2024人教版新教材高中化学必修第一册
第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
基础过关练
题组一 根据化学方程式中正比关系计算
1.标准状况下,3.25 g锌与足量的盐酸反应生成x L氢气。下列比例式正确的是( )
A.Zn+2HCl ZnCl2+H2↑
1 mol 1 mol
3.25 g x L
B.Zn+2HCl ZnCl2+H2↑
65 g 1 L
3.25 g x L
C.Zn+2HCl ZnCl2+H2↑
1 mol 22.4 L
0.05 mol x L
D.Zn+2HCl ZnCl2+H2↑
65 g 1 mol
3.25 g x L
2.(2022山东泰安一中月考)在10 mL 0.01 mol/L的纯碱溶液中,不断搅拌并逐滴加入1.2 mL 0.05 mol/L的盐酸,完全反应后,在标准状况下生成CO2的体积为( )
A.1.344 mL B.0 mL C.2.24 mL D.0.67 mL
题组二 列方程组进行计算
3.将3.9 g Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应,产生氢气4.48 L(标准状况下)。下列推断中正确的是( )
A.参加反应的HCl为0.2 mol
B.Mg、Al在反应中共失去0.2 mol电子
C.参加反应的Mg为2.4 g
D.若与足量的氢氧化钠溶液反应能产生0.15 mol H2
4.把10.2 g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中,得到6.72 L(标准状况下)H2。试计算:
(1)该合金中铝的质量分数为 ;
(2)该合金中镁与铝的物质的量之比为 ;
(3)该合金溶于足量的盐酸中,产生H2的体积(标准状况下)为 。
题组三 利用差量法进行计算
5.(2022吉林长春二中期中)Na2CO3和NaHCO3的混合物27.4 g,加热至质量不再减小,得到残余固体21.2 g,则Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为( )
A.1∶1 B.1∶2 C.3∶2 D.1∶3
6.(2021辽宁省实验中学月考)将8 g铁片放入200 mL CuSO4溶液中,Cu2+全部被置换后,取出附有铜的铁片洗涤、干燥、称重,其质量变为8.2 g,则原溶液中CuSO4的物质的量浓度是( )
A.0.125 mol·L-1 B.0.175 mol·L-1
C.0.25 mol·L-1 D.0.5 mol·L-1
题组四 利用关系式法进行计算
7.(2022河南部分名校月考)现有34.5 g由Fe、Al、Fe2O3、Al2O3组成的混合物,将其完全溶解在230 mL 4 mol·L-1的硫酸溶液中,收集到标准状况下3.36 L气体。已知混合物中Fe、Fe2O3、Al、Al2O3的质量分数分别为16.2%、46.4%、7.8%、29.6%,欲使溶液中的金属离子完全沉淀,应加入5 mol·L-1NaOH溶液的体积是( )
A.200 mL B.368 mL C.458 mL D.560 mL
8.硫黄制硫酸时发生的反应有S+O2 SO2、2SO2+O2 2SO3、SO3+H2O H2SO4。
由硫黄制取硫酸的关系式是 。假设64 g硫黄完全反应,可制取硫酸的质量是 。
能力提升练
题组一 化学计算方法的综合应用
1.(2022黑龙江大庆实验中学期中)向Fe3O4和铁屑的混合物中加入足量的稀硫酸至固体完全溶解,所得溶液中不含Fe3+,而产生的Fe2+和H2的物质的量之比为3∶1,则原混合物中Fe3O4和Fe的物质的量之比为( )
A.1∶1 B.1∶2 C.1∶3 D.1∶4
2.(2022河南开封期中联考)200 ℃时,11.6 g二氧化碳和水蒸气的混合气体与足量的过氧化钠充分反应后固体质量增加了3.6 g。下列说法中正确的是( )
A.二氧化碳与水蒸气的分子数目之比为4∶1
B.二氧化碳与水蒸气的质量之比为11∶8
C.反应中有8 g氧气放出
D.参加反应的过氧化钠的质量为19.5 g
3.铁与铝可形成Fe3Al、Fe2Al5、Fe2Al7及FeAl3等一系列金属互化物(铁和铝仍保持原来独立的化学性质)。回答下列问题:
(1)相同物质的量的下列金属互化物与足量稀盐酸反应,产生氢气的量最多的是
(填字母)。
