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课时跟踪检测（二十）物质的量在化学方程式计算中的应用
A级—学业水平考试达标练
1．有关反应2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑的下列说法正确的是( )
A．反应中Na与NaOH的质量相等
B．反应中H2O和H2的质量相等
C．反应中H2O和H2的质量比为2∶1
D．反应中Na与NaOH的物质的量之比为1∶1
解析：选D 反应2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑中，Na与NaOH的物质的量之比为1∶1，质量之比为23∶40, H2O与H2的物质的量之比为2∶1，质量之比为18∶1。
2．现有钠、镁、铁质量分别为2.3 g、2.4 g、5.6 g，使其分别与100 mL 0.5 mol·L－1的盐酸充分反应后，所得H2的质量关系正确的是( )
A．氢气的质量相同
B．铁放出氢气最多
C．钠放出氢气最多，铁最少
D．钠放出的氢气最多，镁、铁相同
解析：选D 钠、镁、铁的物质的量均为0.1 mol，n(HCl)＝0.05 mol，所以盐酸不足，因为钠还可以与水反应，钠放出的H2最多，镁、铁相同。
3．实验室用足量的锌粒与100 mL稀硫酸反应制备氢气，当收集到标准状况下1.12 L H2时，反应停止。下列说法不正确的是( )
A．稀硫酸中H＋的浓度是0.5 mol·L－1
B．消耗硫酸的物质的量是0.05 mol
C．消耗锌的质量是3.25 g
D．氢气中可能混有水蒸气
解析：选A 由Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
1 mol 22.4 L
n(H2SO4) 1.12 L
解得：n(H2SO4)＝0.05 mol，则c(H2SO4)＝＝＝0.5 mol·L－1，即c(H＋)＝2×0.5 mol·L－1＝1 mol·L－1，A项错误；由A项分析可知，消耗H2SO4的物质的量为0.05 mol，B项正确；消耗锌的质量为0.05 mol×65 g·mol－1＝3.25 g，C项正确；该反应会放出热量，则随着H2的逸出，可能会有水蒸气混入H2中，D项正确。
4．在同温同压下，50 mL气体A2与100 mL气体B2化合生成 50 mL气体C，则C的化学式是( )
A．AB2 B．B2A
C．AB3 D．A2B4
解析：选D 利用化学方程式中物质的量之比等于相同条件下气体的体积之比等于化学计量数之比，写出该反应的化学方程式为A2＋2B2===C，又根据质量守恒定律(原子个数守恒)，可知C的化学式为A2B4。
5．镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积(V)与时间(t)的关系如图。反应中镁和铝的( )
A．物质的量之比为3∶2
B．质量之比为3∶2
C．摩尔质量之比为2∶3
D．消耗硫酸的物质的量之比为2∶3
解析：选A 由题图可知，两个反应生成的氢气一样多，说明两种金属提供的电子数目一样多，则镁、铝的物质的量之比为3∶2，质量之比为4∶3, A项正确、B项错误；镁、铝的摩尔质量之比为8∶9，C项错误；由于反应生成的氢气一样多，则消耗硫酸的物质的量之比为1∶1，D项错误。
6．把足量的铁粉投入硫酸和硫酸铜的混合溶液中，充分反应后，剩余金属粉末的质量与原加入铁粉的质量相等，则原溶液中H＋与SO的物质的量浓度之比为( )
A．1∶4 B．2∶7
C．1∶2 D．3∶8
解析：选A 设原溶液中H2SO4和CuSO4的物质的量分别为x、y。
Fe ＋ H2SO4===FeSO4＋H2↑ Δm(固体质量减少)
56 g 1 mol 56 g
x 56x
Fe ＋ CuSO4===FeSO4＋Cu Δm(固体质量增加)
56 g 1 mol 64 g 8 g
y 8y
因为固体在反应前后质量相等，所以Δm(减)＝Δm(增)，
56x＝8y，＝＝＝，则＝＝。
7．如图是某学校实验室从化学试剂商店买回来的氢氧化钠试剂标签上的部分内容。某同学从该试剂瓶中取出24.0 g 固体，配成1 L溶液，请计算：
(1)所得氢氧化钠溶液的物质的量浓度为________。
(2)从所得氢氧化钠溶液中取出200 mL于一烧杯中，投入足量的金属铝，完全反应后，产生的气体在标准状况下的体积为________。
解析：(1)n(NaOH)＝＝＝0.6 mol，c(NaOH)＝＝＝0.6 mol·L－1。
(2)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2 mol 22.4 L×3
0.6 mol·L－1×0.2 L V
＝，V＝4.032 L。
答案：(1)0.6 mol·L－1 (2)4.032 L
8．在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验。三组实验各取30 mL 同浓度的盐酸，加入同一种镁铝混合物粉末，产生气体，有关数据如表所示：
实验序号
甲
乙
丙
混合物质量/mg
255
385
459
生成气体/mL
280
336
336
(1)甲、乙两组实验中，哪一组盐酸是不足量的？______(填“甲”或“乙”)。理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)要算出盐酸中HCl的物质的量浓度，题中可作计算依据的数据是________，求得盐酸中HCl的物质的量浓度为________。
(3)求合金中Mg、Al的物质的量之比，题中可作计算依据的数据是________________________，求得Mg、Al的物质的量之比为________。
解析：(2)在乙或丙中，因盐酸反应完全，则可根据
2HCl ～ H2
2 1
