高中化学金属的摩尔电子质量及其应用

金属的摩尔电子质量及其应用

陕西省洋县中学723300 李建中

一、金属的摩尔电子质量

1、概念

金属的摩尔电子质量是指金属每失去1mole-时的质量。在数值上等于该金属的摩尔质量与其化合价的比值。符号可表达为：Me-，单位为：g/mol·e-。

2、数学表达式

Me-=m/n e-（m表示金属的质量，n e-表示金属失电子的物质的量）

或：Me-=M/X（M为摩尔质量，X为金属在反应中的化合价数值）

注：

（1）若金属不反应时，其摩尔电子质量为+∞。

（2）平均摩尔电子质量法是基于几种金属混合时,在摩尔电子质量的基础上建立起来的一种解题方法。

= m/n e-（m表示混合金属的质量，n e-表示混合金属失电子的物质的量）

（3）解题依据：平均摩尔电子质量介于各成分摩尔电子质量之间

二、金属摩尔电子质量的应用

金属摩尔电子质量是建立在摩尔质量概念基础之上的。利用它可以很迅速地解出金属与酸反应时，放出氢气的体积比或物质的量之比，还能迅速准确地判定金属混合物与酸或与非金属发生反应时，混合金属组成的确定。使混合金属的有关计算和判定显得更方便和简化。

例1、分别将Na、Mg、Al、Fe、Zn投入到足量的稀硫酸中，完全反应后，若放出相同体积的气体，则Na、Mg、Al、Fe、Zn的质量比为。

[思路] 因放出的H2体积相同，则金属失电子的物质的量相同。依第一个表达式可知：质量比等于其摩尔电子质量比。即：23/1 ：24/2 ：27/3 ：56/2 ：65/2 =23 ：12 ：9 ：28 ：32.5

例2、两种金属的混合粉末15g，与足量盐酸充分反应后得到标况下H2 11.2L，则下列金属不可能的是：

A、Mg和Zn

B、Fe和Zn

C、Al和Na

D、Al和Fe

E、Mg和Cu

[思路]先确定混合金属的平均摩尔电子质量，再依据各组成金属的摩尔电子质量进行判定。

依：2H++2e-=H2↑，得：n e-=2n H2=2×11.2/22.4=1mol

∴Me-=15/1=15g/mol·e-

对应列出所给金属的摩尔电子质量（单位：g/mol·e-）：

Na：23 Mg：12 Al：9 Zn：32.5 Fe：28 Cu：+∞

∴对照平均值即可找出答案。选B。

例3、现有一金属混合物2.0g与足量的Cl2完全反应后增重7.1g，则该金属混合物不可能是：

A.Na、Mg

B.Mg、Al

C.Fe、Al

D.Cu、Ag

[思路]先算混合金属的平均摩尔电子质量，再依据各金属的摩尔电子质量进行判定，即可求解。Me-=2.0/2×0.1=10g/mol·e -

对应列出所给金属的摩尔电子质量（单位：g/mol·e-）：

Na：23 Mg：12 Al：9 Fe：18.67 Cu：32 Ag：108

其平均值能达到10的是B、C，而A、D均大于10，故选A、D。

例4、将镁、铝合金2.1g溶于足量的盐酸中，在标况下产生H2 2.24L，求两合金中镁、铝的物质的量之比。

[思路]本题若使用混合金属的平均摩尔电子质量，并结合十字交叉法，则求解较为简便。

所给金属的摩尔电子质量（单位：g/mol·e-）： Mg：12 Al：9

而两合金平均摩尔电子质量Me-===2.1/（2×0.1）===10.5g/mol·e-

Al 9 1.5

由十字交叉法可得： 10.5 =1.5：1.5=1：1

Mg 12 1.5

即合金中Mg、Al失电子的物质的量之比为1：1，故合金中Mg、Al的物质的量之比为3：2。

例5、如图中有四条直线，分别表示钠、镁、铝、铁和足量氯气反应消耗金属质量（纵轴）与反应

所消耗氯气的质量（横轴）的关系，m

其中代表铁与氯气反应的直线是：

A、a

B、b

C、c

D、（Cl2）[思路]本题乍看较复杂，但应用摩尔电子质量法，结合辅助线后很简单：假设反应消耗氯气质量相等，作一条垂直于横轴的辅助线，则提供相同的电子所消耗金属质量：d>c>b>a，假设各种金属都提供1摩尔电子，则所消耗金属质量在数值上正好等于该金属的摩尔电子质量，分别为钠23g、镁12 g、铝9g、铁18.7g,故所消耗金属质量从大到小的顺序为钠>铁>镁>铝，选C。

三、方法的延伸

例6、有不纯的CuCl2，质量为13.5g，与适量的AgNO3溶液反应，可生成29g沉淀，则该氯化铜中所含的杂质是下列中的

A、KCl

B、CaCl2

C、BaCl2

D、NaCl

解：此题的正常解法是分别写出各种物质与硝酸银溶液反应的化学方程式，然后逐个进行计算，最后得出答案。但如把摩尔电子质量法作进一步延伸，可快速解答。

现类比得出氯化物混合物与AgNO3溶液反应后，每生成1mol AgCl沉淀时的平均质量为：

m =13.5/(29/143.5)=66.8(g)，而CuCl2及所列氯化物每生成1mol AgCl沉淀时的质量分别为：CuCl2：67.5 g KCl ：74.5 g CaCl2：55.5g BaCl2 ：104 g NaCl ：58.5g

因要达到平均值为66.8，故应选B、D。

[小结]利用摩尔电子质量解混合物计算时，应先求出混合金属的平均摩尔电子质量，即先求Me-，再依据题目要求解出相应问题。

智能转化：

1、等质量的Na、Mg、Al、Fe、Zn投入到足量的稀硫酸中，完全反应后放出H2在同温同压下的体积

比为。

2、与等质量的Cl2完全反应，消耗下列金属质量最少的是，

质量最多的是。

A、Na

B、Mg

C、Al

D、Fe

E、Zn

3、由两种金属组成的合金50g,与标况下22.4升的氯气恰好反应完全，则合金的组成可能为

A、Na、Fe

B、Mg、Al

C、Zn、K

D、Ca、Cu

4、（98′全国高考题）由 Mg、Al、Fe、Zn四种金属中两种组成的混合物10g与足量盐酸反应，生

成的H2在标况下体积为11.2L。则混合物中一定含有的金属是：

A、Zn

B、Fe

C、Al

D、Mg

5、碱金属溶于汞可形成良好的还原剂“汞齐”。取某碱金属的“汞齐”7g加入水中得到的H2在标况

下体积为2.24L，此时得到密度为ρg/ml的溶液1L。则该溶液中溶质的质量分数为：

A、0.8/ρ％

B、0.48/ρ％

C、0.32/ρ％

D、0.7/ρ％

6．有10.3克NaBr样品溶于水后，加入足量AgNO3溶液，最终得到19克沉淀，则NaBr中可能混有的杂质是

A．KBr B．LiBr C．NaF D．MgBr2

参考答案：1. 1/23 :1/12 :1/9:1/28:1/32.5 2.C,E 3.D 4.C 5.AB 6.BD