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物质的量在化学方程式计算中的应用
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。消耗等物质的量浓度的AgNO3溶液的体积比为3∶2∶1，则消耗Ag＋的物质的量之比为3∶2∶1，故NaCl、MgCl2、AlCl3的物质的量之比为3∶1∶，即为9∶3∶1，则体积比为9∶3∶1。
2．有3.92 g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的全部CO2通入足量的澄清石灰水中得到7.0 g固体沉淀物，这种铁的氧化物为( )
A．Fe3O4 B．FeO
C．Fe2O3 D．Fe5O7
解析：选D。由题意知，生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中得到7.0 g沉淀，则n(CaCO3)＝＝0.07 mol，由CO～CO2可知，铁的氧化物中的n(O)＝0.07 mol，n(Fe)＝＝0.05 mol，n(Fe)∶n(O)＝0.05 mol∶0.07 mol＝5∶7，则铁的氧化物为Fe5O7。
3．(2019·原创题)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，2.3 g钠投入水中，产生0.05NA个氢分子
C．0.1 mol Fe与足量水蒸气反应生成H2的分子数为0.1NA
D．0.1 mol Fe与足量盐酸反应，转移0.3 mol电子
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，A错误；钠与水发生反应2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑，2.3 g钠(0.1 mol)生成0.05 mol H2，B正确；根据反应3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，0.1 mol Fe完全反应生成 mol H2，C错误；Fe与盐酸反应生成FeCl2，0.1 mol Fe与足量盐酸反应，转移0.2 mol电子，D错误。
4．甲、乙两个烧杯中分别盛有100 mL 4.0 mol·L－1盐酸和100 mL 4.0 mol·L－1 NaOH溶液，向两个烧杯中均加入5.4 g铝粉，在相同状况下甲、乙两个烧杯中产生气体的体积之比为( )
A．1∶1 B．2∶3
C．3∶2 D．3∶1
解析：选B。铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式分别是2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑、2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。n(HCl)＝0.4 mol，n(NaOH)＝0.4 mol，n(Al)＝0.2 mol，因此，甲烧杯中盐酸不足、铝过量，乙烧杯中铝不足、氢氧化钠过量，甲烧杯中产生氢气0.2 mol，乙烧杯中产生氢气0.3 mol，B项正确。
5．铁、镁、锌三种金属分别和等体积、等浓度的盐酸反应，同温同压下，产生相同体积的氢气，则下列说法不正确的是( )
A．金属失去的电子数相等
B．参加反应的金属质量相等
C．参加反应的金属物质的量相等
D．铁、镁、锌的质量比为56∶24∶65
解析：选B。铁、镁、锌三种金属分别和等体积、等浓度的盐酸反应，反应的本质都是金属失去电子，溶液中氢离子得到电子生成氢气，故同温同压下，产生相同体积的氢气时，氢离子得到电子的数目必然相等，而这些电子均由金属提供，则参加反应的金属失去的电子数相等，故A正确；同温同压下，铁、镁、锌三种金属分别与同体积、同浓度的盐酸反应后，产生相同体积的氢气，设所需要的金属质量分别是x、y、z，则有×2＝×2＝×2，所以可得参加反应的金属质量比是56∶24∶65，故B错误，D正确；若相同条件下产生相同体积的氢气，设产生氢气的物质的量为1 mol，则根据反应的关系式可知，所需Fe、Mg、Zn三种金属的物质的量之比为1 mol∶1 mol∶1 mol＝1∶1∶1，故C正确。
6．将1.1 g铁、铝混合物溶于200 mL 5 mol·L－1的盐酸中，反应后盐酸的浓度变为4.6 mol·L－1(溶液体积变化忽略不计)，则下列表述不正确的是( )
A．反应中消耗HCl为0.08 mol
B．混合物中含有0.02 mol Al
C．混合物中含有0.01 mol Fe
D．混合物中Al与Fe的物质的量之比为1∶1
解析：选D。n(消耗HCl)＝0.2 L×5 mol·L－1－0.2 L×4.6 mol·L－1＝0.08 mol，A正确；可设混合物中Al、Fe物质的量分别为x、y，则根据Al～3HCl、Fe～2HCl，可得3x＋2y＝0.08 mol ①，27 g·mol－1×x＋56 g·mol－1×y＝1.1 g ②，联立①②可得x＝0.02 mol、y＝0.01 mol，可知B、C正确，D错误。
