新人教版高中化学必修第一册第三章铁金属材料高效作业17加练一课物质的量应用于化学方程式的计算技巧含解析

物质的量应用于化学方程式的计算技巧  (见学生用书P121)   1．将足量的锌片放入500mLCuSO4溶液中，待充分反应后取出锌片，洗净后称量，发现锌片比原来减轻了0.5g，则该CuSO4溶液的物质的量浓度为　　(　B　)A．0.5mol·L－1　　　　　B．1mol·L－1C．1.5mol·L－1D．2mol·L－1【解析】本题采用“质量差量法”。Zn与CuSO4溶液反应时，置换出来的Cu附着在锌片上。　Zn　＋　Cu2＋===Zn2＋＋Cu　　Δm(固体质量减轻)65g　　1mol　　　　64g　　1gn(Cu2＋)　　　　　　　0.5g＝，解得n(Cu2＋)＝0.5mol，所以c(CuSO4)＝0.5mol÷0.5L＝1mol·L－1，B项正确。2．碳酸氢钠受热易分解为碳酸钠。现加热5.00g碳酸钠和碳酸氢钠的混合物，使碳酸氢钠完全分解，混合物质量减少了0.93g，则原混合物中碳酸钠的质量为(　A　)A．2.48gB．2.58gC．4.16gD．4.41g【解析】本题采用“质量差量法”。碳酸氢钠受热易分解为碳酸钠，从化学方程式分析可知，固体减少的质量就是NaHCO3分解生成的二氧化碳和水的质量，用差量法可快速解题。2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　Δm(固体质量减轻)　168　　　　　　　44　　18　62m(NaHCO3)　　　　　　　　　　0.93g＝，解得m(NaHCO3)＝2.52g，则m(Na2CO3)＝5.00g－2.52g＝2.48g，A项正确。3．将5.6LCO2气体缓慢通过一定量的Na2O2固体后，得到3.36L气体(气体体积均在标准状况下测定)，所得气体的质量为(　C　)A．3.8gB．4.8gC．5.4gD．6.6g【解析】本题采用“体积差量法”。设参加反应的CO2气体的体积为a，生成O2的体积为b，则：2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O2　气体体积减小2　　　　　　　　　　　　1　　　　1a　　　　　　　　　　　　　b　5.6L－3.36L＝2.24L解得a＝4.48L，b＝2.24L，所以3.36L气体中CO2的体积为5.6L－4.48L＝1.12L，O2的体积为2.24L，则3.36L气体的质量为×44g/mol＋×32g/mol＝5.4g，C项正确。4．2mol·L－1的盐酸和硫酸各100mL，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(　C　)A．0.05molB．0.075molC．0.15molD．0.2mol【解析】本题采用“极值法”讨论。n(HCl)＝0.2mol，n(H2SO4)＝0.2mol。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，则说明盐酸不足，硫酸过量；根据盐酸中HCl的物质的量可求出生成0.1molH2，H2SO4反应生成0.15molH2，则反应的铁粉为0.15mol，C项正确。5．由Zn、Fe、Mg、Al四种金属中的两种组成的混合物10g与足量的盐酸反应产生1.0gH2，则混合物中一定含有的金属是(　C　)A．ZnB．FeC．AlD．Mg【解析】本题采用“平均摩尔电子质量法”。Zn、Fe、Mg与盐酸反应后在产物中的化合价均为＋2价，而Al为＋3价，故可用“平均摩尔电子质量法”解题。生成H2的物质的量为＝0.5mol，该混合物的平均摩尔电子质量＝＝10g·mol－1，Zn、Fe、Mg、Al的摩尔电子质量分别为32.5g·mol－1、28g·mol－1、12g·mol－1、9g·mol－1，由于是两种金属组成的混合物，平均摩尔电子质量必介于两种金属的摩尔电子质量之间，故混合物中一定含有金属Al，C项正确。6．