2022年新教材高中化学 第三章 铁 金属材料 第二节 第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用提升训练（含解析）新人教版必修第一册.docx

1、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比例关系计算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+H21 mol 1 mol3.25 g x LB.Zn+2HCl ZnCl2+H265 g 1 L3.25 g x LC.Zn+2HCl ZnCl2+H21 mol 22.4 L0.05 mol x LD.Zn+2HCl ZnCl2+H265 g 1 mol3.25 g x L2.分别向盛有等物质的量浓度的稀硫酸和氢氧化钠溶液的烧杯中加入足量的铝,反应后放出的气体体积在标准状况下为12,则所取稀硫酸

2、和氢氧化钠溶液的体积比为()A.12B.34C.32D.613.(2021山西太原五中高一上阶段检测)一定质量的铝铁合金溶于足量的NaOH溶液中,完全反应后产生3.36 L(标准状况下)气体;用同样质量的铝铁合金完全溶于足量的盐酸中,在标准状况下产生5.6 L的气体,则该合金中铝、铁的物质的量之比为(深度解析)A.11B.25C.32D.35题组二列方程组进行化学计算4.(2021黑龙江齐齐哈尔高一上期末)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 molB.Mg、Al在反应中共失去0.2 mol电

3、子C.参加反应的Mg为2.4 gD.若与足量的氢氧化钠溶液反应能产生0.15 mol H25.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。深度解析6.在标准状况下进行如下实验:甲、乙、丙三个烧杯中各盛有300 mL相同浓度的盐酸,分别加入质量不同、组成相同的镁铝合金粉末,有关数据如下表所示。甲乙丙合金质量(mg)510765918气体体积(mL)560672672(1)求盐酸中溶质的物质的量浓度。(2)求合金中镁、铝

4、的质量分数。题组三用差量法进行计算7.(2021辽宁省实验中学高一上月考)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 molL-1B.0.175 molL-1C.0.25 molL-1 D.0.5 molL-18.一定质量的碳和8 g氧气在恒容密闭容器中于高温下反应,恢复到原来的温度,测得容器内的压强变为原来的1.4倍,则参加反应的碳的质量为()A.2.4 gB.3 gC.4.2 gD.6 g题组四用关系式法进行计算9.已知氢氧化铝在氢氧化钠溶液中可以溶解。

5、现有Al、CuO、Fe2O3组成的混合物共10.0 g,放入500 mL某浓度的盐酸中,混合物完全溶解,当再加入250 mL 2.0 mol/L的NaOH溶液时,得到的沉淀最多。则上述盐酸的浓度为()A.0.5 mol/LB.1.0 mol/LC.2.0 mol/LD.3.0 mol/L10.硫黄制硫酸时发生的反应有S+O2 SO22SO2+O2 2SO3SO3+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。深度解析能力提升练题组一化学计算方法的综合应用1.(2021重庆江津中学高一开学考试,)将a g铝铁合金投入足量的NaOH溶液中产生6.72 L

6、气体(标准状况);将a g同样的铝铁合金投入足量的盐酸中,产生11.2 L气体(标准状况)。则该合金中,铝、铁的物质的量之比为()A.11B.21C.32D.352.(2021江西赣州高一期末,)常温时,将0.1 mol Fe(NO3)3和2 mol HCl溶于水得2 L混合溶液,然后向该溶液中投入m g铁粉使其充分反应后,滴加KSCN溶液不变红色。下列有关说法正确的是()A.由于氧化性Fe3+H+,故首先发生的反应是Fe+2Fe3+ 3Fe2+B.当加入16.8 g铁粉时,可生成标准状况下6.72 L气体C.在铁粉充分反应后的溶液中,铁元素以Fe2+和Fe3+的形式存在D.m至少等于28,反

