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第2课时　物质的量在化学方程式计算中的应用
[核心素养发展目标]　1.能从物质的量的角度认识物质的组成及化学变化,能运用物质的量与其他物理量之间的换算关系进行有关计算。2.能结合物质的量在化学方程式计算中的应用,掌握计算的基本类型,培养证据推理与模型认知的核心素养。
一、根据化学方程式计算
1.以物质的量为中心的转化
2.化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系
　　　　　　2CO　+　O2 2CO2
化学计量数 2 　　1 　　　2
扩大NA倍　　2NA NA 　　　2NA
物质的量 2 mol　1 mol　　2 mol
质量 56 g 　　32 g 88 g
体积(标况)　　44.8 L 22.4 L 44.8 L
思考1　根据上面化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系,归纳各物质的化学计量数与物质的量、同温同压下气体的体积之间的关系。
提示　(1)同一个化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其物质的量之比。
(2)对于有气体参加的反应,在同温同压下各气体的化学计量数之比也等于其体积之比。
3.物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤
思考2　5.4 g铝与足量NaOH溶液反应生成的氢气在标准状况下的体积是多少
请尝试用以下两种方法解答,并体会第2种方法的简便快捷。
(1)m(Al)n(Al)n(H2)V(H2)
(2)m(Al)V(H2)
提示　(1)设生成标准状况下氢气的物质的量为n(H2),n(Al)===0.2 mol,
2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑
2　　　　　　　　　　　　　　　　3
0.2 mol　　　　　　　　　　　　　n(H2)
=,解得n(H2)=0.3 mol,所以V(H2)=n(H2)·Vm=0.3 mol×22.4 L·mol-1=6.72 L,即生成标准状况下氢气的体积是6.72 L。
(2)设生成标准状况下H2的体积为V(H2),
2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑
2×27 g　　　　　　　　　　　　　　3×22.4 L
5.4 g　　　　　　　　　　　　　　　V(H2)
=,解得V(H2)=6.72 L,即生成标准状况下H2的体积是6.72 L。
1.(2024·辽宁朝阳高一期末)MnO2与足量浓盐酸共热,收集到标准状况下的气体22.4 L,理论上消耗的HCl的物质的量和MnO2的质量分别是 (　　)
A.4 mol　87 g B.2 mol　43.5 g
C.4 mol　43.5 g D.2 mol　87 g
答案　A
解析　根据反应计量系数关系
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
1 mol　4 mol　　　　　 1 mol
故理论上消耗的HCl和MnO2的物质的量分别4 mol和1 mol,所以消耗MnO2的质量是87 g,故选A。
2.1.15 g金属钠与水反应,得到100 mL溶液,试计算:
(1)生成的气体在标准状况下的体积。
(2)反应后所得溶液的物质的量浓度。
答案　设生成标准状况下气体的体积为V,反应后所得溶液的物质的量浓度为c。
2Na　+　2H2O2NaOH　+　H2↑
2×23 g　　　　　　2 mol　　　 22.4 L
1.15 g　　　　　　0.1 L×c 　　V
V==0.56 L,
c==0.5 mol·L-1。
根据化学方程式计算的注意事项
(1)书写格式规范化:各物理量、物质名称、公式等尽量用符号表示,且数据的运算要公式化并带单位。
(2)单位运用对应化:如果题目所给的两个量单位不一致,要注意两个量的单位要“上下一致,左右相当”。
二、计算类型
1.基本计算
已知一种反应物(或生成物)的量求解其他物质的有关量,此时,只要按照化学方程式中量的关系,列出已知物质和待求物质的比例式计算便可。
2.过量计算
给出了两种反应物的量,求解某产物的量。按照化学方程式中量的关系判断哪一种物质过量,然后根据量不足的物质进行求解。
1.(2024·西安高一月考)28 g Fe投入到100 mL 1 mol·L-1 CuSO4溶液中,完全反应后析出铜的质量是 (　　)
A.32 g B.3.2 g C.6.4 g D.64 g
答案　C
解析　
Fe　+　CuSO4FeSO4+Cu
56 g　　1 mol　　　　　 64
28 g　　n(CuSO4)　　　m(Cu)
根据化学方程式,28 g Fe完全反应时,消耗的n(CuSO4)=0.5 mol>0.1 mol,所以28 g Fe投入该溶液中,铁过量,故生成的铜的物质的量:n(Cu)=n(CuSO4)=0.1 mol,m(Cu)=0.1 mol×64 g·mol-1=6.4 g,故选C。
2.10.2 g Al2O3与100 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液反应,求产物Na[Al(OH)4]的浓度。
答案　先进行过量判断,NaOH溶液不足,按NaOH的物质的量计算。
Al2O3+2NaOH+3H2O2Na[Al(OH)4]
　　　　2　　　　　　　　　2
1 mol·L-1×0.1 L　　　　n{Na[Al(OH)4]}
=
解得n{Na[Al(OH)4]}=0.1 mol
c{Na[Al(OH)4]}==1 mol·L-1。
1.物质在发生化学反应时 (　　)
A.它们的质量一定相等
B.它们的物质的量一定相等
C.它们的质量之比等于方程式中化学计量数之比
D.它们的物质的量之比等于方程式中化学计量数之比
答案　D
2.(2024·济南高一月考)50 mL BaCl2溶液所含有的Cl-,与20 mL 0.5 mol·L-1的硝酸银溶液恰好完全反应,则原溶液BaCl2的物质的量浓度是 (　　)
A.1 mol·L-1 B.0.8 mol·L-1
C.0.2 mol·L-1 D.0.1 mol·L-1
答案　D
解析　Ag++Cl-AgCl↓,n(Cl-)=n(Ag+)=c·V=0.5 mol·L-1×0.02 L=0.01 mol,n(BaCl2)=n(Cl-)=0.005 mol,故原溶液BaCl2的物质的量浓度c===0.1 mol·L-1。
3.4 mol Fe和3 mol Cl2完全反应,生成FeCl3的物质的量是 (　　)
A.2 mol B.3 mol C.4 mol D.1 mol
答案　A
解析　先判断哪种物质过量,根据
2Fe　+　3Cl22FeCl3
2 mol　 3 mol　2 mol
可知3 mol Cl2能与2 mol Fe恰好完全反应,故Fe过量,应按氯气的量计算,可知n(FeCl3)=2 mol。
4.已知二氧化锰与浓盐酸在加热条件下发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,用8.7 g二氧化锰与足量的浓盐酸混合加热,充分反应,计算:
(1)消耗浓盐酸中溶质的物质的量为　　　　。
(2)产生的Cl2在标准状况下的体积为　　　　　。
(3)将反应后的溶液加水稀释至400 mL,则此溶液中MnCl2的物质的量浓度是　　　　　。
