PAGE1PAGE第三章鐵金屬材料第二節金屬材料第2課時物質的量在化學方程式計算中的應用培優第一階——基礎過關練1．（2022·廣東潮州潮安區期末）將某份鐵鋁合金均分為兩份，一份加入足量鹽酸，另一份加入足量NaOH溶液，同溫同壓下產生的氣體體積比為3∶2，則樣品中鐵、鋁物質的量之比為A．3∶2 B．2∶1 C．3∶4 D．4∶3【答案】C【解析】根據同溫同壓下氣體的體積之比等于物質的量之比，設加入鹽酸產生的H2為3mol，則加入氫氧化鈉溶液產生的H2為2mol，根據反應2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑可知生成2molH2，需要Al的物質的量為：EQ\f(4,3)mol，由于2Al＋6HCl2AlCl3＋3H2↑可知，等質量的Al與鹽酸和NaOH反應放出的H2一樣多即為2mol，故說明Fe與鹽酸反應產生的H2為3mol－2mol＝1mol，根據反應方程式Fe＋2HClFeCl2＋H2↑可知，生成1molH2需消耗1mol的Fe，故樣品中鐵、鋁物質的量之比為1mol∶EQ\f(4,3)mol＝3∶4，選C項。2．（2022·江蘇宿遷沭陽縣期中）將同體積同物質的量濃度的AgNO3溶液中的Ag＋完全沉淀，則需同物質的量濃度的NaCl、MgCl2、AlCl3三種溶液的體積比為A．1∶2∶3 B．3∶2∶1C．1∶1∶1 D．6∶3∶2【答案】D【解析】由Ag＋＋Cl－AgCl↓可知，分別加入足量的硝酸銀溶液，Cl－沉淀完全時，同體積同物質的量濃度的AgNO3溶液，消耗等物質的量的AgNO3，即NaCl、MgCl2、AlCl3三種溶液中含氯離子的物質的量相同，設n(Cl－)＝6mol，根據物質的化學式可知：n(NaCl)＝6mol，n(MgCl2)＝3mol，n(AlCl3)＝2mol，溶液的濃度相同，由V＝EQ\f(n,c)可知，物質的量之比等于體積之比，為6mol∶3mol∶2mol＝6∶3∶2，選D項。3．（2022·山西晉城高平市期中）16.3g由Na2O2、Na2O、Na2CO3、NaOH組成的混合物與200g質量分數為7.3%的鹽酸恰好反應，蒸干反應后的溶液，最終得到的固體的質量為A．8g B．15.5g C．11.7g D．23.4g【答案】D【解析】鹽酸中氯離子的物質的量n＝EQ\f(200g×7.3%,36.5g·mol－1)＝0.4mol，Na2O2、Na2O、Na2CO3、NaOH與鹽酸反應生成的產物蒸干得到固體都是NaCl，NaCl的摩爾質量為58.5g·mol－1，由氯原子守恒知生成NaCl的質量為：m＝0.4mol×58.5g·mol－1＝23.4g，故選D項。4．（2022·江蘇揚州邗江區期中）有BaCl2和NaCl的混合溶液aL，將它均分成兩份。一份滴加稀硫酸，使Ba2＋離子完全沉淀；另一份滴加AgNO3溶液，使Cl－離子完全沉淀。反應中消耗xmolH2SO4、ymolAgNO3。據此得知原混合溶液中的c(Na＋)(單位：mol·L－1)為A．（y－2x）/a B．(y－x)/aC．(2y－2x)/a D．(2y－4x)/a【答案】D【解析】n(Ba2＋)＝n(H2SO4)＝xmol，n(Cl－)＝n(AgNO3)＝ymol，根據電荷守恒：n(Ba2＋)×2＋n(Na＋)×1＝n(Cl－)×1，n(Na＋)＝(y－2x)mol，c(Na＋)＝(y－2x)mol/0.5aL＝(2y－4x)/amol·L－1，選D項。5．（2022·江蘇無錫宜興中學期中）向一定質量(設為mg)的MgO、CuO、Fe2O3組成的混合物中，加入500mL某濃度的硫酸溶液，混合物完全溶解。向溶解后的溶液中逐滴加入2.0mol·L－1NaOH溶液250mL時，恰好將金屬陽離子沉淀。則該硫酸的物質的量濃度為A．