合金的质量，利用组成可知Fe2O3中O元素的质量等于合金中Al的质量，则合金中Al的质量分数＝氧化铁中氧的质量分数＝eq\f(16×3,160)×100%＝30%。4．已知Na2O2可与H2O(g)、CO2发生反应：2H2O(g)＋2Na2O2=4NaOH＋O2、2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2，现将1molCO2与水蒸气的混合气体通入盛有足量Na2O2的试剂瓶中，充分反应放出气体后称量固体，则试剂瓶中固体质量可能增加(B)A．2g B．20gC．28g D．32g解析：假设通入气体全部为水蒸气，依据反应可得2H2O(g)＋2Na2O2=4NaOH＋O2Δm2mol156g160g(160－156)g1mol2g同理，假设通入气体全部为CO2，依据反应2CO2＋2Na2O2=2Na2CO3＋O2可得1molCO2反应时Δm＝28g，故1molCO2与水蒸气的混合气体与Na2O2充分反应后固体增加的质量介于2g～28g之间，故答案为B。5．用肯定物质的量浓度的NaOH溶液使相同体积的FeSO4溶液和Fe2(SO4)3溶液中的Fe2＋、Fe3＋完全沉淀，若所用的NaOH溶液的体积相同，则FeSO4溶液和Fe2(SO4)3溶液的物质的量浓度之比为(C)A．11B．13C．31 D．32解析：依据关系式2NaOH～FeSO4、6NaOH～Fe2(SO4)3，可知与相同物质的量的NaOH反应消耗的FeSO4和Fe2(SO4)3的物质的量之比为31，在体积相同的状况下，FeSO4溶液和Fe2(SO4)3溶液的物质的量浓度之比为31。6．分别在两份等体积等物质的量浓度的烧碱溶液和稀硫酸中加入过量的铝粉，充分反应后，放出H2气体(相同状况)的体积之比为(C)A．31 B．13C．32 D．11解析：设两份等体积等物质的量浓度的烧碱溶液和稀硫酸中溶质NaOH、H2SO4的物质的量均为3mol，则产生H2的物质的量分别为2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑3mol4.5mol2Al＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2↑3mol3mol故充分反应后，相同状况下产生H2的体积比＝物质的量之比＝4.5mol3mol＝32。7．50g镁、锌、铁的混合物与肯定量的10%的稀硫酸恰好完全反应，将反应后的混合溶液蒸干后可得不含结晶水的固体146g，则反应生成氢气的质量为(B)A．1gB．2gC．3g D．4g解析：不含结晶水的固体是硫酸盐，其中SOeq\o\al(2－,4)的质量是146g－50g＝96g，其物质的量是1mol。氢气的物质的量等于SOeq\o\al(2－,4)的物质的量，故生成氢气的质量是2g。8．将等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100mL2mol·L－1的盐酸反应，试验测得生成气体的体积V(已折合为标准状况)与时间t的关系如图所示，则x值为(B)A．1.12 B．2.24C．4.48 D．无法确定解析：Na既能与酸反应又能与水反应，钠肯定没有剩余；等物质的量的金属Na、Mg、Al完全反应放出氢气的体积比为123，依据图象可知Na、Mg、Al分别与100mL2mol·L－1的盐酸反应放出的氢气一样多，所以Mg、Al都有剩余，盐酸完全反应，放出氢气的体积为0.1L×2mol·L－1×eq\f(1,2)×22.4L·mol－1＝2.24L。9．向500mL2mol·L－1的CuSO4溶液中插入一铁片，反应片刻后取出铁片，洗涤、烘干，称其质量比原来增加2.0g。下列说法错误的是(设反应后溶液的体积不变)(D)A．参与反应的铁的质量是14gB．析出的铜的物质的量是0.25molC．反应后溶液中c(CuSO4)＝1.5mol·L－1D．反应后溶液中c(FeSO4)＝1.5mol·L－1解析：发生反应Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu，依据差量法得56g8g＝m(Fe)2.0g，解得m(Fe)＝14g，A项正确；由于1mol8g＝n(Cu)2.0g，故n(Cu)＝0.25mol，B项正确；原溶液中n(CuSO4)＝0.5L×2mol·L－1＝1mol，反应中消耗n(CuSO4)＝0.25mol，反应后溶液中c(CuSO4)＝eq\f(1mol－0.25mol,0.5L)＝1.5mol·L－1，C项正确；反应后溶液中c(FeSO4)＝eq\f(0.25mol,0.5L)＝0.5mol·L－1，D项错误。10．将0.2mol钠和铝的混合物溶于足量的盐酸中，产生3136mL(标准状况下)氢气，则钠和铝的物质的量之比为(C)A．13 B．31C．41 D．14解析：H2的物质的量为eq\f(3136×10－3L,22.4L·mol－1)＝0.14mol。设混合物中钠和铝的物质的量分别为xmol、ymol，则：2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑21xeq\f(x,2)2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑23yeq\f(3,2)y则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的物质的量之比为41。11．将11.5g钠、9g铝、28g铁分别投入200mL1mol·L－1的盐酸中，下列分析结果正确的是(A)A．钠与盐酸反应最猛烈，产生的气体最多B．铝与盐酸反应的速率仅次于钠，但产生的气体最多C．铁与盐酸反应产生的气体比钠多D．反应结束时产生的气体一样多解析：金属越活泼，和酸反应越猛烈，金属活动性强弱依次是Na>Al>Fe,2Na＋2HCl=2NaCl＋H2↑，11.5g金属钠消耗盐酸的物质的量n(HCl)＝eq\f(11.5,23)mol＝0.5mol>0.2mol，因此金属钠过量，但金属钠能和水反应生成氢气，因此钠反应生成氢气的物质的量为eq\f(1,2)×eq\f(11.5g,23g·mol－1)＝0.25mol，同理，依据2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑、Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑知，铝、铁与盐酸反应时，均是盐酸不足，故二者产生氢气的量相等，产生氢气的物质的量为eq\f(0.2L×1mol·L－1,2)＝0.1mol，故A项正确。12．在FeCl3和CuCl2的混合液中渐渐加入铁粉，溶液中Fe2＋的物质的量浓度和加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示。