答案　(1)0.4 mol　(2)2.24 L　(3)0.25 mol·L-1
解析　二氧化锰的摩尔质量为87 g·mol-1,8.7 g二氧化锰的物质的量为0.1 mol,根据反应的化学方程式可知,0.1 mol二氧化锰与足量的浓盐酸混合加热,充分反应,消耗浓盐酸中溶质的物质的量为0.4 mol,生成氯气的物质的量为0.1 mol,生成氯化锰的物质的量为0.1 mol,故产生的Cl2在标准状况下的体积为2.24 L;将反应后的溶液加水稀释至400 mL,此溶液中MnCl2的物质的量浓度是=0.25 mol·L-1。
课时对点练
[分值:100分]
(选择题1~13题,每小题6分,共78分)
题组一　应用化学方程式计算
1.标准状况下,3.25 g锌与足量的盐酸反应,计算产生H2的量,下列比例式正确的是 (　　)
A.Zn+2HClZn+H2↑
1 mol　　　　　1 mol
3.25 g　　　　　m(H2)
B.Zn+2HClZnCl2+H2↑
65 g　　　　　　　1 L
3.25 g　　　　　　V(H2)
C.Zn+2HClZnCl2+H2↑
1 mol　　　　　　　22.4 L
3.25 mol　　　　　　V(H2)
D.Zn+2HClZnCl2+H2↑
65 g　　　　　　　22.4 L
3.25 g　　　　　　V(H2)
答案　D
解析　列比例式应遵循“上下单位一致,左右计量相当”的原则,A、C不正确,B项中65 g Zn对应H2的体积不是1 L。
2.把一小块钠放入足量水中,会发生如下反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑。下列有关该反应的说法正确的是 (　　)
A.反应中Na与NaOH的质量相等
B.反应中H2O与H2的质量相等
C.反应中H2O与H2的质量之比为2∶1
D.反应中Na与NaOH的物质的量之比为1∶1
答案　D
解析　该反应中,Na与NaOH的物质的量之比为1∶1,质量之比为23∶40,A项错误,D项正确;该反应中,H2O与H2的物质的量之比为2∶1,质量之比为(2×18)∶(1×2)=18∶1,B、C项错误。
3.在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉,反应完全后共收集到标准状况下的气体33.6 L,该NaOH溶液的浓度为 (　　)
A.1.0 mol·L-1 B.2.0 mol·L-1
C.1.5 mol·L-1 D.3.0 mol·L-1
答案　B
解析　2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑
　　　　 　2 mol　　　　　　　　　　　67.2 L
　　　　 　n(NaOH)　　　　　　　　　33.6 L
n(NaOH)==1.0 mol,
c(NaOH)==2.0 mol·L-1。
4.实验室利用反应2KClO32KCl+3O2↑制取氧气,现有24.5 g KClO3参加反应,则得到标准状况下的氧气的体积是 (　　)
A.2.24 L B.4.48 L
C.44.8 L D.6.72 L
答案　D
解析　24.5 g KClO3的物质的量是=0.2 mol,
2KClO32KCl+3O2↑
2 mol　　　　　 3×22.4 L
0.2 mol　　　　 V(O2)
=,则V(O2)=6.72 L。
5.(2024·南昌二中高一期末)把K2SO4和Na2SO4混合物22.9 g溶于水制成100 mL溶液,其中c()=1.5 mol·L-1。在该溶液中加入一定量Ba(OH)2溶液恰好完全反应,过滤,干燥后所得固体的物质的量为 (　　)
A.1 mol B.1.5 mol
C.0.15 mol D.无法确定
答案　C
解析　c()=1.5 mol·L-1,n()=1.5 mol·L-1×0.1 L=0.15 mol,根据S+Ba2+BaSO4↓可知生成硫酸钡的物质的量为0.15 mol,故选C。
题组二　过量判断
6.(2024·山东邹平一中高一期末)高炉炼铁过程中存在反应:Fe3O4+CO3FeO+CO2。下列选项中,可以说明0.3 mol Fe3O4与0.2 mol CO充分反应后物质的种类及其数量情况的是 (　　)
A.0.1 mol CO+0.9 mol FeO+0.3 mol CO2
B.0.1 mol Fe3O4+0.6 mol FeO+0.2 mol CO2
C.0.6 mol FeO+0.2 mol CO2
D.0.1 mol Fe3O4+0.2 mol FeO+0.2 mol CO2
答案　B
解析　根据化学方程式可知,Fe3O4和CO按照物质的量1∶1进行反应,则反应后生成0.6 mol FeO和0.2 mol CO2,剩余0.1 mol Fe3O4,故选B。
7.(2023·洛阳高一期末)标准状况下,将钠、镁各0.3 mol分别放入100 mL 1 mol·L-1的硫酸中,反应产生的气体体积之比是 (　　)
A.1∶1 B.2∶3 C.3∶2 D.2∶1
答案　C
解析　钠能与H2SO4反应,也能与水反应放出H2,根据关系式:2Na~H2,则得到0.15 mol H2;镁与H2SO4反应放出H2,但与水不反应,根据关系式:Mg~H2~H2SO4,0.3 mol Mg与100 mL 1 mol·L-1 L H2SO4反应,H2SO4不足,产生0.1 mol H2,则产生的H2的体积之比是0.15∶0.1=3∶2,故选C项。
8.某500 mL溶液中含0.1 mol Fe2+、0.2 mol Fe3+,加入0.2 mol铁粉,待Fe3+完全被还原后,溶液中Fe2+的物质的量浓度为(假设反应前后溶液体积不变) (　　)
A.0.4 mol·L-1 B.0.6 mol·L-1
C.0.8 mol·L-1 D.1.0 mol·L-1
答案　C
解析　由反应2Fe3++Fe3Fe2+可知铁粉过量,0.2 mol Fe3+与过量铁粉反应生成0.3 mol Fe2+,故反应后Fe2+共为0.4 mol,c(Fe2+)==0.8 mol·L-1。
9.(2024·江苏南通高一期末)已知1.6 g部分被氧化的镁条与足量的盐酸反应,在标准状况下生成H2 1.12 L,则被氧化的镁条的质量是 (　　)
A.1.2 g B.0.64 g C.0.4 g D.0.24 g
答案　D
解析　Mg　+ 2HClMgCl2+H2↑
　　　24 g　　　　　　　　　 22.4 L
　　　m(Mg)　　　　　　　　 1.12 L
m(Mg)==1.2 g,m(MgO)=1.6 g-1.2 g=0.4 g,所以n被氧化(Mg)=n(MgO)= =0.01 mol,m被氧化(Mg)=0.01 mol×24 g· mol-1=0.24 g。
10.在标准状况下,将6.5 g锌和4.6 g钠分别与2.24 L氯化氢溶于水形成的盐酸反应,则放出H2的体积 (　　)
A.锌和钠放出氢气的体积一样大
B.锌放出氢气的体积大
C.钠放出氢气的体积大
D.无法比较
答案　C
解析　标准状况下,2.24 L氯化氢的物质的量为0.1 mol,6.5 g锌的物质的量为0.1 mol,根据Zn+2HClZnCl2+H2↑可知,反应产生0.05 mol氢气;4.6 g钠的物质的量为0.2 mol,根据2Na+2HCl2NaCl+H2↑、2Na+2H2O2NaOH+H2↑可知,反应产生 0.1 mol 氢气,故钠放出氢气的体积大。
11.(2024·清华附中高一月考)将1.12 g铁粉加入到25 mL 2 mol·L-1的氯化铁溶液中,充分反应后,其结果是 (　　)
