高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二章 海水中的重要元素——钠和氯第三节 物质的量优秀当堂检测题

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第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
1．（2022·黑龙江·齐齐哈尔市第一中学校高一期末）将某份铁铝合金均分为两份，一份加入足量盐酸，另一份加入足量NaOH溶液，同温同压下产生的气体体积比为4： 3，则样品中铁、铝物质的量之比为
A．2：1B．1：2C．3：4D．4：3
【答案】B
【详解】Fe、Al均与盐酸反应生成氢气，而Al也会与 NaOH溶液反应生成氢气，根据电子转移守恒可知Al与盐酸、与NaOH溶液反应生成的氢气的量相等，合金与盐酸、合金与NaOH溶液反应生成的气体体积比为4:3，则Fe与盐酸、Al与盐酸反应生成氢气体积之比为(4-3)：3=1：3，假设Fe与盐酸反应生成氢气为1ml，则Al与盐酸反应生成的氢气为3ml，反应中Fe表现+2价，而Al表现+3价，根据电子转移守恒n(Fe)= =1ml，n(Al)= =2ml，则样品中 铁、铝物质的量之比为1：2。
故选B选项。
2．（2022·山西忻州·高一期末）甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 4 ml/L的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别加入m g的铝粉，反应结束后，测得生成的同温同压下的气体体积为甲：乙=2：3，下列说法正确的是
A．甲、乙烧杯中参加反应的铝的质量之比为3：2
B．乙烧杯中剩余NaOH的物质的量为0.3 ml
C．加入铝粉的质量m=3.6g
D．甲烧杯中产生H2的体积为4.48 L(标准状况下)
【答案】D
【分析】发生反应2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 铝粉质量一定，盐酸和氢氧化钠溶液中溶质的物质的量相同，若酸、碱足量，生成气体相同；若铝粉都过量，酸、碱不足，生成气体为1：3，而实际反应结束后测得生成的气体体积比为甲：乙=2：3，说明在两个反应中Al不能都反应，也不能都有剩余，由方程式可知相同物质的量的Al完全反应消耗HCl的物质的量比消耗的NaOH多，故Al与盐酸反应时盐酸不足，Al与碱反应时碱过量，结合方程式计算解答；
【详解】A．甲、乙两烧杯中生成氢气的体积之比为2：3，根据电子转移守恒，可知甲、乙烧杯中参加反应的铝的质量之比为2：3， A错误；
B．反应结束后测得生成的同温同压下气体体积为甲：乙=2：3，则乙中生成H2的物质的量为0.3 ml，根据关系式2Al~2NaOH~3H2，参加反应的NaOH的物质的量为0. 2 ml，剩余NaOH的物质的量为0. 2 ml，故剩余NaOH为0.4ml-0.2ml=0.2ml，B错误；
C．乙烧杯中Al不足，Al完全反应，n乙(H2) =0.3ml，由2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，可知消耗Al为0.3ml×=0.2ml，故加入Al粉质量为0.2ml×27g/ml=5.4g，C错误；
D．由B中分析可知，甲烧杯中产生H2的物质的量为0.2ml，甲烧杯中产生H2的体积为=0.2ml×22.4L/ml=4.48 L，D正确；
故选D。
3．（2022·上海市松江一中高一期末）将6.000g的碳酸钠和碳酸氢钠的混合物进行加热，加热至质量不再减少时，混合物的质量减少了0.620g，则原混合物中碳酸钠的质量为
A．3.680gB．4.320gC．4.640gD．4.480g
【答案】B
【详解】设混合物中含有NaHCO3的质量为x，由可得关系式，解得：x=1.680g，则m(Na2CO3)=6.000g-1.680g=4.320g，故选：B。
