物质的量在化学方程式计算中的应用练习题及答案

物质的量在化学方程式计算中的应用练习题及答案的矿石与过量的氢氧化钠反应，生成氧化锰和水。实验后得到氧化锰的质量为15g。求矿石中MnO2的质量百分数。【思路点拨】反应中氢氧化钠是过量的，因此可以假设MnO2完全反应，计算出理论上生成的氧化锰质量，再根据实验数据求出MnO2的质量。【答案】50%【解析】根据反应方程式，1molMnO2可以生成1molMnO，即MnO2的摩尔质量与MnO的摩尔质量相等。因此，理论上生成的MnO质量为30g。实验得到氧化锰的质量为15g，因此MnO2的质量为15g，质量百分数为15g/30g×100%=50%。【总结升华】在反应物中有一种过量的情况下，可以假设该物质完全反应，计算出理论上生成的产物质量，再根据实验数据求出反应物的质量。在标准状况下，质量分数为76.6%的软锰矿石与90.0mL12mol·L^-1浓盐酸反应，计算可生成多少升的Cl2。【思路点拨】浓盐酸是过量的，因此选择软锰矿石的量作为标准。【答案】可生成5.8L的Cl2。【解析】首先计算浓盐酸的物质的量：n(HCl)=0.09L×12mol·L^-1=1.08mol然后根据反应方程式：MnO2+4HCl→MnCl2+Cl2+2H2O可知，1mol的MnO2可以生成1mol的Cl2，因此软锰矿石的物质的量为：n(MnO2)=n(Cl2)=76.6%×m/MnO2其中m为软锰矿石的质量，MnO2的摩尔质量为86.94g/mol代入可得：n(MnO2)=0.766m/86.94因此，软锰矿石和浓盐酸反应后可生成的Cl2的物质的量为：n(Cl2)=n(MnO2)=0.766m/86.94根据理想气体状态方程式，可得生成的Cl2的体积为：V(Cl2)=n(Cl2)RT/P=0.766m/86.94×8.31×273.15/101.3=5.8L变式1：1.15g金属钠与水反应，得到100mL溶液，试计算：（1）生成的气体在标准状况下的体积是多少？（2）反应后所得溶液的物质的量浓度是多少？【答案】（1）生成的气体在标准状况下的体积为0.56L；（2）反应后所得溶液的物质的量浓度为0.5mol/L。【解析】设生成标准状况气体的体积为V，反应后所得溶液的物质的量浓度为c，根据化学方程式Na+H2O→NaOH+H2，可知1mol的Na可以生成1mol的H2，因此Na的物质的量为：n(Na)=m/M(Na)=1.15g/23g/mol=0.05mol根据理想气体状态方程式，可得生成的H2的体积为：V(H2)=n(H2)RT/P=0.05×8.31×273.15/101.3=1.12L但是题目要求在标准状况下，因此需要将体积修正为标准状况下的体积：V(Cl2)=V(H2)×P(Cl2)/P(H2)=1.12×101.3/22.4=5.6L反应后所得溶液的物质的量为：n(NaOH)=n(H2O)-n(Na)=0.1mol-0.05mol=0.05mol因此，反应后所得溶液的物质的量浓度为：c(NaOH)=n(NaOH)/V=0.05mol/0.1L=0.5mol/L变式2：将6.5gZn放入足量盐酸中，Zn完全反应。计算：(1)6.5gZn的物质的量；(2)参加反应的HCl的物质的量；(3)生成H2的体积（标准状况）。【答案】(1)6.5gZn的物质的量为0.1mol；(2)参加反应的HCl的物质的量为0.2mol；(3)生成H2的体积（标准状况）为2.24L。【解析】(1)6.5gZn的物质的量为n(Zn)=m/M(Zn)=6.5g/65.4g/mol=0.1mol；(2)由于Zn完全反应，因此可以根据反应方程式：Zn+2HCl→ZnCl2+H2得知1mol的Zn可以反应生成2mol的HCl，因此参加反应的HCl的物质的量为：n(HCl)=2n(Zn)=0.2mol(3)根据理想气体状态方程式，可得生成的H2的体积为：V(H2)=n(H2)RT/P=0.1×8.31×273.15/101.3=2.24L当反应前后气体物质的化学计量数不相等且有气体参加或生成时，反应前后的总体积存在差量。当反应物或生成物部分为固体、部分为气体时，反应体系中固体物质总质量在反应前后存在差量。可以用两量差列比例求解。例3：将0.77g表面已部分被氧化的钠放入10g水中，得到标准状况下224mL氢气。求（1）氧化钠的质量；（2）所得溶液中溶质的质量分数和该溶液的物质的量浓度（溶液的密度为dg·cm3）。