第三章+第二节+第2课时+物质的量在化学方程式计算中的应用 高一化学必修第一册（人教版2019）

必修第一册第2课时物质的量在化学方程式计算中的应用学习任务物质的量在化学方程式计算中的应用1.以物质的量为中心的基本计算关系2.物质的量在化学方程式中的应用物质是由原子、分子、离子等粒子构成的，物质之间的化学反应也是粒子按照一定的数目关系进行的。化学方程式中的化学计量系数可以明确表示出化学反应中粒子之间的数目关系。结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比等于粒子个数之比，也等于各物质的物质的量之比，对于有气体参与的反应还等于体积之比。【情境问题思考】1．如图为电解水的简易装置图：(1)问题一：在甲、乙两试管中分别收集到何种气体，两气体的体积比为多少？(2)问题二：写出电解水的化学方程式，该反应中H2、O2、H2O的质量比和物质的量之比分别为多少、？1．标准状况下，3.25g锌与足量的盐酸反应生成xL氢气。下列比例式正确的是A． B．C． D．2．向盛有100mL1mol·L-1稀硫酸的烧杯中缓慢加入铁粉和铜粉的混合物，并用玻璃棒不断地搅拌，如图是溶液中n(H+)随加入混合物的质量的变化关系图。该金属混合物中，铁粉的质量分数约为A．15.6% B．31.2% C．46.7% D．93.4%3．将ag铝铁合金投入足量的NaOH溶液中产生6.72L气体(标准状况)；将ag同样的铝铁合金投入足量的盐酸中，产生11.2L气体(标准状况)。则该合金中，铝、铁的物质的量之比为A．1：1 B．2：1 C．3：2 D．3：54．将amol钠和amol铝一同投入mg足量水中，所得溶液密度为dg·cm-3，该溶液中Na＋的物质的量浓度为A．mol·L-1 B．mol·L-1 C．mol·L-1 D．mol·L-15．化学家研制出了一种复杂的铁氧化物(FexOy)，取该氧化物76.0g溶于600mL2.5mol/L稀硫酸中，得到溶液X。向溶液X中加入一定体积4.0mol/LNaOH溶液，恰好使溶液中的金属离子沉淀完全。过滤、洗涤，将沉淀加热至质量不再变化，得残渣80.0g。回答下列问题：(1)加热沉淀时发生反应的化学方程式为，所得残渣的颜色为。(2)铁氧化物(FexOy)的化学式为，所加NaOH溶液的体积为mL。(3)向溶液X中加入足量铁粉制备绿矾(化学式为FeSO4·7H2O，相对分子质量278)，不考虑产品损失，最多能够制备多少克绿矾？(无解题过程不给分)1．对于反应aA＋bB=cC＋dD(A、B、C、D表示物质的化学式，a、b、c、d为化学方程式中的化学计量数)，下列说法不正确的是A．如果质量为m1的A与质量为m2的B恰好完全反应，则生成的C、D的质量之和一定等于(m1＋m2)B．参加反应的A和B中的原子总数一定等于生成的C和D的原子总数C．(a＋b)不一定等于(c＋d)D．A和B中的元素种类，不—定等于C和D中的元素种类2．6.5g的锌片置于足量的稀盐酸中完全反应方程式为Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑，产生的气体在标准状况下的体积是A．2.24mL B．22.4mL C．224mL D．2240mL3．用铝箔包着2.3g金属钠，放入50ml水中，放出的H2体积（标准状况）是A．等于2.24L B．等于1.12L C．大于1.12L D．小于1.12L4．两份铝屑，第一份与足量盐酸反应，第二份与足量氢氧化钠溶液反应，产生的氢气的体积比为1∶2(同温同压下)，则第一份与第二份铝屑的质量比为A．1∶3 B．1∶2 C．1∶1 D．2∶15．常温下，将0.23g金属钠投入100mL水中充分反应。下列说法正确的是A．0.23g金属钠中所含电子的总物质的量为0.01molB．消耗水的质量为0.36gC．所得NaOH的物质的量为0.01molD．生成气体的体积为0.112L6．将12.8g铜粉加到400mL2mol/L的溶液中，充分反应后，下列说法正确的是(假设溶液总体积不变)A．溶液中产生了黑色固体B．氧化产物与还原产物的物质的量之比为1：2C．溶液中的物质的量浓度为D．溶液中和物质的量之比为1：27．FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁粉，其固体质量的变化如图所示，下列说法中正确的是A．