1、 1 3.2.2 物质的量在化学方程式计算中的应用物质的量在化学方程式计算中的应用 一、选择题(每小题 4 分，共 48 分，每小题只有一个正确选项) 1. 为了检验某含有 NaHCO3杂质的 Na2CO3样品的纯度，现将 w1 g 样品加热，其质量变为 w2 g，则该样品的纯度(质量分数)是( A ) A.84w253w131w1100% B.84w1w231w1100% C.73w242w131w1100% D.115w284w131w1100% 解析：样品加热发生的反应为 2NaHCO3=Na2CO3H2OCO2 m 168 106 62 m(NaHCO3) (w1w2)g 故样品中 N
2、aHCO3质量为168w1w262g，样品中 Na2CO3质量为 w1 g168w1w262g，其质量分数为mNa2CO3m样品w1 g168w1w262gw1 g100%84w253w131w1100%。 2. 一定质量的碳和 8 g 氧气在密闭容器中于高温下反应，恢复到原来的温度，测得容器内的压强变为原来的 1.4 倍，则参加反应的碳的质量为( B ) A2.4 g B4.2 g C6 g D无法确定 解析： 由化学方程式： CO2=高温CO2和 2CO2=高温2CO 可知， 当产物全部是 CO2时，气体的物质的量不变，温度和体积不变时，气体的压强不变；当产物全部是 CO 时，气体的物质的
3、量增大 1 倍，温度和体积不变时，压强增大 1 倍，现在气体压强变为原来的 1.4 倍，故产物既有 CO2，又有 CO。n(O2)8 g32 g mol10.25 mol，由阿伏加德罗定律可知，气体压强变为原来的 1.4 倍， 气体的物质的量变为原来的 1.4 倍， 即 n(气体)0.25 mol(1.41)0.1 mol。 2C O2=高温2CO n(气体) 2 mol 1 mol 1 mol 02 mol 0.1 mol 0.1 mol 2 则生成 CO 消耗 0.1 mol O2，生成 CO2消耗 0.15 mol O2。 C O2=高温CO2 015 mol 0.15 mol 故 n(
4、C)0.2 mol0.15 mol0.35 mol，m(C)0.35 mol12 g mol14.2 g。 3. 在O2中燃烧0.22 g由硫元素和铁元素组成的化合物， 使其中的硫元素全部转化为SO2，将这些SO2全部转化为SO3， 生成的SO3完全被H2O吸收， 所得的H2SO4可用10.0 mL 0.50 mol L1的 NaOH 溶液完全中和，则原化合物中硫元素的质量分数约为( B ) A45% B36% C20% D40% 解析：本题可用关系式法来求解，由 SSO2SO3H2SO42NaOH 得：n(S)12n(NaOH)12(10.0103)L0.50 mol L10.002 5 m
5、ol， w(S)0.002 5 mol32 g mol10.22 g100%36%。 4. 现有一块铝铁合金，为测定其中铝的含量，做如下实验：切一小块合金，将其溶于盐酸，然后加入足量的氢氧化钠溶液，待溶液中的沉淀全部变成红褐色时，过滤沉淀物并在空气中灼烧， 最后所得红棕色粉末的质量恰好跟原来的合金试样质量相等。则合金中铝的质量分数为( B ) A25% B30% C46% D70% 解析：铁、铝两种元素在整个化学变化过程中的转化形式如图所示： 合金 AlFe 盐酸 Al3Fe2 过量NaOH溶液 O2H2OFe(OH)3 灼烧Fe2O3 根据上图知，最后得到的红棕色粉末为氧化铁，根据题意知反应
6、前合金的质量等于最后得到的 Fe2O3的质量，因铁元素在各步反应中完全转化，即铁元素的质量守恒，则合金中铝的质量等于 Fe2O3中氧元素的质量，所以合金中铝的质量分数为铝的质量合金的质量100%氧化铁中氧元素的质量氧化铁的质量100%316 g160 g100%30%。 5. R2On8在一定条件下可以把 Mn2氧化成 MnO4，若反应中 R2On8变为 RO24，又知反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为 52，则 n 值为( B ) A1 B2 3 C3 D4 解析： 根据得失电子守恒， 2 mol Mn22 mol MnO4， 失 10 mol e， 所以每 1 mol R2On82 mo
