2020-2021高考化学 物质的量 培优 易错 难题练习(含答案)附答案

2020-2021高考化学 物质的量 培优 易错 难题练习(含答案)附答案

一、高中化学物质的量

1．在实验室里，用足量的浓盐酸与一定量的高锰酸钾反应(不加热)，来制取氯气。

反应：2KMnO4+16HCl=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

(1)“双线桥法”标出电子转移情况________ 。

(2)若生成2.24L标准状况时的氯气，请计算（写出必要的计算过程）：

①理论上需要多少克KMnO4参加反应？________。

②被氧化的HCl的物质的量为多少？________。

【答案】 6.32g 0.2 mol

【解析】

【分析】

(1)根据元素化合价升降数目等于反应过程中电子转移数目分析，标出电子转移情况；

(2)先计算Cl2的物质的量，然后根据方程式中KMnO4、HCl与Cl2之间的反应转化关系计算。

【详解】

(1)在该反应中，Mn元素化合价由反应前KMnO4中的+7价变为反应后MnCl2中的+2价，化合价降低，得到5个电子，Cl元素化合价由反应前HCl中的-1价变为反应后Cl2中的0价，化合价升高，失去2个电子，电子得失最小公倍数是10，所以KMnO4、MnCl2前的系数是2，HCl前的系数是10，Cl2前的系数是5，根据原子守恒，KCl的系数是2，这样反应中有6个Cl原子未参加氧化还原反应，所有Cl原子都是由HCl提供，因此HCl前的系数为10+6=16，结合H原子反应前后相等，可知H2O的系数是8，用“双线桥”表示电子转移为：；

(2)在标准状态下， 2.24LCl2的物质的量n(Cl2)=mV2.24LV22.4L/mol=0.1mol。

①根据反应的化学方程式可知：生成0.1molCl2时，参与反应的KMnO4的物质的量为0.1mol×25=0.04mol，则参与反应的KMnO4的质量m(KMnO4)=0.04mol×158g/mol=6.32g；

②由反应化学方程式可知，HCl被氧化后生成Cl2，因此根据Cl元素守恒可知：被氧化的HCl的物质的量n(HCl)氧化=0.1mol×2=0.2mol。

【点睛】

本题考查了氧化还原反应中电子转移的表示方法及有关计算。氧化还原反应的特征是元素化合价的升降，实质是电子转移，氧化还原反应的特征、实质与反应类型的关系可概括为“升失氧，降得还”。根据元素化合价升降数目等于反应过程中电子得失数目可以配平方程式，并可用单线桥法或双线桥法表示。物质的量应用于化学方程式，使化学计算简单，物质反应的物质的量的比等于方程式中相应物质的化学计量数的比。

2．为了将可称量的物质与难以称量的微观粒子之间联系起来，国际上采用了“物质的量”这一物理量，据此完成下列试题：

（1）等质量的O2和O3所含分子的物质的量之比为___。

（2）等温等压下，等体积的O2和O3所含分子个数比为___，质量比为___。

（3）设NA为阿伏加德罗常数的值，如果ag氧气中含有的分子数为b，则cg氧气在标准状况下的体积约是___(用含a、b、c、NA的式子表示)。

（4）实验室需要配制100mL1mol/L的NaOH溶液，进行如下操作：

①配制该溶液所需主要仪器除了托盘天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管，还需要的玻璃仪器___。

②计算需要NaOH固体的质量：___g。

③取出50 mL配制好的溶液，此溶液中NaOH的物质的量浓度为___。

④若出现如下情况，导致所配溶液浓度偏高的是___。

A.称量时砝码已经生锈

B.定容时仰视

C.溶解、转移溶液之后没有对烧杯和玻璃棒进行洗涤操作

D.定容摇匀后，液面低于容量瓶颈上的刻度线

【答案】3：2 1：1 2：3

A22.4bcaNL 100mL容量瓶 4.0 1mol/L A

【解析】

【详解】

（1）根据nmM可知，等质量的O2和O3的物质的量之比为2311(O):(O):3:23248nn ，所含分子的物质的量之比为3：2。

（2）根据阿伏加德罗定律，PV=nRT（R为常数），在等温等压下，等体积的任一气体所含分子的物质的量相同，由N=nNA（NA为常数）可知，分子个数比为1：1；由m＝nM 可知，O2和O3的质量比为2：3。