0.5mol·L－1 B．1.0mol·L－1C．1.5mol·L－1 D．2.0mol·L－1【答案】A【解析】向溶解后的溶液中逐滴加入2.0mol·L－1NaOH溶液250mL時，恰好將金屬陽離子沉淀，溶液中的溶質只有硫酸鈉，根據元素守恒，H2SO4～Na2SO4～2NaOH，則該硫酸的物質的量濃度為EQ\f(EQ\f(2.0mol·L－1×250mL,2),500mL)＝0.5mol·L－1，選A項。6．（2022·浙江衢州高級中學期中）若加熱5.00g的碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物，使碳酸氫鈉完全分解，混合物質量減少了0.31g，則原混合物中碳酸鈉的質量為A．1.68g B．3.32g C．4.16g D．4.38g【答案】C【解析】碳酸氫鈉受熱容易分解為碳酸鈉，從反應方程式可知，固體質量減少的部分就是二氧化碳和水蒸氣的質量，設碳酸氫鈉的質量為x，則：2NaHCO3eq\o(,\s\up6(Δ))Na2CO3＋CO2↑＋H2OΔm16862x0.31gEQ\f(168,x)＝EQ\f(162,0.31g)，解得x＝0.84g則m(Na2CO3)＝5.00g－0.84g＝4.16g，C項符合題意。7．（2022·吉林洮南市第一中學期中）將一定量由Na和Na2O2組成的混合物與足量的水反應，得到一定體積的混合氣體，將混合氣體用電火花引燃，恰好完全反應，無氣體剩余。則原混合物中Na和Na2O2的物質的量之比為A．4∶1 B．2∶1 C．1∶2 D．1∶1【答案】B【解析】2Na＋2H2O2NaOH＋H2↑，鈉與氫氣的關系式為：2Na～H2；2Na2O2＋2H2O4NaOH＋O2↑，過氧化鈉與氧氣的關系式為：2Na2O2～O2；2H2＋O2eq\o(,\s\up7(電火花))2H2O，氫氣和氧氣的關系式為：2H2～O2，將該混合氣體通過放電，恰好完全反應，說明氫氣和氧氣反應的物質的量之比恰好等于它們反應的計量數之比，即氫氣和氧氣的物質的量之比為2∶1，通過鈉與氫氣、過氧化鈉與氧氣、氫氣與氧氣的關系式可得鈉與過氧化鈉的關系式為：4Na～2H2～O2～2Na2O2，所以原混合物中Na和Na2O2的物質的量之比為4∶2＝2∶1，故合理選項是B項。8．（2022·江西新余期末）13.6gFe和Fe2O3的混合物，加入150mL足量的稀硫酸，在標準狀況下收集到1.12LH2，向反應后的溶液中滴加KSCN溶液不變紅。為中和過量的稀硫酸，并使Fe元素全部轉化為Fe(OH)2沉淀，恰好消耗了200mL3mol·L－1的NaOH溶液，則該稀H2SO4的物質的量濃度為A．2.25mol·L－1 B．2mol·L－1C．3mol·L－1 D．0.6mol·L－1【答案】B【解析】根據題干信息可知，涉及反應有：Fe＋H2SO4FeSO4＋H2↑、Fe2O3＋3H2SO4Fe2(SO4)3＋3H2O、Fe＋Fe2(SO4)33FeSO4、FeSO4＋2NaOHFe(OH)2↓＋Na2SO4、2NaOH＋H2SO4Na2SO4＋2H2O，即反應最后鐵元素完全沉淀后，溶液中的溶質只剩下Na2SO4，根據Na＋和SO2－守恒可得：n(Na＋)×1＝n(SO2－)×2，n(Na＋)＝n(NaOH)＝2n(SO2－)＝2n(H2SO4)，即n(NaOH)＝2n(H2SO4)，則0.2L×3mol·L－1＝2×0.15L×c(H2SO4)，解得c(H2SO4)＝2mol·L－1，故答案為B項。9．（2022·江西上饒期末）將鈉、鋁混合物投入足量水(質量為100g)中進行反應，若鈉、鋁的質量分別為46g和27g，充分反應后，下列說法正確的是A．產生H2的物質的量為2.5mol B．溶液中的溶質只有NaAlO2C．金屬未完全溶解 D．