新教材2021-2022学年人教版化学必修第一册学案：3 2 第二课时　物质的量在化学方程式有关计算中的应用 Word版含答案

1、PAGE PAGE 12第二课时物质的量在化学方程式有关计算中的应用eq avs4al(素养发展目标)1能从物质的量的角度认识物质的组成及化学变化，能运用物质的量与其他物理量之间的换算关系进行有关计算。2能结合物质的量在化学方程式计算中的应用，进一步体会守恒思想，强化宏观辨识与微观探析能力。eq avs4al(物质的量应用于化学方程式的计算)以Na与H2O的反应为例：化学方程式 2Na 2H2O=2NaOH H2化学计量数之比： 2 2 2 1物质粒子数之比： 2 2 2 1扩大到原来的6021023倍： eq avs4al(26.02,1023) eq avs4al(26.02,1023)

2、eq avs4al(26.02,1023) eq avs4al(16.02,1023)物质的量之比： 2 mol 2 mol 2 mol 1 mol问题探讨从以上例子可以得出：(1)任意物质的粒子(构成粒子，下同)数目之比等于物质的量之比。(2)同一种物质任意状态的粒子数目之比等于物质的量之比。(3)化学方程式中，化学计量数之比各物质的物质的量之比各物质的粒子数目之比。(4)化学方程式除可以表示反应物、生成物的粒子数目关系和质量关系外，还可以表示它们的物质的量关系，如H2Cl2eq o(=,sup7(点燃)2HCl可表示1 mol H2与1 mol Cl2完全反应生成2_mol_HCl。1物质

3、的量应用于化学方程式计算的解题步骤2物质的量在化学方程式计算中的应用题的解题思维流程3物质的量应用于化学方程式计算的常用规律(1)任意物质，微粒数之比等于物质的量之比，即N(A)N(B)n(A)n(B)。(2)在同温、同压下，气态物质的微粒数之比等于物质的量之比，等于体积之比，即N(A)N(B)n(A)n(B)V(A)V(B)。(3)任意状态的同一种物质，微粒数之比等于物质的量之比，等于质量之比，即N1(A)N2(A)n1(A)n2(A)m1(A)m2(A)。(4)同一种气态物质，在同温、同压下，微粒数之比等于物质的量之比，等于体积之比，即N1(A)N2(A)n1(A)n2(A)V1(A)V2

4、(A)。名师点拨(1)书写格式规范化：在根据化学方程式计算的过程中，各物理量、物质名称、公式等尽量用符号表示，且数据的运算要公式化并带单位。(2)单位运用对应化：根据化学方程式计算时，如果题目所给的两个量单位不一致，要注意两个量的单位要“上下一致，左右相当”。(3)如果两种反应物的量都是已知的，求解某种产物的量时，必须先判断哪种物质过量，然后根据不足量的物质进行计算。典例(1)将2.3 g钠投入97.8 g水中，反应完毕后，得到100 mL溶液，求：产生的氢气在标准状况下的体积为_。所得氢氧化钠溶液的溶质质量分数为_。所得氢氧化钠溶液的物质的量浓度为_。(2)在K2Cr2O714HCl(浓)=

5、2KCl3Cl27H2O2CrCl3的反应中，有0.3 mol电子转移时生成Cl2的体积为_(标准状况)，被氧化的HCl的物质的量为_。解析解题模板(1)2.3 g Na的物质的量为neq f(m,M)eq f(2.3 g,23 g/mol)0.1 mol则2Na2H2O=2NaOHH2 2 mol 2 mol 22.4 L 0.1 mol n(NaOH) V(H2)则生成的氢气在标准状况下的体积为V(H2)eq f(22.4 L0.1 mol,2 mol)1.12 Lm(H2)eq f(V,Vm)Meq f(1.12 L,22.4 L/mol)2 g/mol0.1 gn(NaOH)0.1 m

6、olm(NaOH)nM0.1 mol40 g/mol4 gw(NaOH)eq f(4 g,2.3 g97.8 g0.1 g)100%4%ceq f(n,V)eq f(0.1 mol,0.1 L)1 mol/L(2)2HCl2eq o(Cl,sup6(1)eq o(Cl,sup6(0)2 2 1 0.3 mol 0.15 mol则生成氯气的物质的量为0.15 mol体积为0.15 mol22.4 L/mol3.36 L被氧化的HCl为0.3 mol所用公式neq f(m,M)、neq f(V,Vm)、ceq f(n,V)、weq f(m溶质,m溶液)100%注意要点化学计量数之比等于物质的量之比

