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第三章 铁 金属材料
第二节 金属材料
第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
1.相同质量的两份铝，分别放入足量的盐酸和氢氧化钠溶液中，放出的氢气在同温同压下体积之比为
( )
A.1:1 B.1:6
C.2:3 D.3:2
【答案】A
【解析】铝和盐酸、氢氧化钠反应的方程式为：
2Al +6HCl==2AlCl +3H ↑、2Al +2NaOH+2H O==2NaAlO +3H ↑；相同质量的两份铝分别与足量的盐酸和
3 2 2 2 2
氢氧化钠反应产生氢气的物质的量相同，同温同压下气体物质的量之比等体积比，故体积比为1:1。
2．在一定温度和压强下，2L气体XY 与1L气体Y 化合，生成2L气体化合物，则该化合物的化学式为(
2 2
)
A．XY B．XY C．XY D．XY
3 3 2 2 3 3
【答案】D
【解析】
根据阿伏加德罗定律及质量守恒定律可知，同温同压下，体积之比等于物质的量之比，而在一个化学反应
中，物质的量之比等于化学计量数之比，则有2XY + Y=2L，根据原子守恒，该化合物的化学式为XY ，
2 2 3
D项符合题意；
本题答案选D。
3.把10.8gAl放入足量氢氧化钠溶液中完全反应，生成氢气的体积（标准状况下）为( )
A.8.96L B.13.44L
C.2.24L D.6.72
【答案】B
【解析】铝和氢氧化钠反应的方程式为：2Al +2NaOH+2H O==2NaAlO +3H ↑
2 2 2
n(Al)=10.8g÷27g/mol=0.4mol;根据反应中各物质物质的量之比等于化学计量数之比得：0.4mol/n(H )=2/3;则
2
n(H )=0.6mol,标况下生成氢气体积为0.6mol×22.4L/mol=13.44L。
2
4．在2KMnO +16HCl(浓)=2KCl+2MnCl +5Cl↑+8H O反应中，生成Cl 体积为11.2L（标况下），则反应
4 2 2 2 2
中转移电子物质的量为( )
A．1.6mol B． 1mol C．0.5mol D．1.2mol【答案】B
【解析】根据该化学方程式2KMnO +16HCl(浓)=2KCl+2MnCl +5Cl↑+8H O，反应中生成的氯气和转移电
4 2 2 2
子数的关系为：5Cl----10e-，生成Cl 体积（标况下）为11.2L，则Cl 物质的量为11.2L÷22.4L/mol=0.5mol,
2 2 2
转移电子物质的量为1mol,答案选B。
5．把22.4 LCO 通过一定量的固体过氧化钠后收集到16.8L气体(标况下)，则这16.8L气体的质量是(
2
)
A．10g B．15g C．30g D．32g
【答案】C
【解析】根据干信息可得，n(CO)=22.4L÷22.4L/mol=1mol，反应后气体的物质的量为16.8L÷22.4L/
2
mol==0.75mol。
设参加反应的CO 的物质的量为x，由方程式2NaO+2CO ==2Na CO+O 知，xmolCO 参加反应，生成O
2 2 2 2 2 3 2 2 2
的物质的量为0.5x，则1-x+0.5x=0.75，x=0.5mol，从而得出混合气体中，CO 为0.5mol，O 为0.25mol，因
2 2
此m(混)= 0.5mol×44g/mol+0.25mol×32g/mol=30g；
6．甲、乙两烧杯中各盛有100mL1.5mol·L-1的盐酸和氢氧化钠溶液，向两烧杯中分别加入2.7g的铝粉，计
算反应结束后生成的气体的体积比是（ ）
A．1：1 B．1：2 C．2：1 D．3：2
【答案】B
【解析】
甲、乙两烧杯中各盛有100mL 1.5molL−1的盐酸和氢氧化钠溶液，可知HCl和NaOH的物质的量均为
⋅
1.5molL−1×0.1L=0.15mol，加入的Al粉质量为2.7g，其物质的量为 =0.1mol，再结合
⋅
2Al+6HCl═2AlCl +3H ↑、2Al+2NaOH+2H O═2NaAlO+3H ↑分析，甲、乙烧杯中生成的氢气的物质的量，
3 2 2 2 2
再推断体积比即可。
【详解】
甲、乙两烧杯中各盛有100mL 1.5molL−1的盐酸和氢氧化钠溶液，可知HCl和NaOH的物质的量均为
⋅
1.5molL−1×0.1L=0.15mol，加入的Al粉质量为2.7g，其物质的量为 =0.1mol，在甲烧杯