A.铁粉剩余,溶液呈浅绿色,Cl-基本不变
B.向溶液中滴入无色KSCN溶液,仍无色
C.溶液中Fe2+与Fe3+物质的量之比为6∶1
D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5
答案　C
解析　1.12 g铁的物质的量为0.02 mol,25 mL 2 mol·L-1的氯化铁溶液中n(FeCl3)=0.025 L×2 mol·L-1=0.05 mol,发生反应2Fe3++Fe3Fe2+。根据方程式0.02 mol的铁粉消耗0.04 mol的Fe3+,生成0.06 mol Fe2+,溶液中还剩余0.01 mol Fe3+,所以溶液中Fe2+与Fe3+物质的量之比为6∶1,0.02 mol的铁被氧化,0.04 mol的Fe3+被还原,氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2,故选C。
12.(2024·山西大同一中高一月考)将23 g钠和54 g铝组成的混合物投入足量水(质量为100 g)中进行充分反应,下列说法正确的是 (　　)
A.产生H2的物质的量为3.5 mol
B.溶液中的溶质有NaOH、Na[Al(OH)4]
C.反应中水做氧化剂
D.无法计算Na[Al(OH)4]的质量分数
答案　C
解析　23 g钠的物质的量为1 mol,54 g铝的物质的量为2 mol,将二者投入水中,分别发生反应:2Na+2H2O2NaOH+H2↑、2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑。1 mol Na与水反应产生0.5 mol H2,1 mol NaOH与足量Al反应产生1.5 mol H2,则共产生2 mol H2,A不正确;由于Al过量,所以NaOH全部与Al反应,溶液中的溶质没有NaOH,只有Na[Al(OH)4],B不正确;Al只溶解1 mol,即质量为27 g,生成H2的物质的量为2 mol,则Na[Al(OH)4]的质量分数为×100%,D不正确。
13.2 mol·L-1的盐酸和硫酸各100 mL,分别加入等质量的铁粉,反应后生成的气体质量比为2∶3,则加入的铁粉的物质的量为 (　　)
A.0.05 mol B.0.075 mol
C.0.15 mol D.0.2 mol
答案　C
解析　n(HCl)=0.2 mol,n(H2SO4)=0.2 mol,若酸均不足,即酸完全反应,则生成H2的质量比为1∶2;若酸均过量,即金属完全反应,则生成H2的质量比为1∶1。题中生成H2的质量比为2∶3,说明盐酸不足,硫酸过量。根据盐酸中HCl的物质的量可求出与盐酸反应生成的H2为0.1 mol,则与H2SO4反应生成的H2为0.15 mol,故加入的铁粉为0.15 mol。
14.(10分)把铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入110 mL 4 mol·L-1盐酸中,充分反应后产生896 mL H2(标准状况),残留固体1.28 g,过滤,滤液中无Cu2+,将滤液加水稀释到200 mL,测得其中c(H+)=0.4 mol·L-1。
请回答下列问题:
(1)残留固体1.28 g为　　　　(填化学式)。
(2)原混合物粉末中,m(CuO)= 　　　　　g。
(3)滤液稀释到200 mL后,c(Fe2+)=　　　mol·L-1。
(4)稀释后,加入足量的硝酸银,产生沉淀的物质的量n(AgCl)=　　　　　　　 mol。
(5)原混合物总质量为m(总)=　　　　 g。
答案　(1)Cu　 (2)1.6　 (3)0.9　(4)0.44
(5)13.6
解析　根据题中信息,还有较多H+剩余,且滤液中没有Cu2+,可知残留物没有Fe,1.28 g固体只有Cu,而Cu残留说明溶液中没有Fe3+,阳离子为H+和Fe2+,反应有:CuO+ 2H+Cu2++H2O、Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+3Fe2+、Fe+Cu2+Fe2++Cu、Fe+2H+Fe2++H2↑,1.28 g Cu的物质的量n===0.02 mol,CuO物质的量为0.02 mol,生成H2的物质的量为=0.04 mol,设原有Fe为x mol,Fe2O3为y mol,根据得失电子总数相等知2x=2y+2×0.02+2×0.04,又根据电荷守恒知:2×(x+2y)+0.2×0.4=0.11×4将上述两式联立解出: x=0.1,y=0.04。(2)依据上述计算可知氧化铜的物质的量为0.02 mol,所以氧化铜质量为m(CuO)=0.02 mol×80 g·mol-1= 1.6 g。(3)由上述计算可知溶液中亚铁离子物质的量为0.1 mol + 2×0.04 mol=0.18 mol,c(Fe2+)===0.9 mol·L-1。 (4)滤液加水稀释到200 mL后,加入足量的硝酸银,产生沉淀的物质的量依据Cl-~AgCl得到,n(AgCl)=n(Cl-)=0.110 L×4 mol·L-1=0.44 mol。(5)由计算可知原混合物含有Fe为0.1 mol,Fe2O3为0.04 mol,CuO为0.02 mol,原混合物的总质量m(总)=0.1 mol×56 g·mol-1+0.04 mol× 160 g·mol-1+ 0.02 mol×80 g·mol-1= 13.6 g。
15.(12分,每空3分)铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属,就铝的这一特殊性质回答下列问题:
(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,所得H2的体积之比是　　　　。
(2)足量的两份铝分别投入等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中,相同条件下产生H2的体积之比是　　　　　　　　。
(3)足量的两份铝分别投入等体积、一定物质的量浓度的盐酸、NaOH溶液中,二者产生的H2相等,则盐酸和NaOH溶液的物质的量浓度之比是　　　　。
(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L-1的盐酸和NaOH溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,相同条件下测得生成的气体体积之比为V(甲)∶V(乙)=1∶2,则加入铝粉的质量为　　　　(填字母)。
A.5.4 g　　　　　　B.3.6 g　　　　　C.2.7 g　　　　　D.1.8 g
答案　(1)1∶1　(2)1∶3　(3)3∶1　(4)A
解析　(1)通过化学方程式可以看出,等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,生成氢气的物质的量相等,相同条件下所得H2的体积之比是1∶1。
(2)足量的两份铝分别投入等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中,氢氧化钠和盐酸是不足量的,通过化学方程式可以看出,1 mol HCl会生成0.5 mol氢气,1 mol氢氧化钠会生成1.5 mol氢气,所以相同条件下产生H2的体积之比是1∶3。
(3)足量的两份铝分别投入等体积、一定物质的量浓度的盐酸、NaOH溶液中,二者产生的H2相等,通过化学方程式可以看出,生成1 mol氢气需要2 mol HCl,需要 mol氢氧化钠,所以HCl和NaOH的物质的量浓度之比是3∶1。