7、在方程式中计算，转化为物质的量方便答案(1)1.12 L4%1 mol/L(2)3.36 L0.3 mol11.15 g金属钠与水反应，得到100 mL溶液，试计算：(1)生成的气体在标准状况下的体积。(2)反应后所得溶液的物质的量浓度。解析：设生成标准状况下气体的体积为V，物质的量浓度为c。2Na2H2O=2NaOHH2223 g2 mol 22.4 L115 g 0.1 Lc VVeq f(22.4 L1.15 g,223 g)0.56 L，ceq f(2 mol1.15 g,223 g0.1 L)0.5 mol/L。答案：(1)0.56 L(2)0.5 mol/L2将6.5 g Zn投入

8、足量稀盐酸中，锌完全反应。计算：(1)6.5 g Zn的物质的量。(2)参加反应的HCl的物质的量。(3)生成H2在标准状况下的体积。解析：(1)n(Zn)eq f(6.5 g,65 g/mol)0.1 mol(2)Zn2HCl=ZnCl2H2 1 2 0.1 mol n(HCl)eq f(1,0.1 mol)eq f(2,nHCl)n(HCl)eq f(0.1 mol2,1)0.2 mol(3)Zn2HCl=ZnCl2H2 2 mol 22.4 L 0.2 mol V(H2)eq f(2 mol,0.2 mol)eq f(22.4 L,VH2)V(H2)eq f(0.2 mol22.4 L,

9、2 mol)2.24 L。答案：(1)0.1 mol(2)0.2 mol(3)2.24 Leq avs4al(铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的计算)铝与盐酸、NaOH溶液反应的化学方程式：2Al6HCl=2AlCl33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2问题探讨1等量的铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量有什么关系？提示：等量的Al分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，消耗HCl和NaOH的物质的量之比为31。2等量的铝分别与足量的盐酸和NaOH溶液反应，生成H2的量有什么关系？提示：相同状况下，产生H2的体积之比为11。3足量的铝与等物质的量浓度、等体

10、积的盐酸和NaOH反应，生成H2的量又有什么关系？提示：足量的铝与等物质的量的HCl和NaOH反应，相同状况下产生H2的体积之比为13。铝与酸、碱溶液反应生成H2的定量关系反应物的量产生H2的体积关系等量的铝分别与足量盐酸和NaOH溶液反应eq f(VHClH2,VNaOHH2)1足量的铝分别与盐酸和NaOH溶液反应(HCl、NaOH的物质的量相等)eq f(VHClH2,VNaOHH2)eq f(1,3)一定量的铝分别与不足量的盐酸和过量的NaOH溶液反应(HCl、NaOH的物质的量相等)eq f(1,3)eq f(VHClH2,VNaOHH2)1典例甲、乙两烧杯中分别盛有100 mL浓度均

11、为3 mol/L的盐酸与NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后测得同温同压下生成气体的体积之比为12，则加入铝粉的质量为()A5.4 gB3.6 gC2.7 gD1.8 g解析由2Al6HCl=2AlCl33H2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2可知，若甲、乙两烧杯中铝粉完全反应时，两烧杯中产生H2的体积相等。因为甲、乙两烧杯中反应产生H2的体积(同温同压下)之比为12，所以甲、乙两烧杯中反应消耗的Al的质量之比为12。综合上述分析可得，甲烧杯中盐酸不足，反应产生H2的物质的量n(H2)eq f(1,2)n(HCl)0.15 mol；乙烧杯中反应产生H2的物质的

12、量n(H2)0.3 mol，则乙烧杯中反应消耗的n(Al)n(NaOH)0.2 mol，可知乙烧杯中NaOH过量，Al不足，所以m(Al)0.2 mol27 gmol15.4 g。答案A1铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相同时，反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为()A11B21C31D13解析：选C2Al6HCl=2AlCl33H2 6 mol3 mol2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 2 mol3 moln(HCl)n(NaOH)62312甲、乙两烧杯中分别装有等体积、等物质的量浓度的硫酸和氢氧化钠溶液，现向两烧杯中各加入等

13、物质的量的铝，在相同状况下生成氢气的体积之比为56，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能是()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：选B设Al与硫酸、氢氧化钠溶液反应生成氢气的体积分别为V甲、V乙，由化学方程式2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H2和2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2可知，若两个烧杯中铝均不足，则铝完全反应，产生氢气的体积比V甲V乙11；若两种情况下铝均过量，则硫酸和氢氧化钠均完全反应，产生氢气的体积比V甲V乙23；现在氢气的体积比V甲V乙56，则甲烧杯中铝过量，硫酸完全反应，乙烧杯中铝完全反应，氢氧化钠