n(HCl)＝×2＝3×10－2 mol，c(HCl)＝＝1 mol·L－1。
(3)在甲中，混合物完全反应，盐酸有剩余，则可根据混合物质量255 mg，生成气体280 mL计算。根据Mg～H2，Al～H2得：n(Mg)×24 g·mol－1＋n(Al)×27 g·mol－1＝255×10－3 g，n(Mg)＋n(Al)＝，求得n(Mg)＝0.005 mol，n(Al)＝0.005 mol，n(Mg)∶n(Al)＝1∶1。
答案：(1)乙 因甲、乙生成H2的体积不等，则产生H2体积小的，说明还有酸未反应，因此甲中盐酸过量，混合物反应完全；若乙中盐酸过量，则可产生H2：mL≈423 mL，而实际为336 mL，说明乙中盐酸不足，合金过量
(2)336 mL 1 mol·L－1
(3)255 mg和280 mL 1∶1
B级—选考等级考试增分练
1．完全沉淀等物质的量浓度的NaCl、MgCl2、AlCl3溶液中的Cl－，消耗等物质的量浓度的AgNO3溶液的体积比为3∶2∶1，则上述溶液的体积比为( )
A．1∶1∶1 B．3∶2∶1
C．6∶3∶2 D．9∶3∶1
解析：选D 假设各溶液浓度均为1 mol·L－1，消耗AgNO3溶液的体积分别为3 L、2 L、1 L，根据离子方程式：Ag＋＋Cl－===AgCl↓，计算可得NaCl、MgCl2、AlCl3溶液的体积分别为3 L、1 L、 L。
2．设NA代表阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是( )
A．1 mol Na在空气中完全燃烧，转移的电子数为2NA
B．常温下，2.7 g铝与足量NaOH溶液反应，消耗0.1NA个水分子
C．0.1 mol Fe与足量水蒸气反应生成H2的分子数为0.1NA
D．11.2 L Cl2含有的原子数为NA
解析：选B 1 mol Na在空气中完全燃烧生成0.5 mol Na2O2，转移1 mol电子，即NA个电子，A错误；铝与NaOH溶液发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，2.7 g(0.1 mol)Al消耗0.1 mol H2O，即0.1NA个水分子，B正确；根据反应3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2,0.1 mol Fe完全反应生成 mol H2，即NA个H2分子，C错误；在标准状况下，11.2 L Cl2的物质的量为0.5 mol，含有的原子数为NA，题中未给出Cl2的状态，D错误。
3．向50 mL Na2SO4和Na2CO3的混合溶液中加入过量的BaCl2溶液，得到14.51 g白色沉淀，向白色沉淀中加入过量的稀HNO3，充分反应后，沉淀减少到4.66 g，并有气体产生。则：
(1)原混合溶液中Na2SO4的物质的量浓度为________，Na2CO3的物质的量浓度为________。
(2)产生的气体的物质的量为________。
解析：根据题意知，4.66 g沉淀即为硫酸钡沉淀，根据S原子守恒可知，硫酸钠的物质的量为n(Na2SO4)＝0.02 mol，其浓度为c(Na2SO4)＝＝0.4 mol·L－1；碳酸钡沉淀的质量为14.51 g－4.66 g＝9.85 g，n(BaCO3)＝0.05 mol，根据C原子守恒可知，n(Na2CO3)＝0.05 mol，其浓度为c(Na2CO3)＝＝1 mol·L－1；产生的二氧化碳气体的物质的量为0.05 mol。
答案：(1)0.4 mol·L－1 1 mol·L－1 (2)0.05 mol
4．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，在容器中仅收集到1.12 L氢气(标准状况下)，此时测得铝箔质量比反应前减少了0.27 g，水槽和容器内溶液的总体积为 2.0 L，溶液中NaOH的浓度为0.050 mol·L－1(忽略溶液中离子的水解和溶解的氢气的量)。
(1)写出该实验中发生反应的化学方程式：
________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________。
(2)消耗Al的物质的量为________。
(3)未被氧化的金属钠的物质的量为________。
(4)Na2O的物质的量为________。
解析：该实验中发生的反应可表示为①2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，②Na2O＋H2O===2NaOH，③2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。消耗Al的物质的量为n(Al)＝＝0.010 mol，生成氢气的物质的量为n(H2)＝0.015 mol，那么由金属钠生成氢气的物质的量为n(H2)＝－0.015 mol＝0.035 mol，根据反应①可得金属钠的物质的量为n(Na)＝2×0.035 mol＝0.070 mol，又因为反应后溶液中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＋的总物质的量即原金属钠的总物质的量为n(Na＋)＝0.10 mol＋0.010 mol＝0.110 mol，n(Na2O)＝＝0.020 mol。
答案：(1)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
Na2O＋H2O===2NaOH
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(2)0.010 mol (3)0.070 mol (4)0.020 mol
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