7、应过程中溶液的质量一直在减小3.(2020浙江温州高一期末,)已知:Cu2O+H2SO4 Cu+CuSO4+H2O。某红色粉末样品可能含有Fe2O3和Cu2O中的一种或两种,为探究其组成,取少量样品加入过量稀硫酸。下列有关说法正确的是()A.若固体全部溶解,则发生的离子反应只有Fe2O3+6H+ 2Fe3+3H2OB.若固体部分溶解,则样品中一定含有Cu2O,一定不含有Fe2O3C.若固体全部溶解,再滴加KSCN溶液,溶液不变红色,则样品中n(Fe2O3)n(Cu2O)=21D.另取a g样品在空气中充分加热至质量不再变化,称其质量为b g(ba),则混合物中Cu2O的质量分数为9(b-a)/

8、a(Cu2O在空气中加热生成CuO)4.(2021河南郑州高一月考,)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.Fe3Alb.Fe2Al5c.Fe2Al7d.FeAl3(2)39 g Fe3Al与一定量1 mol/L的盐酸恰好完全反应,生成氯化亚铁和氯化铝,同时生成氢气。Fe3Al和盐酸反应的化学方程式为。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5.(双选)(2020山东潍坊高一期末,)

9、已知:2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4 K2SO4+2MnSO4+5Fe2(SO4)3+8H2O。将一定量的硫酸酸化的KMnO4溶液与FeSO4溶液混合,充分反应后再向所得溶液中加入KI溶液,混合溶液中Fe3+的物质的量随加入KI的物质的量的变化关系如图所示。下列说法错误的是()A.AB段发生I-被MnO4-氧化的反应B.BC段发生的反应为2Fe3+2I- 2Fe2+I2C.开始时加入KMnO4的物质的量为0.15 molD.开始时加入FeSO4的物质的量为1.25 mol6.(2021河南洛阳高一期末,)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

10、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=13B.a2=2327C.b1=523D.b2=7207.(2020江西上饶高一月考,)把一块镁铝合金投入1 mol/L盐酸里,待合金完全溶解后,往溶液里加入1 mol/L NaOH溶液,生成沉淀的物质的量随加入NaOH溶液体积变化的关系如图A所示。下列说法中不正确的是()图A图B图C提示:Al(OH)3+OH- AlO2-+2H2O;Al(OH)3不溶于水,NaAlO2可溶于水。A.a的取值范围为0a50B.n(Mg)n(Al)的

11、最大值为2.5C.若将关系图改为B图时,则a的取值范围为80a90D.若将关系图改为C图时,则a的取值范围为75a90答案全解全析基础过关练1.C2.B3.A4.D7.A8.C9.B1.C比例式应注意单位要“上下一致,左右相当”。2.B为方便计算,令生成的氢气的物质的量分别为3 mol和6 mol,消耗的H2SO4的物质的量为x,消耗氢氧化钠的物质的量为y,则:2Al+3H2SO4 2Al2(SO4)3+3H2 3 3 x 3 molx=33mol3=3 mol2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2 2 3 y 6 moly=26mol3=4 mol稀硫酸和氢氧化钠溶液的物质的量

12、浓度相等,稀硫酸和氢氧化钠溶液的体积比等于溶质H2SO4、NaOH的物质的量的之比,即所取稀硫酸和氢氧化钠溶液的体积比为34。3.A合金溶于足量的NaOH溶液中,铝和氢氧化钠溶液反应:2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2,产生氢气3.36 L(标准状况下),其物质的量为3.36 L22.4 L/mol=0.15 mol,由化学方程式可知铝的物质的量为0.15 mol23=0.1 mol;合金溶于足量的盐酸中,Fe、Al都与盐酸反应产生氢气,等量的Al与足量的氢氧化钠溶液、盐酸反应产生氢气体积相等,则Fe与盐酸反应生成的氢气体积为5.6 L-3.36 L=2.24 L,其物质的量