部分氧化的Fe­Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.92g，经如下处理：下列说法正确的有(　B　)①滤液A中的阳离子有Fe2＋、Fe3＋、H＋②样品中含氧原子的物质的量为0.03mol③溶解样品的过程中消耗硫酸的总物质的量为0.04mol④V＝224⑤V＝336A．①③④B．②③④C．②③⑤D．①③⑤【解析】由滤液中无Cu2＋可知，滤液中无Fe3＋，样品中加入过量稀硫酸发生反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。滤液中阳离子只有Fe2＋、H＋，无Fe3＋，①错误；因溶液中无Cu2＋，故3.2g滤渣全是铜，滤液经处理最终得到的3.2g固体是Fe2O3，即铁的物质的量为0.04mol，质量是2.24g，故混合物中氧元素的质量是5.92g－2.24g－3.2g＝0.48g，氧原子的物质的量是0.48g÷16g·mol－1＝0.03mol，②正确；消耗的硫酸的物质的量n(H2SO4)＝n(SO)＝n(Fe2＋)＝0.04mol，③正确；5.92g样品中含0.03molO，0.04molFe、0.05molCu，样品可以看做是Fe、FeO、Cu的形式，因氧原子的物质的量是0.03mol，故Fe的物质的量为0.01mol，则可生成0.01mol的H2，标准状况下氢气的体积为224mL，④正确、⑤错误。7．把3.9gMg、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．参加反应的Mg的质量为2.4gB．参加反应的HCl的物质的量为0.4molC．Mg、Al在反应中共失去0.4mol电子D．若与足量的氢氧化钠溶液反应，能产生0.15molH2【解析】反应的化学方程式为Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑和2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，设混合物中Mg的物质的量为x，Al的物质的量为y，由质量守恒得24g/mol×x＋27g/mol×y＝3.9g，由电荷守恒得2x＋3y＝×2＝0.4mol，解得x＝0.05mol，y＝0.1mol，所以参加反应的Mg的质量为1.2g，A项错误；n(H2)＝0.2mol，由氢元素守恒可得，参加反应的HCl的物质的量为0.4mol，B项正确；由电子转移守恒可得，反应中共转移电子0.4mol，C项正确；若与足量的氢氧化钠溶液反应，则只有0.1mol铝反应，由电子转移守恒求得，能生成0.15molH2，D项正确。8．为了检验含有NaHCO3杂质的某Na2CO3样品的纯度，现将w1g样品加热，其质量变为w2g，则该样品的纯度(质量分数)是(　A　)A．B．C．D．【解析】本题采用“质量差量法”。由题意知(w1－w2)g应为NaHCO3分解生成的CO2和H2O的质量，设样品中NaHCO3的质量为x，由此可得如下关系式：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　2×84　　　　　　　　　62x　　　　　　　　　(w1－w2) g则x＝g，故样品纯度为＝＝，A项正确。9．将agFe2O3、Al2O3样品溶解在过量的100mL0.05mol·L－1的盐酸中，然后向其中加入NaOH溶液使Fe3＋、Al3＋刚好完全沉淀，消耗NaOH溶液100mL，则NaOH溶液的物质的量浓度为(　C　)A．0.1mol·L－1B．0.2mol·L－1C．0.05mol·L－1D．无法计算【解析】本题采用“原子守恒法”。n(HCl)＝0.05mol·L－1×0.1L＝0.005mol，加入NaOH溶液使Fe3＋、Al3＋刚好完全沉淀时，溶液中的溶质只有NaCl，根据氯原子守恒，n(NaCl)＝n(HCl)＝0.005mol，根据钠原子守恒，则n(NaOH)＝n(NaCl)＝0.005mol，所以c(NaOH)＝0.005mol÷0.1L＝0.05mol·L－1，C项正确。10．将一定量的Fe、Fe2O3和CuO的混合物放入体积为100mL、物质的量浓度为2.2mol/L的硫酸溶液中，充分反应后，生成气体896mL(标准状况)，得到不溶固体1.28g。