高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料第2课时当堂达标检测题

第2课时　物质的量在化学方程式计算中的应用

课后·训练提升

合格考过关检验

1.把一小块钠放入足量水中,会发生如下反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑。下列有关该反应的说法正确的是(　　)。

A.反应中Na与NaOH的质量相等

B.反应中H2O与H2的质量相等

C.反应中H2O与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

答案:D

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,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。

2.将足量铁粉放入100 mL 0.1 mol·L-1的CuSO4溶液中,充分反应后析出的铜的质量为(　　)。

A.32 g B.6.4 g

C.0.64 g D.3.2 g

答案:C

解析:n(CuSO4)=0.100L×0.1mol·L-1=0.01mol,由CuSO4+FeFeSO4+Cu,可知n(Cu)=n(CuSO4)=0.01mol,m(Cu)=0.01mol×64g·mol-1=0.64g。

3.在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉,反应完全后共收集到标准状况下的气体6.72 L,生成物NaAlO2的物质的量浓度为(假定反应前后溶液体积不变)(　　)。

A.1 mol·L-1 B.0.4 mol·L-1

C.1.5 mol·L-1 D.2 mol·L-1

答案:B

解析:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2　+　3H2↑

 2mol 3×22.4L

n(NaAlO2) 6.72L

n(NaAlO2)=0.2mol

c==0.4mol·L-1。

4.2 mol·L-1的盐酸和硫酸各100 mL,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(　　)。

A.0.05 mol B.0.075 mol

C.0.15 mol D.0.2 mol

答案:C

解析:n(HCl)=0.2mol,n(H2SO4)=0.2mol。

2HCl+FeFeCl2+H2↑

H2SO4+FeFeSO4+H2↑

若酸均不足,则完全反应生成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H20.1mol,则H2SO4与Fe反应生成0.15molH2,则n(Fe)=0.15mol。

5.将8 g铁片放入100 mL硫酸铜溶液中,溶液中的铜离子全部被还原时,固体质量变为8.2 g,则原溶液中硫酸铜的物质的量浓度为(　　)。

A.0.5 mol·L-1 B.0.25 mol·L-1

C.0.025 mol·L-1 D.0.125 mol·L-1

答案:B

解析:Fe+CuSO4FeSO4+Cu　Δm

 1mol 8g

n(CuSO4)　　　　　(8.2-8)g

n(CuSO4)==0.025mol,c(CuSO4)==0.25mol·L-1。

6.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,反应后放出的气体的物质的量之比为1∶2,则所取稀硫酸与氢氧化钠溶液的体积比为(　　)。

A.1∶2 B.3∶4

C.3∶2 D.6∶1

答案:B

解析:设Al与稀硫酸、NaOH溶液反应生成的氢气的物质的量分别为3mol和6mol,消耗的H2SO4的物质的量为x,消耗的NaOH的物质的量为y,则:

2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2↑

3 3

x 3mol

2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑

 2 3

 y 6mol

解得x==3mol,y==4mol, 又因稀硫酸和氢氧化钠溶液的物质的量浓度相等,则所取稀硫酸与氢氧化钠溶液的体积比等于溶质H2SO4与NaOH的物质的量之比,即为3mol∶4mol=3∶4,故B项正确。

7.一块表面已被氧化为Na2O的钠块10.8 g,将其投入100 g水中,产生H2 0.2 g,则被氧化的钠的质量为(　　)。

A.9.2 g B.10.6 g

 C.6.2 g D.4.6 g

答案:D

解析:由于钠块放入水中发生反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑,由产生H2的体积可求出Na的质量,进而可求出钠块中Na2O的质量,最后根据关系式:Na2O~2Na可求出“原来被氧化的钠”的质量。

8.将钠、镁、铝各0.3 mol分别放入100 mL 1 mol·L-1的盐酸中,同温同压下产生的气体的体积之比是(　　)。

A.1∶2∶3  B.6∶3∶2

C.3∶1∶1  D.1∶1∶1

答案:C

解析:金属均为0.3mol,n(HCl)=0.1mol,镁和铝与盐酸反应生成氢气的量由盐酸的量决定,都是0.05mol,钠还可与水反应生成H2,由2Na~H2知,Na参加反应生成0.15molH2,故三者产生气体的体积之比为3∶1∶1。

9.已知Fe+SFeS,FeS+2HClFeCl2+H2S↑,2H2S+3O22SO2+2H2O。一定量的铁粉和9 g硫粉混合加热,待其反应后再加入过量盐酸,将生成的气体完全燃烧,共收集得9 g水,则加入的铁粉质量为(　　)。

A.14 g B.42 g 

C.56 g D.28 g

答案:D

解析:设加入的铁粉的质量为x。根据各步反应的定量关系,可列出关系式:

FeFeS(铁守恒)H2S(硫守恒)H2O(氢守恒)

FeH2(Fe与HCl反应)H2O(氢守恒)

推出:Fe~H2O

5618

x 9g

x=28g,

即加入的铁粉为28g。

10.1.15 g金属钠与水反应,得到100 mL溶液,试计算:

(1)生成的气体在标准状况下的体积;