则该溶液中FeCl3与CuCl2的物质的量浓度之比为(C)A．31B．12C．21 D．11解析：依据氧化性：Fe3＋>Cu2＋，加入铁后会依次发生氧化还原反应：①Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，②Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋，从题图中可知加入2molFe时，发生反应①生成Fe2＋的物质的量为6mol，反应的Fe3＋的物质的量为4mol，即FeCl3为4mol；再加入2mol铁发生反应②，此时生成Fe2＋物质的量为2mol，原溶液中Cu2＋的物质的量为2mol，即CuCl2为2mol；同一溶液中浓度之比等于物质的量之比，所以原溶液中FeCl3、CuCl2的浓度之比为4mol2mol＝21。13．Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气4.48L。下列推断中不正确的是(A)A．参与反应的Mg、Al共0.2molB．参与反应的HCl为0.4molC．Mg、Al在反应中共失去0.4mol电子D．若与足量的稀硫酸反应能产生0.2molH2解析：反应的实质为Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑，n(H2)＝eq\f(4.48L,22.4L·mol－1)＝0.2mol，则参与反应的n(H＋)＝0.4mol，即参与反应的HCl为0.4mol。若换成稀硫酸，同样产生0.2molH2。依据得失电子守恒，由2H＋→H2得电子总数为0.2mol×2＝0.4mol，故C正确。0.2molMg供应0.4mol电子，0.2molAl则供应0.6mol电子，0.2molMg、Al的混合物供应的电子数大于0.4mol，小于0.6mol，A不正确。14．用足量的CO还原13.7g某铅氧化物，把生成的CO2全部通入到过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为8.0g，则此铅氧化物的化学式是(C)A．PbO B．Pb2O4C．Pb3O4 D．PbO2解析：设此铅氧化物的化学式为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、填空题)15．(1)等物质的量的钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，产生的氢气在相同条件下的体积比为123。(2)等质量的钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，产生的氢气在相同条件下的体积比为eq\f(1,23)eq\f(1,12)eq\f(1,9)(或366992)。(3)将物质的量均为0.2mol的钠、镁、铝分别投入100mL1mol·L－1的盐酸中，三者产生的氢气在相同条件下的体积比为211。解析：(1)金属完全反应，令金属的物质的量均为1mol，依据得失电子守恒，Na反应生成氢气的物质的量为eq\f(1mol×1,2)＝0.5mol，Mg反应生成氢气的物质的量为eq\f(1mol×2,2)＝1mol，Al反应生成氢气的物质的量为eq\f(1mol×3,2)＝1.5mol，相同条件下，气体体积之比等于物质的量之比，则等物质的量的Na、Mg、Al生成氢气体积之比＝0.5mol1mol1.5mol＝123。(2)金属完全反应，令金属的质量均为1g，则利用反应关系式：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反应产生氢气的质量分别为eq\f(1,12)g、eq\f(1,9)g，即质量相同的Na、Mg、Al生成氢气的质量之比＝eq\f(1,23)geq\f(1,12)geq\f(1,9)g＝366992。相同条件下，氢气的体积之比等于其质量之比。(3)100mL1mol·L－1的盐酸中H＋物质的量为0.1L×1mol·L－1＝0.1mol，若将0.2mol金属钠、镁、铝分别投入到100mL1mol·L－1的盐酸中，可知三种金属都过量，盐酸不足，但金属钠能与水接着反应生成氢气，所以镁、铝反应生成的氢气一样多，其生成氢气的物质的量为eq\f(0.1mol,2)＝0.05mol，而钠反应生成的氢气最多，其生成氢气的物质的量为eq\f(0.2mol,2)＝0.1mol，故Na、Mg、Al生成氢气的体积比为0.1mol0.05mol0.05mol＝211。16．铝镁合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料。探讨性学习小组的同学，为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列试验方案进行探究。填写下列空白。[试验方案]将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况(约20℃，1.01×105Pa)的体积。[问题探讨](1)同学们拟选用如图所示试验装置完成试验：①你认为最简易的装置连接依次是A接(E)(D)接(G)。(填接口字母符号，可不填满)②试验起先时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，一会儿后稀硫酸也不能顺当滴入锥形瓶。请你帮助分析缘由合金与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大。(2)细致分析试验装置后，同学们经探讨认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；试验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了如图所示的试验装置。(碱式滴定管上的刻度数值上小下大)①装置中导管a的作用是使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺当滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消退由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差。②试验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1mL、V2mL。则产生氢气的体积为V1－V2mL。解析：试验中通过测定气体体积来确定样品中各组分的质量分数，所以装置的连接依次为A、E、D、G；稀硫酸不能滴入的缘由是产生的氢气使锥形瓶内的压强大于外界大气压所