NaAlO2的質量分數是EQ\f(82,100＋46＋27)×100%【答案】A【解析】鈉的物質的量為2mol，鋁的物質的量為1mol，2Na＋2H2O2NaOH＋H2↑，2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑，2Na～2NaOH，2Al～2NaOH～2NaAlO2，故2molNa生成2molNaOH，1molAl消耗1molNaOH。A項，由上分析可知，2molNa產生1molH2，1molAl產生EQ\f(3,2)molH2，產生H2的物質的量為1mol＋EQ\f(3,2)mol＝2.5mol，正確；B項，由Na生成2molNaOH，1molAl消耗1molNaOH，溶液中的溶質有NaAlO2和未消耗的NaOH，錯誤；C項，由分析可知，Na完全反應，生成的氫氧化鈉將Al完全反應，錯誤；D項，n(NaAlO2)＝1mol，m(NaAlO2)＝1mol×82g·mol－1＝82g，m(H2)＝2.5mol×2g·mol－1＝5g，NaAlO2的質量分數是EQ\f(82,100＋46＋27－2)×100%，錯誤。10．（2022·北京昌平期末）氧化還原反應原理在研究物質性質及轉化方面具有重要價值。（1）化合價是學習氧化還原反應的基礎。在橫線上寫出以下幾種物質中加點元素的化合價。Cu________Na2O2________ClO－________(NH4)2Fe(SO4)2________（2）制備氯氣的一種反應是MnO2＋4HCl(濃)eq\o(,\s\up6(Δ))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。該反應中，還原劑是(填化學式，下同)___________，被還原的物質是___________。若反應中消耗了1molMnO2，則生成Cl2的物質的量為_______mol。（3）某含余氯廢水(主要成分是NaClO)的處理流程如下：含余氯廢水eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(Na2SO3溶液),\s\do4(→))),\s\do6())達標排放已知處理過程中發生反應：Na2SO3＋NaC1ONa2SO4＋NaCl，若NaClO的含量是7.45×10－3g·L－1，則處理1000L含余氯廢水，理論上需要0.5mol·L－1Na2SO3溶液________L。【答案】（1）①0②－1③＋3④＋2（2）濃HClMnO21（3）0.2【解析】（1）單質中元素化合價為0，Cu中銅元素化合價是0；Na2O2中鈉元素化合價為＋1，根據元素化合價代數和等于0，可知氧元素化合價為－1；ClO－中氧元素化合價為－2，根據元素化合價代數和等于－1，Cl元素化合價為＋3；(NH4)2Fe(SO4)2中NHeq\o\al(＋,4)的化合價為＋1、SO2－的化合價為－2，根據化合價代數和等于0，鐵元素化合價為＋2；（2）MnO2＋4HCl(濃)eq\o(,\s\up6(Δ))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O反應，HCl中Cl元素化合價升高，還原劑是濃HCl，MnO2中Mn元素化合價降低，被還原的物質是MnO2。根據反應方程式，若反應中消耗了1molMnO2，則生成Cl2的物質的量為1mol；（3）若NaClO的含量是7.45×10－3g·L－1，1000L含余氯廢水中含NaClO的物質的量是EQ\f(7.45×10－3g·L－1×1000L,74.5mol·L－1)＝0.1mol，設理論上需要0.5mol·L－1Na2SO3溶液VL，則Na2SO3＋NaC1ONa2SO4＋NaCl1mol1mol0.5mol·L－1×VL0.1molV＝0.2L。