（3）设NA为阿伏加德罗常数的值，如果ag氧气中含有的分子数为b，则ag氧气的物质的量AANbnNN，摩尔质量1AAmagaNMgmolbnbmolNg，即当氧气为cg，物质的量1AAmcgbcnmolaNMaNgmolbg，在标准状况下的体积22.4mAbcVnVaN L。 （4）①实验室需要配制100mL1mol/L的NaOH溶液，则配制该溶液所需主要仪器为托盘天平、玻璃棒、烧杯、胶头滴管和100mL容量瓶 。

②需要NaOH固体的质量111001404ggmnMcVMmLmolLgmolg。

③溶液具有均一性，物质的量浓度不随着溶液的体积发生改变，浓度仍然为1mol/L。

④A.称量时砝码已经生锈，实际砝码质量增大，称得的氢氧化钠质量增大，浓度偏高；

B.定容时仰视，实际加水量偏高，溶液浓度偏低；

C.溶解、转移溶液之后没有对烧杯和玻璃棒进行洗涤操作，剩余部分溶质残留，导致容量瓶内部溶质减小，溶液物质的量浓度偏低；

D.定容摇匀后，溶液物质的量浓度固定，液面低于容量瓶颈上的刻度线对结果无影响。

答案为A。

【点睛】

根据ncV可得，一定物质的量浓度溶液配制的误差都是由溶质的物质的量ｎ和溶液的体积V引起的。误差分析时，关键要看配制过程中引起ｎ和V怎样的变化。在配制一定物质的量浓度溶液时，若n比理论值小，或V比理论值大时，都会使所配溶液浓度偏小；若n比理论值大，或V比理论值小时，都会使所配溶液浓度偏大。需要具体问题具体分析。

3．根据你对金属钠性质的了解，回答下列问题：

（1）关于钠的叙述中，正确的是________(填字母)。

A．钠是银白色金属，硬度很大

B．将金属钠放在石棉网上，用酒精灯加热后金属钠剧烈燃烧，产生黄色火焰，生成过氧化钠

C．金属钠在空气中燃烧，生成氧化钠

D．金属钠的熔点很高

（2）由于金属钠很容易跟空气中的______、________等物质反应，通常将它保存在_______里。

（3）将一小块钠投入到下列溶液中，既能产生气体又会出现白色沉淀的是________(填字母)。

A．稀硫酸 B．硫酸铜溶液

C．氢氧化钠溶液 D．氯化镁溶液

（4）为粗略测定金属钠的相对原子质量，设计的装置如图所示，该装置(包括水)的总质量为ag，将质量为bg的钠(不足量)放入水中，立即塞紧瓶塞。完全反应后再称量此装置的总质量为cg。

①列出计算钠相对原子质量的数学表达式______________(用含有a、b、c的算式表示)。

②无水氯化钙的作用是____________________。

【答案】B 氧气 水蒸气 煤油 D b/(a+b-c) 吸收H2中所含的H2O(g)