⋅2Al+6HCl═2AlCl +3H ↑中Al粉过量，生成氢气的物质的量为0.15mol× =0.075mol，在乙烧杯
3 2
2Al+2NaOH+2H O═2NaAlO+3H ↑中，NaOH过量，生成氢气的物质的量为0.1mol× =0.15mol，则甲、乙
2 2 2
两烧杯中生成气体在相同条件下的体积比等于气体的物质的量之比，即为0.075mol：0.15mol=1：2，答案
选B。
7．把足量的铁粉投入到硫酸和硫酸铜的混合溶液中，充分反应后，残余固体的质量与原来加入的铁粉质
量相等，则原溶液中的H+和SO 2-的物质的量之比为( )
4
A．1：4 B．2：7 C．1：2 D．3：8
【答案】A
【解析】设原溶液中HSO 和CuSO 的物质的量分别为a和b，Fe + H SO = FeSO +H ↑，Fe + CuSO =
2 4 4 2 4 4 2 4
FeSO +Cu，由题意，56(a+b)=64b，则 ，c(H+)：c(SO 2-)= ，选A；故答案为：A。
4 4
8．过氧化钠是常见的消毒剂与供氧剂，在呼吸面具中使用时发生反应：2NaO ＋2CO=2Na CO ＋O.已知
2 2 2 2 3 2
N 为阿伏加德罗常数的值，下列有关说法中正确的是( )
A
A．物质的量均为1mol的NaO 和NaCO 所含离子数目均为3N
2 2 2 3 A
B．反应过程中，固体每增重28g转移的电子数目为2N
A
C．该反应中，CO 是还原剂
2
D．44.8LCO 与O 的混合气体中所含氧原子数目为4N
2 2 A
【答案】A
【解析】
A．过氧化钠由钠离子和过氧根构成，碳酸钠由钠离子和碳酸根构成，所以物质的量均为1mol的NaO 和
2 2
NaCO 所含离子数目均为3N ，故A正确；
2 3 A
B．根据反应方程式每生成1molNa CO 时固体增重即为1molC原子和1molO原子的质量，为(12g/
2 3
mol+16g/mol)×1mol=28g，此时有1molCO 参与反应，生成0.5molO，转移电子数应为1N ，故B错误；
2 2 A
C．CO 化合价没有变化，既不是氧化剂也不是还原剂，故C错误；
2
D．未注明温度和压强，无法确定气体的物质的量，故D错误；
9．（2020·江苏启东中学高一开学考试）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0.2mol H
2
【答案】A
【解析】Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应的离子方程式为：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H↑，2Al＋6H＋
2
===2Al3＋＋3H↑。
2
【详解】
反应实质为：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H↑，2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H↑。n(H )＝ ＝0.2 mol，则
2 2 2
参加反应的n(H＋)＝0.4 mol。B项正确；若换成足量稀HSO ，反应实质不变，同样产生0.2 mol H， D项
2 4 2
错误；依据得失电子守恒，由2H＋→H 得电子总数为0.2 mol×2＝0.4 mol，C项正确；根据极值法，0.2 mol
2
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项错误。故本题答案为A。
10．4.6g钠与足量的水发生反应，得到100mL溶液，则所得到溶液的物质的量浓度是( )
A.1mol/L B.2mol/L
C.1.5mol/L D.3mol/L
【答案】B
【解析】根据钠元素守恒：Na------NaOH，n(NaOH)=4.6g÷23g/mol=0.2mol；
c(NaOH)=0.2mol÷0.1L=2mol/L。
11．用 表示阿伏加德罗常数的值，下列叙述正确的是( )
A．常温常压下， 含有的氧原子数为3 N
A
B．标准状况下， 与足量的 反应转移的电子数为3 N
A
C．N 个一氧化碳分子和 甲烷的质量比为7:4
A
D． 固体溶于1L的水中，所得溶液的物质的量浓度为
【答案】 A【解析】
A．n(O)= =3mol，即 含有的氧原子数为3 N ，A正确；