原混合溶液中c(Fe3+)：c(Cu2+)=1：2B．a点溶液中c(Fe2+)=0.3mol/LC．b点溶液呈蓝色D．若不考虑溶液体积变化，a、b、c三点溶液中Cl-浓度相同8．一小块在空气中久置的Al片置于过量NaOH溶液中，生成H2的物质的量与时间关系如图。下列叙述正确的是A．若n=1，生成H2时被氧化的Al为0.5molB．N点以后溶液中的溶质仅为NaAlO2、NaOHC．O→M：发生反应的类型为氧化还原反应D．M→N：溶液的质量逐渐减小9．标准状况下有22.4L氯气和氢气的混合气体，在一密闭容器中使其反应，冷却后将此气体通入足量的NaOH溶液中，共消耗1.5molNaOH，则原混合气体中氯气和氢气的体积比为A．3：1 B．1：1 C．1：2 D．3：210．将8.0g镁铁合金加入500mL稀盐酸中恰好完全反应，得到标准状况下氢气4.48L。下列有关说法不正确的是A．该合金中镁、铁的物质的量之比为1：1B．反应中转移电子0.4molC．该盐酸的物质的量浓度为D．将标准状况下8.96LHCl气体溶于500mL水中即可配制成该盐酸11．向200mLNaOH溶液中投入5.4g的铝，二者恰好完全反应，计算：(1)铝的物质的量是(2)参加反应的氢氧化钠的物质的量是？(3)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度是？12．铁与铝可形成Fe3Al、Fe2Al5、Fe2Al7及FeAl3等一系列金属互化物(铁和铝仍保持原来独立的化学性质)。回答下列问题：(1)相同物质的量的下列金属互化物与足量稀盐酸反应，产生氢气的量最多的是。(填字母)a．Fe3Al

b．Fe2Al5

c．Fe2Al7

d．FeAl3(2)39gFe3Al与一定量1mol·L-1的盐酸恰好完全反应，生成氯化亚铁和氯化铝，同时生成氢气。①Fe3Al和盐酸反应的化学方程式为。②消耗盐酸的体积为，产生标准状况下氢气的体积为。13．将一定物质的量的Na2CO3、NaHCO3组成的混合物溶于水，配成1L溶液，取出50mL溶液，然后加入一定物质的量浓度的盐酸与它反应，得到图象(已知：1mol=1000mmol)。下列说法正确的是A．标注NaCl的直线可代表生成CO2的物质的量B．原混合物中Na2CO3与NaHCO3的物质的量之比为1∶2C．盐酸的浓度是0.05mol/LD．盐酸加到150mL时，放出CO2气体224mL(标准状况下)14．将钠、铝混合物共10.0g投入适量水中充分反应，并测生成H2的量，若混合物中钠与铝的质量之比为x，如图为生成H2的物质的量随x的变化关系示意图(随着x的不断增大，产生H2的物质的量越来越接近b1)。以下判断不正确的是A． B． C． D．15．向铁和氧化铁的混合物中加入500mL0.20mol·L-1稀盐酸后恰好完全反应，得到只含一种金属离子的浅绿色溶液，并收集到448mL氢气(标准状况下测定)。回答下列问题；(1)反应后溶液中的溶质为(填写化学式)。(2)反应后溶液中的溶质为mol。(3)原混合物中单质铁的质量为g。16．为了测定镁铝合金中各成分金属的含量，可采取以下两种方法：(1)将8g镁铝合金样品投入足量的氢氧化钠溶液中充分反应后，过滤，得滤渣4.4g，则合金样品中铝的质量分数为。(2)在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验：各取200mL同浓度的盐酸，加入不同质量的同一种镁铝合金粉末，产生气体，有关数据记录如下：实验序号甲乙丙合金质量/g2.553.854.59生成气体体积/L2.803.363.36则盐酸的物质的量浓度为(保留三位有效数字)，合金中镁铝的物质的量之比。答案及解析1．(1)甲、乙两试管中分别收集到H2、O22∶1(2)2H2O2H2↑+O2↑H2、O2、H2O的质量比为1∶8∶9物质的量之比为2∶1∶2【解析】（1）甲与电源负极相连，水电离出的氢离子得电子被还原生成氢气，乙与电源正极相连，水电离出的氢氧根失电子被氧化，生成氧气，根据电子守恒可知氧气和氢气的体积比为2∶1；（2）电解水得到氢气和氧气，化学方程式为2H2O2H2↑+O2↑；H2、O2、H2O的质量之比为(2×2)∶32∶(18×2)=1∶8∶9；物质的量之比等于计量数之比，为2∶1∶2。1．