培優第二階——拓展培優練11．（2022·北京匯文中學期末）密閉容器中裝1molNaHCO3和0.8molNa2O2加熱充分反應后，容器內殘留的固體是A．0.8molNa2CO3和1molNaOH B．1molNa2CO3和0.6molNaOHC．1.3molNa2CO3 D．0.5molNa2CO3和1.6molNaOH【答案】B【解析】NaHCO3加熱分解：2NaHCO3eq\o(,\s\up6(Δ))Na2CO3＋CO2↑＋H2O可知：1molNaHCO3分解生成0.5molCO2、0.5molH2O和0.5molNa2CO3，生成的CO2和H2O分別與Na2O2反應：2Na2O2＋2CO22Na2CO3＋O2，2Na2O2＋2H2O4NaOH＋O2↑，二氧化碳首先與過氧化鈉反應，0.5molCO2消耗過氧化鈉0.5mol，生成碳酸鈉0.5mol，剩余的過氧化鈉為0.8mol－0.5mol＝0.3mol，0.3molNa2O2與水反應，生成0.6molNaOH，所以容器內殘留的固體是Na2CO3為0.5mol＋0.5mol＝1mol和NaOH為0.6mol，故選B項。12．（2022·甘肅張掖市期末）有一種鐵的“氧化物”樣品，用5mol·L－1鹽酸140mL完全溶解，所得溶液還能吸收標況下0.56L氯氣，恰好使其中Fe2＋全部化成Fe3＋，該樣品可能的化學式是A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7【答案】D【解析】鹽酸中HCl的物質的量為5mol·L－1×0.140L＝0.7mol，0.56L氯氣的物質的量為EQ\f(0.56L,22.4L·mol－1)＝0.025mol。鐵的“氧化物”樣品，用鹽酸完全溶解，所得溶液中能吸收標況下0.56L氯氣，說明溶液中有Fe2＋，由2Fe2＋＋Cl22Fe3＋＋2Cl－，可知溶液中Fe2＋的物質的量：0.025mol×2＝0.05mol。跟鹽酸反應后的溶液中有0.05molFe2＋，0.7molCl－，則還應該有Fe3＋，根據電荷守恒：n(Fe2＋)×2＋n(Fe3＋)×3＝n(Cl－)×1，0.05mol×2＋n(Fe3＋)×3＝0.7mol×1，n(Fe3＋)＝EQ\f(0.7mol－0.05mol×2,3)＝0.2mol，所以Fe2＋和Fe3＋的物質的量之比為0.05∶0.2＝1∶4，寫成氧化物的形式為：FeO·2Fe2O3，即Fe5O7，故選D項。13．（2022·天津五校聯考期中）向NaOH和Na2CO3的混合溶液中滴加0.1mol·L－1的稀鹽酸，生成CO2的量與加入鹽酸的體積(V)的關系如圖所示。下列敘述不正確的是A．在加入鹽酸0～0.2L范圍內，發生中和反應B．ab段發生反應的離子方程式為HCO－＋H＋H2O＋CO2↑C．a＝0.3D．原混合溶液中NaOH與Na2CO3的物質的量之比1∶2【答案】D【解析】結合氫離子的能力：OH－＞CO2－＞HCO－，向NaOH和Na2CO3的混合溶液中滴加0.1mol·L－1的稀鹽酸依次發生反應①OH－＋H＋H2O、②CO2－＋H＋HCO－、③HCO－＋H＋H2O＋CO2↑。A項，根據圖像，發生反應③HCO－＋H＋H2O＋CO2↑，生成0.01molCO2，則消耗鹽酸的體積是EQ\f(0.01mol,0.1mol·L－1)＝0.1L，所以發生反應②CO2－＋H＋HCO－消耗鹽酸的體積也是0.1L，發生反應①OH－＋H＋H2O消耗鹽酸為：0.4L－0.1L－0.1L＝0.2L，在加入鹽酸0～0.2L范圍內，發生中和反應，正確；B項，ab段反應生成二氧化碳，發生反應的離子方程式為HCO－＋H＋H2O＋CO2↑，正確；C項，根據圖像，發生反應③HCO－＋H＋H2O＋CO2↑生成0.01molCO2，則消耗鹽酸的體積是0.1L，所以a＝0.4L－0.1L＝0.3L，正確；D項，發生反應③HCO－＋H＋H2O＋CO2↑，生成0.01molCO2消耗鹽酸0.01mol，所以Na2CO3的物質的量0.01mol；發生反應①OH－＋H＋H2O消耗HCl為：0.1mol·L－1×0.2L＝0.02mol，原混合溶液中NaOH的物質的量是0.02mol，NaOH與Na2CO3的物質的量之比0.02mol∶0.01mol＝2∶1，錯誤。