(4)盐酸和NaOH溶液中溶质的物质的量均为100×10-3 L×3 mol·L-1=0.3 mol,相同条件下测得生成的气体体积之比为V(甲)∶V(乙)=1∶2,即生成的氢气的物质的量之比是1∶2,铝的质量相等,若HCl与NaOH完全反应则生成H2的物质的量之比为1∶3<1∶2,故HCl完全反应,NaOH有剩余。设铝与酸完全反应时,生成的氢气的物质的量为x mol,则
2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑
6　　　　　　　3
0.3 mol　　　　x mol
则=,解得x=0.15。
一定条件下气体的物质的量之比等于体积之比,所以氢氧化钠和铝反应生成的氢气的物质的量为0.15 mol×2=0.3 mol。
设与NaOH溶液反应的金属铝的物质的量为y mol,则
2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑
2 3
y mol 0.3 mol
则=,解得y=0.2。
所以铝的质量为0.2 mol×27 g·mol-1=5.4 g。第2课时　物质的量在化学方程式计算中的应用
[核心素养发展目标]　1.能从物质的量的角度认识物质的组成及化学变化,能运用物质的量与其他物理量之间的换算关系进行有关计算。2.能结合物质的量在化学方程式计算中的应用,掌握计算的基本类型,培养证据推理与模型认知的核心素养。
一、根据化学方程式计算
1.以物质的量为中心的转化
2.化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系
　　　　　　2CO　+　O2 2CO2
化学计量数 2 　___ 　　___
扩大NA倍　　2NA ___ 　　___
物质的量 2 mol　___　　 ___
质量 56 g 　___ ___
体积(标况)　　44.8 L ___ ___
思考1　根据上面化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系,归纳各物质的化学计量数与物质的量、同温同压下气体的体积之间的关系。
3.物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤
思考2　5.4 g铝与足量NaOH溶液反应生成的氢气在标准状况下的体积是多少
请尝试用以下两种方法解答,并体会第2种方法的简便快捷。
(1)m(Al)n(Al)n(H2)V(H2)
(2)m(Al)V(H2)
1.(2024·辽宁朝阳高一期末)MnO2与足量浓盐酸共热,收集到标准状况下的气体22.4 L,理论上消耗的HCl的物质的量和MnO2的质量分别是(　　)
A.4 mol　87 g B.2 mol　43.5 g
C.4 mol　43.5 g D.2 mol　87 g
2.1.15 g金属钠与水反应,得到100 mL溶液,试计算:
(1)生成的气体在标准状况下的体积。
(2)反应后所得溶液的物质的量浓度。
根据化学方程式计算的注意事项
(1)书写格式规范化:各物理量、物质名称、公式等尽量用符号表示,且数据的运算要公式化并带单位。
(2)单位运用对应化:如果题目所给的两个量单位不一致,要注意两个量的单位要“上下一致,左右相当”。
二、计算类型
1.基本计算
已知一种反应物(或生成物)的量求解其他物质的有关量,此时,只要按照化学方程式中量的关系,列出已知物质和待求物质的比例式计算便可。
2.过量计算
给出了两种反应物的量,求解某产物的量。按照化学方程式中量的关系判断哪一种物质过量,然后根据量不足的物质进行求解。
1.(2024·西安高一月考)28 g Fe投入到100 mL 1 mol·L-1 CuSO4溶液中,完全反应后析出铜的质量是 (　　)
A.32 g B.3.2 g C.6.4 g D.64 g
2.10.2 g Al2O3与100 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液反应,求产物Na[Al(OH)4]的浓度。
1.物质在发生化学反应时(　　)
A.它们的质量一定相等
B.它们的物质的量一定相等
C.它们的质量之比等于方程式中化学计量数之比
D.它们的物质的量之比等于方程式中化学计量数之比
2.(2024·济南高一月考)50 mL BaCl2溶液所含有的Cl-,与20 mL 0.5 mol·L-1的硝酸银溶液恰好完全反应,则原溶液BaCl2的物质的量浓度是(　　)
A.1 mol·L-1 B.0.8 mol·L-1
C.0.2 mol·L-1 D.0.1 mol·L-1
3.4 mol Fe和3 mol Cl2完全反应,生成FeCl3的物质的量是(　　)
A.2 mol B.3 mol C.4 mol D.1 mol
4.已知二氧化锰与浓盐酸在加热条件下发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,用8.7 g二氧化锰与足量的浓盐酸混合加热,充分反应,计算:
(1)消耗浓盐酸中溶质的物质的量为　　　　。
(2)产生的Cl2在标准状况下的体积为　　　　　。
(3)将反应后的溶液加水稀释至400 mL,则此溶液中MnCl2的物质的量浓度是　　　　　。
答案精析
一、
2.1　2　NA　2NA　1 mol　2 mol　32 g　88 g　22.4 L　44.8 L
思考1　(1)同一个化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其物质的量之比。
(2)对于有气体参加的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比也等于其体积之比。
3.思考2　(1)设生成标准状况下氢气的物质的量为n(H2)，n(Al)===0.2 mol，
2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑
2　　　　　　　　　　　　　　　　3
0.2 mol　　　　　　　　　　　　　 n(H2)
=，解得n(H2)=0.3 mol，所以V(H2)=n(H2)·Vm=0.3 mol×22.4 L·mol-1=6.72 L，即生成标准状况下氢气的体积是6.72 L。
(2)设生成标准状况下H2的体积为V(H2)，
2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑
2×27 g　　　　　　　　　　　　　 3×22.4 L
5.4 g　　　　　　　　　　　　　　 V(H2)
=，解得V(H2)=6.72 L，即生成标准状况下H2的体积是6.72 L。
应用体验
1.A
2.设生成标准状况下气体的体积为V，反应后所得溶液的物质的量浓度为c。
2Na　+　2H2O2NaOH　+　H2↑
2×23 g　　　　　　2 mol　　　 22.4 L
1.15 g　　　　　　0.1 L×c 　　V
V==0.56 L，
c==0.5 mol·L-1。
二、
应用体验
1.C　[
Fe　+　CuSO4FeSO4+Cu
56 g　　1 mol　　　　　 64
28 g　　n(CuSO4)　　　　m(Cu)
根据化学方程式，28 g Fe完全反应时，消耗的n(CuSO4)=0.5 mol>0.1 mol，所以28 g Fe投入该溶液中，铁过量，故生成的铜的物质的量：n(Cu)=n(CuSO4)=0.1 mol，m(Cu)=0.1 mol×64 g·mol-1=6.4 g，故选C。]
