化学第二节 金属材料第2课时课时作业

第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用

基 础 达 标

一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)

1．相同质量的两份铝，分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液中，放出的氢气在同温同压下的体积比为(　B　)

A．1∶6 B．1∶1

C．2∶3 D．3∶2

解析：由2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2H2O＋2NaOH===2NaAlO2＋3H2可知，酸、碱均过量，铝完全反应，相同质量的两份铝，产生的H2是相等的，生成H2的体积比为1∶1。

2．实验室利用反应2KClO32KCl＋3O2↑制取氧气，24.5 g KClO3参加反应，得到标准状况下的氧气的体积是(　D　)

A．2.24 L B．4.48 L

C．44.8 L D．6.72 L

解析：24.5 g KClO3的物质的量为：

＝0.2 mol，

2KClO32KCl＋3O2↑

2 mol　　　　　　　3 mol

0．2 mol　　　　　　n(O2)

由＝，解得n(O2)＝0.3 mol，

V(O2)＝0.3 mol×22.4 L·mol－1＝6.72 L，

故选D。

3．把一小块钠放入足量水中，会发生如下反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。下列有关该反应的说法正确的是(　D　)

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。

4．将23 g钠投入m1 g足量水中得a g溶液，将24 g镁投入m2 g足量盐酸中得到b g溶液。若m1＝m2，则a与b的关系是(　C　)

A．a>b B．a<b

C．a＝b D．无法确定

解析：由于m1＝m2，所以只需比较反应后溶液增加的质量即可。用差量法可知，23 g钠投入水中放出1 g氢气，溶液增重22 g,24 g镁投入盐酸中放出2 g氢气，溶液增重22 g，所以反应后a＝b。

5．n g金属溶于足量的盐酸时生成m mol H2，若该金属的化合价为＋2价，则该金属的相对原子质量为(　A　)

A. B．

C. g·mol－1 D． g·mol－1

解析：＋2价金属M和足量的盐酸反应，化学方程式为M＋2HCl===MCl2＋H2↑，生成m mol H2，根据化学方程式可知，金属为m mol，所以该金属的摩尔质量为n g/m mol＝ g·mol－1，相对原子质量在数值上和摩尔质量相等，所以该金属的相对原子质量为。故选A。

6．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3∶2

B．质量之比为3∶2

C．摩尔质量之比为2∶3

D．失去的电子数之比为8∶9

解析：根据题图，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)＝3∶2，Mg、Al的摩尔质量之比为8∶9，则Mg、Al的质量之比为4∶3。

7．a g铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液恰好完全反应后，得到a g铜，则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为(　A　)

A．7∶1 B．1∶7

C．7∶8 D．8∶7

解析：设参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量分别为x、y。

Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu

x　　x　　　　　　　x

Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑

y　　y

由题意得：56(x＋y)＝64x

解得：x∶y＝7∶1。

二、非选择题

8．已知：①碳酸钠高温下不分解；②碳酸氢钠受热发生分解反应：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。充分加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物19 g，完全反应后固体质量减轻了3.1 g，求：

(1)原混合物中碳酸钠的质量是  10.6  g。

(2)在剩余固体中，加入过量盐酸，反应后放出二氧化碳的体积(标准状况)是  3.36  L。

解析：(1)设混合物中碳酸氢钠的质量为m，则：

2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑　质量减少Δm

168 g　　　　　106 g　　　　　　　　　62 g

m　　　　　　　　　　　　　　　　　　3.1 g

故m＝×168 g＝8.4 g，

则碳酸钠的质量为19 g－8.4 g＝10.6 g。

(2)剩余固体为碳酸钠，质量为19 g－3.1 g＝15.9 g，

物质的量为＝0.15 mol，

根据碳原子守恒可知，生成二氧化碳的物质的量为0.15 mol，标准状况下的体积为0.15 mol×22.4 L·mol－1＝3.36 L。

9．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　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑　，合金中Al的物质的量是　 mol　。

(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　 g　。

解析：合金中Al既能与NaOH溶液反应，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－＋2H2O===2AlO＋3H2↑可知，合金中Al的物质的量为×＝ mol；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 mol；由Fe置换出的H2体积为(m－n) L，故m(Fe)＝×56 g·mol－1即 g。

综 合 提 升

一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)

1．将铁加入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100 mL 2 mol·L－1NaOH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(　BC　)

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Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

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＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

2 mol　　2 mol　　　　　　　　　　　3 mol

n(Al)　　0.1 L×2 mol·L－1　　　　n(H2)

列比例式＝

解得n(H2)＝0.3 mol

由Al与NaOH溶液反应生成的气体为3V L，

得＝0.3 mol，则V＝2.24。再根据反应Fe＋2HCl===FeCl2＋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)＝＝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正确；盐酸与NaOH溶液中溶质的物质的量浓度之比为1∶1，D错误。