a.Fe3Al b.Fe2Al5 c.Fe2Al7 d.FeAl3
(2)39 g Fe3Al与一定量1 mol/L的盐酸恰好完全反应,生成FeCl2和AlCl3,同时生成氢气。
①Fe3Al和盐酸反应的化学方程式为 。
②消耗盐酸的体积为 ,产生标准状况下氢气的体积为 。
题组二 与图像相结合的化学计算
4.(2022安徽皖北联盟联考)一定量CO2通入500 mL某浓度的NaOH溶液中得到溶液A,向溶液A中逐滴滴入稀盐酸,加入n(HCl)与生成n(CO2)的关系如图所示。下列有关叙述错误的是( )
A.XY段发生反应的离子方程式为HC+H+ H2O+CO2↑
B.原溶液中c(NaOH)=6 mol/L
C.通入的CO2气体体积为44.8 L
D.溶液A中含Na2CO3和NaHCO3各1 mol
5.(2021河南洛阳期末)将钠、铝混合物共10.0 g投入适量水中充分反应,并测定生成H2的量,若混合物中钠与铝的质量之比为x,如图为生成H2的物质的量随x的变化关系示意图(随着x的不断增大,产生H2的物质的量越来越接近b1 mol)。以下判断不正确的是( )
A.a1= B.a2= C.b1= D.b2=
6.(2022浙江杭州期中联考)为测定某天然碱(xNa2CO3·yNaHCO3·zH2O)的组成,取4.04 g天然碱样品,逐滴加入1 mol/L的盐酸,产生的CO2体积(标准状况下)与加入盐酸的体积关系如图所示,请回答下列问题:
(1)最终产生的CO2的物质的量为 mol。
(2)该天然碱的化学式为 。
答案全解全析
基础过关练
1.C 2.B 3.D 5.B 6.A 7.B
1.C 比例式应注意单位要“上下一致,左右相当”。
2.B 纯碱溶液中滴加盐酸,依次发生反应:①Na2CO3+HCl NaCl+NaHCO3、②NaHCO3+HCl NaCl+CO2↑+H2O,n(Na2CO3)=10×10-3 L×0.01 mol/L=10-4mol,n(HCl)=1.2×10-3 L×0.05 mol/L=6×10-5mol,则n(HCl)∶n(Na2CO3)<1∶1,溶液中只发生反应①,不生成气体,B项正确。
3.D 镁、铝与盐酸发生反应:Mg+2HCl MgCl2+H2↑、2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑,n(H2)==0.2 mol,根据H原子守恒可知,参加反应的HCl的物质的量为0.2 mol×2=0.4 mol,A错误;根据得失电子守恒可知,Mg、Al在反应中失去的电子数等于氢离子得到的电子数,共0.2 mol×2=0.4 mol,B错误;设Mg的物质的量为x mol,Al的物质的量为y mol,则有24x+27y=3.9,2x+3y=0.4,联立二式,解得x=0.05,y=0.1,则参加反应的Mg的质量为0.05 mol×24 g/mol=1.2 g,C错误;若与足量的氢氧化钠溶液反应,镁与氢氧化钠溶液不发生反应,铝与氢氧化钠溶液反应生成氢气:2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑,则能产生H2的物质的量为=0.15 mol,D正确。
4.答案 (1)52.9% (2)1∶1 (3)11.2 L
解析 (1)把镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中,镁与NaOH溶液不反应,只有Al能与NaOH溶液反应,则:
2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑
2 mol 3×22.4 L
n(Al) 6.72 L
解得n(Al)=0.2 mol,m(Al)=0.2 mol×27 g/mol=5.4 g,
铝的质量分数为5.4 g÷10.2 g×100%≈52.9%。
(2)m(Mg)=10.2 g-5.4 g=4.8 g,n(Mg)=4.8 g÷24 g/mol=0.2 mol,n(Mg)∶n(Al)=0.2 mol∶0.2 mol=1∶1。
(3)该合金溶于足量盐酸中,设由镁生成的氢气为V1(H2),由铝生成的氢气为V2(H2),根据镁、铝与盐酸反应的化学方程式可知:
Mg+2HCl MgCl2+H2↑
1 mol 22.4 L
0.2 mol V1(H2)
2Al+6HCl 2AlCl3+3H2↑
2 mol 3×22.4 L
