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金属及其化合物的有关计算

金属及其化合物的有关计算

一、《碱金属》元素化合物计算题

题型一、Na2O2与CO2和H2O反应的有关计算

方法要点:

提供CO2和H2O的物质:

H2、CO、(CO)m·(H2)n燃烧;NaHCO3加热分解。

1、固体质量的差值计算

2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑固体质量差△m

156g212g156g-212g=56g

2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑固体质量差△m

156g160g156g-160g=4g

由此可见,每有2molCO2参加反应,固体增重为56g,相当于2molCO的质量;每有2molH2O参加反应,固体增重为4g,相当于2molH2的质量,即CO2和H2O(g)分别与足量Na2O2反应,固体增重分别相当于等物质的量的CO、H2的质量。

【例1】、某温度下,Wg某物质在足量氧气中充分燃烧,其燃烧产物立即与过量的Na2O2固体反应,固体质量增加Wg。

在①H2②CO③CO和H2混合物④HCHO⑤CH3COOH⑥HOCH2CH2OH中,符合题意的是()

A、均不符合B、只有①②③C、只有④⑤D、全部符合

【例2】一定条件下将质量为Xg的有机物在O2中完全燃烧,燃烧后全部产物通过足量Na2O2层,过氧化钠的质量增重Yg,下列对应关系一定正确的是   

序号

有机物

X

Y

A

C2H4

m

15m/7

B

HCOOH

m

15m/23

C

CH3OH和CH3COOH的混合物

m

2m/3

D

HCOOH与CH3COOCH3的混合物

m

2m

2、气体体积差量的计算

2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2↑气体体积差△V

212-1=1体积

2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑气体体积差△V

212-1=1体积

由此可见,CO2、H2O(g)分别与足量Na2O2反应,不管CO2、H2O(g)以任何比值混合,反应后其体积变为原来的一半。

【例】150℃时,16克二氧化碳和水蒸气的混合气体与足量的过氧化钠充分反应后,固体质量增加了8克,则原混合气体的平均摩尔质量为(   )

A.16克       B.32克        C.18克        D.28克

3、NaHCO3与Na2O2混合物固体在密闭容器中共热的计算

amolNa2O2和bmolNaHCO3固体混合物在密闭容器中加热发生的反应按下列方式处理:

2NaHCO3

Na2CO3+CO2↑+H2O↑分解产生的CO2与Na2O2反应完后,若Na2O2过量,H2O再与Na2O2反应

①当a/b<1/2时,剩余固体为            ,排出气体为      

②当a/b=1/2,剩余固体为            ,排出气体为       

③当1/2

④当a/b=1时,剩余固体为               ,排出气体为          

⑤当a/b>1时,剩余固体为                ,排出气体为         

题型二、CO2、SO2、H2S气体通入NaOH溶液中的有关计算

例:

向300mLKOH溶液中缓慢通入一定量的CO2气体,充分反应后,在减压低温下蒸发溶液,得到白色固体。

请回答下列问题:

(1)由于CO2通入量不同,所得到的白色固体的组成也不同,试推断有几种可能的组成,并分别列出。

(2)若通入CO2气体为2.24L(标准状况下),得到11.9g的白色团体。

请通过计算确定此白色固体是由哪些物质组成的,其质量各为多少?

所用的KOH溶液的物质的量浓度为多少?

二、“镁铝”图像题解析

(一)四个基本图象

1、向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液直至过量

现象:

先产生沉淀,后沉淀消失。

离子方程式:

Al3++3OH-=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O

2、向NaOH溶液中逐滴滴加AlCl3溶液直至过量

现象:

离子方程式:

3、向NaAlO2溶液中逐滴滴加HCl溶液直至过量

现象:

离子方程式:

4、向HCl溶液中逐滴滴加NaAlO2溶液直至过量

现象:

离子方程式:

(二)基本图象的拓展

1、若AlCl3溶液中混有MgCl2,向此溶液中逐滴滴加

NaOH溶液直至过量,发生了什么反应?

图象是怎样的?

现象:

离子方程式:

2、若AlCl3溶液中除混有外MgCl2,还混有盐酸,向此溶液中逐滴滴加NaOH溶液直至过量,发生的反应有何不同,图象有什么样的变化?

现象:

离子方程式:

3、若AlCl3溶液中除混有MgCl2和盐酸外,还混有

NH4Cl,向此溶液中逐滴滴加NaOH溶液直至过量,

发生的反应又有何不同,图象又有什么样的变化?