13、为2.24 L22.4 L/mol=0.1 mol,根据Fe+2HCl FeCl2+H2可知铁的物质的量为0.1 mol,故合金中铝、铁的物质的量之比为0.1 mol0.1 mol=11。方法指导本题考查与化学方程式相关的计算,确定等量的Al与足量的氢氧化钠溶液、盐酸反应产生氢气的体积相等是解题关键。4.D镁、铝与盐酸发生反应:Mg+2HCl MgCl2+H2、2Al+6HCl 2AlCl3+3H2,n(H2)=4.48 L22.4 L/mol=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 mol2=0.4 mol,A错误;根据得失电子守恒可知,Mg、Al在反应中失去

14、的电子数等于氢离子得到的电子数,共0.2 mol2=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 mol24 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0.1mol32=0.15 mol,D正确。5.答案(1)52.9%(2)11(3)11.2 L解析(1)把镁铝合金的粉末放入过量的烧碱

15、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+3H22 mol 322.4 Ln(Al) 6.72 L解得n(Al)=0.2 mol,m(Al)=0.2 mol27 g/mol=5.4 g,铝的质量分数为5.4 g10.2 g100%52.9%。(2)m(Mg)=10.2 g-5.4 g=4.8 g,n(Mg)=4.8 g24 g/mol=0.2 mol,n(Mg)n(Al)=0.2 mol0.2 mol=11。(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

16、程式可知:Mg+2HCl MgCl2+H21 mol 22.4 L0.2 mol V1(H2)2Al+6HCl 2AlCl3+3H22 mol 322.4 L0.2 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。方法指导化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比,而非质量之比;计算时,各种物质不一定都用物质的量表示,也可以用质量表示,气态物质还可以用体积表示,但要注意物质的量与其他各物理量之间的换算关系,只要做到“上下一致,左右相当”即可。

17、6.答案(1)0.2 molL-1(2)(Mg)=47.1%,(Al)=52.9%解析(1)甲中盐酸过量,丙中合金过量。盐酸中HCl的物质的量可根据丙中产生氢气的体积进行计算。由于n(H2)=0.672 L22.4 Lmol-1=0.03 mol,故c(HCl)=0.03mol20.3 L=0.2 molL-1。(2)甲中盐酸过量,则合金全部参加反应。设合金中镁、铝的物质的量分别为x、y,则有24 gmol-1x+27 gmol-1y=0.51 g,x+32y=0.560 L22.4 Lmol-1=0.025 mol,解得x=0.01 mol,y=0.01 mol。则(Mg)=0.01mol2

18、4 gmol-10.51 g100%47.1%,(Al)=1-47.1%=52.9%。7.A设原溶液中硫酸铜的物质的量为x mol,则:Fe+CuSO4 FeSO4+Cum 1 mol 64 g-56 g x mol 8.2 g-8 g1molxmol=8 g0.2 g,解得x=0.025,则原溶液中CuSO4的物质的量浓度为0.025mol0.2 L=0.125 molL-1。8.C由化学方程式:C+O2 CO2和2C+O2 2CO可知,当产物全部是CO2时,气体的物质的量不变,温度和体积不变时气体的压强不变;当产物全部是CO时,气体的物质的量变为原来的2倍,温度和体积不变时压强变为原来的2

19、倍,现在气体压强变为原来的1.4倍,故产物中既有CO2又有CO。n(O2)=8 g32 gmol-1=0.25 mol,由阿伏加德罗定律的推论可知,气体压强变为原来的1.4倍,故气体的物质的量变为原来的1.4倍,则n(气体)=0.25 mol(1.4-1)=0.1 mol。2C+ O2 2COn(气体)2 mol 1 mol 1 mol0.2 mol 0.1 mol 0.1 molC+ O2 CO20.15 mol 0.15 mol则生成CO消耗0.1 mol O2,生成CO2消耗0.15 mol O2。故n(C)=0.2 mol+0.15 mol=0.35 mol,m(C)=0.35 mol

