高考化学压轴题专题物质的量的经典综合题及答案解析

高考化学压轴题专题物质的量的经典综合题及答案解析

一、高中化学物质的量

1．将一定质量的镁铝混合物投入200 mL硫酸中，固体全部溶解后，向所得溶液中加入5

mol/L的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量n与加入NaOH溶液的体积V的变化如图所示。

(1)写出Al与NaOH溶液反应的化学方程式___________________；

(2)镁和铝的总质量为________g；

(3)b点溶液中的溶质为__________，硫酸的物质的量浓度为___________ mol/L；

(4)生成的氢气在标准状况下的体积为__________L；

(5)c点溶液中通入足量的CO2的反应化学方程式为___________。

【答案】2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 9 Na2SO4 2.5 10.08

NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3

【解析】

【分析】

由图象可知，从开始至加入NaOH溶液20 mL，没有沉淀生成，说明原溶液中硫酸溶解Mg、Al后有剩余，溶液的溶质为H2SO4、MgSO4、Al2(SO4)3，此时发生的反应为：H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O；当V(NaOH溶液)=200 mL时，沉淀量最大，此过程中Mg2+、Al3+与OH-反应生成Mg(OH)2和Al(OH)3，溶液溶质为Na2SO4；从200 mL到240 mL，NaOH溶解固体Al(OH)3，发生反应：OH-+ Al(OH)3=AlO2-+2H2O，据此分析解答。

【详解】

(1)Al与NaOH溶液反应产生NaAlO2和H2，反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；

(2)根据图象可知Mg(OH)2和Al(OH)3的物质的量之和为0.35 mol，从200 mL到240

mL，NaOH溶解Al(OH)3，当V(NaOH溶液)=240 mL时，沉淀不再减少，此时全部为Mg(OH)2，物质的量为0.15 mol，Al(OH)3的物质的量为0.35 mol-0.15 mol=0.2 mol，由元素守恒可知n(Al)=n[Al(OH)3]=0.20 mol，n(Mg)=n[Mg(OH)2]=0.15 mol，所以镁和铝的总质量为m(Al)+m(Mg)=0.20 mol×27 g/mol+0.15 mol×24 g/mol=9 g；

(3)沉淀量最大时为Mg(OH)2和Al(OH)3，溶液中溶质为Na2SO4，根据钠元素守恒可知此时n(Na2SO4)等于200 mLNaOH溶液中含有的n(NaOH)的0.5倍，所以n(Na2SO4)=0.5×5

mol/L×0.2 L =0.5 mol，所以H2SO4的物质的量浓度c(H2SO4)=0.50.2Lmol=2.5 mol/L；

(4)根据以上分析，n(Al)=0.2 mol，n(Mg)=0.15 mol，由于Al是+3价金属，Mg是+2价的金属，所以金属失去电子的物质的量n(e-)=3n(Al)+2n(Mg)=0.2 mol×3+ 0.15

mol×2=0.9 mol，根据反应过程中得失电子守恒，可知反应产生氢气的物质的量n(H2)=12n(e-)=0.45 mol，则在标准状况下的体积V(H2)=0.45 mol×22.4 L/mol=10.08

L；

(5)在b点时溶液中溶质为Na2SO4，沉淀量为Mg(OH)2和Al(OH)3，在b→c过程中发生反应：NaOH+Al(OH)3=NaAlO2+2H2O，至c点，该反应恰好反应完全，故c点溶液的溶质为Na2SO4、NaAlO2，由于酸性：H2CO3＞Al(OH)3，所以c点溶液中通入足量的CO2，NaAlO2、CO2、H2O反应产生Al(OH)3和NaHCO3，反应的化学方程式为NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3。

【点睛】

本题考查物质的量在镁、铝的重要化合物的计算的应用，把握图象各阶段的物质的量的关系及各阶段的化学反应为解答的关键，注意反应的先后顺序及利用守恒关系计算，侧重考查学生的分析与计算能力。