2.先进行过量判断，NaOH溶液不足，按NaOH的物质的量计算。
Al2O3+2NaOH+3H2O2Na[Al(OH)4]
　　　　2　　　　　　　　　2
1 mol·L-1×0.1 L　　　　n{Na[Al(OH)4]}
=
解得n{Na[Al(OH)4]}=0.1 mol
C{Na[Al(OH)4]}==1 mol·L-1。
随堂演练　知识落实
1.D　2.D
3.A　[先判断哪种物质过量，根据
2Fe　+　3Cl22FeCl3
2 mol　　3 mol　　 2 mol
可知3 mol Cl2能与2 mol Fe恰好完全反应，故Fe过量，应按氯气的量计算，可知n(FeCl3)=2 mol。]
4.(1)0.4 mol　(2)2.24 L　(3)0.25 mol·L-1
解析　二氧化锰的摩尔质量为87 g·mol-1，8.7 g二氧化锰的物质的量为0.1 mol，根据反应的化学方程式可知，0.1 mol二氧化锰与足量的浓盐酸混合加热，充分反应，消耗浓盐酸中溶质的物质的量为0.4 mol，生成氯气的物质的量为0.1 mol，生成氯化锰的物质的量为0.1 mol，故产生的Cl2在标准状况下的体积为2.24 L；将反应后的溶液加水稀释至400 mL，此溶液中MnCl2的物质的量浓度是=0.25 mol·L-1。(共66张PPT)
物质的量在化学方
程式计算中的应用
第2课时
第三章　第二节
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核心素养
发展目标
1.能从物质的量的角度认识物质的组成及化学变化,能运用物质的量与其他物理量之间的换算关系进行有关计算。
2.能结合物质的量在化学方程式计算中的应用,掌握计算的基本类型,培养证据推理与模型认知的核心素养。
内容索引
一、根据化学方程式计算
二、计算类型
课时对点练
随堂演练　知识落实
根据化学方程式计算
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一
1.以物质的量为中心的转化
一、根据化学方程式计算
2.化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系
　　　　　　2CO　+　O2 2CO2
化学计量数 2 　　 ______　 ______
扩大NA倍 2NA ______　 ______
物质的量 2 mol　 ______　 ______
质量 56 g 　　 ______ ______
体积(标况)　44.8 L ______ ______
1
2
NA
2NA
1 mol
2 mol
32 g
88 g
22.4 L
44.8 L
思考1　根据上面化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系,归纳各物质的化学计量数与物质的量、同温同压下气体的体积之间的关系。
提示　(1)同一个化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其物质的量之比。
(2)对于有气体参加的反应,在同温同压下各气体的化学计量数之比也等于其体积之比。
3.物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤
思考2　5.4 g铝与足量NaOH溶液反应生成的氢气在标准状况下的体积是多少
请尝试用以下两种方法解答,并体会第2种方法的简便快捷。
(1)m(Al)　　n(Al)　 　n(H2)　　 V(H2)
(2)m(Al)　 　V(H2)
提示　(1)设生成标准状况下氢气的物质的量为n(H2),n(Al)== =0.2 mol,
2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑
2　　　　　　　　　　　　　　　　3
0.2 mol　　　　　　　　　　　　　n(H2)
=,解得n(H2)=0.3 mol,所以V(H2)=n(H2)·Vm=0.3 mol×22.4 L·mol-1= 6.72 L,即生成标准状况下氢气的体积是6.72 L。
(2)设生成标准状况下H2的体积为V(H2),
2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑
2×27 g　　　　　　　　　　　　　3×22.4 L
5.4 g　　　　　　　　　　　　　　V(H2)
=,解得V(H2)=6.72 L,即生成标准状况下H2的体积是6.72 L。
1.(2024·辽宁朝阳高一期末)MnO2与足量浓盐酸共热,收集到标准状况下的气体22.4 L,理论上消耗的HCl的物质的量和MnO2的质量分别是
A.4 mol　87 g B.2 mol　43.5 g
C.4 mol　43.5 g D.2 mol　87 g
√
根据反应计量系数关系
MnO2+4HCl(浓)　 　MnCl2+Cl2↑+2H2O
1 mol　4 mol　　　　　 1 mol
故理论上消耗的HCl和MnO2的物质的量分别4 mol和1 mol,所以消耗MnO2的质量是87 g,故选A。
2.1.15 g金属钠与水反应,得到100 mL溶液,试计算:
(1)生成的气体在标准状况下的体积。
(2)反应后所得溶液的物质的量浓度。
答案　设生成标准状况下气体的体积为V,反应后所得溶液的物质的量浓度为c。
2Na　+　2H2O===2NaOH　+　H2↑
2×23 g　　　　　2 mol　　　 22.4 L
1.15 g　　　　　　0.1 L×c 　　V
V==0.56 L,c==0.5 mol·L-1。
特别提示
根据化学方程式计算的注意事项
(1)书写格式规范化:各物理量、物质名称、公式等尽量用符号表示,且数据的运算要公式化并带单位。
(2)单位运用对应化:如果题目所给的两个量单位不一致,要注意两个量的单位要“上下一致,左右相当”。
返回
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二
计算类型
1.基本计算
已知一种反应物(或生成物)的量求解其他物质的有关量,此时,只要按照化学方程式中量的关系,列出已知物质和待求物质的比例式计算便可。
二、计算类型
2.过量计算
给出了两种反应物的量,求解某产物的量。按照化学方程式中量的关系判断哪一种物质过量,然后根据量不足的物质进行求解。
1.(2024·西安高一月考)28 g Fe投入到100 mL 1 mol·L-1 CuSO4溶液中,完全反应后析出铜的质量是
A.32 g　　　B.3.2 g　　　C.6.4 g　　　D.64 g
√
Fe　+　CuSO4===FeSO4+Cu
56 g　　1 mol　　　　　 64
28 g　　n(CuSO4)　　　m(Cu)
根据化学方程式,28 g Fe完全反应时,消耗的n(CuSO4)=0.5 mol>0.1 mol,所以28 g Fe投入该溶液中,铁过量,故生成的铜的物质的量:n(Cu)=n(CuSO4)
=0.1 mol,m(Cu)=0.1 mol×64 g·mol-1=6.4 g,故选C。
2.10.2 g Al2O3与100 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液反应,求产物Na[Al(OH)4]的浓度。
答案　先进行过量判断,NaOH溶液不足,按NaOH的物质的量计算。
Al2O3+2NaOH+3H2O===2Na[Al(OH)4]
　　　　2　　　　　　　　　2
1 mol·L-1×0.1 L　　　　n{Na[Al(OH)4]}
=