7、l RO24得 2 mol e，故可知 R2On8中 R 的化合价为7 价。因此 n2。 6. 向 100 mL 1 mol L1的 NaOH 溶液中通入一定量的 SO2后，将所得的溶液蒸干得到 5.8 g 固体物质，则该固体的成分是( D ) ANa2SO3 BNaHSO3 CNa2SO3、NaHSO3 DNa2SO3、NaOH 解析：本题中反应后得到的物质只可能有 Na2SO3、NaHSO3、Na2SO3NaHSO3、Na2SO3NaOH 四种情况，其中只有 Na2SO3或只有 NaHSO3时计算比较简单，故可先分别假设所得固体中只有 Na2SO3或 NaHSO3。假设所得固体全部是 Na
8、2SO3，则由钠原子守恒知可得到 0.05 mol Na2SO3，质量为 6.3 g；同理可求出当固体全部为 NaHSO3时的质量为 10.4 g，因计算出的两个数据均大于所得到的固体质量， 故说明固体物质中有一部分 NaOH 没有转化为相应的盐。 7. 在化合物 X2Y 和 YZ2中 Y 的质量分数分别是 40%和 50%，则在化合物 X2YZ3中 Y 的质量分数约为( B ) A20% B25% C30% D35% 解析：假设 X2Y 中 X 的相对原子质量为 30，Y 的相对原子质量为 40，则 YZ2中 Z 的相对原子质量为 20，故在化合物 X2YZ3中 Y 的质量分数约为40302
9、40203100%25%。 8. 将 4.6 g Na 和 2.7 g Al 同时加入足量的水中充分反应，将反应后的溶液稀释、定容为500 mL。下列说法中正确的是( D ) A反应中放出的气体在标准状况下的体积为 2.24 L B参加反应的水的质量与加入 Al 的质量相等 C所得溶液中 Na和 Al3的物质的量之比为 21 D所得溶液中阳离子和阴离子的物质的量之比为 11 解析：Na 与 Al 两种金属加入足量水中，首先发生 Na 与水的反应，然后发生 Al 与生成的NaOH 的反应。根据反应的化学方程式可得： 2Na 2H2O=2NaOHH2 46 g 36 g 2 mol 1 mol 4
10、6 g 3.6 g 0.2 mol 0.1 mol 4 金属铝与生成的 NaOH 反应时，NaOH 过量，故按照 Al 的量进行计算： 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 54 g 2 mol 36 g 2 mol 3 mol 27 g 0.1 mol 1.8 g 0.1 mol 0.15 mol 反应共生成了(0.10.15)mol0.25 mol H2，在标准状况下的体积为 5.6 L，A 错误，参加反应的水的质量为(3.61.8)g5.4 g，与加入铝的质量不相等，B 错误；Al 与 NaOH 反应并没有生成 Al3，C 错误；所得溶液的溶质为 0.1 mol NaOH 与
11、0.1 mol NaAlO2，故阴、阳离子的物质的量之比为 11，D 正确。 9. 将钠、镁、铝各 0.3 mol 分别放入 100 mL 1 mol L1的盐酸中，同温同压下产生的气体体积比是( C ) A123 B632 C311 D111 解析：Mg、Al 投入盐酸中，由于金属过量，以盐酸的量为准进行计算，产生 H2的物质的量为 0.05 mol，Na 不仅与酸反应还可与水反应，以钠的物质的量为准进行计算，产生 H2的物质的量为 0.15 mol，故正确答案为 C。 10. 分别完全沉淀等物质的量浓度的 KCl、CaCl2、AlCl3溶液中的 Cl，消耗相同物质的量浓度的 AgNO3溶液
12、的体积比为 321，则上述溶液的体积比为( C ) A632 B111 C931 D321 解析：由题意知 KCl、CaCl2、AlCl3溶液消耗 AgNO3溶液的物质的量之比为 321，再由 AgCl=AgCl知 KCl、CaCl2、AlCl3溶液中 Cl的物质的量之比为 321，故n(KCl)n(CaCl2)n(AlCl3)32213931，物质的量之比等于体积之比。 11. 一定条件下，当溶液中 XO4与 H2O2分子个数比恰好为 25 时，溶液中 XO4离子被还原为较低价态，则 X 元素的化合价变为( A ) A2 B3 C4 D5 解析：H2O2恰好将 XO4还原，反应中 H2O2变
