化学必修 第一册第二节 金属材料第2课时课时训练

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第三章分层作业17　物质的量在化学方程式计算中的应用
A级 必备知识基础练
1.[2023安徽宣城高一期末]等物质的量的Na、Mg、Al分别与足量的稀盐酸反应,同温同压下,产生气体的体积比为(　　)
A.1∶2∶3 B.3∶2∶1
C.6∶3∶2 D.1∶1∶1
2.[2023河北沧州高一期末]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33.6 L,该NaOH溶液的浓度为(　　)
A.1.0 mol·L-1 B.2.0 mol·L-1
C.1.5 mol·L-1 D.3.0 mol·L-1
3.[2023吉林四平高一期末]常温下,将0.23 g金属钠投入100 mL水中充分反应。下列说法正确的是(　　)
A.0.23 g金属钠中所含电子的总物质的量为0.01 mol
B.消耗水的质量为0.36 g
C.所得NaOH的物质的量为0.01 mol
D.生成气体的体积为0.112 L
4.将0.195 g锌粉加入20.0 mL 0.100 mol·L-1 MO2+溶液中,恰好完全反应,则还原产物可能是(　　)
A.M B.M2+
C.M3+ D.MO2+
5.[2023广西钦州高一期末]将10 g由Mg、Zn、Fe组成的混合物与40 mL稀硫酸恰好完全反应,产生的氢气在标准状况下为5.6 L,则三种金属的物质的量之和为(　　)
A.0.5 mol B.0.25 mol
C.0.1 mol D.0.125 mol
6.已知Fe+SFeS,FeS+2HClFeCl2+H2S↑,2H2S+3O22SO2+2H2O。一定量的铁粉和过量硫粉混合加热,待其反应后再加入过量盐酸,将生成的气体完全燃烧,其收集得9 g水,则加入的铁粉质量为(　　)
A.14 g B.42 g
C.56 g D.28 g
7.某固体粉末由镁粉和铝粉组成,将其平均分为两份,一份放入足量稀盐酸中,另一份放入足量NaOH溶液中,放出的H2在同温同压下的体积之比为3∶1,则固体混合物中镁粉和铝粉的质量之比为(　　)
A.8∶3 B.2∶3
C.3∶1 D.1∶1
8.一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(　　)
A.1∶1 B.2∶5
C.3∶2 D.3∶5
9.[2021浙江7月学考]工业上常用FeSO4溶液处理废水中的重铬酸根离子(Cr2O72-),反应原理为6Fe2++Cr2O72-+14H+6Fe3++2Cr3++7H2O。处理25.00 mL某废水,需消耗15.00 mL 1.00×10-2 mol·L-1 FeSO4溶液(不考虑其他物质与Fe2+反应)。该废水中Cr2O72-的物质的量浓度(单位:mol·L-1)为(　　)
A.1.50×10-4 B.6.00×10-4
C.1.00×10-3 D.3.60×10-3
10.将26.4 g Na2O与Na2O2的混合物投入足量的水中溶解,反应后水溶液增重24.8 g,则原混合物Na2O与Na2O2的物质的量之比是(　　)
A.1∶3 B.3∶1
C.13∶31 D.31∶13
11.工业废水中含有的重铬酸根离子(Cr2O72-)有毒,常用绿矾(FeSO4·7H2O)处理达标后排放,已知处理2 L含重铬酸根离子浓度为0.01 mol·L-1的废水,消耗绿矾0.12 mol(Fe2+被氧化为Fe3+),则处理后的废水中铬元素的化合价为(　　)
A.+3价
B.+4价
C.+5价
D.+6价
12.[2023陕西榆林高一期末]将2.32 g Fe3O4溶解在过量热的稀硫酸中,当加入25 mL 0.1 mol·L-1 NaNO3溶液后,恰好能使其中的Fe2+全部转化为Fe3+,NaNO3溶液也反应完全,并有NxOy气体逸出,则该NxOy是(　　)
A.N2O B.NO
C.N2O3 D.NO2
13.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标准状况下的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　　　　　　。 
B级 关键能力提升练
14.现加热10 g碳酸钠和碳酸氢钠的混合物,使碳酸氢钠完全分解,混合物的质量减少了1.24 g,则原混合物中碳酸钠的质量分数为(　　)
A.67.6% B.91.6%
C.66.4% D.88.2%
15.将钠、铝混合物投入足量水(质量为100 g)中进行反应,若钠、铝的质量分别为46 g和27 g,充分反应后,下列说法正确的是(　　)