20、12 gmol-1=4.2 g。9.BAl、CuO、Fe2O3组成的混合物与盐酸反应生成AlCl3、CuCl2、FeCl3,HCl可能有剩余,向反应后的溶液中加入NaOH溶液,得到的沉淀最多时,应生成Al(OH)3、Cu(OH)2、Fe(OH)3,此时溶液中溶质为NaCl。根据钠原子守恒可得关系式NaClNaOH,则n(NaCl)=n(NaOH)=0.25 L2.0 mol/L=0.5 mol,根据氯原子守恒可得关系式HClNaCl,则n(HCl)=n(NaCl)=0.5 mol,盐酸的物质的量浓度为0.5 mol0.5 L=1.0 mol/L。10.答案SH2SO4196 g解析根据题给化学

21、方程式(或根据硫原子守恒)可得关系式SH2SO4,则制取硫酸的质量为64 g32 gmol-198 gmol-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.A2.B3.D5.CD6.D7.C1.A铁不与氢氧化钠反应,铝与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O 2NaAlO2+3H2,产生6.72 L氢气,氢气的物质的量为0.3 mol,则n(Al)=0.2 m

22、ol,相同质量的铝铁合金,与盐酸反应生成11.2 L氢气,氢气的物质的量为0.5 mol,根据关系式2Al3H2、FeH2,可知0.2 mol Al与盐酸完全反应生成氢气0.3 mol,Fe与盐酸完全反应生成氢气的物质的量为0.5 mol-0.3 mol=0.2 mol,则n(Fe)=0.2 mol,故铝、铁的物质的量之比为0.2 mol0.2 mol=11。2.BFe(NO3)3和HCl溶于水,溶液中相当于有HNO3,HNO3氧化性强于Fe3+,故首先发生的反应是Fe与HNO3的反应,A错误。0.1 mol Fe(NO3)3和2 mol HCl溶于水得到的溶液中n(NO3-)=0.3 mol

23、,16.8 g铁粉的物质的量为0.3 mol,加入铁粉发生的反应为Fe+4H+NO3- Fe3+NO+2H2O,生成的气体为0.3 mol NO,在标准状况下的体积为6.72 L,B正确。由滴加KSCN溶液不变红色,可知溶液中不存在Fe3+,C错误。由溶液中不存在Fe3+可知,Fe至少发生两个反应:Fe+4H+NO3- Fe3+NO+2H2O、Fe+2Fe3+ 3Fe2+,反应中消耗0.3 mol Fe、1.2 mol H+,反应后溶液中n(Fe3+)=0.4 mol,则反应中消耗0.2 mol Fe,即Fe的物质的量至少为0.3 mol+0.2 mol=0.5 mol,质量至少为28 g;若

24、发生反应后Fe还有剩余,则发生反应:Fe+2H+ Fe2+H2,三个反应过程中溶液的质量一直在增加,D错误。3.D若固体是Fe2O3和Cu2O的混合物,放入足量稀硫酸中会有Cu生成,Cu能将Fe3+还原为Fe2+,Fe3+过量时固体能完全溶解,故A错误;若固体是Fe2O3和Cu2O的混合物,放入足量稀硫酸中会有Cu生成,Cu能将Fe3+还原为Fe2+,Fe3+不足时剩余铜,故B错误;若固体全部溶解,再滴加KSCN溶液,溶液不变红色,说明溶液中没有Fe3+,因为Cu2O溶于硫酸生成Cu和CuSO4,而H2SO4不能溶解Cu,所以样品中一定有Fe2O3,且Fe3+与Cu恰好完全反应,反应的有关离子

25、方程式为Fe2O3+6H+ 2Fe3+3H2O、Cu2O+2H+ Cu+Cu2+H2O、2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+,说明样品中n(Fe2O3)n(Cu2O)=11,故C错误;Cu2O2CuOm144 g 16 gm(Cu2O) (b-a)gm(Cu2O)=144 g(b-a) g16 g=9(b-a)g,故混合物中Cu2O的质量分数为9(b-a) gag=9(b-a)/a,D正确。4.答案(1)c(2)2Fe3Al+18HCl 6FeCl2+2AlCl3+9H21.8 L20.16 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 Fe3Al4.5 mol H2,1