解得n{Na[Al(OH)4]}=0.1 mol
c{Na[Al(OH)4]}==1 mol·L-1。
返回
随堂演练　知识落实
1.物质在发生化学反应时
A.它们的质量一定相等
B.它们的物质的量一定相等
C.它们的质量之比等于方程式中化学计量数之比
D.它们的物质的量之比等于方程式中化学计量数之比
√
1
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3
4
1
2
3
4
2.(2024·济南高一月考)50 mL BaCl2溶液所含有的Cl-,与20 mL 0.5 mol·L-1的硝酸银溶液恰好完全反应,则原溶液BaCl2的物质的量浓度是
A.1 mol·L-1 B.0.8 mol·L-1
C.0.2 mol·L-1 D.0.1 mol·L-1
√
Ag++Cl-===AgCl↓,n(Cl-)=n(Ag+)=c·V=0.5 mol·L-1×0.02 L=0.01 mol, n(BaCl2)=n(Cl-)=0.005 mol,故原溶液BaCl2的物质的量浓度c==
=0.1 mol·L-1。
3.4 mol Fe和3 mol Cl2完全反应,生成FeCl3的物质的量是
A.2 mol　　　　B.3 mol　　　　C.4 mol　　　　D.1 mol
1
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√
先判断哪种物质过量,根据
2Fe　+　3Cl2　　2FeCl3
2 mol　 3 mol　 2 mol
可知3 mol Cl2能与2 mol Fe恰好完全反应,故Fe过量,应按氯气的量计算,可知n(FeCl3)=2 mol。
4.已知二氧化锰与浓盐酸在加热条件下发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)　　MnCl2+Cl2↑+2H2O,用8.7 g二氧化锰与足量的浓盐酸混合加热,充分反应,计算:
(1)消耗浓盐酸中溶质的物质的量为　　　　。
(2)产生的Cl2在标准状况下的体积为　　 　。
(3)将反应后的溶液加水稀释至400 mL,则此溶液中MnCl2的物质的量浓度是　　　 　　。
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0.4 mol
2.24 L
0.25 mol·L-1
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二氧化锰的摩尔质量为87 g·mol-1,8.7 g二氧化锰的物质的量为0.1 mol,根据反应的化学方程式可知,0.1 mol二氧化锰与足量的浓盐酸混合加热,充分反应,消耗浓盐酸中溶质的物质的量为0.4 mol,生成氯气的物质的量为0.1 mol,生成氯化锰的物质的量为0.1 mol,故产生的Cl2在标准状况下的体积为2.24 L;将反应后的溶液加水稀释至400 mL,此溶液中MnCl2的物质的量浓度是=0.25 mol·L-1。
课时对点练
题组一　应用化学方程式计算
1.标准状况下,3.25 g锌与足量的盐酸反应,计算产生H2的量,下列比例式正确的是
A.Zn+2HCl===Zn+H2↑
1 mol　　　　　1 mol
3.25 g　　　　　m(H2)
C.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
1 mol　　　　　　22.4 L
3.25 mol　　　　　V(H2)
B.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
65 g　　　　　　　1 L
3.25 g　　　　　　V(H2)
D.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
65 g　　　　　　　22.4 L
3.25 g　　　　　　V(H2)
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√
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列比例式应遵循“上下单位一致,左右计量相当”的原则,A、C不正确, B项中65 g Zn对应H2的体积不是1 L。
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2.把一小块钠放入足量水中,会发生如下反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。下列有关该反应的说法正确的是
A.反应中Na与NaOH的质量相等
B.反应中H2O与H2的质量相等
C.反应中H2O与H2的质量之比为2∶1
D.反应中Na与NaOH的物质的量之比为1∶1
√
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14
该反应中,Na与NaOH的物质的量之比为1∶1,质量之比为23∶40,A项错误,D项正确;
该反应中,H2O与H2的物质的量之比为2∶1,质量之比为(2×18)∶(1×2) =18∶1,B、C项错误。
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3.在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉,反应完全后共收集到标准状况下的气体33.6 L,该NaOH溶液的浓度为
A.1.0 mol·L-1 B.2.0 mol·L-1
C.1.5 mol·L-1 D.3.0 mol·L-1
√
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2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑
　　2 mol　　　　　　　 　 67.2 L
　　n(NaOH)　　　　　　　 33.6 L
n(NaOH)==1.0 mol,
c(NaOH)==2.0 mol·L-1。
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4.实验室利用反应2KClO3　　2KCl+3O2↑制取氧气,现有24.5 g KClO3参加反应,则得到标准状况下的氧气的体积是
A.2.24 L B.4.48 L
C.44.8 L D.6.72 L
√
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14
24.5 g KClO3的物质的量是=0.2 mol,
2KClO3　　2KCl+3O2↑
2 mol　　　　　 3×22.4 L
0.2 mol　　　　 V(O2)
=,则V(O2)=6.72 L。
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5.(2024·南昌二中高一期末)把K2SO4和Na2SO4混合物22.9 g溶于水制成100 mL溶液,其中c()=1.5 mol·L-1。在该溶液中加入一定量Ba(OH)2溶液恰好完全反应,过滤,干燥后所得固体的物质的量为
A.1 mol B.1.5 mol
C.0.15 mol D.无法确定
√
c()=1.5 mol·L-1,n()=1.5 mol·L-1×0.1 L=0.15 mol,根据S+　Ba2+===BaSO4↓可知生成硫酸钡的物质的量为0.15 mol,故选C。