现象:

离子方程式:

[练习]若含有1molMg2+和1molAl3+的混合溶液,现按下图横坐标依次加入NaOH溶液、盐酸、通入CO2气体,纵坐标为混合沉淀的物质的量。

请画出沉淀的物质的量随反应的变化曲线,并写出各步反应的离子方程式。

 

【巩固练习】

1、向NaOH和NaAlO2的混合液中不断滴加盐酸,下列图象中,能正确表示上述反应

的是(横坐标表示加入HCl溶液的体积,纵坐标表示反应生成沉淀的质量)()

2、将物质的量相等的硫酸铝和硫酸铵溶水形成VmL混合溶液,向混合溶液中逐滴加入某氢氧化钠的溶液(其物质的量浓度为混合溶液中两溶质的物质的量浓度之和),直至过量。

下列表示氢氧化钠溶液加入的体积(x)与溶液中沉淀物的量(y)的关系示意图中正确的是

3、在一定的硫酸酸化的硫酸铝溶液中逐滴加入氢氧化钡溶液,用所加入氢氧化钡的

溶液的体积(毫升)为横坐标,以生成沉淀的量(克)为纵坐标,下列图中正确的是()

 

4、向1.0mol/L的甲溶液中逐滴加入1.0mol/L的乙溶液,产生Al(OH)3沉淀的质量(用y轴表示)与所加入乙溶液的体积(用x轴表示)的关系如下图所示.符合图中关系的是下列各组溶液中的()

A

B

C

D

AlCl3

NaOH

NaAlO2

HCl

NaOH

AlCl3

HCl

NaAlO2

5、向含有amolAlCl3的溶液中加入含bmolKOH的溶液,生成沉淀的物质的量可能是

(1)amol

(2)bmol(3)(a/3)mol(4)(b/3)mol(5)0mol(6)(4a-b)mol

A.

(1)

(2)(4)(5)(6)B.

(1)(3)(4)(5)(6)

C.

(1)

(2)(3)(5)(6)D.

(1)(3)(5)

6.将一定质量的Mg、Al合金投入100mL一定物质的量浓度的HCl中,合金全部溶解,向所得溶液中滴加5mol/L的NaOH溶液至过量,生成的沉淀质量与加入的NaOH溶液的体积关系如右图所示。

求:

(1)原合金中Mg、Al质量各多少克。

(2)HCl物质的量浓度。

7、将100mL0.6mol/L氯化铝溶液跟0.4mol/L苛性钠溶液混合后,得到3.9gAl(OH)3沉淀,此时消耗苛性钠溶液的体积是()

A.250mLB.375mLC.475mLD.500mL

8.现有200mLMgCl2和AlCl3的混合溶液,其中c(Mg2+)=0.2mol/L,c(Cl-)=1.3mol/L,要使Mg2+转化为Mg(OH)2,并使Mg2+与Al3+分离开,至少需要4mol/L的NaOH溶液的体积为

A.140mLB.120mLC.100mLD.80mL

9.向明矾溶液里滴加Ba(OH)2溶液,当SO42—恰好完全沉淀时,铝元素的存在形式是()

A.一部分为Al(OH)3沉淀,一部分以Al3+形式存在于溶液中

B.一部分为Al(OH)3沉淀,一部分以AlO2—形式存在溶液中

C.全部为Al(OH)3沉淀D.几乎全部以AlO2—形式存在于溶液中

10、向KAl(SO4)2的溶液中,逐滴滴加Ba(OH)2溶液直至过量,写出各步反应的离子方程式,并完成图象。

 

11.现有甲、乙两瓶无色溶液,已知它们可能是AlCl3溶液和NaOH溶液。

现做如下实验:

①取440mL甲溶液与120mL乙溶液反应,产生1.56g沉淀。

②取120mL甲溶液与440mL乙溶液反应,产生1.56g沉淀。

③取120mL甲溶液与400mL乙溶液反应,产生3.12g沉淀。

通过必要的计算和推理判定:

(1)甲溶液为_______溶液,其物质的量浓度是_______mol/L。

(2)乙溶液为_______溶液,其物质的量浓度是_______mol/L。

三、用守恒法解有关镁、铝和铁的计算题

(一)得失电子守恒与终态法结合

【例1】将5.1g镁和铝投入500ml2mol/L的盐酸中,生成氢气0.5g,金属完全溶解:

再加入4mol/L的NaOH溶液,

 

(1)若要使生成的沉淀最多,则应加入NaOH溶液的体积是()

 A.200ml   B.250ml   C.425ml   D.560ml 

  