26、 mol Fe2Al59.5 mol H2,1 mol Fe2Al712.5 mol H2,1 mol FeAl35.5 mol H2,可知Fe2Al7生成的H2最多。(2)Fe3Al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;39 g Fe3Al的物质的量为39 g195 g/mol=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 mol2+0.2 mol3)=1.8 mol,消耗1 mol/L的盐酸

27、的体积为1.8mol1mol/L=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 mol22.4 L/mol=20.16 L。5.CD开始加入KI溶液时,Fe3+的物质的量并不减少,说明Fe3+没有被还原,则被还原的应该是过量的MnO4-,A项正确;BC段Fe3+的物质的量开始减少,因此发生了Fe3+和I-之间的氧化还原反应,B项正确;BC段一共消耗了0.75 mol的I-,由2Fe3+2I- 2Fe2+I2可以看出消耗Fe3+的物质的量为0.75 mol,根据题干给的化学方程式推出要产生0.75 mol Fe3+需要0.15 mol

28、的MnO4-,但是高锰酸钾过量,因此开始时加入的高锰酸钾一定大于0.15 mol,C项错误;由C项可知Fe3+的物质的量为0.75 mol,根据铁原子守恒可知一开始加入的FeSO4的物质的量也是0.75 mol,D项错误。6.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

29、b1 mol,结合反应可以计算出b1 mol=1023 mol12=523 mol,即b1=523,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523 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=523,解得y=546,则混合物中铝的物质的量为10 g-546mol23 g/mol27 g/mol=518 mol,则a1=(546 mol23 g/mol)(518 mol27 g/mol)=13,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/mol27 g/m

30、ol=2327,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 mol12+0.2 mol32=0.4 mol=25 mol,即b2=25,D错误。7.C根据图A可知,Oa段涉及反应:H+OH-H2O、a80段涉及反应:Mg2+2OH- Mg(OH)2、Al3+3OH- Al(OH)3,8090段涉及反应:Al(OH)3+OH- AlO2-+2H2O,这段消耗NaOH的物质的量为n(NaOH)=1 mol/L0.01 L=0.01 mol,根据反应可知,nAl(O

31、H)3=0.01 mol,则n(Al)=nAl(OH)3=0.01 mol,所以Al3+消耗的NaOH溶液的体积为0.01mol31mol/L=0.03 L=30 mL,据此进行解答。假设合金完全溶解在盐酸中没有H+剩余,则a=0,假设溶液中没有Mg2+,仅有Al3+,则a取最大值,Al3+消耗的NaOH溶液的体积为30 mL,a=80-30=50,因是镁铝合金参与反应,则a的取值范围为0a50,A项正确;由上述分析可知n(Al3+)=0.01 mol,第四阶段无反应,沉淀全为Mg(OH)2,若a=0,n(Mg2+)取得最大值,和Al3+反应的NaOH溶液的体积为30 mL,所以此时和Mg2+

32、反应的NaOH溶液的体积为(80-30) mL=50 mL,则Mg2+此时消耗的氢氧化钠的物质的量为1 mol/L0.05 L=0.05 mol,故n(Mg2+)最大=120.05 mol=0.025 mol,所以n(Mg)n(Al)的最大值为0.025mol0.01mol=2.5,B项正确;若将关系图改为B图时,同理,假设溶液中没有Mg2+,仅有Al3+,则此时a取最大值,n(Al3+)=13(80-30)10-3 L1 mol/L=50310-3 mol,则nAl(OH)3=n(Al3+)=50310-3 mol,故此阶段消耗的氢氧化钠溶液的体积为50310-3mol1mol/L=50310-3 L=503 mL,则a最大=80+50396.7,故a的取值范围为80a96.7,C项错误;若将关系图改为C图时,同理,假设溶液中没有Mg2+,仅有Al3+,a取最小值,0.1 mol Al3+形成Al(OH)3沉淀需要0.3 mol NaOH,溶解该沉淀则需要0.1 mol NaOH,则(a-30) mL=3(90-a) mL,解得a=75,故a的取值范围为75a90,D项正确。