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题组二　过量判断
6.(2024·山东邹平一中高一期末)高炉炼铁过程中存在反应:Fe3O4+CO　　3FeO+CO2。下列选项中,可以说明0.3 mol Fe3O4与0.2 mol CO充分反应后物质的种类及其数量情况的是
A.0.1 mol CO+0.9 mol FeO+0.3 mol CO2
B.0.1 mol Fe3O4+0.6 mol FeO+0.2 mol CO2
C.0.6 mol FeO+0.2 mol CO2
D.0.1 mol Fe3O4+0.2 mol FeO+0.2 mol CO2
√
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根据化学方程式可知,Fe3O4和CO按照物质的量1∶1进行反应,则反应后生成0.6 mol FeO和0.2 mol CO2,剩余0.1 mol Fe3O4,故选B。
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7.(2023·洛阳高一期末)标准状况下,将钠、镁各0.3 mol分别放入100 mL
1 mol·L-1的硫酸中,反应产生的气体体积之比是
A.1∶1　　　　B.2∶3　　　　C.3∶2　　　　D.2∶1
√
钠能与H2SO4反应,也能与水反应放出H2,根据关系式:2Na~H2,则得到0.15 mol H2;镁与H2SO4反应放出H2,但与水不反应,根据关系式:Mg~H2 ~H2SO4,0.3 mol Mg与100 mL 1 mol·L-1 L H2SO4反应,H2SO4不足,产生0.1 mol H2,则产生的H2的体积之比是0.15∶0.1=3∶2,故选C项。
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8.某500 mL溶液中含0.1 mol Fe2+、0.2 mol Fe3+,加入0.2 mol铁粉,待Fe3+完全被还原后,溶液中Fe2+的物质的量浓度为(假设反应前后溶液体积不变)
A.0.4 mol·L-1 B.0.6 mol·L-1
C.0.8 mol·L-1 D.1.0 mol·L-1
√
由反应2Fe3++Fe===3Fe2+可知铁粉过量,0.2 mol Fe3+与过量铁粉反应生成0.3 mol Fe2+,故反应后Fe2+共为0.4 mol,c(Fe2+)==0.8 mol·L-1。
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9.(2024·江苏南通高一期末)已知1.6 g部分被氧化的镁条与足量的盐酸反应,在标准状况下生成H2 1.12 L,则被氧化的镁条的质量是
A.1.2 g　　　　B.0.64 g　　　　C.0.4 g　　　　D.0.24 g
√
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Mg+ 2HCl===MgCl2+H2↑
24 g　　　　　　　 22.4 L
m(Mg)　　　　　　 1.12 L
m(Mg)==1.2 g,m(MgO)=1.6 g-1.2 g=0.4 g,所以n被氧化(Mg)=　n(MgO)= =0.01 mol,m被氧化(Mg)=0.01 mol×24 g· mol-1=0.24 g。
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10.在标准状况下,将6.5 g锌和4.6 g钠分别与2.24 L氯化氢溶于水形成的盐酸反应,则放出H2的体积
A.锌和钠放出氢气的体积一样大
B.锌放出氢气的体积大
C.钠放出氢气的体积大
D.无法比较
√
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标准状况下,2.24 L氯化氢的物质的量为0.1 mol,6.5 g锌的物质的量为0.1 mol,根据Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑可知,反应产生0.05 mol氢气;4.6 g钠的物质的量为0.2 mol,根据2Na+2HCl===2NaCl+H2↑、2Na+2H2O　===2NaOH+H2↑可知,反应产生 0.1 mol 氢气,故钠放出氢气的体积大。
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11.(2024·清华附中高一月考)将1.12 g铁粉加入到25 mL 2 mol·L-1的氯化铁溶液中,充分反应后,其结果是
A.铁粉剩余,溶液呈浅绿色,Cl-基本不变
B.向溶液中滴入无色KSCN溶液,仍无色
C.溶液中Fe2+与Fe3+物质的量之比为6∶1
D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5
√
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1.12 g铁的物质的量为0.02 mol,25 mL 2 mol·L-1的氯化铁溶液中n(FeCl3) =0.025 L×2 mol·L-1=0.05 mol,发生反应2Fe3++Fe===3Fe2+。根据方程式0.02 mol的铁粉消耗0.04 mol的Fe3+,生成0.06 mol Fe2+,溶液中还剩余0.01 mol Fe3+,所以溶液中Fe2+与Fe3+物质的量之比为6∶1,0.02 mol的铁被氧化,0.04 mol的Fe3+被还原,氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2,故选C。
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12.(2024·山西大同一中高一月考)将23 g钠和54 g铝组成的混合物投入足量水(质量为100 g)中进行充分反应,下列说法正确的是
A.产生H2的物质的量为3.5 mol
B.溶液中的溶质有NaOH、Na[Al(OH)4]
C.反应中水做氧化剂
D.无法计算Na[Al(OH)4]的质量分数
√
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23 g钠的物质的量为1 mol,54 g铝的物质的量为2 mol,将二者投入水中,分别发生反应:2Na+2H2O===2NaOH+H2↑、2Al+2NaOH+6H2O=== 2Na[Al(OH)4]+3H2↑。1 mol Na与水反应产生0.5 mol H2,1 mol NaOH与足量Al反应产生1.5 mol H2,则共产生2 mol H2,A不正确;
由于Al过量,所以NaOH全部与Al反应,溶液中的溶质没有NaOH,只有Na[Al(OH)4],B不正确;
Al只溶解1 mol,即质量为27 g,生成H2的物质的量为2 mol,则Na[Al(OH)4]的质量分数为×100%,D不正确。
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13.2 mol·L-1的盐酸和硫酸各100 mL,分别加入等质量的铁粉,反应后生成的气体质量比为2∶3,则加入的铁粉的物质的量为
A.0.05 mol B.0.075 mol
C.0.15 mol D.0.2 mol
√
