新教材课标版高中化学课后作业17物质的量在化学方程式计算中的应用

课后作业(十七)
[基础巩固]
一、物质的量在化学方程式计算中的应用
1．将20 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11.2 L ，则三种金属的物质的量之和为( )
A ．1.0 mol
B ．0.5 mol
C ．0.25 mol
D ．0.125 mol
[解析] Mg 、Zn 、Fe 反应后均生成二价金属离子，1 mol 混合物反应产生1 mol 氢气，现氢气标准状况下的体积为11.2 L ，则金属共计0.5 mol 。

[答案] B
2．将铝投入到一定量的NaOH 溶液中，充分反应后，有2 mol 的电子发生转移，则参加反应的铝的物质的量为( )
A.13
mol B ．1 mol C ．2 mol D.23
mol [解析] 铝在反应时，1 mol Al 可失去3 mol 电子，因此有2 mol
电子转移需Al 的物质的量为23
mol 。

[答案] D
3．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 )的关系如图所示。

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 ．转移电子数之比为2∶3
[解析] 本题借助图像考查金属与酸反应的有关知识。

由图像分析可知，Mg 、Al 产生H 2的体积相等，则Mg 、Al 失去电子数相等，2×n (Mg)＝3×n (Al)，故n (Mg)∶n (Al)＝3∶2，又因Mg 、Al 的摩尔质量之比为24 g/mol ∶27 g/mol ＝8∶9，则Mg 、Al 的质量之比为3 mol ×24 g/mol ∶2 mol ×27 g/mol ＝4∶3。

[答案] A
4．设n A 代表阿伏加德罗常数(N A )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2n A
B ．常温下，2.7 g n A 个水分子
C ．0.1 mol Fe 与足量水蒸气反应生成H 2n A
D ．11.2 L Cl 2含有的原子数为n A
[解析] 1 mol Na 在空气中完全燃烧生成0.5 mol Na 2O 2，转移1 mol 电子，A 错误；铝与NaOH 溶液发生反应：2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑，2.7 g(0.1 mol) Al 消耗0.1 mol H 2O ，B 正
确；根据反应3Fe ＋4H 2O(g)=====△Fe 3O 4＋4H 2,0.1 mol Fe 完全反应生
成0.43
mol H 2，C 错误；在标准状况下，11.2 L Cl 2的物质的量为0.5 mol ，含有的原子数为n A ，题中未给出标准状况条件，D 错误。

[答案] B
二、化学计算中常用的解题方法
(一)差量法
5．将8 g 铁片放入100 mL 硫酸铜溶液中，溶液中的铜离子全部被还原时，固体质量变为8.2 g ，则原硫酸铜溶液的物质的量浓度为
( )
A ．0.5 mol·L －1
B ．0.25 mol·L －1
C ．0.025 mol·L －1
D ．0.125 mol·L －1
[解析] 设反应生成的Cu 的质量为m
Fe ＋CuSO 4===FeSO 4＋Cu 质量增加 Δm
56 g 64 g 8 g
m (8.2－8)＝0.2 g
64 g m ＝8 g 0.2 g ⇒m ＝1.6 g
所以n (Cu)＝ 1.6 g 64 g·mol
－1＝0.025 mol 根据元素守恒可得n (Cu)＝n (CuSO 4)＝0.025 mol
c (CuSO 4)＝0.025 mol 0.1 L
＝0.25 mol·L －1 [答案] B
6．把23 g 钠投入到m 1 g 足量的水中得到a g 溶液，把24 g 镁投入到m 2 g 足量的盐酸中得到b g 溶液，若m 1＝m 2，则a ，b 的关系是( )
A ．a >b
B ．a <b
C ．a ＝b
D ．无法确定
[解析] 由于m 1＝m 2，所以只需比较反应后溶液增加的质量即可。

用差量法可知，23 g 钠投入水中放出1 g 氢气，溶液增重22 g,24 g 镁投入盐酸中放出2 g 氢气，溶液增重22 g ，所以反应后溶液的质量相等，即a ＝b 。

