2019学年人教版高中化学必修一课时作业：3-1-2铝与氢氧化钠溶液的反应物质的量在化学方程式计算中的应用.doc

课时作业14　铝与氢氧化钠溶液的反应
物质的量在化学方程式计算中的应用
时间：45分钟　　满分：100分
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．有关Al与NaOH溶液反应的说法正确的是(　　)
A．Al是还原剂，NaOH及H2O均是氧化剂
B．还原产物是H2，且由H2O还原所得的H2与NaOH还原所得的H2物质的量之比为21
C．此反应说明铝具有两性，铝的活泼性比只具有金属性的金属弱
D．此反应中，只有水是氧化剂，NaOH既不是氧化剂也不是还原剂
答案：D
2．等量镁铝合金粉末分别与下列四种过量物质充分反应，放出氢气最多的是(　　)
A．NaOH溶液　　　　　　　 B．H2SO4稀溶液
C．蔗糖溶液 D．NaCl溶液
答案：B
3．镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积(V)与时间(t)的关系如图所示。反应中镁和铝的(　　)

A．物质的量之比为32
B．质量之比为32
C．摩尔质量之比为23
D．失去的电子数之比为89
解析：根据题图，Mg、Al产生H2的体积相等，则Mg、Al失去的电子数相等，2×n(Mg)＝3×n(Al)，故n(Mg)n(Al)＝32，Mg、Al的摩尔质量之比为89，则Mg、Al的质量之比为43。
答案：A
4．把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，则原溶液中H＋与SO的物质的量浓度之比为(　　)
A．14 B．27
C．12 D．38
解析：设原溶液中H2SO4和CuSO4物质的量分别为a和b。Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。由题意：56(a＋b)＝64b，＝，c(H＋)c(SO)＝＝。
答案：A
5．设nA代表阿伏加德罗常数(NA)的值，下列说法正确的是(　　)
A．1 mol Na在空气中完全燃烧，转移的电子数为2nA
B．常温下，2.7 g铝与足量NaOH溶液反应，消耗0.1nA个水分子
C．0.1 mol Fe与足量水蒸气反应生成H2的分子数为0.1nA
D．11.2 L Cl2含有的原子数为nA
解析：1 mol Na在空气中完全燃烧生成0.5 mol Na2O2，转移1 mol电子，A错误；铝与NaOH溶液发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，2.7 g(0.1 mol)Al消耗0.1 mol H2O，B正确；根据反应3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2,0.1 mol Fe完全反应生成 mol H2，C错误；在标准状况下，11.2 L Cl2的物质的量为0.5 mol，含有的原子数为nA，题中未给出标准状况条件，D错误。
答案：B
6．等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为56，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是(　　)
A．甲、乙中都是铝过量
B．甲中铝过量，乙中碱过量
C．甲中酸过量，乙中铝过量
D．甲中酸过量，乙中碱过量
解析：生成氢气的体积比即物质的量之比为n(甲)n(乙)＝56，设甲中产生H2 5 mol，则乙中产生H2 6 mol。
甲：2Al＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2↑
2 3 3
mol 5 mol 5 mol
乙：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
2 2 3
4 mol 4 mol 6 mol
甲、乙中加入的铝是等量的，甲中n(H2SO4)和乙中n(NaOH)相等，故甲中铝过量4 mol－ mol＝ mol，乙中氢氧化钠过量5 mol－4 mol＝1 mol。
答案：B
7．将某铁铝合金样品等分成两份，一份加入足量盐酸，另一份加入足量NaOH溶液，同温同压下产生的气体体积之比为32，则样品中铁、铝的物质的量之比为(　　)
A．32　　　　　　　　　 B．21
C．34 D．43
解析：设每份样品中铁、铝的物质的量分别为x、y，产生的气体分别为3 mol、2 mol。根据Fe～H2，Al～H2，可得：x＋y＝3 mol；Fe与NaOH溶液不反应，则有Al～H2，y＝2 mol，解得x＝1 mol，y＝ mol，故样品中铁、铝的物质的量之比为34。
答案：C
8．取含有0.02 mol的硫酸溶液，先投入0.24 g镁粉，再滴入NaOH溶液，当使溶液中的镁离子全部转化为沉淀时，需要NaOH的物质的量为(　　)
A．0.02 mol B．0.03 mol
C．0.04 mol D．0.01 mol
解析：取含有0.02 mol的硫酸溶液，先投入0.24 g镁粉，镁与硫酸反应生成硫酸镁和氢气，再滴入NaOH溶液，生成氢氧化镁和硫酸钠，当使溶液中的镁离子全部转化为沉淀时，溶液恰好为硫酸钠溶液，根据原子守恒，需要NaOH的物质的量为0.02×2＝0.04 mol，选C。
答案：C
9．在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉，反应完成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 mol/L B．2 mol/L
C．1.5 mol/L D．3 mol/L
答案：B
10．等物质的量的Fe、Mg、Al与同体积、同浓度的HCl反应，产生H2的体积相同(相同状况)，下列判断正确的是(　　)
A．反应掉的三种金属的质量相等
B．反应后三种金属质量相等
C．所用盐酸均过量
D．三种金属可以都有剩余
解析：在题目条件下产生相同的氢气，反应掉的三种金属的质量和剩余金属的质量均不相等，如果盐酸过量，则产生的氢气的体积不相等。
答案：D
11．将a mol钠和a mol铝一同投入m g足量水中，所得溶液密度为d g·mL－1，该溶液中溶质的质量分数为(　　)
A.% B.%
C.% D.%
解析：由于2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
a mol a mol mol
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
a mol a mol a mol a mol
即a mol钠与水反应生成的NaOH恰好被a mol Al消耗掉，所得溶液为NaAlO2溶液。
则w(NaAlO2)＝×100%＝%。
答案：C
12．Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生标准状况下的氢气4.48 L，下列推断中不正确的是(　　)
A．参加反应的Mg、Al共0.2 mol
B．参加反应的HCl为0.4 mol
C．Mg、Al在反应中共失去0.4 mol电子
D．若与足量的稀硫酸反应能产生0.2 mol H2
解析：反应的实质为：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑。n(H2)＝＝0.2 mol，则参加反应的n(H＋)＝0.4 mol。若换成稀H2SO4，同样产生0.2 mol H2。依据得失电子守恒，由2H＋―→H2得电子总数为0.2 mol×2＝0.4 mol，故C正确。0.2 mol Mg提供0.4 mol电子，0.2 mol Al则提供0.6 mol电子，0.2 mol Mg、Al混合物提供的电子数大于0.4 mol小于0.6 mol，A不正确。
答案：A
二、非选择题(共52分)
13．(10分)下表是某种常见金属M的部分性质。
颜色
状态
硬度
密度
熔点
导电性
导热性
延展性
银白色
固体
较小
2.70 g/cm3
660.4 ℃
良好
良好
良好
将该金属M投入稀盐酸或NaOH溶液中，均可产生大量的无色气体。根据上述信息回答下列问题。
(1)金属M是________(填名称)。
(2)试推断金属M的一种用途_______________________。
(3)金属M的活动性比铜________(填“强”或“弱”)，判断的事实依据是________________________。
(4)请写出金属M与NaOH溶液反应的化学方程式____________________。
(5)现有一种合金，可能由M、Fe和Ag中的两种或三种组成。某学生为了弄清楚该合金的成分，设计了下列实验探究方案，请填写有关内容。