C【详解】在使用物质的量进行有关计算时，左右单位可以相同，也可以不相同，但必须符合方程式中物质的相应的物质的量关系，但上下单位必须相同，只有选项C符合题意，故合理选项是C。【点睛】根据化学方程式列比例计算，必须符合：“上下单位一致，左右关系相当”的原则。2．C【详解】据图可知加入3g混合物时可以消耗0.20mol-0.15mol=0.05mol氢离子，混合物中只有铁粉和稀硫酸反应，离子方程式为Fe+2H+=Fe+H2↑，则反应0.05mol氢离子需要0.025mol铁粉，即3g混合物中有0.025molFe，所以铁粉的质量分数为×100%=46.7%；故答案为C。3．A【详解】铝与NaOH溶液反应，，而铁不反应，产生6.72L氢气，即0.3mol，则n(Al)=0.2mol，相同量的铝铁合金，与盐酸反应生成11.2L氢气，即0.5mol，则n(Fe)=0.2mol，故铝、铁的物质的量之比=0.2mol:0.2mol=1:1；答案为A。4．B【详解】钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠能溶解铝生成偏铝酸钠，由2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑和2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑可知，钠和铝反应的物质的量之比为1：1，所以将amol钠和amol铝一同投入mg足量水中，钠、铝能恰好反应最终得到偏铝酸钠溶液。根据方程式知反应过程中共得到氢气的物质的量为＝2amol，生成偏铝酸钠的物质的量为amol，所以溶质的质量=amol×82g/mol=82ag，所得溶液的质量为：23ag+27ag+mg-4ag=（46a+m）g，所得溶液的体积为，该溶液中Na＋的物质的量浓度为mol/L。故选B。5．2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O红棕色Fe4O5750根据硫酸计算硫酸亚铁的物质的量为=1.5mol，绿矾的质量为=417g。【详解】(1)铁常见的价态为+2和+3，所以得到的沉淀为氢氧化亚铁和氢氧化铁，因为氢氧化亚铁容易被氧化生成氢氧化铁，所以加热时沉淀为氢氧化铁沉淀，沉淀受热分解，发生反应的化学方程式为2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O，所得残渣为氧化铁，颜色为红棕色。(2)氧化铁的质量为80克，物质的量为0.5mol则铁原子的物质的量为1mol，质量为56g，铁的氧化物中氧元素的质量为76-56=20g，其物质的量为mol，则铁和氧原子物质的量比为，铁氧化物(FexOy)的化学式为Fe4O5。。向溶液X中加入一定体积4.0mol/LNaOH溶液，恰好使溶液中的金属离子沉淀完全，反应后的溶液为硫酸钠，根据质量守恒分析，硫酸和氢氧化钠的物质的量比例为1:2，则氢氧化钠溶液的体积为=0.75L=750mL。(3)600mL2.5mol/L稀硫酸中，得到溶液X，向溶液X中加入足量铁粉，则溶液为硫酸亚铁溶液，则根据硫酸计算硫酸亚铁的物质的量为=1.5mol，绿矾的质量为=417g。1．D【详解】A.根据质量守恒原理，如果质量为m1的A与质量为m2的B恰好完全反应，则生成的C、D的质量之和一定等于(m1＋m2)，故A正确；B.化学反应从原子角度分析是原子的重新组合，所以参加反应的A和B中的原子总数一定等于生成的C和D的原子总数，故B正确；C.反应中反应物的化学计量数与生成物的化学计量数没有必然联系，即(a＋b)不一定等于(c＋d)，故C正确；D.根据质量守恒分析，化学反应中元素种类不发生变化，即A和B中的元素种类—定等于C和D中的元素种类，故D错误；故选D。2．D【详解】6.5gZn的物质的量n(Zn)==0.1mol，根据方程式可知0.1molZn反应产生0.1molH2，其在标准状况下的体积V(H2)=0.1mol×22.4L/mol=2.24L=2240mL，故合理选项是D。3．C【详解】2.3克钠即0.1molNa和水反应：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，生成0.05molH2，同时还生成氢氧化钠，铝会和氢氧化钠反应生成偏铝酸钠和氢气，所以氢气的体积大于1.12L，选C。4．