(2)生成沉淀的质量最多是( )

    A.22.1g     B. 8.5g   C. 10.2g D.13.6g

(二)电荷守恒的运用

【例2】将K2SO4和Al2(SO4)3和KAl(SO4)2三种混合溶液加H2SO4酸化。

测得

C(SO42-)=0.105mol/L,C(Al3+)=0.055mol,pH=2.0(假设H2SO4完全电离为H+和SO42-)

则C(K+)为:

 A.0.045mol/L   B.0.035mol/L  C. 0.055mol/L  D. 0.040mol/L

【例3】(08四川卷)在aLAl2(SO4)3和(NH4)2SO4的混合溶液中加入bmol的BaCl2,恰好使溶液中的SO42-完全沉淀;如加入足量强碱并加热可得到cmolNH3,则原溶液中的

Al3+的浓度(mol/L)为()

A.

B.

C.

D.

【例4】某些化学试剂可用于净水。

水处理中使用一种无机高分子,化学式为[Al2(OH)nClm·yH2O]x,式中m等于

 A.3-n   B.6-n   C.6+n  D. 3+n

练习:

1、现有

组成的混合气体,欲用

溶液,使该混合气体全部转化成盐进入溶液,使混合气体全部转化成盐进入溶液,需用

溶液的体积是(   )

A.

               B.

       C.

       D.

2、一定量的Fe和Fe2O3的混合物投入250ml2mol/L的硝酸溶液,反应完全后,生成1.12LNO气体(标准状况下),再加入1mol/L的NaOH溶液,要使铁元素完全沉淀下来,所加NaOH溶液的体积最少为( )

 A 450ml     B 500ml   C 400ml   D 不能确定 

3、向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物投入100ml1mol/L的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出224ml(标准状况)的气体,所得溶液中,加入KSCN溶液无血红色出现,若用过量的CO在高温下还原相同质量的混合物,能得铁的质量为()

 A  11.2g  B 5.6g   C  2.8g  D 无法计算

4、向一定量的Fe、Fe2O3和CuO混合物投入100ml2.2mol/L的硫酸溶液中,充分反应后生成896ml标准状况下的气体,得不溶物1.28g,过滤后,溶液中阳离子只有Fe2+。

向滤液中加入2mol/L的NaOH溶液,加至40ml时开始出现沉淀,则滤液中FeSO4的物质的量浓度为(设滤液体积为100ml) (  )

 A 2mol/L B 1.8mol/L C 1.9mol/L D无法计算

5、将4.6gCu和Mg完全溶于浓硝酸溶液中,反应中硝酸的还原产物为4480mlNO2气体和336mlN2O4气体(标准状况下),反应后的溶液中,加入过量NaOH溶液,生成沉淀的质量为     (  )

 A 9.02g    B 8.51g   C 8.26g   D  7.04g

6.[2012·四川理综化学卷13]向27.2Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5L,固体物质完全反应,生成NO和Cu(NO3)2。

在所得溶液中加入1.0mol/L的NaOH溶液1.0L,此时溶液呈中性,金属离子已完全沉淀,沉淀质量为39.2g。

下列有关说法不正确的是

A.Cu与Cu2O的物质的量之比为2:

1B.硝酸的物质的量浓度为2.6mol/L

C.产生的NO在标准状况下的体积为4.48LD.Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.2mol

7.足量铜与一定量浓硝酸反应得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68LO2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。

若向所得硝酸铜溶液中加入5mol/LNaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是

A.60mLB.45mLC.30mLD.15mL

四、金属与酸反应有关计算

1.由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10g,与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2L,则混合物中一定含有的金属是

A.锌B.铁C.铝D.镁

2.将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量稀H2SO4反应,生成H22.8L(标准状况),

原混合物的质量可能是(  )

A.2g             B.4g               C.8g                   D.10g

3.(09上海卷

15)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)关系如右图。

反应中镁和铝的

A.物质的量之比为3:

2B.质量之比为3:

2

C.摩尔质量之比为2:

3D.反应速率之比为2:

3

4.Mg和某浓度的硝酸反应,消耗的物质的量比为4:

10。

则硝酸的还原产物为()

A、NH4NO3B、N20C、NOD、NO2

5、38.4mg铜跟适量的浓硝酸反应,铜全部作用后,共收集到22.4mL气体(标况),反应消耗的硝酸的物质的量可能是:

 A.1.0×10-3mol  B.1.6×10-3mol    C.2.2×10-3mol   D.2.4×10-3mol    

6、将8.4g铁放入250mL一定浓度的稀硝酸中,恰好完全反应后,测得溶液中的Fe3+与Fe2+的浓度之比为2∶3,则

(1)原稀硝的物质的量浓度为多少?