过滤后，滤液中的金属离子只有Fe2＋(假设滤液体积仍为100mL)，向滤液中加入2mol/LNaOH溶液至40mL时开始出现沉淀，则滴加NaOH溶液前滤液中FeSO4的物质的量浓度为__1.8__mol/L。【解析】本题采用“关系式法”。与氢氧化钠反应的硫酸的物质的量＝n(NaOH)＝×2mol/L×0.04L＝0.04mol，开始消耗的硫酸的物质的量＝2.2mol/L×0.1L－0.04mol＝0.22mol－0.04mol＝0.18mol，根据题意可知，开始消耗的硫酸与固体反应生成了硫酸亚铁，根据硫酸和硫酸亚铁的关系式计算硫酸亚铁的物质的量浓度。设硫酸亚铁的物质的量浓度为c。H2SO4　～　FeSO41mol　　　　1mol0．18mol　0.1L×cc＝1.8mol/L即硫酸亚铁的物质的量浓度是1.8mol/L。11．某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中铝的质量分数和铝的相对原子质量。(1)A中试剂为__NaOH溶液__。(2)B中发生反应的化学方程式为__2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑__。(3)若实验用铝镁合金的质量为ag，测得氢气体积为bmL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为cg，则铝的相对原子质量为____。(4)实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铝的质量分数将__偏小__(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。【解析】铝镁合金中铝、镁都能与酸反应，但铝能和强碱反应而镁不反应，所以A中的试剂可以选择NaOH溶液。铝的相对原子质量可利用产生的氢气的体积求解，Ar＝＝＝。如果在实验过程中未洗涤过滤所得的不溶物，则残留物的质量偏大，铝的质量偏小，测得铝的质量分数偏小。12．合成氨工业生产中所用的α­Fe催化剂的成分为FeO、Fe2O3。(1)某种α­Fe催化剂中铁、氧的物质的量之比为5∶6，其中二价铁与三价铁的物质的量之比为__3∶2__。(2)当催化剂中二价铁与三价铁的物质的量之比为1∶2时，其催化剂活性最高，此时该催化剂中铁的质量分数为__0.72__(用小数表示，精确到0.01)。(3)以Fe2O3为原料制备上述催化剂，可向Fe2O3中加入适量炭粉，发生反应：2Fe2O3＋C4FeO＋CO2↑。为制得这种活性最高的催化剂，理论上应向320gFe2O3粉末中加入炭粉的质量为__4__g__，实验条件下生成CO2的体积为__8__L__(假设此实验条件下，气体摩尔体积为24L/mol)。【解析】(1)设FeO、Fe2O3的物质的量分别为x、y，则(x＋2y)∶(x＋3y)＝5∶6，解得x∶y＝3∶1，FeO与Fe2O3的物质的量之比为3∶1，则二价铁与三价铁的物质的量之比为3∶(1×2)＝3∶2。(2)当催化剂中二价铁与三价铁的物质的量之比为1∶2时，FeO与Fe2O3物质的量之比为1∶1，则该催化剂中铁的质量分数为≈0.72。(3)n(Fe2O3)＝＝2mol，催化活性最高的催化剂中FeO与Fe2O3的物质的量之比为1∶1，设与C反应的Fe2O3的物质的量为z，反应生成FeO的物质的量为2z，则＝，解得z＝mol；根据化学方程式2Fe2O3＋C4FeO＋CO2↑可得，反应消耗C的物质的量为mol，生成CO2的物质的量为mol，加入炭粉的质量为mol×12g/mol＝4g，实验条件下生成的CO2的体积为mol×24L/mol＝8L。13．欲测定某铝铜合金的组成，进行了如下实验：称取粉末状样品1.0g，量取某浓度的盐酸20mL，先往样品中加入盐酸10mL，收集到标准状况下的气体224mL；然后，再加入盐酸10mL，又收集到标准状况下的气体112mL。试求：(1)所取盐酸的物质的量浓度。(2)样品中铝的质量分数。