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n(HCl)=0.2 mol,n(H2SO4)=0.2 mol,若酸均不足,即酸完全反应,则生成H2的质量比为1∶2;若酸均过量,即金属完全反应,则生成H2的质量比为1∶1。题中生成H2的质量比为2∶3,说明盐酸不足,硫酸过量。根据盐酸中HCl的物质的量可求出与盐酸反应生成的H2为0.1 mol,则与H2SO4反应生成的H2为0.15 mol,故加入的铁粉为0.15 mol。
14.把铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入110 mL 4 mol·L-1盐酸中,充分反应后产生896 mL H2(标准状况),残留固体1.28 g,过滤,滤液中无Cu2+,将滤液加水稀释到200 mL,测得其中c(H+)=0.4 mol·L-1。
请回答下列问题:
(1)残留固体1.28 g为　　(填化学式)。
(2)原混合物粉末中,m(CuO)= 　　g。
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Cu
1.6
根据题中信息,还有较多H+剩余,且滤液中没有Cu2+,可知残留物没有Fe,1.28 g固体只有Cu,而Cu残留说明溶液中没有Fe3+,阳离子为H+和Fe2+,反应有:CuO+2H+===Cu2++H2O、Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O、Fe+ 2Fe3+===3Fe2+、Fe+Cu2+===Fe2++Cu、Fe+2H+===Fe2++H2↑,1.28 g Cu的物质的量n===0.02 mol,CuO物质的量为0.02 mol,生成H2的物质的量为=0.04 mol,设原有Fe为x mol,Fe2O3为y mol,根据得失电子总数相等知2x=2y+2×0.02+2×0.04,又根据电荷守恒知:2× (x+2y)+0.2×0.4=0.11×4将上述两式联立解出: x=0.1,y=0.04。
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依据上述计算可知氧化铜的物质的量为0.02 mol,所以氧化铜质量为m(CuO)=0.02 mol×80 g·mol-1= 1.6 g。
(3)滤液稀释到200 mL后,c(Fe2+)=　　　mol·L-1。
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0.9
由上述计算可知溶液中亚铁离子物质的量为0.1 mol+2×0.04 mol= 0.18 mol,c(Fe2+)===0.9 mol·L-1。
(4)稀释后,加入足量的硝酸银,产生沉淀的物质的量n(AgCl)=　 　 mol。
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0.44
滤液加水稀释到200 mL后,加入足量的硝酸银,产生沉淀的物质的量依据Cl-~AgCl得到,n(AgCl)=n(Cl-)=0.110 L×4 mol·L-1=0.44 mol。
(5)原混合物总质量为m(总)=　　　 g。
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13.6
由计算可知原混合物含有Fe为0.1 mol,Fe2O3为0.04 mol,CuO为0.02 mol,原混合物的总质量m(总)=0.1 mol×56 g·mol-1+0.04 mol× 160 g·mol-1+ 0.02 mol×80 g·mol-1= 13.6 g。
15.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属,就铝的这一特殊性质回答下列问题:
(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,所得H2的体积之比是　　　。
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1∶1
通过化学方程式可以看出,等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,生成氢气的物质的量相等,相同条件下所得H2的体积之比是1∶1。
(2)足量的两份铝分别投入等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中,相同条件下产生H2的体积之比是　　　。
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1∶3
足量的两份铝分别投入等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中,氢氧化钠和盐酸是不足量的,通过化学方程式可以看出,1 mol HCl会生成0.5 mol氢气,1 mol氢氧化钠会生成1.5 mol氢气,所以相同条件下产生H2的体积之比是1∶3。
(3)足量的两份铝分别投入等体积、一定物质的量浓度的盐酸、NaOH溶液中,二者产生的H2相等,则盐酸和NaOH溶液的物质的量浓度之比是_____。
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3∶1
足量的两份铝分别投入等体积、一定物质的量浓度的盐酸、NaOH溶液中,二者产生的H2相等,通过化学方程式可以看出,生成1 mol氢气需要2 mol HCl,需要 mol氢氧化钠,所以HCl和NaOH的物质的量浓度之比是3∶1。
(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L-1的盐酸和NaOH溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,相同条件下测得生成的气体体积之比为V(甲)∶V(乙)=1∶2,则加入铝粉的质量为　　　(填字母)。
A.5.4 g　　　　　　B.3.6 g　　　　　C.2.7 g　　　　　D.1.8 g
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盐酸和NaOH溶液中溶质的物质的量均为100×10-3 L×3 mol·L-1=0.3 mol, 相同条件下测得生成的气体体积之比为V(甲)∶V(乙)=1∶2,即生成的氢气的物质的量之比是1∶2,铝的质量相等,若HCl与NaOH完全反应则生成H2的物质的量之比为1∶3<1∶2,故HCl完全反应,NaOH有剩余。
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设铝与酸完全反应时,生成的氢气的物质的量为x mol,则
2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑
6　　　　　　 3
0.3 mol　　　　x mol
则=,解得x=0.15。
一定条件下气体的物质的量之比等于体积之比,所以氢氧化钠和铝反应生成的氢气的物质的量为0.15 mol×2=0.3 mol。
设与NaOH溶液反应的金属铝的物质的量为y mol,则
2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑
2 3
y mol 0.3 mol
则=,解得y=0.2。
所以铝的质量为0.2 mol×27 g·mol-1=5.4 g。
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