(2)NO的体积(标准状况下)

金属及其化合物的有关计算

一、《碱金属》元素化合物计算题

题型一、Na2O2与CO2和H2O反应的有关计算

【例1】D【例2】AB【例】B

3、NaHCO3与Na2O2混合物固体在密闭容器中共热的计算

①当a/b<1/2时,剩余固体为Na2CO3,排出气体为O2、H2O、CO2②当a/b=1/2,剩余固体为Na2CO3,排出气体为O2、H2O③当1/2

题型二、CO2、SO2、H2S气体通入NaOH溶液中的有关计算

(1)①K2CO3+KOH②K2CO3③K2CO3+KHCO3④KHCO3

(2)由:

①CO2+2KOH=K2CO3+H2O②CO2+KOH=KHCO3

22.4L(标态)1.00mol即138g22.4L(标态)1.00mol即100g

2.24L(标态)0.100mol即13.8g2.24L(标态)0.100mol即10.0g

因为13.8g>11.9g>10.0g

所以,得到的白色固体是K2CO3和KHCO3的混合物。

设白色固体中K2CO3和KHCO3的物质的量分别为x,y,即

①CO2+2KOH=K2CO3+H2O②CO2+KOH=KHCO3

x2xxyyy

x+y=

=0.100mol(CO2)

138mol/L×x+100mol/L×y=11.9g(白色固体)

解此方程组,得

x=0.0500mol(K2CO3)

y=0.0500mol(KHCO3)

故白色固体中,K2CO3质量为138mol/L×0.0500mol=6.90g

KHCO3质量为100mol/L×0.0500mol=5.00g

消耗KOH物质的量为

2x+y=2×0.0500mol+0.0500mol=0.150mol

故所用KOH溶液物质的量浓度为

=0.500mol/L

二、“镁铝”图像题解析

(一)四个基本图象

答案:

基本图象2

现象:

开始无沉淀,一段时间后有沉淀

Al3++4OH-=AlO2-+2H2O

Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓

基本图象3

现象:

开始有沉淀,之后沉淀溶解

H++AlO2-+H2O=Al(OH)3↓

Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O

 

基本图象4

现象:

开始无沉淀,一段时间后有沉淀

AlO2-+4H+=Al3++2H2O

Al3++3AlO2-+6H2O=4Al(OH)3↓

 

基本图象拓展1

现象:

开始产生沉淀,之后沉淀

部分溶解

Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓

Al3++3OH-=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O

 

基本图象拓展2

现象:

开始无沉淀,之后产生沉淀,之后沉淀部

分溶解

H++OH-=H2O

Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓

Al3++3OH-=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O

 

基本图象拓展3

现象:

开始无沉淀,之后产生沉淀,沉淀量

保持不变,沉淀部分溶解

H++OH-=H2O

Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓

Al3++3OH-=Al(OH)3↓

NH4++OH-

NH3·H2O

Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O

练习

 

AB段:

Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓

BC段:

Al3++3OH-=Al(OH)3↓

CD段:

Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O

DE段:

H++OH-=H2O

EF段:

CO2+2AlO2-+3H2O=2Al(OH)3↓+CO32-

FG段:

CO32-+H2O+CO2=2HCO3-

 

巩固练习:

1、C2、A3、A4、D5、B

6答案:

(1)Mg:

4.8g;Al:

2.7g

(2)

7BC8D9D

 

10.Ba2++SO42-=BaSO4↓

Al3++3OH-=Al(OH)3↓

Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O

 

 

11.解析:

列表对比如下:

组别

甲(mL)

乙(mL)

沉淀的物质的量(mol)

440

120

0.02

120

440

0.02

120

400

0.04

对比②③两组数据,甲用量相同,乙的用量②比③多而生成的沉淀反而③比②多,根据NaOH能溶解

的性质,可推知甲为

,乙为NaOH;再对比①②两组数据可知①组中NaOH不足量,故NaOH的物质的量为

;②组中NaOH部分溶解

,设

浓度为

,则有:

三、用守恒法解有关镁、铝和铁的计算题

(一)得失电子守恒与终态法结合

【例1】 

(1)B

(2)D

(二)电荷守恒的运用

【例2】B【例3】C【例4】B

练习1.D2A3C4B5B6B7.A

四、金属与酸反应有关计算

1.C2.BC3.A4AB5C6

(1)1.92mol/L

(2)2.688L

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