A
B．结合2Fe+3Cl 2FeCl 可知，反应消耗3molCl 转移6mol电子，所以标准状况下， (1mol)
2 3 2
与足量的 反应转移2mol电子，即转移的电子数为2N ，B错误；
A
C．N 个一氧化碳分子的质量为28g， 甲烷的质量=0.5mol×16g/mol=8g，所以N 个一氧化碳分子和
A A
甲烷的质量比=28:8=7:2，C错误；
D．未给出溶液的体积，无法准确计算溶质的物质的量浓度，D错误。
答案选A。
12．制取水处理剂ClO (其部分性质如表所示)的方法之一是利用草酸(H C O)与氯酸钾反应，反应的化学方
2 2 2 4
程式为2KClO+aH C O+H SO 2ClO ↑+K SO +2CO ↑+bH O。下列有关该反应的说法不正确的是
3 2 2 4 2 4 2 2 4 2 2
密度/(g·L−1) 熔点/℃ 沸点/℃ 水溶性
3.09 −59.5 11.0 极易溶解
A．化学方程式中的a=1，b=2
B．草酸只起到还原剂的作用
C．KClO 中只有Cl元素被还原
3
D．生成标准状况下5.6 L ClO ，转移0.25 mol电子
2
【答案】D
【解析】
A、由化学方程式中的碳元素守恒可知a=1，由氢元素或氧元素守恒可知b=2，故A说法正确；
B、该反应中的草酸为还原剂，故B说法正确；
C、根据反应方程式KClO 中Cl的化合价由＋5价→＋4价，化合价降低，氯酸钾为氧化剂，故C的说法
3
正确；
D、由表中信息知，标准状况下ClO 为液体，不能直接用22.4L·mol－1，故D说法错误。
2
13．将等物质的量的金属Na、Mg、Al分别与100mL2mol/L盐酸反应，实验测得生成气体的体积V(已折合
为标准状况)与时间t的关系如图所示，则下列说法不正确的是( )A．x＝2.24
B．反应时，Na、Mg、Al均过量
C．钠的物质的量为0.2 mol
D．曲线b为Mg与盐酸反应的图像
【答案】B
【解析】由于最后生成的气体量相同，所以这些金属置换出的氢气量相等，即等物质的量的三种金属失去
了相同数量的电子，而若盐酸过量的话，这些金属失去的电子数因该是不一样的，比值应是1：2：3，故
推断出盐酸不可能过量，但可能刚好和Na反应完全，此时Na完全反应而Mg、Al还有剩余，由此分析。
【详解】
A、由于酸不足，所以生成氢气的量为n（H）＝0.5n（HCl）＝0.5×0.1L×2mol/L＝0.1mol，所以标况下的
2
体积为2.24L，故A正确；
B、Na不可能过量，即使过量也要与溶剂水反应，故B错误；
C、生成0.1mol的氢气需0.2mol的钠，故C正确；
D、按照金属活动性顺序Na＞Mg＞Al可知钠和盐酸反应最激烈，产生相同的氢气需要的时间最少，故中
间那条线是Mg与盐酸反应的图像，故D正确；
14．氢化钠(NaH)是一种生氢剂，可发生反应：NaH+H O=NaOH+H ↑，对这一反应的描述正确的是
2 2
( )
A．2.4g氢化钠完全反应可产生1.12LH （标况下 ）
2
B．生成1 mol H 转移2 mol电子
2
C．NaOH是还原产物
D．氧化产物和还原产物的质量比是1：1
【答案】D
【解析】
A.2.4g氢化钠物质的量为2.4g÷24g/mol=0.1mol,可产生氢气体积为0.1mol×22.4L/mol=2.24L
B.NaH中H元素的化合价从-1价升至0价，HO中H元素的化合价从+1价降至0价，生成1mol H 转移
2 21mol电子，B错误；
C. NaH中H元素的化合价从-1价升至0价，HO中H元素的化合价从+1价降至0价，所以氢气既是氧化
2
产物，也是还原产物，氢氧化钠既不是氧化产物，也不是还原产物，C错误；
D.根据C项分析，以及电子得失守恒可知氧化产物和还原产物的物质的量之比是1：1，质量比是1：1，D
正确；
15．近年来，科技人员研究得到一种新型材料——泡沫铝。它是把发泡剂加到熔融或固体粉末的铝合金中
而制成的，其优点是硬度高、密度小(约为0.16～0.5 g/cm3)，比木材还轻，可浮于水面，又有很大刚性，且
隔音、保温，是一种良好的建筑材料和轻质材料，可大批量投放市场。回答下列问题：
(1)铝制成铝箔用于食品包装，是利用它的__________(填序号)。
A．金属光泽 B．延展性C．导电性 D．导热性
(2)铝在空气中会被氧化生成一层致密的氧化膜(氧化物)而对铝起保护作用，但这层氧化膜(氧化物)遇到强