B【详解】铝屑与盐酸和氢氧化钠反应的化学方程式分别为2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；两个化学方程式中铝与氢气的物质的量之比皆为2∶3，题目中说二者产生氢气的体积比为1∶2，故两份铝屑的物质的量之比为1∶2，二者质量之比亦为1∶2，故选项B正确。5．C【详解】A．0.23g金属钠的物质的量为=0.01mol，所含电子的总物质的量为0.01mol11=0.11mol，故A错误；B．由方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可知，0.01molNa消耗0.01molH2O，质量为0.01mol18g/mol=0.18g，故B错误；C．由方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可知，0.01molNa反应完生成0.01molNaOH，故C正确；D．由方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可知，0.01molNa反应完生成0.005mol氢气，该选项没有说明是否为标况，不能计算生成氢气的体积，故D错误；故选C。6．B【分析】铜与发生反应的离子方程式为：，12.8g铜粉的物质的量为=0.2mol，400mL2mol/L的的物质的量为2mol/L×0.4L=0.8mol，显然溶液中过量，据此分析解答。【详解】A．根据上述分析可知，铜粉溶解，铁离子转化为亚铁离子，不会出现黑色固体，A错误；B．氧化产物为铜离子，还原产物为亚铁离子，两者物质的量之比为1：2，B正确；C．溶液中的物质的量浓度等于参加反应的的物质的量浓度，为，C错误；D．溶液中剩余的的物质的量为0.8mol-=0.4mol，生成的物质的量为=0.4mol,所以两者的物质的量之比为1:1，D错误；故选B。7．D【分析】FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁粉，氧化性Fe3+＞Cu2+，则依次发生反应：2Fe3++Fe=3Fe2+、Cu2++Fe=Fe2++Cu，则0～a段发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+，a点氯化铁完全反应；0.1molFe的质量为：56g/mol×0.1mol=5.6g，则b～c段不再发生反应，所以a～b段发生反应为Cu2++Fe=Fe2++Cu，b点氯化铜完全反应，据此分析答题。【详解】A．由分析可知，0a段和ab段均消耗0.1molFe，结合反应2Fe3++Fe=3Fe2+、Cu2++Fe=Fe2++Cu可知，原混合溶液中n(Fe3+)=0.2mol，n(Cu2+)=0.1mol，则c(Fe3+)：c(Cu2+)=2：1，A错误；B．0a段发生反应2Fe3++Fe=3Fe2+，则a点溶液中存在的阳离子有Fe2+和Cu2+，n(Fe2+)=0.1mol×3=0.3mol，但溶液体积未知，浓度不能确定，B错误；C．b点CuCl2完全反应，溶液呈浅绿色，C错误；D．由离子反应2Fe3++Fe=3Fe2+、Cu2++Fe=Fe2++Cu知，Cl-不参加反应，若不考虑溶液体积变化，则a、b、c三点溶液中Cl-浓度相同，D正确；故答案为：D。8．B【分析】一小块在空气中久置的Al片置于过量NaOH溶液中，首先是表面的氧化铝溶解生成偏铝酸钠和水，然后是铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，结合图象分析解答。【详解】A．若n=1，根据方程式2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑生成H2时被氧化的Al为mol，A错误；B．N点氢气的物质的量不再发生变化，则N点以后溶液中的溶质仅为NaAlO2、NaOH，B正确；C．O→M是氧化铝溶解，发生反应的类型不是氧化还原反应，C错误；D．M→N发生反应2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑，溶液的质量逐渐增加，D错误；答案选B。9．A【分析】氯气与氢气反应后气体，再与足量NaOH溶液，溶液中溶质为NaCl，若氯气有剩余，还含有NaClO，但Na原子与Cl原子数目为1：1，由原子守恒可知：2n（Cl2）＝n（NaOH），进而计算氢气的物质的量，相同条件下气体体积之比等于其物质的量之比。