0.2 mol V2(H2)
解得V1(H2)=4.48 L,V2(H2)=6.72 L。
产生H2的总体积(标准状况下)V总=V1(H2)+V2(H2)=4.48 L+6.72 L=11.2 L。
5.B 加热时只有NaHCO3分解,减少的质量为27.4 g-21.2 g=6.2 g,根据差量法可得
2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O Δm
168 g 62 g
16.8 g 6.2 g
则n(NaHCO3)=0.2mol,m(Na2CO3)=27.4 g-16.8 g=10.6 g,n(Na2CO3)=
0.1 mol,故n(Na2CO3)∶n(NaHCO3)=0.1 mol∶0.2 mol=1∶2,B项正确。
6.A 设原溶液中硫酸铜的物质的量为x mol,则:
Fe + CuSO4 FeSO4+Cu~Δm
1 mol 64 g-56 g
x mol 8.2 g-8 g
=,解得x=0.025,则原溶液中CuSO4的物质的量浓度为=0.125 mol·L-1。
7.B 34.5 g混合物完全溶解在H2SO4溶液中生成硫酸盐,H2SO4可能剩余,再向溶液中加入NaOH溶液,使溶液中的金属阳离子完全转化为氢氧化物沉淀并生成Na2SO4,由S守恒可知溶液中存在关系:Na+~2S,即n(Na+)=2n(S),则V(NaOH溶液)==0.368 L,即368 mL,B项正确。
8.答案 S~H2SO4 196 g
解析 根据题给化学方程式(或根据硫原子守恒)可得关系式S~H2SO4,则制取硫酸的质量为×98 g·mol-1=196 g。
方法指导
当已知量和未知量之间是靠多个反应来联系时,只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系,利用“关系式”即可进行简便计算。
(1)根据化学方程式确定关系式
写出发生反应的化学方程式,根据量的关系写出关系式。
(2)根据原子守恒确定关系式。
能力提升练
1.C 2.C 4.C 5.D
1.C 根据题意可知铁屑与Fe3O4中+3价Fe反应生成Fe2+,H2SO4中H由+1价降至0价,设原混合物中含x mol Fe,y mol Fe3O4,Fe3O4得电子为2y mol,Fe失电子为2x mol。则H2SO4得电子为(2x-2y)mol,生成n(H2)= mol=(x-y) mol,结合产生Fe2+和H2的物质的量之比为3∶1,即(x+3y)∶(x-y)=3∶1,解得x∶y=3∶1,故C项正确。
2.C 设原混合气体中二氧化碳、水蒸气的质量分别为x g、y g,结合差量法得
2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2 Δm
2×44 56
x
2Na2O2+2H2O(g) 4NaOH+O2 Δm
2×18 4
y
则x+y=11.6、+=3.6,解得x=4.4,y=7.2。则N(CO2)∶N(H2O)=n(CO2)∶n(H2O)=1∶4,A项错误;m(CO2)∶m(H2O)=
4.4∶7.2=11∶18,B项错误;根据质量守恒可知生成m(O2)=11.6 g-3.6 g=8 g,C项正确;n(O2)=8 g÷32 g/mol=0.25 mol,则参加反应的n(Na2O2)=0.5 mol,即m(Na2O2)=0.5 mol×78 g/mol=39 g,D项错误。
3.答案 (1)c (2)①2Fe3Al+18HCl 6FeCl2+2AlCl3+9H2↑
②1.8 L 20.16 L
解析 (1)相同物质的量的金属互化物与足量稀盐酸反应,有:1 mol Fe3Al~4.5 mol H2,1 mol Fe2Al5~9.5 mol H2,1 mol Fe2Al7~12.5 mol H2,1 mol FeAl3~5.5 mol H2,可知Fe2Al7生成的H2最多。
(2)①Fe3Al和盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铝和氢气,则化学方程式为2Fe3Al+18HCl 6FeCl2+2AlCl3+9H2↑;②39 g Fe3Al的物质的量为=0.2 mol,则Fe为0.6 mol,Al为0.2 mol,生成0.6 mol FeCl2、0.2 mol AlCl3,根据氯原子守恒可知消耗HCl的物质的量为(0.6 mol×2+0.2 mol×3)=1.8 mol,消耗1 mol/L的盐酸的体积为=1.8 L,同时生成氢气,根据氢原子守恒可知生成H2的物质的量为0.9 mol,在标准状况下的体积为0.9 mol×22.4 L/mol=20.16 L。