解析：(1)根据表中给出的部分性质知，能与稀盐酸和NaOH溶液反应生成无色气体的金属M应是铝。
(2)铝的导电性好，可用于制导线；导热性好，可用于制炊具；延展性好，可用于糖果包装等。
(3)在金属活动性顺序表中Al是氢前面的金属，能与盐酸或稀H2SO4反应生成H2；Cu是氢后金属，不能与盐酸或稀H2SO4反应。
(5)在金属活动性顺序表中Al、Fe是氢前面的金属，Ag是氢后面的金属，因此可以利用Al能与NaOH溶液反应来检验Al的存在；利用Fe能与盐酸或稀H2SO4反应，进一步来确定Fe、Ag的存在。
答案：(1)铝　(2)作导线(合理答案均可)
(3)强　M能与酸反应放出氢气，而铜不能
(4)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(5)①NaOH　②有气体放出，固体部分溶解　③盐酸(或稀H2SO4)　④有气体放出，溶液显浅绿色，固体部分溶解
14．(10分)托盘天平两边各放一个盛有等质量稀盐酸(各含n mol HCl)的甲、乙两个烧杯，调节天平，天平达平衡。然后在甲、乙烧杯中分别投入a mol Mg和b mol Al，充分反应后，天平仍保持平衡。
(1)若天平两边酸均过量，则甲、乙两边净增量分别为________g，________g。
(2)若天平两边酸均用完，金属均过量，则甲、乙两边产生的H2的质量________(填“相等”或“不相等”)，由此推出ab＝________。
解析：设a mol Mg完全反应后增重x
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑　增重
24 2 22
24a x
x＝22a。
同理，bmol Al完全反应后增重24b
因为产生的H2质量相等，且天平平衡，则加入的Mg、Al质量相等
24a＝27b
ab＝98
答案：(1)22a　24b　(2)相等　98
15．(10分)铝镁合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学，为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列实验方案进行探究。填写下列空白。
[实验方案]将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况(约20 ℃，1.01×105 Pa)的体积。
[问题讨论](1)同学们拟选用如图所示实验装置完成实验：