4．（2022·黑龙江·肇州县第二中学高一阶段练习）已知Fe3+中滴加KSCN溶液会变红色，而Fe2+遇KSCN溶液无明显变化。现有13.6 g Fe和Fe2O3的混合物，加入150 mL足量的稀硫酸，在标准状况下收集到1.12 L H2，向反应后的溶液中滴加KSCN溶液不变红。为中和过量的H2SO4，并使铁元素全部转化为Fe(OH)2沉淀，恰好消耗了200 mL 3 ml·L-1的NaOH溶液，则该稀硫酸的物质的量浓度为
A．2.25 ml·L-1B．2 ml·L-1C．1 ml·L-1D．0.6 ml·L-1
【答案】B
【详解】Fe和Fe2O3的混合物与稀硫酸反应，Fe2O3与稀H2SO4反应生成Fe2(SO4)3和水，向反应后的溶液中滴加KSCN溶液不变红，说明反应后没有Fe3+，因此Fe过量，Fe和Fe2(SO4)3反应生成FeSO4，剩余的Fe与稀H2SO4反应生成FeSO4和H2，加入NaOH溶液后，过量的H2SO4与NaOH反应生成Na2SO4，FeSO4与NaOH反应生成Fe(OH)2和Na2SO4，此时溶液中的溶质只有Na2SO4。200 mL 3 ml/L的NaOH溶液中NaOH的物质的量为0.2L×3ml/L=0.6ml，根据钠元素守恒，最终溶液中Na2SO4的物质的量为0.3ml，根据硫元素守恒可知H2SO4的物质的量为0.3ml，硫酸的物质的量浓度为=2ml/L，故选B。
5．（2022·安徽宿州·高一期末）铁、铝两种金属的混合物与足量的稀硫酸反应，生成2.24L气体(标准状况)则两种金属的质量之和不可能是：
A．3.6gB．4.8gC．5.4gD．7.2g
【答案】D
【详解】生成氢气的物质的量为=0.1ml，假设金属全部为Fe，则，假设金属全部为Al，根据电子转移守恒，，，则，故1.8＜m(混合物)＜5.6，故D选项不符合题意，故选D。
6．（2021·上海市曹杨中学高一期中）同质量的Na、Al、Fe分别与足量同体积同浓度的盐酸反应，放出的H2在相同条件下的体积关系是
A．VNa＞VAl＞VFeB．VFe＞Al＞VNaC．VAl＞VFe＞VNaD．VAl＞VNa＞VFe
【答案】D
【分析】先计算等质量的三种金属的物质的量，然后根据它们与HCl反应产生H2的物质的量关系计算H2的物质的量，最后根据V=n·Vm分析。
【详解】假设三种金属的质量都是m g，则n(Na)=， n(Al)=，n(Fe)=，三种金属与HCl反应方程式为2Na+2HCl=2NaCl+H2↑；2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑；Fe+2HCl=FeCl2+H2↑；则Na反应产生H2的物质的量为×=；Al反应产生H2的物质的量为×=；Fe反应产生H2的物质的量为。根据V=n·Vm可知：H2的物质的量越多，其在相同外界条件下的体积就越大。三种金属产生H2的物质的量由多到少的顺序为nAl＞nNa＞nFe，故反应放出氢气在相同条件下的体积关系是VAl＞VNa＞VFe，故合理选项是D。
7．（2022·湖南郴州·高一期末）将12.8g铜粉加到400mL 2ml/L的FeCl3溶液中，充分反应后，下列说法正确的是(假设溶液总体积不变)
A．溶液中产生了黑色固体
B．溶液中金属阳离子总物质的量为1ml
C．溶液中Fe2+物质的量浓度为2.0ml·L-1
D．溶液中Fe3+和Fe2+物质的量之比为1：2
【答案】B
【分析】铜与FeCl3发生反应的离子方程式为Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+，12.8g铜粉的物质的量为0.2ml，400mL2ml/L的FeCl3的物质的量为2ml/L×0.4L=0.8ml，显然溶液中FeCl3过量。
【详解】A．根据上述分析可知，铜粉溶解，铁离子转化为亚铁离子，不会出现黑色固体，A错误；
B．根据上述分析可知，溶液中金属阳离子总物质的量为铁元素和铜元素对应的离子之和，即0.2ml+0.8ml=1.0ml，B正确；
C．溶液中Fe2+的物质的量浓度等于参加反应的Fe3+的物质的量浓度，为，C错误；