14．（2022·安徽安慶市期末）在100mL5.0mol·L－1FeCl3溶液中加入16.0g銅和鐵的混合物，充分反應后剩余固體1.2g(反應前后體積變化忽略不計，不考慮空氣等影響)。下列有關說法不正確的是A．FeCl3溶液中的Fe3＋已全部反應B．還原劑失去電子的物質的量為0.5molC．原混合物中含有銅7.6gD．根據氯元素守恒，可求得反應后溶液中Fe2＋的濃度是7.5mol·L－1【答案】D【解析】氯化鐵與鐵單質發生反應：2Fe2＋＋Fe3Fe3＋；與銅單質發生反應：2Fe3＋＋Cu2Fe2＋＋Cu2＋，因鐵比銅活潑，故鐵先反應，銅后反應。A項，因金屬有剩余，且兩種金屬均能與氯化鐵反應，可知氯化鐵反應完全，Fe3＋已全部反應，正確；B項，由反應可知，反應中Fe3＋完全被還原成Fe2＋，則0.5molFe3＋得電子的物質的量為0.5mol，根據得失電子守恒，還原劑失去電子的物質的量為0.5mol，正確；C項，若只有鐵溶解，則0.5mol氯化鐵消耗的Fe的物質的量為0.25mol，固體損失的質量為0.25mol×56g·mol－1＝14.0g，則剩余固體的質量應為16.0g－14.0g＝2.0g，而實際固體剩余質量為1.2g，可知實際反應的金屬還有Cu，設溶解的Fe的物質的量為xmol，溶解的Cu的物質的量為ymol，則56x＋64y＝16.0g－1.2g＝14.8g，根據電子得失守恒可得：2x＋2y＝0.5，解得：x＝0.15，y＝0.1，固體混合物中鐵的質量為：0.15mol×56g·mol－1＝8.4g，銅的質量＝16.0－8.4＝7.6g，正確；D項，100mL5.0mol·L－1的FeCl3溶液中氯離子的濃度為15mol·L－1，根據電荷守恒c(Fe2＋)×2＋c(Cu2＋)×2＝15mol·L－1，可求得反應后溶液中Fe2＋、Cu2＋的濃度之和是7.5mol·L－1，錯誤。15．（2022·廣西欽州市期末）把33.2g含鎂，鋁、銅的合金粉末分為兩等份，一份放入過量氫氧化鈉溶液中，得到6.72L氫氣(標準狀況)，另一份放入過量鹽酸中，得到11.2L氫氣(標準狀況)。試計算(無解題過程不給分)：（1）該合金中鋁的質量為__________g。（2）該合金中鎂、鋁、銅的物質的量之比為_________________。【答案】（1）10.8g（2）2∶2∶1【解析】（1）標準狀況，6.72LH2的物質的量是EQ\f(6.72L,22.4L·mol－1)＝0.3mol設一份合金中鋁的物質的量是x。2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑23x0.3mol解得x＝0.2mol所以該合金中鋁的質量為0.2mol×27g·mol－1×2＝10.8g。（2）鋁和鎂都能與鹽酸反應放出氫氣，另一份放入過量鹽酸中，得到氣體共11.2L(標準狀況)，則鎂與鹽酸反應放出氫氣的體積是(11.2－6.72)L＝4.48L(標準狀況)，氫氣的物質的量是0.2mol。設一份合金中鎂的物質的量是y。Mg＋2HClMgCl2＋H2↑11y0.2mol解得y＝0.2mol則一份合金中鎂的質量是0.2mol×24g·mol－1＝4.8g銅的質量是16.6g－4.8g－0.2mol×27g·mol－1＝6.4g，銅的物質的