13、成 O2，O 元素的化合价由1 价升高为 0价，则 X 的化合价降低，设元素 X 在还原产物中的化合价为 x，由电子守恒可知，2(7x)52(10)，x2。 5 12. 某温度下将 Cl2通入 KOH 溶液里，反应后得到 KCl、KClO、KClO3的混合溶液，经测定 ClO与 ClO3的物质的量浓度之比为 111，则 Cl2与 KOH 反应时，被还原的氯元素和被氧化的氯元素的物质的量之比为( B ) A13 B43 C21 D31 解析：本题考查氧化还原反应的简单计算。 x ClKCl 降 x1 11 ClKClO 升 111 1 ClKClO3 升 15 关系式：x111115，得 x16
14、，则被还原和被氧化的氯元素的物质的量之比是16(111)43。 二、非选择题(共 52 分) 13. (20 分)金属锡的纯度可通过下述方法分析，将试样溶于盐酸，反应方程式为 Sn2HCl=SnCl2H2，再加入过量三氯化铁溶液发生如下反应：SnCl22FeCl3=SnCl42FeCl2， 最后用已知浓度的重铬酸钾溶液滴定生成的亚铁离子， 反应方程式为 6FeCl2K2Cr2O714HCl=6FeCl32KCl2CrCl37H2O。现有金属试样 0.631 g，经过上述各步反应后共用去 0.100 mol L1的重铬酸钾溶液 16.0 mL，求试样中锡的质量分数(假定杂质不参加反应)。 解：关
15、系式：3Sn3SnCl26FeCl2K2Cr2O7， 则 Sn 的质量分数： 0.100 mol L10.016 L3119 g mol10.613 g100%93.2%。 14. (32 分)合金中各成分的含量直接影响合金的性能，某课外兴趣小组为探究某种铝合金(合金元素为 Mg、 Al)是否符合国家质量标准(国家规定其中铝含量不能低于 78%)， 设计如图装置进行实验。 6 问题探究 (1)如何检验该装置的气密性：安装好装置并在量气管内加水，向上(下)移动水准管，静置片刻。若水准管中液面与量气管液面维持一定的高度差，说明装置气密性良好(合理即可)。 (2)合金样品固体 M 与氢氧化钠溶液反应
16、的离子方程式为 2OH2Al2H2O=2AlO23H2。 (3)讨论：量气管读数时应注意的问题(可不填满，也可另外设空) 眼睛必须与量气管内凹液面最低点相平； 量气管两端液面必须相平； 仪器内气体必须恢复至室温。 (4)讨论：如果反应结束后接着读数，对测量结果有何影响？ 没有冷却到室温，所测的气体体积偏大。 (5)倾斜左边装置使氢氧化钠溶液(足量)与a g合金粉末(固体M)充分反应， 待反应停止后，进入量气管气体的体积为 V mL(已折算成标准状况)。若量气管最大量程为 50 mL，则固体 M中铝的质量(mAl)范围为 0mAl(填“”“”或“”)V mL。 (7)若 a38 mg，V44.8
17、 mL(标准状况)，请通过计算说明该合金是否符合国家标准(不写计算过程)符合(填“符合”或“不符合”)。 解析：(1)要检验整个装置的气密性，则必须一端要封闭，一端用水柱密封，利用压强差来检验，本装置可以采用在量气管内加水，向上(下)移动水准管，静置片刻，若水准管中液面与量气管液面维持一定的高度差，说明装置气密性良好。 (2)氢氧化钠与铝反应生成偏铝酸钠和氢气：2OH2Al2H2O=2AlO23H2。 (3)量气管读数时应注意：眼睛必须与量气管内凹液面最低点相平；量气管两端液面必须相平；仪器内气体必须恢复至室温。 (4)如果反应结束后接着读数，气体还没有冷却到室温，所测的气体体积偏大。 (5)量气管最大量程为 50 mL，则产生氢气的最大体积为 50 mL，所以氢气的最大物质的量为0.05 L22.4 L/mol0.0522.4 mol，根据电子转移守恒可知 3n(Al)2n(H2)0.0522.4 mol2，故铝的最大质量为130.0522.4mol227 g/mol0.04 g，所以金属铝的质量范围为 0mAl78%，故该合金符合标准。