2024-2025学年高中化学第三章金属及其化合物1-2铝与氢氧化钠溶液的反应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1

PAGEPAGE7铝与氢氧化钠溶液的反应物质的量在化学方程式计算中的应用时间：45分钟满分：100分一、选择题(每小题4分，共48分)1．有关Al与NaOH溶液反应的说法正确的是(D)A．Al是还原剂，NaOH及H2O均是氧化剂B．还原产物是H2，且由H2O还原所得的H2与NaOH还原所得的H2物质的量之比为21C．此反应说明铝具有两性，铝的活泼性比只具有金属性的金属弱D．此反应中，只有水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂2．等量镁铝合金粉末分别与下列四种过量物质充分反应，放出氢气最多的是(B)A．NaOH溶液 B．H2SO4稀溶液C．蔗糖溶液 D．NaCl溶液3．镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积(V)与时间(t)的关系如图所示。反应中镁和铝的(A)A．物质的量之比为32B．质量之比为32C．摩尔质量之比为23D．失去的电子数之比为89解析：依据题图，Mg、Al产生H2的体积相等，则Mg、Al失去的电子数相等，2×n(Mg)＝3×n(Al)，故n(Mg)n(Al)＝32，Mg、Al的摩尔质量之比为89，则Mg、Al的质量之比为43。4．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)。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．11 B．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．等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为56，则甲、乙两烧杯中的反应状况可能分别是(B)A．甲、乙中都是铝过量B．甲中铝过量，乙中碱过量C．甲中酸过量，乙中铝过量D．甲中酸过量，乙中碱过量解析：生成氢气的体积比即物质的量之比为n(甲)n(乙)＝56，设甲中产生H25mol，则乙中产生H26mol。甲：2Al＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2↑233eq\f(10,3)mol5mol5mol乙：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑2234mol4mol6mol甲、乙中加入的铝是等量的，甲中n(H2SO4)和乙中n(NaOH)相等，故甲中铝过量4mol－eq\f(10,3)mol＝eq\f(2,3)mol，乙中氢氧化钠过量5mol－4mol＝1mol。7．将某铁铝合金样品等分成两份，一份加入足量盐酸，另一份加入足量NaOH溶液，同温同压下产生的气体体积之比为32，则样品中铁、铝的物质的量之比为(C)A．32B．21C．34 D．43解析：设每份样品中铁、铝的物质的量分别为x、y，产生的气体分别为3mol、2mol。依据Fe～H2，Al～eq\f(3,2)H2，可得：x＋eq\f(3,2)y＝3mol；Fe与NaOH溶液不反应，则有Al～eq\f(3,2)H2，eq\f(3,2)y＝2mol，解得x＝1mol，y＝eq\f(4,3)mol，故样品中铁、铝的物质的量之比为34。8．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。9．等体积的盐酸和苛性钠溶液，分别与两份足量的铝粉反应，在相同条件下产生氢气的体积比为13，则盐酸和苛性钠溶液的物质的量浓度之比为(A)A．11 B．21C．31 D．23解析：依据2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑，可知产生氢气的体积比为13，须要盐酸和氢氧化钠的物质的量之比为22＝11，溶液的体积相同，故盐酸和苛性钠溶液的物质的量浓度之比也为11。10．等物质的量的Fe、Mg、Al与同体积、同浓度的HCl反应，产生H2的体积相同(相同状况)，下列推断正确的是(D)A．反应掉的三种金属的质量相等B．反应后三种金属质量相等C．所用盐酸均过量D．三种金属可以都有剩余解析：在题目条件下产生相同的氢气，反应掉的三种金属的质量和剩余金属的质量均不相等，假如盐酸过量，则产生的氢气的体积不相等。11．将amol钠和amol铝一同投入mg足量水中，所得溶液密度为dg·mL－1，该溶液中溶质的质量分数为(C)A.eq\f(82a,46a＋m)%B.eq\f(8200a,46a＋2m)%C.eq\f(8200a,46a＋m)%D.eq\f(8200a,69a＋m)%解析：由于2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑amolamoleq\f(a,2)mol2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑amolamolamoleq\f(3,2)amol即amol钠与水反应生成的NaOH恰好被amolAl消耗掉，所得溶液为NaAlO2溶液。