A.产生H2的物质的量为2.5 mol
B.溶液中的溶质只有Na[Al(OH)4]
C.金属未完全溶解
D.Na[Al(OH)4]的质量分数为118100+46+27×100%
16.[2023湖南邵阳高一期末]向500 mL 2 mol·L-1的CuSO4溶液中插入一铁片,反应片刻后取出铁片,洗涤、烘干,称其质量比原来增加2.0 g。下列说法错误的是(设反应后溶液的体积不变)(　　)
A.参加反应的铁的质量是28 g
B.析出的铜的物质的量是0.25 mol
C.反应后溶液中c(CuSO4)=1.5 mol·L-1
D.反应后溶液中c(FeSO4)=0.5 mol·L-1
17.[2023江西新余高一期末]将一定质量的Mg-Al合金投入100 mL稀硫酸中充分反应。向反应后的溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的NaOH溶液,生成沉淀的物质的量与所加NaOH溶液的体积关系如图所示。下列说法正确的是(　　)

(提示:Al(OH)3+NaOHNa[Al(OH)4])
A.合金中Mg与Al的质量比为1∶1
B.生成的气体体积为5.6 L
C.c(H2SO4)=3 mol·L-1,c(NaOH)=5 mol·L-1
D.合金充分反应后,剩余硫酸的物质的量为0.1 mol
18.28 g CO气体在1 mol 的氧气中燃烧后,所得的气体通过足量Na2O2固体充分反应后,下列说法不正确的是(　　)
A.CO与氧气反应,只消耗了0.5 mol氧气
B.充分反应后Na2O2固体质量增加了28 g
C.通过以上两步反应后余下氧气的物质的量为0.5 mol
D.若2 g H2替代28 g CO发生上述反应,则Na2O2固体质量增加2 g
19.(1)等物质的量的钠、锌、铝分别与足量盐酸反应,产生的氢气在相同条件下的体积比为　　　　　。 
(2)等质量的钠、镁、铝分别与足量盐酸反应,产生的氢气在相同条件下的体积比为　　　　　。 
(3)将物质的量均为0.2 mol的钠、镁、铝分别投入100 mL 1 mol·L-1的盐酸中,三者产生的氢气在相同条件下的体积比为　　　　　。 


参考答案
分层作业17　物质的量
在化学方程式计算中的应用
1.A　解析 由2Na~H2、Mg~H2、2Al~3H2知,假设消耗的Na、Mg、Al分别为1 mol,则生成的H2分别为0.5 mol、1 mol、1.5 mol,则三者比例关系为1∶2∶3,同温同压下,产生气体的体积比为1∶2∶3,A项符合题意。
2.B　解析 根据化学方程式计算:
2Al+2NaOH+2H2O2Na[Al(OH)4] +3H2↑
2 mol 67.2 L
n(NaOH) 33.6 L
则有n(NaOH)=2mol×33.6 L67.2 L=1.0 mol,故溶液中c(NaOH)=1.0mol0.5 L=2.0 mol·L-1。
3.C　解析 0.23 g金属钠的物质的量为0.23 g23 g·mol-1=0.01 mol,所含电子的总物质的量为0.01 mol×11=0.11 mol,A错误;由2Na+2H2O2NaOH+H2↑可知,0.01 mol Na消耗0.01 mol H2O,质量为0.01 mol×18 g·mol-1=0.18 g,B错误;0.01 mol Na反应完全生成0.01 mol NaOH,C正确;0.01 mol Na反应完全生成0.005 mol氢气,该选项没有说明是否为标准状况,不能计算生成氢气的体积,D错误。
4.B　解析 0.195 g锌粉的物质的量为0.003 mol,20.0 mL 0.100 mol·L-1 MO2+溶液中n(MO2+)=20.0×10-3 L×0.100 mol·L-1=2×10-3 mol。设还原产物中M的化合价为+x价,据得失电子守恒可得:0.003 mol×(2-0)=2×10-3 mol×(5-x),解得x=2,故还原产物为M2+。
5.B　解析 Mg、Zn、Fe均为+2价金属,均能与硫酸完全反应生成盐和氢气,根据反应规律可知,反应均产生1 mol氢气,消耗金属1 mol,现题给氢气在标准状况下体积为5.6 L,物质的量为5.6 L22.4 L·mol-1=0.25 mol,则三种金属的物质的量之和为0.25 mol。
6.D　解析 根据反应方程式可找出已知量与未知量的关系。
Fe~FeS~H2S(H2)~H2O
56 18
x 9 g
列式:56x=189 g,解得x=28 g,即加入的铁粉为28 g。