酸或强碱都会溶解，请写出其与盐酸反应的离子方程式：_________。与氢氧化钠溶液反应的化学方程式：
_________。
(3)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，相同条件下所得H 的体积之比为______。
2
(4)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中，二者恰好完全反应且产生
的H 相等，则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是__________。
2
【答案】B Al O＋6H＋=2Al3＋＋3HO Al O＋2NaOH=2NaAlO ＋HO 1∶1 3∶1
2 3 2 2 3 2 2
【解析】(1)将铝制成铝箔用于食品包装，是利用了铝的延展性。
(2)氧化铝为两性氧化物，可与酸或强碱反应生成盐和水，其与盐酸反应的离子方程式为Al O＋6H＋=2Al3＋
2 3
＋3HO，与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为Al O＋2NaOH=2NaAlO ＋HO。
2 2 3 2 2
(3)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，反应中铝失去电子的物质的量相等，根据得失
电子守恒可知相同条件下生成H 的体积之比为1∶1。
2
(4)铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的化学方程式分别是2Al＋6HCl=2AlCl ＋3H↑、2Al＋2NaOH＋
3 2
2HO=2NaAlO ＋3H↑，因此当二者产生的H 相等时，HCl和NaOH的物质的量之比是6∶2＝3∶1，盐酸
2 2 2 2
和NaOH溶液的体积相同，故HCl和NaOH的物质的量浓度之比为3∶1。
16．i.完成该化学方程式：KClO+HCl(浓) →KCl+ ClO ↑+ Cl ↑+H O_____________。
3 2 2 2
ii.用2.7g铝和过量200mL浓度为2mol/L的盐酸反应，回答下列问题：
(1)反应消耗_______mol HCl；
(2)在标准状况下产生的气体体积为_______升；
(3)溶液中生成物的物质的量浓度为________。(假设反应后溶液体积不变)
【答案】2KClO+4HCl(浓) =2KCl+ 2ClO ↑+ Cl ↑+2H O 0.3 3.36 0.5mol/L
3 2 2 2【解析】
i．根据同种元素发生氧化还原反应（归中反应）时，化合价变化规律“只靠拢不交叉”分析可知，反应中
KClO 中+5价Cl，降低到ClO 中+4价的氯，HCl中的-1价氯，升高到氯气中0价的氯，还有部分-1价氯
3 2
没有变价；根据化合价升降总数相等，原子守恒，得到配平后的方程式为：2KClO+4HCl(浓) =2KCl+
3
2ClO ↑+ Cl ↑+2H O；
2 2 2
故答案为：2KClO+4HCl(浓) =2KCl+ 2ClO ↑+ Cl ↑+2H O；
3 2 2 2
ⅱ．2.7g铝的物质的量为0.1mol，根据化学方程式2Al+6HCl =2AlCl + 3H ↑，求得消耗的氯化氢为
3 2
0.3mol，产生的氢气为0.15mol，生成氯化铝为0.1mol，则：
(1)反应消耗0.3mol HCl；
(2)在标准状况下产生的氢气体积为0.15mol×22.4L/mol=3.36L；
(3)溶液中氯化铝的物质的量浓度为0.1mol/0.2L=0.5mol/L；
故本题答案为：0.3；3.36；0.5mol/L。
【点睛】
根据化学方程式求算未知量时要注意：(1)化学方程式所表示的是纯净物之间的关系，因此不纯物质必须换
算成纯净物的量再进行计算. (2)在所列比例式中，同一物质上下单位要一致，不同物质左右要对应，此为
易错点。
17． 2019年8月，第二届全国青年运动会在我省举办，运动员的住所要经常用“84消毒液”（有效成分
NaClO）进行清洁。请计算：用112L氯气（标准状况下）制备“84消毒液”，至少需要NaOH的质量是
多少?
【答案】400g
【解析】
氯气与NaOH溶液发生反应：Cl+2NaOH=NaCl+NaClO+H O，标准状况下112L氯气的物质的量为
2 2
=5mol，根据方程式可知至少需要10molNaOH，其质量为10mol40g/mol=400g。