7．Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气4.48 L。下列推断中不正确的是( )
A．参加反应的Mg、Al共0.2 mol
B．参加反应的HCl为0.4 mol
C．Mg、Al在反应中共失去0.4 mol电子
D．若与足量的稀硫酸反应能产生0.2 mol H2
解析：选A。反应的实质为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。n(H2)＝＝0.2 mol，则参加反应的n(H＋)＝0.4 mol。若换成稀H2SO4，同样产生0.2 mol H2，故B、D正确。由2H＋～H2～2e－可知，得电子总数为0.2 mol×2＝0.4 mol，依据得失电子守恒，故C正确。0.2 mol Mg提供0.4 mol电子，0.2 mol Al提供0.6 mol电子，则0.2 mol Mg、Al混合物提供的电子数大于0.4 mol、小于0.6 mol，故A不正确。
8．将铁加入100 mL某浓度的盐酸中恰好完全反应，反应后生成的气体体积为V L(标准状况下，下同)，将铝加入100 mL 2 mol·L－1 NaOH溶液中恰好完全反应，充分反应后生成的气体体积为3V L。下列说法正确的是( )
A．原铁和铝的物质的量相等
B．原盐酸的浓度为2 mol·L－1
C．铁加入盐酸中发生反应的离子方程式为2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
D．盐酸与NaOH溶液的物质的量浓度之比为1∶3
解析：选B。Al与NaOH溶液的反应：
2Al ＋ 2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2 mol 2 mol 3 mol
n(Al) 0.1 L×2 mol·L－1 n(H2)
＝，解得n(H2)＝0.3 mol，
＝，解得n(Al)＝0.2 mol，
由Al与NaOH溶液反应生成的气体体积为3V L，得＝0.3 mol，解得V＝2.24。再根据Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，生成的气体体积为V L，可求出Fe的物质的量为0.1 mol，HCl的物质的量为0.2 mol，则c(HCl)＝＝2 mol·L－1，B正确；由上述数据分析知铁、铝的物质的量不相等，A错误；Fe与盐酸反应生成Fe2＋，C错误；盐酸与NaOH溶液的物质的量浓度之比为1∶1，D错误。
9．将19.5 g锌粒投入250 mL 2 mol·L－1的稀硫酸中，试计算：(写出计算过程)
(1)产生的氢气在标准状况下的体积。
(2)忽略溶液体积变化，反应后溶液中氢离子浓度。
(3)要配制250 mL 2 mol·L－1的稀硫酸，需取用质量分数为98%、密度为1.84 g·cm－3的浓硫酸的体积为多少毫升？(保留三位有效数字)
解析：(1)设反应产生氢气的物质的量为x mol，19.5 g锌粒的物质的量为0.3 mol，250 mL 2 mol·L－1的稀硫酸中溶质的物质的量为0.25 L×2 mol·L－1＝0.5 mol。
Zn ＋ H2SO4===ZnSO4＋H2↑
1 mol 1 mol 1 mol
0．3 mol 0.5 mol x mol
硫酸过量，按锌进行计算，得x＝0.3，体积为0.3 mol×22.4 L·mol－1＝6.72 L。
(2)硫酸反应了0.3 mol，剩余(0.5－0.3) mol＝0.2 mol，反应后溶液中氢离子浓度为 mol·L－1＝1.6 mol·L－1。
(3)质量分数为98%、密度为1.84 g·cm－3浓硫酸的浓度为 mol·L－1＝18.4 mol·L－1，设需要浓硫酸的体积为V，浓硫酸在稀释前后溶质的物质的量保持不变，0.25 L×2 mol·L－1＝18.4 mol·L－1×V，V＝0.027 2 L＝27.2 mL。
答案：(1)6.72 L (2)1.6 mol·L－1 (3)27.2 mL
10．将19.2 g Cu和Fe2O3的混合物完全溶解在400 mL稀硫酸中，然后向溶液中加入铁粉，剩余固体质量与加入铁粉质量的关系如图所示。
(1)计算混合物中n(Cu)∶n(Fe2O3)。
(2)计算稀硫酸的物质的量浓度。
解析：(1)由图像可知，生成3.2 g固体为金属铜，说明19.2 g Cu和Fe2O3的混合物中含有3.2 g Cu，则含有Fe2O3的质量为19.2 g－3.2 g＝16.0 g，则n(Cu)∶ n(Fe2O3)＝∶＝1∶2。(2)图像中加入11.2 g Fe时，铜离子完全被置换成Cu，此时溶质为FeSO4，根据铁元素守恒可知n(FeSO4)＝n(Fe)＋2n(Fe2O3)＝＋×2＝0.4 mol，则400 mL稀硫酸中含有硫酸的物质的量为n(H2SO4)＝n(FeSO4)＝0.4 mol，该稀硫酸的物质的量浓度为c(H2SO4)＝＝1 mol·L－1。
答案：(1)1∶2 (2)1 mol·L－1
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