2．按要求完成下列填空

I.（1）给定条件下的下列四种物质：

a．10g氖气

b．含有40mol电子的NH3

c．标准状况下8.96LCO2

d．标准状况下112g液态水

则上述物质中所含分子数目由多到少的顺序是________________（填序号）。

（2）标准状况下，0.51g某气体的体积为672mL，则该气体摩尔质量为______。

（3）将100mL H2SO4和HCl的混合溶液分成两等份，一份中加入含0.2molNaOH溶液时恰好中和完全，向另一份中加入含0.05molBaCl2溶液时恰好沉淀完全，则原溶液中c(Cl－)=____ mol/L。

II．现有以下物质：①铝；②二氧化硅；③液氯；④NaOH溶液；⑤液态HCl；⑥NaHCO3晶体；⑦蔗糖；⑧熔融Na2O；⑨Na2O2固体；⑩CO2。回答下列问题（用相应物质的序号填写）：

（1）其中可以导电的有__________。

（2）属于电解质的有_______，非电解质有__________。

（3）写出向⑨与⑩反应的化学方程式___________。

（4）写出①与④的离子方程式_____________。

（5）写出⑤的水溶液与⑥的水溶液反应的离子方程式___________________ 。

（6）写出②与④反应的离子方程式_______________________________ 。

【答案】d>b>a>c 17g/mol 2 ①④⑧ ⑤⑥⑧⑨ ②⑦⑩ 2Na2O2 + 2CO2=2Na2CO3 + O2

2Al + 2H2O + 2OH- = 2AlO2- + 3H2 H+ + HCO3- = H2O + CO2 SiO2 + 2OH- = SiO32- + H2O

【解析】

【分析】

I．利用n=mM=ANN=mVV计算。 II．①铝能导电，既不是电解质，也不是非电解质；

②二氧化硅不能导电，为非电解质；

③液氯不能导电，既不是电解质，也不是非电解质；

④NaOH溶液能导电，为混合物，既不是电解质，也不是非电解质；

⑤液态HCl不能导电，为电解质；

⑥NaHCO3晶体不能导电，为电解质；

⑦蔗糖不能导电，为非电解质；

⑧熔融Na2O能导电，为电解质；

⑨Na2O2固体不能导电，为电解质；

⑩CO2不能导电，为非电解质。

【详解】

I(1)a．10g氖气的物质的量=1020=0.5mol，Ne为单原子分子，即分子数为0.5mol；

b．NH3中含有10个电子，则含有40mol电子的NH3的物质的量为4mol；

c．标准状况下8.96LCO2的物质的量=8.9622.4=0.4mol；

d．标准状况下112g液态水的物质的量=11218=6.22mol；

综上所述，分子数目由多到少的顺序为d>b>a>c；

(2)标准状况下，某气体的体积为672mL，物质的量为0.672L÷22.4L/mol=0.03mol，则M=mn=0.510.03=17g/mol；

(3)0.05molBaCl2与硫酸根离子生成0.05mol硫酸钡，则原溶液中含有0.1mol硫酸；0.05mol硫酸消耗0.1mol的NaOH，剩余的0.1molNaOH为盐酸消耗，则原溶液中含0.2mol盐酸，c(Cl－)=0.2÷0.1=2mol/L；

II(1)分析可知，能导电的为①④⑧；

(2)属于电解质的为⑤⑥⑧⑨；属于非电解质的为②⑦⑩；

(3)过氧化钠与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，方程式为2Na2O2+CO2=2Na2CO3+O2；

(4)铝和氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，离子方程式为2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑；

(5)盐酸与碳酸氢钠反应生成氯化钠、二氧化碳和水，离子方程式为H++HCO3-=H2O+CO2↑；

(6)二氧化硅与氢氧化钠反应生成硅酸钠和水，离子方程式为SiO2+2OH-=SiO32-+H2O。

3．Ⅰ某无土栽培用的营养液，营养液要求KCl、K2SO4和NH4Cl 3种固体原料的物质的量之比为1:4:8。

(1) 配制该营养液后c(NH4+)=0.016 mol﹒L-1，溶液c(K+)=_______________。

(2) 若采用(NH4)2SO4和KCl来配制该营养液，则(NH4)2SO4和KCl物质的量之比为________

Ⅱ从1L 1 mol﹒L-1氢氧化钠溶液中取出100 mL：

(1)取出的这100 mL氢氧化钠溶液的物质的量浓度是______。若将取出的这100 mL氢氧化钠溶液加水稀释至500 mL，所得溶液的物质的量浓度是_____。