2．已知还原性I－>Fe2＋>Br－。有一混合溶液，其中只含有Fe2＋、Cl－、Br－、I－。其中Cl－、Br－、I－的个数比为2∶3∶4，向该溶液中通入氯气，使溶液中Cl－和Br－的个数比为3∶1，则通入氯气的物质的量与溶液中剩余的Fe2＋物质的量之比为(　C　)

A．9∶1 B．6∶2

C．7∶3 D．7∶4

解析：设Cl－、Br－、I－的物质的量分别是2 mol、3 mol、4 mol，根据电荷守恒，2n(Fe2＋)＝n(Cl－)＋n(Br－)＋n(I－)，则n(Fe2＋)＝4.5 mol；设消耗氯气物质的量为x mol，由于还原性I－>Fe2＋>Br－，则先发生反应Cl2＋2I－===2Cl－＋I2、后发生反应Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋，与I－反应消耗2 mol Cl2，则与亚铁离子反应的氯气是(x－2)mol，所以剩余的亚铁离子是(8.5－2x)mol，此时溶液中氯离子是(2＋2x)mol，溶液中Cl－和Br－的个数比为3∶1，即(2＋2x)mol∶3 mol＝3∶1，解得x＝3.5，所以剩余亚铁离子是1.5 mol，则通入氯气的物质的量与溶液中剩余Fe2＋的物质的量之比为3.5 mol∶1.5 mol＝7∶3，答案选C。

3．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　AB　)

A．1 mol Na在空气中完全燃烧，转移的电子数为NA

B．常温下，2.7 g铝与足量NaOH溶液反应，消耗0.1NA个水分子

C．0.1 mol Fe与足量水蒸气反应生成H2的分子数为0.1NA

D．11.2 L Cl2含有的原子数为NA

解析：1 mol Na在空气中完全燃烧生成0.5 mol Na2O2，转移1 mol电子，A项正确；铝与NaOH溶液发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，2.7 g (0.1 mol)Al消耗0.1 mol H2O，B项正确；根据反应3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2,0.1 mol Fe完全反应生成 mol H2，C项错误；在标准状况下，11.2 L Cl2的物质的量为0.5 mol，含有的原子数为NA，但题中未给出标准状况的条件，D项错误。

二、非选择题

4．将2.5 g碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠的固体混合物完全溶于水制成稀溶液，然后向该溶液中逐滴加入1 mol·L－1盐酸，所加入盐酸的体积与产生二氧化碳的体积(标准状况)关系如图所示。

(1)写出OA段所发生反应的离子方程式：　H＋＋OH－===H2O、CO＋H＋===HCO　。

(2)当加入35 mL盐酸时，所产生的二氧化碳的体积(标准状况)是  0.224_L  。

(3)计算原混合物中Na2CO3的质量分数为　42.4%　。

5．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(标准状况下)，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：

　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑　；

　Na2O＋H2O===2NaOH　；

　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑　。

(2)消耗Al的物质的量为  0.010_mol  。

(3)末被氧化的金属钠的物质的量为  0.070_mol  。

(4)Na2O的物质的量为  0.020_mol  。

解析：该实验中发生的反应可表示为①2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，②Na2O＋H2O===2NaOH，③2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。消耗Al的物质的量为n(Al)＝＝0.010 mol，生成氢气的物质的量为n(H2)＝0.015 mol，那么由金属钠生成氢气的物质的量为n(H2)＝－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)＝＝0.020 mol。

6．如图是某学校实验室从化学试剂商店买回来的氢氧化钠试剂标签上的部分内容。某同学从该试剂瓶中取出24.0 g固体，配成1 L溶液，请计算：

(1)所得氢氧化钠溶液的物质的量浓度为  0.6_mol·L－1  。

(2)从所得氢氧化钠溶液中取出200 mL于一烧杯中，投入足量的金属铝，完全反应后，产生的气体在标准状况下的体积为  4.032_L  。

解析：(1)n(NaOH)＝＝＝0.6 mol，

c(NaOH)＝＝＝0.6 mol·L－1。

(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑

　　　　2 mol　　　　　　　　　　22.4 L×3

　　　　0.6 mol·L－1×0.2 L　　　　　V

＝，V＝4.032 L。

7．把1.1 g铁、铝混合物溶于200 mL 5 mol·L－1盐酸中，反应后盐酸的浓度变为4.6 mol·L－1(溶液体积变化忽略不计)。求：

(1)反应中消耗HCl的物质的量。

(2)该混合物中铝、铁的物质的量。

答案：(1)0.08 mol　(2)0.02 mol　0.01 mol

解析：(1)消耗HCl的物质的量：0.2 L×5 mol·L－1－0.2 L×4.6 mol·L－1＝0.08 mol。

(2)设Al、Fe的物质的量分别为x、y。

2Al　＋　6HCl===2AlCl3＋3H2↑

2 mol　　6 mol

　x　　　3x

Fe　＋　2HCl===FeCl2＋H2↑

1 mol　　2 mol

　y　　　2y

得x＝0.02 mol，y＝0.01 mol。