[答案] C
(二)关系式法
7．硫黄制硫酸时发生的反应有
①S ＋O 2=====点燃
SO 2
②2SO 2＋O 2
催化剂
△2SO 3
③SO 3＋H 2O===H 2SO 4
(1)写出由硫黄制取硫酸的关系式：________。

(2)假设64 g 硫黄完全反应，可制取硫酸的质量为______g 。

[解析] 根据方程式可得关系式：
S ～SO 2～SO 3～H 2SO 4即S ～H 2SO 4
设生成H 2SO 4的质量为m
S ～ H 2SO 4
32 g 98 g
64 g m
32 g 64 g ＝98 g m
⇒m ＝196 g [答案] (1)S ～H 2SO 4 (2)196
(三)守恒法
8．R 2O n －6在一定条件下可以把Mn 2＋氧化成MnO －4，若反应后
R 2O n －6转变为RO n －3。

又知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶2，则n 值为( )
A ．1
B ．2
C ．3
D ．4
[解析] 设R 2O n －6中R 的化合价为x ，RO n －3中为y ，
则有n ＝12－2x ＝6－y ，即：2x －y ＝6，①
根据得失电子守恒：10(x －y )＝10，②
解得x ＝5，n ＝12－2×5＝2。

[答案] B
[能力提升]
9．100 mL 2 mol/L 的稀盐酸与一定量的锌充分反应，锌全部溶解，生成的氢气在标准状况下体积为1.12 L ，设反应后溶液的体积仍
为100 mL ，则反应后溶液中H ＋的物质的量的浓度为( )
A ．1.5 mol/L
B ．1 mol/L
C ．0.5 mol/L
[解析] 金属锌和盐酸反应生成标准状况下H 2 1.12 L ，其物质的
量为n (H 2)＝V V m ＝ 1.12 L 22.4 L/mol
＝0.05 mol ；根据氢元素守恒，剩余H ＋物质的量为0.1 L ×2 mol/L －0.05 mol ×2＝0.1 mol ，则反应后溶液中H ＋物质的量浓度为
c (H ＋)＝n V ＝0.1 mol 0.1 L ＝1 mol/L ，故答案选B 。

[答案] B
10．把足量的铁粉投入到溶有硫酸和硫酸铜的溶液中，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 2－4的物质的量浓度之比为( ) A ．1∶4 B ．2∶7 C ．1∶2 D ．3∶8
[解析] 设原溶液中H 2SO 4和CuSO 4物质的量分别为a 和b 。

Fe ＋H 2SO 4===FeSO 4＋H 2↑，Fe ＋CuSO 4===FeSO 4＋Cu 。

由题意：56(a
＋b )＝64b ，a b ＝17，c (H ＋)∶c (SO 2－4)＝2a a ＋b ＝14。

[答案] A
11．由铁、锌、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g ，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2 L ，则混合物中一定含有的金属是( )
A ．铁
B ．锌
C ．铝
D ．镁
[解析] 由M ～n 2
H 2可以算出，产生标准状况下11.2 L 的H 2时，需要各金属的质量分别是：m (Zn)＝32.5 g ，m (Fe)＝28 g ，m (Mg)＝12 g ，m (Al)＝9 g<10 g 。

即只有当Al 与其他任意一种金属混合时才合理。

[答案] C
12．21 g 铁粉与8 g 硫粉混合加热，若不考虑其他损失，可生成硫化亚铁(FeS)a g ；将上述反应后的固体混合物全部投入到足量的稀硫酸中发生反应：FeS ＋H 2SO 4===FeSO 4＋H 2S ↑，可得标准状况下V L 气体。

则a 、V 的数值分别为( )
A ．33、8.4
C ．29、8.4
[解析] 根据题意n (Fe)＝21 g/56 g·mol －1＝0.375 mol ，n (S)＝8
g/32 g·mol －1＝0.25 mol 。

由Fe ＋S=====△
FeS 可知Fe 过量，需要按S 的量进行计算，n (FeS)＝n (S)＝0.25 mol ，所以m (FeS)＝0.25 mol ×88 g·mol －1＝22 g 。

产生的气体为H 2S 和H 2的混合气体，由于Fe ～H 2；Fe ～FeS ～H 2S ，n (H 2＋H 2S)＝n (Fe)＝0.375 mol ，标准状况下V ＝0.375 mol ×22.4 L·mol －1＝8.4 L 。