14、过量。eq avs4al(化学方程式计算中的常用解题技巧)方法一守恒法化学反应中的守恒关系有质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒等。(1)质量守恒宏观特征：反应前后质量相等。微观特征：反应前后各元素的原子个数不变。(2)得失电子守恒在氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。即n(氧化剂)氧化剂化学式中变价元素的原子个数价差n(还原剂)还原剂化学式中变价元素的原子个数价差。(3)电荷守恒电解质溶液中，阴离子所带负电荷总数等于阳离子所带正电荷总数，即溶液呈电中性。例如，在0.1 molL1的K2SO4溶液中，c(K)c(H)2c(SOeq oal(2,4)c(OH)。典例1取7.90 g

15、 KMnO4，加热分解后剩余固体7.42 g。该剩余固体与足量的浓盐酸在加热条件下充分反应，生成单质气体A，产物中锰元素以Mn2形式存在。请计算：(1)KMnO4的分解率_。(2)气体A的物质的量_。解析厘清题给已知量，找出变化关系，运用守恒(原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒)法解决化学方程式的相关计算，从而达到使计算过程简化的目的。(1)KMnO4受热分解的化学方程式为2KMnO4eq o(=,sup7()K2MnO4MnO2O2。7.90 g KMnO4受热分解剩余7.42 g固体，则产生的O2的质量为7.90 g7.42 g0.48 g，设参加反应的KMnO4的质量为x g，则有2KMn

16、O4eq o(=,sup7()K2MnO4MnO2O2 1582 32 x 0.48eq f(1582,x)eq f(32,0.48)，解得x4.74，则KMnO4的分解率为4.747.90100%60%。(2)由题意知，气体A为氯气。解法1(最优解)根据得失电子守恒进行列式求算：设生成氯气的物质的量为y mol，则生成O2和Cl2失去电子的总物质的量为(2y0.48324)mol，KMnO4最终完全转化为Mn2，故得到电子的总物质的量为(7.901585)mol，根据得失电子守恒，有2y0.483247.901585，解得y0.095。解法2根据化学方程式列式求算：KMnO4受热分解生成的M

17、nO2和K2MnO4的物质的量均为0.015 mol，剩余的KMnO4的质量为(7.904.74)g3.16 g，物质的量为0.02 mol，根据化学方程式：2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O、K2MnO48HCl(浓)eq o(=,sup7()2KClMnCl22Cl24H2O、MnO24HCl(浓)eq o(=,sup7()MnCl2Cl22H2O，则产生的n(Cl2)(0.02250.01520.015)mol0.095 mol。答案(1)60%(或0.60)(2)0.095 mol方法二关系式法当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知量

18、和未知量之间的比例关系，即“关系式”。(1)根据化学方程式确定关系式写出发生反应的化学方程式，根据量的关系写出关系式。例如：把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清的石灰水中，求生成沉淀的量。发生反应的化学方程式：3COFe2O3eq o(=,sup7(高温)2Fe3CO2，CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O。则关系式为3CO3CO23CaCO3，即COCaCO3。(2)根据原子守恒确定关系式上述例子中也可直接根据碳原子守恒得出COCaCO3。(3)根据溶液呈电中性确定关系式如Na2SO4溶液中存在关系式：2NaSOeq oal(2,4)。典例2在室温下，向100 mL CuSO4饱和溶液

19、中加入足量的经硫酸酸化的KI溶液，发生如下反应：2Cu24I=2CuII2，反应完全后，用0.625 mol/L的Na2S2O3溶液进行滴定：I22S2Oeq oal(2,3)=2IS4Oeq oal(2,6)，消耗了20 mL Na2S2O3溶液，计算原饱和溶液中CuSO4的物质的量浓度。解析由方程式可得关系式2CuSO4I22S2Oeq oal(2,3)，据此计算原溶液中CuSO4的物质的量，再根据ceq f(n,V)计算原饱和溶液中CuSO4的物质的量浓度。设硫酸铜的物质的量浓度为x，根据反应的方程式可得关系式：2CuSO4I22S2Oeq oal(2,3) 2 2 0.1 Lx 0.6