某学生计划用12 mol﹒L-1的浓盐酸配制0.1 mol﹒L-1的稀盐酸450 mL，回答下列问题：

(2)实验过程中，不必使用的是________(填字母)。

A．托盘天平 B．量筒 C．容量瓶 D．250 mL烧杯 E.胶头滴管 F.500 mL试剂瓶

(3)除上述仪器可使用外，还缺少的仪器是________。

(4)量取浓盐酸的体积为___ mL，应选用的量筒规格为______(提供10.0 mL、25.0 mL)。

(5)配制时应选用的容量瓶规格为______________。

(6)某同学操作出现以下情况，对所配溶液浓度将有何影响（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。

定容时俯视刻度线__________加蒸馏水时不慎超过了刻度__________,此时应如何处理

________。

【答案】0.018mol/L 4:9 1mol/L 0.2mol/L A 玻璃棒 4.2 mL 10.0mL 500 mL 偏高

偏低 重新配制

【解析】

【分析】

Ⅰ由配制营养液的KCl、K2SO4和NH4Cl三种固体原料的物质的量之比为1:4:8可知，溶液中K+和NH4+的物质的量比为（1+2×4）：8=9:8，由K+和NH4+的物质的量比计算可得；

Ⅱ溶液是均匀的，从1L 1 mol﹒L-1氢氧化钠溶液中取出的100mLNaOH溶液浓度等于原溶液的浓度，由稀释定律计算可得；配置一定物质的量浓度的溶液，配制步骤有计算、称量、溶解、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀等操作，需要用到的仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管、和500 mL试剂瓶。

【详解】

Ⅰ（1）由配制营养液的KCl、K2SO4和NH4Cl三种固体原料的物质的量之比为1:4:8可知，溶液中K+和NH4+的物质的量比为（1+2×4）：8=9:8，若营养液中c(NH4+)为0.016 mol﹒L-1，n（K+）：n（NH4+）=c（K+）：c（NH4+）=9:8，则c（K+）=90.016/8molL=0.018mol/L，故答案为：0.018mol/L；

（2）设(NH4)2SO4的物质的量为x，KCl的物质的量的物质的量为y，由溶液中K+、NH4+的物质的量比为9:8可得y：2x=9:8，则x：y=4：9，故答案为：4：9；

Ⅱ（1）溶液是均匀的，从1L 1 mol﹒L-1氢氧化钠溶液中取出的100mLNaOH溶液浓度等于原溶液的浓度，则取出的这100 mL氢氧化钠溶液的物质的量浓度是为1mol/L；据稀释定律，稀释前后溶质氢氧化钠的物质的量不变，令稀释后的浓度为c，则可得关系式100mL×1mol/L=500mL×c，解得c=0.2mol/L，故答案为：1mol/L ；0.2mol/L；

（2）配置一定物质的量浓度的溶液，配制步骤有计算、称量、溶解、冷却、移液、洗涤、定容、摇匀等操作，需要用到的仪器有量筒、烧杯、玻璃棒、500mL容量瓶、胶头滴管、和500 mL试剂瓶，不必使用的是托盘天平，故答案为：A；

（3）由（2）分析可知，还缺少的仪器是玻璃棒，故答案为：玻璃棒；

（4）设量取浓盐酸的体积是Vml，由稀释定律可知稀释前后HCl物质的量不变，则有12mol/L×V×10—3L=0.10mol/L×0.5L，解得V=4.2，由量筒使用的最近原则可知，应选用10.0mL量筒量取4.2ml浓盐酸，故答案为：4.2ml；10.0mL；