答：(1)2.0mol/L　(2)27%【解析】由题意，当加入10mL盐酸时，生成标准状况下224mLH2(0.01mol)，此时盐酸完全反应，因此盐酸的浓度为＝2.0mol/L；当再加10mL盐酸时，只生成112mLH2(0.005mol)，说明铝完全反应，根据反应2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，生成0.015molH2，需消耗n(Al)＝0.01mol，w(Al)＝×100%＝27%。14．17.4gMnO2与240mL10mol/L的盐酸(足量)混合加热(不考虑盐酸挥发)，使其充分反应后，再向溶液中加入足量的AgNO3溶液。计算：(1)产生的气体在标准状况下的体积。(2)产生沉淀的质量。答：(1)4.48L　(2)287g【解析】(1)n(MnO2)＝m÷M＝17.4g÷87g/mol＝0.2mol，n(HCl)＝0.24L×10mol/L＝2.4mol，n(MnO2)∶n(HCl)＝0.2mol∶2.4mol＝1∶12，根据化学方程式MnO2＋4HCl(浓) MnCl2＋2H2O＋Cl2↑可知，两者反应的物质的量之比是1∶4，浓盐酸过量，反应产生Cl2要以MnO2为标准，n(Cl2)＝n(MnO2)＝0.2mol，所以产生的气体在标准状况下的体积为V(Cl2)＝0.2mol×22.4L/mol＝4.48L。(2)反应后的溶液中含有n(Cl－)＝2.4mol－0.2mol×2＝2mol，向反应后的溶液中加入足量的AgNO3溶液，发生反应Ag＋＋Cl－===AgCl↓，则反应产生沉淀的物质的量n(AgCl)＝n(Cl－)＝2mol，则沉淀质量为m(AgCl)＝2mol×143.5g/mol＝287g。15．铁、铜混合粉末20.0g加入100mL5.0mol·L－1FeCl3溶液中，剩余固体质量为5.2g(忽略反应前后溶液体积变化)。求：(1)反应后溶液中FeCl2的物质的量浓度。(2)原固体混合物中铜的质量分数。答：(1)6.5mol·L－1　 (2)58%【解析】本题采用“讨论法”。铁的还原性强于铜，氯化铁首先氧化铁。(1)固体剩余，则氯化铁全部反应。如果铜不参与反应，根据Cl－守恒可知氯化亚铁的物质的量是0.1L×5.0mol·L－1×＝0.75mol，因此消耗铁的物质的量是0.75mol－0.5mol＝0.25mol，质量是14g，而固体减少的质量是20.0g－5.2g＝14.8g，所以铜部分反应。设混合溶液中氯化亚铁和氯化铜的物质的量分别是x、y，则x＋y＝0.75mol、(x－0.5mol)×56g·mol－1＋64g·mol－1×y＝20.0g－5.2g，解得x＝0.65mol、y＝0.1mol，因此反应后溶液中FeCl2的物质的量浓度为0.65mol÷0.1L＝6.5mol·L－1。(2)原固体混合物中铜的质量分数是×100%＝58%。16．将50.7g碳酸钠、硫酸钠和氯化钠的混合物分成两等份。一份加入足量的盐酸，产生气体在标准状况下的体积为1.12L；另一份加入足量的氯化钡溶液，过滤，得难溶性固体33.15g。计算原混合物中碳酸钠、硫酸钠、氯化钠的物质的量。答：n(Na2CO3)＝0.1mol　n(Na2SO4)＝0.2moln(NaCl)＝0.2mol【解析】①Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑1mol　　　　　　　　　　　　22.4L　n(Na2CO3)　　　　　　　　　　　1.12Ln(Na2CO3)＝＝0.05mol，所以原混合物中n(Na2CO3)＝0.1mol。②设氯化钡消耗硫酸钠的物质的量为x.Na2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2NaCl　x　　　　　　　　xNa2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl0．05mol　　　　　0.05mol233g·mol－1×x＋197g·mol－1×0.05mol＝33.15gx＝0.1mol。所以原混合物中含Na2SO40.2mol。③n(NaCl)＝＝0.2mol。所以原混合物中含NaCl0.2mol。