7.A　解析 同温同压下,气体的体积之比等于其物质的量之比;混合物投入NaOH溶液中,只有Al和NaOH溶液反应产生H2;混合物投入盐酸中,Mg、Al都和盐酸反应生成H2。设混合物在NaOH溶液和盐酸中反应的物质的量分别为1 mol、3 mol,在NaOH溶液中:2Al~3H2,生成1 mol H2,则n(Al)=23 mol,在盐酸中:2Al~3H2,Mg~H2,23 mol Al与盐酸反应生成1 mol H2,则Mg与盐酸反应生成2 mol H2,所以n(Mg)=2 mol,则可以计算:n(Mg)∶n(Al)=2∶23=3∶1,则质量之比为8∶3。
8.A　解析 合金溶于足量的NaOH溶液中,铝发生反应:2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4] +3H2↑,产生氢气3.36 L(标准状况),气体的物质的量=3.36 L22.4 L·mol-1=0.15 mol,由化学方程式可知n(Al)=23n(H2)=23×0.15 mol=0.1 mol,铁铝合金溶于足量的盐酸中,Fe、Al都反应产生氢气,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反应生成氢气体积=5.6 L-3.36 L=2.24 L,其物质的量=2.24 L22.4 L·mol-1=0.1 mol,根据Fe+2HClFeCl2+H2↑可知n(Fe)=n'(H2)=0.1 mol,故合金中铝、铁的物质的量之比=0.1 mol∶0.1 mol=1∶1。
9.C　解析 根据反应可得关系:n(Cr2O72-)=16n(Fe2+)=16×15.00×10-3 L×1.00×10-2 mol·L-1=2.5×10-5 mol,则废水中Cr2O72-的物质的量浓度为2.5×10-5mol25.00×10-3L=1.00×10-3 mol·L-1。
10.B　解析 Na2O2与Na2O的混合物投入足量的水中溶解发生的反应为:①Na2O+H2O2NaOH、②2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,26.4 g Na2O2与Na2O的混合物投入足量的水中溶解,称得水溶液增重24.8 g,减少的1.6 g为生成氧气的质量,氧气的物质的量为0.05 mol,根据反应②知,混合物中Na2O2的物质的量为0.1 mol,则Na2O2的质量为7.8 g;混合物中Na2O的质量为26.4 g-7.8 g=18.6 g,则Na2O的物质的量为0.3 mol,则原混合物中Na2O与Na2O2的物质的量之比是3∶1,故选B。
11.A　解析 2 L含重铬酸根离子浓度为0.01 mol·L-1的废水中含重铬酸根离子的物质的量为0.02 mol,依据得失电子守恒,0.12 mol Fe2+→Fe3+失去0.12 mol的电子,则0.02 mol Cr2O72-需得到0.12 mol的电子,设处理后的废水中铬元素的化合价为x,则有(6-x)×2×0.02=0.12,解得x=3,则处理后的废水中铬元素的化合价为+3价,答案选A。
12.A　解析 n(Fe3O4)=mM=2.32 g232 g·mol-1=0.01 mol,n(NaNO3)=c·V=0.1 mol·L-1×0.025 L=0.002 5 mol,Fe2+失电子生成Fe3+,则硫酸亚铁作还原剂;硝酸中氮元素得电子,化合价降低作氧化剂,由电子得失守恒可知,Fe元素失去电子数等于N元素得到电子数,设N被还原后元素化合价为x,则0.01 mol×(3-2)=0.002 5 mol×(5-x),解得x=+1,只有N2O中N元素的化合价为+1价,故选A。
13.答案 (1)52.9%　(2)1∶1　(3)11.2 L
解析 (1)镁铝合金投入过量NaOH溶液中,Al与NaOH发生反应,Mg不反应,则有:
2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4] +3H2↑
2×27 g 3×22.4 L
m(Al) 6.72 L
列式:2×27 gm(Al)=3×22.4 L6.72 L,解得m(Al)=5.4 g,故合金中铝的质量分数为5.4 g10.2 g×100%≈52.9%。
(2)m(Al)=5.4 g,则有m(Mg)=10.2 g-5.4 g=4.8 g,可得n(Al)=5.4 g27 g·mol-1=0.2 mol、n(Mg)=4.8 g24 g·mol-1=0.2 mol,故合金中Mg和Al的物质的量之比为0.2 mol∶0.2 mol=1∶1。
(3)合金投入足量盐酸中,Mg、Al均反应产生H2,则有n(H2)=n(Mg)+32n(Al)=0.2 mol+32×0.2 mol=0.5 mol,故产生氢气在标准状况下的体积为0.5 mol×22.4 L·mol-1=11.2 L。