(2)反应后所得溶液的物质的量浓度(设溶液体积变化忽略不计)。

答案:(1)0.56 L　(2)0.5 mol·L-1

解析:n(Na)==0.05mol

2Na+2H2O2NaOH　+　H2↑

2mol 2mol 22.4L

0.05mol n(NaOH) V

(1)V==0.56L。

(2)n(NaOH)=0.05mol,c(NaOH)==0.5mol·L-1。

等级考素养提升

1.等体积的硫酸锌、硫酸铝溶液分别与足量的氯化钡溶液反应,若生成的硫酸钡沉淀的质量之比为2∶3,则两种硫酸盐溶液的物质的量浓度之比为(　　)。

A.2∶1 B.2∶3

C.1∶3 D.3∶2

答案:A

解析:根据题意,生成BaSO4的质量之比为2∶3,可推知ZnSO4、Al2(SO4)3两种溶液中所含S的物质的量之比为2∶3,所以ZnSO4、Al2(SO4)3两溶液的物质的量浓度之比为2∶1。

2.将4.6 g金属钠投入足量水中,充分反应后得a g溶液;将4.8 g 金属镁投入足量盐酸中,充分反应后得b g溶液,假设水的质量与盐酸的质量相等,则反应后两溶液的质量关系式为(　　)。

A.a=b B.a>b

C.a<b D.无法判断

答案:A

解析:溶液的质量等于金属和水或酸的质量之和减去放出H2的质量。

2Na+2H2O2NaOH+H2↑

46 2

4.6g 0.2g

a=4.6+m(H2O)-0.2=4.4+m(H2O)

Mg+2HClMgCl2+H2↑

24 2

4.8g 0.4g

b=4.8+m(盐酸)-0.4=4.4+m(盐酸)

因为m(H2O)=m(盐酸),所以a=b。

3.将铁、铝的混合物加入足量氢氧化钠溶液中,充分反应后过滤,再将过滤得到的固体加入足量的硫酸铜溶液中,充分反应后过滤得到的固体质量正好与原固体质量相等,则原固体中铝的质量分数为(　　)。

A.14.3% B.12.5%

C.87.5% D.无法计算

答案:B

解析:混合物中的铝与氢氧化钠溶液反应,剩余固体为铁,铁再与硫酸铜反应,得到的固体是铜,得到的铜的质量与原混合物的质量相等,即相当于铁置换出铜时的质量差即为铝的质量,所以当铁的质量为56g时,生成铜的质量为64g,增加了8g,即相当于原混合物中铝的质量为8g,所以铝的质量分数为×100%=12.5%。

4.为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成,分别进行下列实验:

(1)若取a g样品,向其中加入足量的NaOH溶液,测得生成的气体(标准状况,下同)体积为b L。反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　;样品中铝的质量为　　　　 g。 

(2)另取a g样品将其点燃,恰好完全反应,该反应的化学方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,反应中氧化铁与铝的质量比是　　　　。 

(3)待(2)中反应产物冷却后,加入足量盐酸,测得生成的气体体积为c L,该气体与(1)中所得气体的体积之比c∶b=　　　　。 

答案:(1)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑　

(2)80∶27

(3)2∶3

解析:(1)铝热剂中的铝与NaOH反应,铝与氢气的关系式为

2Al　　~　　3H2

(2×27)g (3×22.4)L

m(Al) bL

所以,m(Al)=g=g。

(2)根据反应:2Al+Fe2O32Fe+Al2O3,氧化铁与铝的质量比为m(Fe2O3)∶m(Al)=160∶54=80∶27。

(3)在铝热反应后的生成物中加入足量盐酸,Al2O3、Fe均与盐酸发生反应,但只有盐酸与Fe反应时才放出气体:Fe+2HClFeCl2+H2↑。

要知道放出多少气体,必须知道铁的质量或Fe2O3的质量,但题目要求的是Al与NaOH溶液、Fe与盐酸产生H2体积比,只要知道铝热剂中Al与反应后生成Fe的物质的量之比即可求出。由2Al~Fe2O3~2Fe可知n(Al)=n(Fe),由2Al~3H2、2Fe~2H2可得c∶b=2∶3。

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,在容器中收集到1.12 L氢气(标准状况),此时测得铝箔质量比反应前减小了0.27 g,水槽和容器内溶液的总体积为2.0 L,溶液中NaOH的物质的量浓度为0.050 mol·L-1。(忽略溶液中溶解的氢气的量)

(1)写出该实验中发生反应的化学方程式。

(2)试通过计算确定该钠块中钠元素的质量分数。

答案:(1)2Na+2H2O2NaOH+H2↑,Na2O+H2O2NaOH,2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑。

(2)消耗的Al的物质的量为n(Al)==0.010 mol,根据反应2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑可得由铝消耗NaOH的物质的量为n(NaOH)=0.010 mol,生成的氢气的物质的量为n(H2)=0.015 mol,那么由金属钠生成的氢气的物质的量为n(H2)=-0.015 mol=0.035 mol,根据反应2Na+2H2O2NaOH+H2↑可得金属钠的物质的量为n(Na)=2×0.035 mol=0.070 mol,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n(Na+)=0.10 mol+0.010 mol=0.110 mol, n(Na2O)==0.020 mol,

该钠块中钠元素的质量分数为

×100%≈89%。