【详解】氯气与氢气反应后气体，再与足量NaOH溶液，溶液中溶质为NaCl，若氯气有剩余，还含有NaClO，但Na原子与Cl原子数目为1：1，由原子守恒可知：2n（Cl2）＝n（NaOH），故n（Cl2）＝1.5mol÷2＝0.75mol，则n（H2）＝22.4L÷22.4L/mol﹣0.75mol＝0.25mol，故V（Cl2）：V（H2）＝0.75mol：0.25mol＝3：1，故选A。【点睛】本题考查混合物的计算，关键是明确可能发生的反应，题目利用守恒思想进行解答，避免复杂计算、化繁为简。10．D【详解】A．设镁、铁的物质的量分别为xmol和ymol，则有：，，解得，故知该合金中镁、铁的物质的量之比为1：1，A正确，不符合题意；B．反应中转移电子0.4mol，B正确，不符合题意；C．该盐酸的物质的量浓度为，C正确，不符合题意；D．标准状况下8.96LHCl的物质的量为0.4mol，溶于500mL水，不等于溶液体积为500mL，D错误，符合题意；故选D。11．0.2mol0.2mol1mol/L【详解】(1)5.4g铝的物质的量是；(2)设5.4gAl完全反应需要NaOH的物质的量为nmol，反应的化学方程式为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，则由关系式，解得n=0.2mol；(3)原氢氧化钠溶液的物质的量浓度是。12．c1.8L20.16L【分析】铁与铝可形成Fe3Al、Fe2Al5、Fe2Al7及FeAl3等一系列金属互化物中，铁和铝仍保持原来独立的化学性质，则与盐酸反应时，有关系式：1molFe～2molHCl～1molH2，1molAl～3molHCl～1.5molH2，据此回答；【详解】(1)相同物质的量的金属互化物与足量稀盐酸反应，则：a．1molFe3Al～4.5molH2；b．1molFe2Al5～9.5molH2，c．1molFe2Al7～12.5molH2，d．1molFeAl3～5.5molH2，可见Fe2Al7生成的H2最多，故选c。(2)①Fe3Al和盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铝和氢气，则化学方程式为；②39gFe3Al的物质的量为，则Fe为0.6mol，Al为0.2mol，生成0.6molFeCl2、0.2molAlCl3，根据氯原子守恒需要HCl物质的量=(0.6ml×2+0.2mol×3)=1.8mol，消耗1mol·L-1的盐酸的体积为，同时生成氢气，根据氢原子守恒生成H2的在标准状况下的体积=。13．C【详解】A．混合溶液中加入盐酸，碳酸钠先和盐酸反应生成碳酸氢钠，即开始没有产生二氧化碳，A错误；B．从图分析，原混合物中Na2CO3与NaHCO3的物质的量之比为1∶1，B错误；C．2.5mmol的碳酸钠和50mL盐酸反应生成碳酸氢钠，根据方程式分析，二者物质的量比为1:1，则盐酸的浓度是=0.05mol/L，C正确；D．盐酸加到150mL时，实际有100mL盐酸和碳酸氢钠反应生成二氧化碳，根据方程式分析，盐酸的物质的量等于二氧化碳的物质的量，盐酸的物质的量为0.1L×0.05mol/L=0.005mol，则标况下二氧化碳的体积为112mL，D错误；故选C。14．D【分析】发生反应有：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑、2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，开始Al过量，随着x增大，钠的量逐渐增大，生成H2的体积也增大，当Na、Al的物质的量相等时，Na反应生成的NaOH，使Al刚好完全反应，此时产生H2最多，之后随着Na的量增加，Al的量减少，导致生成的H2逐渐减少，直至完全为Na时，生成的H2不变，此时10.0g完全为Na，结合反应可以计算出生成氢气的物质的量，据此解答。【详解】A．根据分析可知，a1时铝过量，生成氢气量b1=，设钠的物质的量为ymol，此时铝过量，结合反应可知参加反应的铝的物质的量也是ymol，根据电子守恒可得：0.5y+1.5y=mol，解得：y=，则铝的物质的量为：mol，则a1=，故A正确；B．根据分析可知，当铝和钠的物质的量相等时，