①你认为最简易的装置连接顺序是A接(　)(　)接(　)(　)接(　)。(填接口字母符号，可不填满)
②实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，一会儿后稀硫酸也不能顺利滴入锥形瓶。请你帮助分析原因____________________________________。
(2)仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了如图所示的实验装置。(碱式滴定管上的刻度数值上小下大)

①装置中导管a的作用是______________________。
②实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1 mL、V2 mL。则产生氢气的体积为________mL。
解析：实验中通过测定气体体积来确定样品中各组分的质量分数，所以装置的连接顺序为A、E、D、G；稀硫酸不能滴入的原因是产生的氢气使锥形瓶内的压强大于外界大气压所致；导管a的作用是平衡气压，使液体能够顺利滴下，同时消除硫酸的滴入对气体体积的影响。
答案：(1)①E　D　G　②合金与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大
(2)①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；滴入锥形瓶的稀硫酸的体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差　②V2－V1
16．(11分)一块表面已被氧化为氧化钠的钠块17.0 g，投入50 g水中，最多能产生0.2 g气体，则：
(1)涉及的化学方程式为__________________，___________。
(2)钠块中钠的质量是________。
(3)钠块中氧化钠的质量是________。
(4)原来钠块中被氧化的钠的质量是________。
(5)设所得溶液的体积为50 mL，求所得溶液溶质物质的量浓度是________。
解析：(1)该过程中涉及的化学方程式有2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，Na2O＋H2O===2NaOH；
(2)(3)反应生成氢气的质量为0.2 g，则
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
46 2
m(Na) 0.2 g
m(Na)＝＝4.6 g；
m(NaO)＝17.0 g－4.6 g＝12.4 g；
(4)m(Na2O)＝12.4 g，则被氧化成氧化钠的金属钠的质量＝12.4 g×＝9.2 g；
(5)原样品中钠元素的质量＝4.6 g＋9.2 g＝13.8 g，钠元素的物质的量＝＝0.6 mol，根据钠守恒得，溶液中氢氧化钠的物质的量＝0.6 mol，则氢氧化钠的浓度＝＝12 mol·L－1。
答案：(1)2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
Na2O＋H2O===2NaOH
(2)4.6 g　(3)12.4 g　(4)9.2 g
(5)12 mol·L－1
17．(11分)向50 mL Na2SO4和Na2CO3的混合溶液中加入过量的BaCl2溶液，得到14.51 g白色沉淀，向白色沉淀中再加入过量的稀盐酸，充分反应后，沉淀减少到4.66 g，并有气体产生。
(1)原溶液中Na＋的物质的量是多少？
(2)原混合物溶液中Na2SO4和Na2CO3的物质的量浓度各是多少？
(3)产生的气体在标准状况下的体积是多少升？
解析：本题是关于混合物的计算题。
Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl，
Na2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2NaCl，
BaCO3＋2HCl===BaCl2＋H2O＋CO2↑。
n(Na2SO4)＝n(BaSO4)＝＝0.02 mol
n(Na2CO3)＝n(BaCO3)＝＝0.05 mol
(1)原溶液中Na＋的物质的量为
0．02 mol×2＋0.05 mol×2＝0.14 mol。
(2)c(Na2SO4)＝＝0.40 mol·L－1；
c(Na2CO3)＝＝1.0 mol·L－1。
(3)n(CO2)＝n(Na2CO3)＝0.05 mol，
V(CO2)＝0.05 mol×22.4 L·mol－1＝1.12 L。
答案：(1)0.14 mol　(2)0.4 mol·L－1　1.0 mol·L－1
(3)1.12 L