14.C　解析 混合物加热时,只有NaHCO3发生分解,转化为Na2CO3,则有
2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O　Δm(固体)
2 mol (44+18) g=62 g
n(NaHCO3) 1.24 g
列式:2moln(NaHCO3)=62 g1.24 g,解得n(NaHCO3)=0.04 mol,则混合物中Na2CO3的质量为m(Na2CO3)=10 g-0.04 mol×84 g·mol-1=6.64 g,故碳酸钠的质量分数为6.64 g10 g×100%=66.4%。
15.A　解析 钠的物质的量为2 mol,铝的物质的量为1 mol,2Na+2H2O2NaOH+H2↑,2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4] +3H2↑,2Na~2NaOH, 2Al~2NaOH~2Na[Al(OH)4],故2 mol Na生成2 mol NaOH,1 mol Al消耗1 mol NaOH。2Na~H2,2Al~3H2,故nNa(H2)=12n(Na)=1 mol,nAl(H2)=32n(Al)=32 mol,共产生H2的物质的量为2.5 mol,A正确;由2 mol Na生成2 mol NaOH,1 mol Al消耗1 mol NaOH,溶液中的溶质有Na[Al(OH)4]和未消耗的氢氧化钠,B错误;由分析可知,Na完全反应,生成的氢氧化钠和Al完全反应,C错误;n(Na[Al(OH)4])=1 mol,m(Na[Al(OH)4])=118g,m(H2)=5 g,Na[Al(OH)4] 的质量分数为82100+46+27-5×100%,D错误。
16.A　解析 发生反应Fe+CuSO4FeSO4+Cu,根据差量法得56 g∶8 g=m(Fe)∶2.0 g,解得m(Fe)=14 g,A错误;由于1moln(Cu)=8 g2.0 g,则有n(Cu)=0.25 mol,B正确;原溶液中n(CuSO4)=0.5 L×2 mol·L-1=1 mol,反应中消耗n(CuSO4)=0.25 mol,反应后溶液中c(CuSO4)=1mol-0.25mol0.5 L=1.5 mol·L-1,C正确;反应后溶液中c(FeSO4)=0.25mol0.5 L=0.5 mol·L-1,D正确。
17.C　解析 由题图可知,n[Mg(OH)2]=0.1 mol,n[Al(OH)3]=0.1 mol,据Mg、Al原子守恒推知,n(Mg)=0.1 mol,n(Al)=0.1 mol,故合金中Mg与Al的质量比为(0.1 mol×24 g·mol-1)∶(0.1 mol×27 g·mol-1)=8∶9,A错误。Mg~H2↑、Al~32H2↑,则生成H2的总物质的量为0.1 mol+0.1 mol×32=0.25 mol,在标准状况下的体积为0.25 mol×22.4 L·mol-1=5.6 L,题目未指明是否处于标准状况下,B错误。发生反应:Al(OH)3+NaOHNa[Al(OH)4],消耗20 mL NaOH溶液,则有c(NaOH)=0.1mol0.02 L=5 mol·L-1;加入120 mL NaOH溶液时沉淀达到最大量,溶液中溶质只有Na2SO4,据元素守恒可知,n(SO42-)=n(H2SO4)=0.12 L×5 mol·L-1×12=0.3 mol,则有c(H2SO4)=0.3mol0.1 L=3 mol·L-1,C正确。0.1 mol Mg和0.1 mol Al消耗H2SO4的总物质的量为0.25 mol,故合金反应后剩余H2SO4为0.3 mol-0.25 mol=0.05 mol,D错误。
18.C　解析 CO与氧气反应只消耗了0.5 mol氧气,故A正确;根据2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2可知,充分反应后Na2O2固体质量的增加量与CO的质量相等,即固体增加了28 g,故B正确;2CO+O22CO2,2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2,通过以上两步反应可知,余下氧气的物质的量仍为1 mol,故C错误;2 g H2的物质的量为2 g2 g·mol-1=1 mol,燃烧生成水后与过氧化钠发生反应2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,Na2O2固体质量的增加量等于氢气的质量,即固体增加了2 g,故D正确。
19.答案 (1)1∶2∶3　(2)123∶112∶19(或36∶69∶92)　(3)2∶1∶1