【解析】

【分析】

（1）根据钠的性质分析解答；

（2）钠的性质很活泼，易和水、氧气反应，据此解答；

（3）金属钠投入水中生成氢氧化钠和氢气，根据溶液中的溶质分析解答；

（4）①根据钠与水反应产生氢气的质量关系以及反应前后质量差解答；

②根据产生的气体中含有水蒸气分析判断。

【详解】

（1）A、钠是银白色金属，硬度很小，可以用小刀切，故A错误；

B、钠在空气中燃烧产物是淡黄色的过氧化钠，故B正确；

C、钠在空气中燃烧产物是淡黄色的过氧化钠，不是氧化钠，故C错误；

D、金属钠的熔点很低，故D错误；

故答案选B；

（2）钠性质很活泼，易和水、氧气反应，所以保存钠时要隔绝空气和水，钠和煤油不反应，且密度大于煤油，所以保存钠可以放在煤油中；

（3）A．钠和稀硫酸反应生成硫酸钠和氢气，没有沉淀产生，A不选；

B．钠投入硫酸铜溶液中，首先和水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，但沉淀不是白色的，而是蓝色的，B不选；

C．钠投入氢氧化钠溶液中生成氢氧化钠和氢气，没有沉淀，C不选；

D．钠投入氯化镁溶液中生成氯化钠、氢氧化镁白色沉淀和氢气，D选。

答案选D。

（4）①金属与水发生反应放出氢气的质量=ag+bg-cg=（a+b-c）g，假设金属为R，其相对原子质量为M，根据金属钠与水反应放出氢气的关系，可推断该金属与水放出氢气关系如下：

2R～～～～～H2

2M 2

bg （a+b-c）g 解得M＝()babc；

②氯化钙具有吸水能力，是常用的干燥剂，在装置中吸收生成氢气中的水，而防止水分流失。

4．O2和O3是氧元素的两种单质，根据其分子式完成下列各题：

（1）等质量的O2和O3所含原子个数比为__，分子的物质的量之比为__。

（2）等温、等压下，等体积的O2和O3所含分子个数比为__，质量比为___。

（3）设NA为阿伏加德罗常数的数值，如果ag氧气中含有的分子数为b，则cg氧气在标准状况下的体积约是___(用含NA的式子表示)。

（4）常温下，将20g质量分数为14%的KNO3溶液跟30g质量分数为24%的KNO3溶液混合，得到密度为1.15g·cm-3的混合溶液。该混合溶液的物质的量浓度为___mol·L-1。

【答案】1：1 3：2 1：1 2：3

A22.4bcaNL 2.28

【解析】

【详解】

(1)等质量的O2和O3的物质的量之比为∶＝3∶2，则所含分子个数之比为3∶2，原子个数之比为1∶1，故答案为：1:1；3:2；

(2)据阿伏加德罗定律可知，同温同压下，等体积的气体含有相同数目的分子，即O2和O3所含分子数之比为1∶1，则原子个数比为2∶3，质量比为2∶3，故答案为：1：1；2：3；

(3)氧气的摩尔质量为M＝＝＝g·mol－1，则cg O2在标准状况下体积为V＝·Vm＝×22.4 L·mol－1＝L，故答案为：A22.4bcaNL；

(4)混合后溶液中的KNO3的物质的量为n(KNO3)＝≈0.099 mol，混合后溶液的总体积为V[KNO3(aq)]＝≈43.5 cm3＝4.35×10－2L，混合后溶液中KNO3的物质的量浓度为c(KNO3)＝≈2.28mol·L－1，故答案为：2.28。

5．（1）在Na2SO4和Al2(SO4)3的混合溶液中，测得Al3＋浓度为0.1mol·L-1，加入等体积0.3

mol·L-1的BaCl2溶液恰好使SO42-完全沉淀，则混合溶液中Na＋的浓度为____。

（2）将0.1mol·L-1的K2SO4溶液、0.2mol·L-1的Al2(SO4)3溶液和纯水混合，要使混合液中K＋、Al3＋、SO42-的浓度分别为0.1mol·L-1、0.1mol·L-1、0.2mol·L-1，则K2SO4溶液、Al2(SO4)3溶液、纯水三者的体积比___。(忽略体积的变化)

【答案】0.3mol·L-1 2：1：1

【解析】

【详解】