D．溶液中剩余的Fe3+的物质的量为0.8ml-0.2ml×2=0.4ml，生成的Fe2+物质的量为0.2ml×2=0.4ml，所以两者的物质的量之比为1：1，D错误；
故答案选B。
8．（2021·福建三明·高一期中）有一反应，由X与Y化合生成Z，其反应为2X+3Y=2Z，反应物X与生成物Z的质量关系如图所示。下列说法不正确的是
A．有8g的Z生成时消耗4gY
B．X、Y、Z的摩尔质量之比为2∶2∶3
C．2mlX的质量与3mlY的质量之和等于2mlZ的质量
D．有4.8gX完全反应，消耗0.3mlY，则X的摩尔质量为24g•ml-1
【答案】B
【详解】A．由图可知，生成Z的质量为消耗X质量的两倍，有8g的Z生成时，消耗X 4g，根据质量守恒可知消耗Y 4g，选项A正确；
B．右图可知生成20gZ时，消耗10gX，根据质量守恒可知消耗10g Y，根据物质的量之比等于化学计量数之比计算摩尔质量之比可得：：：=2：2：3，因此MX：MY：MZ=3：2：6，选项B不正确；
C．方程式2X+3Y=2Z遵循质量守恒，根据方程式的意义可知，2ml X质量与3ml Y质量之和等于2ml Z的质量，选项C正确；
D．由反应方程式可知，有4.8 g X完全反应，消耗0.3 ml Y，则消耗0.2mlX，则X的摩尔质量为=24 g·ml-1，选项D正确；
答案选B。
9．（2022·上海交大附中高一期末）某混合固体样品可以恰好完全溶解于盐酸中。若用还原该固体样品，需要的物质的量为
A．B．C．D．无法计算
【答案】A
【详解】某混合固体样品可以恰好完全溶解于盐酸中，发生反应：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O，Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O，CuO+2HCl=CuCl2+H2O，Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2，若用还原该固体样品，发生反应：Fe2O3+3H22Fe+3H2O，Fe3O4+4H23Fe+4H2O，CuO+H2Cu+H2O，对比与盐酸和氢气反应的方程式可知，若用还原该固体样品，消耗的物质的量为消耗盐酸物质的量的一半，即消耗氢气的物质的量为；
答案选A。
10．（2022·江苏·扬州中学高一阶段练习）同温同压下，0.1ml Al分别与100 mL浓度均为2 ml/L的盐酸和氢氧化钠溶液充分反应，生成H2的体积分别为V1 L和V2 L。下列说法错误的是
A．V1：V2=2：3B．转移的电子数之比为V1：V2
C．消耗酸和碱的物质的量之比为3V1：V2D．反应前后两溶液的质量变化相等
【答案】D
【详解】A．根据题意，n(HCl)=n(NaOH)=0.1L×2ml/L=0.2ml，由可知，0.1ml Al完全反应需消耗HCl为0.1ml×3=0.3ml>0.2ml，因此盐酸不足，则生成H2的物质的量为0.2ml×=0.1ml；由可知，0.1ml Al完全反应需消耗NaOH为0.1mlFe2+)
(1)反应完毕后，无固体沉积物存在，则溶液中一定含有的阳离子为___________。
(2)无固体沉积物存在时溶液中发生反应的离子方程为___________。
(3)该溶液最多能够溶解铁粉的质量为___________ g。
(4)当Cu2+恰好反应后溶液中溶质的物质的量浓度为___________ ml·L-1。
【答案】(1)Cu2+、Fe2+
(2)Fe+2Fe3+=3Fe2+
(3)11.2
(4)4
【分析】向100 mL 浓度均为1 ml·L-1的Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中加入一定量铁粉，首先铁离子氧化铁单质，然后是铜离子氧化铁单质，结合反应方程式分析判断。
(1)反应完毕后，无固体沉积物存在，说明溶液中的铜离子没有参加反应，铁离子可能恰好反应，有可能有剩余，反应后的溶液中一定存在Cu2+、Fe2+，故答案为：Cu2+、Fe2+；