解题思路：对于问题（1），根据氢气的量求出金属钠的质量，再求出氧化钠的质量。对于问题（2），需要利用氧化钠与水反应的方程式，理清溶液中溶质、溶液的质量怎么变化。答案：（1）0.31g；（2）11.16%，2.79dmol·L-1。变式1：现有一种Na2CO3和NaHCO3的混合物，通过逐滴加入稀盐酸并振荡的方法进行测定。已知CO2密度为1.98g/L，实验测得产生的CO2体积与加入稀盐酸的数据如下图。请计算加入g盐酸时开始产生CO2的体积。（1）当加入g盐酸时，才开始产生CO2；图中V为体积，单位为mL。（2）计算：1.所加入盐酸中HCl的质量分数是多少？2.原样品中Na2CO3和NaHCO3的质量各是多少？（百分数精确到0.1%，质量精确到0.01g）答案：1.所加入盐酸中HCl的质量分数为7.4%。2.原样品中Na2CO3的质量为1.06g，NaHCO3的质量为1.26g。解析：1.根据题意，可以得出所加入盐酸中HCl的质量为5g，盐酸的质量为67.5g。所以所加入盐酸中HCl的质量分数为5/67.5×100%≈7.4%。2.根据题意，可以列出如下方程式：Na2CO3+2HCl→2NaCl+CO2+H2ONaHCO3+HCl→NaCl+CO2+H2O根据反应的化学计量关系，可以得出Na2CO3的物质的量为0.01mol，NaHCO3的物质的量为0.0125mol。再根据物质的量和相对分子质量的关系，可以得出Na2CO3的质量为1.06g，NaHCO3的质量为1.26g。变式2：甲、乙两烧杯中分别盛有1L等物质的量浓度的Cu(NO3)2和AgNO3溶液，现往其中加入等质量的锌片，待反应完毕后，测得甲烧杯中固体质量减轻0.18g，求原甲烧杯中Cu(NO3)2溶液物质的量浓度和乙烧杯中固体质量变化是多少克？（原子量Ag：108，Zn：65.4，Cu：63.6）答案：甲烧杯原Cu(NO3)2溶液浓度为0.10mol/L，乙烧杯中固体质量变化为7.53g。解析：根据反应方程式，可以得出：Zn+2AgNO3→Zn(NO3)2+2AgZn+Cu(NO3)2→Zn(NO3)2+Cu由于锌与AgNO3和Cu(NO3)2的反应都是等量反应，所以可以得出锌的物质的量为0.01mol。根据甲烧杯中固体质量减轻0.18g，可以得出甲烧杯中Cu(NO3)2的物质的量为0.01mol。再根据物质的量和溶液的体积，可以得出甲烧杯中Cu(NO3)2的溶液浓度为0.10mol/L。根据乙烧杯中固体质量变化，可以得出乙烧杯中固体质量变化为7.53g。【解析】1．D。根据化学计量数之比，铝在反应中的物质的量最多。2．C。根据化学计量数之比，需要20mL的1mol/L的NaOH，可以用10mL的1mol/L的硫酸中和。3．B。根据化学计量数之比，1mol的金属钠可以产生1mol的氢气，体积为22.4L，0.1mol的金属钠可以产生2.24L的氢气。4．B。根据化学计量数之比，1mol的金属可以产生1mol的氢气，2.24L的氢气相当于0.1mol，所以金属是Mg。5.金属Ti是一种性能优良但价格较高的金属，被认为是21世纪重要的金属材料。某化学兴趣小组在实验室中探究Ti、Mg、Cu的活动性顺序。他们在相同温度下，取大小相同的三种金属薄片，分别投入等体积、等浓度的足量稀盐酸中，观察到Ti放出气泡速率缓慢，Mg放出气泡速率快，Cu无变化。因此，正确的说法是Ti的活动性最弱，Mg的活动性最强，活动性顺序为Mg>Cu>Ti。6.将足量的铁粉投入到溶解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。据此可以得到，原溶液中H+与SO42的物质的量浓度之比为1:2，即选项C。7.物质在相互反应时，它们的物质的量之比等于方程式中化学计量数之比，因此选项D是正确的。8.钾与钠在性质上具有很大的相似性，但钾比钠的活泼性强。因此，正确的说法是K可以与水反应，但不如Na与水的反应剧烈，产物有氢气，因此选项C是正确的。9.将amol钠和amol铝一同投入mg足量水中，所得溶液为dg·mL-1，该溶液中溶质的质量分数为？由于钠和铝的摩尔质量不同，无法确定溶质的质量分数，因此无法确定答案。10.完全中和5.1g二元酸H2A生成正盐，用去12gNaOH。根据中和反应的化学方程式，可以得到H2A和NaOH的物质的量之比为1:2，因此H2A的物质的量为0.1mol。根据H2A的摩尔质量为102g/mol，可以得到H2A的质量为10.2g。因此，正确的说法是10