4.C 本题是结合图像考查元素化合物与化学计算的试题。
第一步:分析图像所表示的含义
加入1 mol HCl未生成气体,再加入2 mol HCl生成2 mol气体。
第二步:结合图像确定溶液A的成分
开始未产生气体,是Na2CO3转化为NaHCO3,XY段是NaHCO3与盐酸反应,故溶液A中含Na2CO3和NaHCO3各1 mol。
第三步:结合图像写出各段反应的化学方程式
0~X段:Na2CO3+HCl NaCl+NaHCO3
XY段:NaHCO3+HCl NaCl+CO2↑+H2O
结合上述分析可写出XY段反应的离子方程式为HC+H+ H2O+CO2↑,A项正确;根据溶液A中含Na2CO3和NaHCO3均为1 mol,可知原溶液中含3 mol NaOH,则c(NaOH)==6 mol/L,B项正确;产生CO2的量和通入CO2的量相同,均为2 mol,其在标准状况下的体积为2 mol×22.4 L/mol=44.8 L,该选项中未指明气体所处的条件,C项错误;结合上述分析可知D项正确。
反思升华
结合图像考查元素化合物、化学计算的试题相对较多,解答这类试题,要能看清楚图像所表示的含义,能写出相关的化学方程式,结合图像中特殊点和有关数据能确定物质的成分等,在做题时可能要用到守恒法和讨论法等。
5.D 钠、铝混合物投入水中发生的反应有:2Na+2H2O 2NaOH+H2↑、2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2↑。随着x增大,钠的质量逐渐增大,生成H2的体积也增大,当Na、Al的物质的量相等时,Na反应生成的NaOH与Al恰好完全反应,此时产生H2最多,之后随着Na质量增加,Al的质量减少,导致生成的H2逐渐减少,假设最终完全为Na,则生成的H2的物质的量为b1 mol,结合反应可以计算出b1 mol= mol×= mol,即b1=,C项正确。根据分析可知,x=a1时铝过量,生成氢气的物质的量为 mol,设钠的物质的量为y mol,此时铝过量,结合反应可知参加反应的铝的物质的量也是y mol,根据得失电子守恒可得:0.5y+1.5y=,解得y=,则混合物中铝的物质的量为= mol,则a1=( mol×23 g/mol)∶( mol×27 g/mol)=,A正确;当铝和钠的物质的量相等时,生成氢气的量最大,a2=23 g/mol∶27 g/mol=,B正确;当钠和铝的物质的量相等时,生成氢气的物质的量为b2 mol,设此时铝和钠的物质的量都是z mol,则23z+27z=10.0,解得z=0.2,则生成氢气的物质的量为0.2 mol×+0.2 mol×=0.4 mol= mol,即b2=,D错误。
6.答案 (1)0.03
(2)2Na2CO3·NaHCO3·6H2O
解析 (1)随着向样品中逐滴加入1 mol/L的盐酸,依次发生反应Na2CO3+HCl NaHCO3+NaCl和NaHCO3+HCl NaCl+CO2↑+H2O,产生标准状况下V(CO2)=672 mL,则n(CO2)==0.03 mol。
(2)由NaHCO3+HCl NaCl+CO2↑+H2O可知,产生0.03 mol CO2需消耗0.03 mol HCl,盐酸的浓度为1 mol/L,则需30 mL该盐酸,故恰好完全反应时加入盐酸为20 mL+30 mL=50 mL,并得到NaCl溶液,由Cl原子守恒可知溶液中含NaCl为1 mol/L×50×10-3 L=0.05 mol,即该天然碱样品中含Na元素为0.05 mol、C元素为0.03 mol,设Na2CO3与NaHCO3的物质的量分别为x、y,则,解得x=0.02 mol,y=0.01 mol,则结晶水的物质的量为=0.06 mol,故Na2CO3、NaHCO3与结晶水的物质的量之比为2∶1∶6,则该天然碱的化学式为2Na2CO3·NaHCO3·6H2O。
精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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