选D 项。

[答案] D
13．欲测定某铝铜合金的组成，进行了如下实验：称取粉末状样品1.0 g ，量取某浓度的盐酸20 mL ，第一次往样品中加入盐酸10 mL ，收集到标准状况下的气体224mL ；再往样品中加入盐酸10 mL ，又收集到标准状况下的气体112 mL 。

试求：
(1)所取盐酸的物质的量浓度为________。

(2)样品中铝的质量分数为________。

[解析] 由题意得，当加入10 mL 盐酸时生成224 mL H 2(即0.01
mol)，此时盐酸完全反应，因此盐酸的物质的量浓度为0.01 mol ×20.01 L
＝2 mol/L ；当再加入10 mL 盐酸时，只生成112 mL H 2(即0.005 mol)，说明铝完全反应，根据反应2Al ＋6HCl===2AlCl 3＋3H 2↑2，需用n (Al)
＝0.01mol ，w (Al)＝0.01 mol ×27 g/mol 1.0 g
×100%＝27%。

[答案] (1)2 mol/L (2)27%
14．一块表面已被氧化为氧化钠的钠块17.0 g ，投入50 g 水中，最多能产生0.2 g 气体，则：
(1)涉及的化学方程式为______________，______________。

(2)钠块中钠的质量是________。

(3)钠块中氧化钠的质量是________。

(4)原来钠块中被氧化的钠的质量是________。

(5)设所得溶液的体积为50 mL ，求所得溶液溶质物质的量浓度是________。

[解析] (1)该过程中涉及的化学方程式有2Na ＋2H 2O===2NaOH ＋H 2↑，Na 2O ＋H 2O===2NaOH ；
(2)(3)反应生成氢气的质量为0.2 g ，则
2Na ＋2H 2O===2NaOH ＋H 2↑
46 2
m (Na) 0.2 g
m (Na)＝46×0.2 g 2
＝4.6 g ； m (Na 2O)＝17.0 g －4.6 g ＝12.4 g ；
(4)m (Na 2O)＝12.4 g ，则被氧化成氧化钠的金属钠的质量＝12.4 g ×4662
＝9.2 g ； (5)原样品中钠元素的质量＝4.6 g ＋9.2 g ＝13.8 g ，钠元素的物质
的量＝13.8 g 23 g·mol
－1＝0.6 mol ，根据钠守恒得，溶液中氢氧化钠的物质的量＝0.6 mol ，则氢氧化钠的浓度＝0.6 mol 0.05 L
＝12 mol·L －1。

[答案] (1)2Na ＋2H 2O===2NaOH ＋H 2↑
Na 2O ＋H 2O===2NaOH
(2)4.6 g (3)12.4 g (4)9.2 g
(5)12 mol·L －1
15．下图是某硫酸试剂瓶标签上的部分文字说明。

试计算：
(1)该硫酸中H 2SO 4的物质的量浓度是多少？
(2)现取10 mL 该硫酸溶液稀释到100 mL 后与足量的铁屑充分反应，生成H 2的体积是多少(标准状况)?
(3)将生成的FeSO 4配制成500 mL 溶液，所得溶液中FeSO 4的物质的量浓度是多少？
[解析] (1)c ＝1000ρw M ＝1840 g·L －1×98%98 g·mol
－1 ＝18.4 mol·L －1
(2)稀释前后溶质的物质的量不变，即稀释后溶液中硫酸的物质的量：18.4 mol·L －1×0.01 L ＝0.184 mol ，根据反应Fe ＋H 2SO 4===FeSO 4＋H 2↑，可知n (H 2)＝n (H 2SO 4)＝0.184 mol ，标准状况下的体积为0.184 mol ×22.4 L·mol －1≈4.12 L 。

(3)n (FeSO 4)＝n (H 2SO 4)＝0.184 mol ，故c (FeSO 4)＝0.184 mol 0.5 L
＝0.368 mol·L －1
[答案] (1)18.4 mol·L －1
(2)4.12 L (3)0.368 mol·L －1。