则w(NaAlO2)＝eq\f(82a,23a＋27a＋m－2a×2)×100%＝eq\f(8200a,46a＋m)%。12．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。二、非选择题(共52分)13．(10分)下表是某种常见金属M的部分性质。颜色状态硬度密度熔点导电性导热性延展性银白色固体较小2.70g/cm3660.4℃良好良好良好将该金属M投入稀盐酸或NaOH溶液中，均可产生大量的无色气体。依据上述信息回答下列问题。(1)金属M是铝(填名称)。(2)试推断金属M的一种用途作导线(合理答案均可)。(3)金属M的活动性比铜强(填“强”或“弱”)，推断的事实依据是M能与酸反应放出氢气，而铜不能。(4)请写出金属M与NaOH溶液反应的化学方程式2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑。(5)现有一种合金，可能由M、Fe和Ag中的两种或三种组成。某学生为了弄清晰该合金的成分，设计了下列试验探究方案，请填写有关内容。解析：(1)依据表中给出的部分性质知，能与稀盐酸和NaOH溶液反应生成无色气体的金属M应是铝。(2)铝的导电性好，可用于制导线；导热性好，可用于制炊具；延展性好，可用于糖果包装等。(3)在金属活动性依次表中Al是氢前面的金属，能与盐酸或稀H2SO4反应生成H2；Cu是氢后金属，不能与盐酸或稀H2SO4反应。(5)在金属活动性依次表中Al、Fe是氢前面的金属，Ag是氢后面的金属，因此可以利用Al能与NaOH溶液反应来检验Al的存在；利用Fe能与盐酸或稀H2SO4反应，进一步来确定Fe、Ag的存在。14．(10分)托盘天平两边各放一个盛有等质量稀盐酸(各含nmolHCl)的甲、乙两个烧杯，调整天平，天平达平衡。然后在甲、乙烧杯中分别投入amolMg和bmolAl，充分反应后，天平仍保持平衡。(1)若天平两边酸均过量，则甲、乙两边净增量分别为22ag，24b(2)若天平两边酸均用完，金属均过量，则甲、乙两边产生的H2的质量相等(填“相等”或“不相等”)，由此推出ab＝98。解析：设amolMg完全反应后增重x。Mg＋2H＋=Mg2＋＋H2↑增重2422224aeq\f(24,22)＝eq\f(24a,x)x＝22a。同理，bmolAl完全反应后增重24b。因为产生的H2质量相等，且天平平衡，则加入的Mg、Al质量相等24a＝27b，所以ab＝915．(10分)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℃，1.01×105[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致；导管a的作用是平衡气压，使液体能够顺当滴下，同时消退硫酸的滴入对气体体积的影响。16．(11分)一块表面已被氧化为氧化钠的钠块17.0g，投入50g水中，最多能产生0.2g气体，则：(1)涉及的化学方程式为2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，Na2O＋H2O=2NaOH。(2)钠块中钠的质量是4.6_g。(3)钠块中氧化钠的质量是12.4_g。(4)原来钠块中被氧化的钠的质量是9.2_g。(5)设所得溶液的体积为50mL，求所得溶液溶质物质的量浓度是12_mol·L－1。解析：(1)该过程中涉及的化学方程式有2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，Na2O＋H2O=2NaOH；(2)(3)反应生成氢气的质量为0.2g，则2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑462m(Na)0.2gm(Na)＝eq\f(46×0.2g,2)＝4.6g；m(NaO)＝17.0g－4.6g＝12.4g；(4)m(Na2O)＝12.4g，则被氧化成氧化钠的金属钠的质量＝12.4g×eq\f(46,62)＝9.2g；(5)原样品中钠元素的质量＝4.6g＋9.2g＝13.8g，钠元素的物质的量＝eq\f(13.8g,23g·mol－1)＝0.6mol，依据钠守恒得，溶液中氢氧化钠的物质的量＝0.6mol，则氢氧化钠的浓度＝eq\f(0.6mol,0.05L)＝12mol·L－1。17．(11分)已知MnO2与浓盐酸反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up17(△))MnCl2＋Cl