(2)无固体沉积物存在时，说明溶液中的铜离子没有参加反应，只发生铁离子氧化铁单质的反应，反应的离子方程为Fe+2Fe3+=3Fe2+，故答案为：Fe+2Fe3+=3Fe2+；
(3)溶液中含Fe3+的物质的量为：1 ml·L-10.1L2=0.2ml，含Cu2+的物质的量为：1 ml·L-10.1L=0.1ml，首先发生反应Fe+2Fe3+=3Fe2+，溶解0.1mlFe，然后发生Fe+Cu2+=Fe2++Cu，溶解0.1mlFe，共溶解0.2mlFe，质量为：56g/ml0.2ml=11.2g，故答案为：11.2；
(4)依据先后发生的反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+Cu2+=Fe2++Cu，当Cu2+恰好反应后，恰好得到FeSO4溶液，两个反应共生成FeSO4的物质的量为：0.3ml+0.1ml=0.4ml，则溶质的物质的量浓度为：=4ml·L-1，故答案为：4。
21．（2021·安徽·中国科技大学附属中学高一阶段练习）某学习小组用如图所示装置测定铝镁合金中的铝的质量分数和铝的相对原子质量。
(1)A中试剂为_______。
(2)实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻，其目的是_______。
(3)检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，需进行的操作还有：①记录C的液面位置；②将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；③待B中不再有气体产生并恢复至室温后，记录C的液面位置；④由A向B滴加足量试剂；⑤检查气密性。上述操作的顺序是_______(填序号)；记录C的液面位置时，除视线平视外，还应_______。
(4)B中发生反应的离子反应方程式为_______；氧化剂是_______
(5)若实验用铝镁合金的质量为ag，测得氢气体积为b mL(已换算为标准状况)，B中剩余固体的质量为cg，则铝的相对原子质量为_______。
(6)实验过程中，若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得的质量分数将_______(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
【答案】(1)NaOH溶液
(2)除去镁铝合金表面的氧化膜
(3) ⑤①④③② 使D和C的液面相水平
(4) 2Al +2OH- +2H2O = 2AlO+ 3H2↑ H2O
(5)
(6)偏小
【分析】由于Mg、Al均可以和酸反应，因此不可以用酸来实验，由于Al可以和碱反应而Mg不反应，则可以用NaOH与Al反应制得H2，然后用排水法收集H2，以计算Al的量，据此解答。
(1)由于铝镁都能与酸反应放出氢气，但铝还能与碱（如NaOH溶液）反应放出氢气，而镁不能，要测定铝镁合金中铝的质量分数，应选择NaOH溶液，即A中试剂为NaOH溶液；
(2)铝镁的表面都容易形成一层氧化膜，在实验前必须除去，因此实验前，先将铝镁合金在稀酸中浸泡片刻的目的是除去铝镁合金表面的氧化膜；
(3)实验时，记下量气管中C的液面位置，再加入NaOH溶液开始反应，待反应完毕并冷却至室温后，记录量气管中C的液面位置，最后将B中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重，因此上述操作的顺序是⑤①④③②；量气管读数时为使里面气体压强与外界大气压相等，必须使D和C两管中液面相平；
(4)B中发生的反应为铝与NaOH溶液的反应，离子方程为2Al +2OH- +2H2O = 2AlO+ 3H2↑，该反应中H2O中H元素化合价降低，为氧化剂；
(5)铝镁合金的质量为a g，B中剩余固体镁的质量为c g，则参加反应的铝的质量为(a-c)g，生成的氢气为ml，根据方程式可知消耗的Al为ml，所以铝的相对原子质量为；
(6)不溶物为镁单质，若未洗涤过滤所得的不溶物，导致镁的质量偏大，则铝的质量分数偏小。