20、25 mol/L0.02 L0.1 Lx0.625 mol/L0.02 Lx0.125 mol/L。答案0.125 mol/L方法三差量法不考虑变化过程，利用最终态(生成物)与最初态(反应物)的量的变化来求解的方法叫差量法。因无须考虑变化的过程，所以可使问题简化。但应注意，只有当差值与始态量或终态量存在比例关系，且是同一物理量时，才能用差量法，其关键是分析出引起差量的原因。差量可以是物质的量的差，对固体、液体而言，差量可以是质量差、粒子个数差；对气体而言，差量还可以是同温、同压下的体积差。例如：对化学反应CuOH2eq o(=,sup7()CuH2O中的固体物质作定量研究会发现，每80 g C

21、uO发生反应，同时有64 g Cu生成，反应前后固体的质量差为16 g，此质量关系可表示为：CuOH2eq o(=,sup7()CuH2O固体质量差(m) 80 g 64 g 16 g这个固体质量差(m)我们称之为“差量”。若取任意量的CuO与H2发生化学反应，参加反应的固体与生成的固体在质量上有定量关系：eq f(mCuO,80)eq f(mCu,64)eq f(mCuOmCu,16)。典例3将一铁片放入500 mL 1 mol/L的CuSO4溶液中，反应一段时间后，取出铁片，小心洗净后干燥称量，铁片增重0.8 g，假设反应前后溶液体积不变，则反应后溶液中CuSO4的物质的量浓度是()A0.

22、9 mol/LB0.85 mol/LC0.8 mol/LD0.75 mol/L解析设CuSO4的物质的量为x mol。CuSO4Fe=FeSO4Cum 1 mol 56 g 64 g 8 g x 0.8 g解得x0.1 mol反应后剩余CuSO4的物质的量为0.4 mol，反应后溶液中CuSO4的物质的量浓度是eq f(0.4 mol,0.5 L)0.8 mol/L，故C正确。答案C方法四合金成分测定的方法合金成分的测定分为定性和定量两个方面。(1)定性分析时，可通过观察合金的颜色或测定合金的密度大致判断金属的种类。(2)定量分析时，可通过加酸、碱溶液验证合金的种类，对合金的成分作精确判断，再

23、通过气体、沉淀的测量实现合金成分的定量测定。在加酸检验合金的成分时，常用的分析过程为：典例4化学学习小组对某镁铝合金进行了如下实验探究，请你参与并完成有关问题。实验药品12.6 g镁铝合金，200 mL a mol/L稀硫酸，520 mL 4 mol/L NaOH溶液。实验步骤将12.6 g镁铝合金与200 mL a mol/L的稀硫酸在如图所示装置中充分反应至反应完毕，并收集生成的全部气体。向b内的混合液中逐滴加入520 mL 4 mol/L氢氧化钠溶液并充分混合，当氢氧化钠溶液加至500 mL时生成的沉淀量最大。问题讨论(1)仪器b的名称是_。(2)根据实验目的可知，12.6 g镁铝合金与

24、200 mL a mol/L的稀硫酸反应时，过量的物质应该是_(填“镁铝合金”或“稀硫酸”)，以保证另一种物质能够完全反应无剩余；若标准状况下，由实验步骤得到的气体为13.44 L，则合金中镁的质量分数为_(精确到0.1%)。解析(1)实验装置中用于硫酸和合金反应的仪器b是圆底烧瓶。(2)实验目的为测定合金中镁和铝的质量分数，实验时需要合金全部反应，所以需要稀硫酸过量；若标准状况下，由实验步骤得到的气体体积在标准状况下为13.44 L，设合金中镁的物质的量为x，铝的物质的量为y，生成氢气的物质的量为13.44 L22.4 L/mol0.6 mol；依据反应MgH2SO4=MgSO4H2、2Al

25、3H2SO4=Al2(SO4)33H2得x1.5y0.6 mol，24 g/molx27 g/moly12.6 g，解得x0.3 mol，y0.2 mol，则合金中镁的质量分数为eq f(0.3 mol24 g/mol,12.6 g)100%57.1%。答案(1)圆底烧瓶(2)稀硫酸57.1%规律方法合金成分的计算方法解答这类问题要明确金属的性质(与酸、碱反应放出氢气等)。如MgAl合金在稀酸中溶解，这就要熟记Mg、Al与稀酸的反应，由Mg2H=Mg2H2知MgH2，由2Al6H=2Al33H2知2Al3H2，根据放出H2的量与金属的对应比例，可迅速作答。特别是铝合金溶于NaOH溶液中这类问题

26、，首先明确Al与NaOH溶液的反应：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，2Al3H2，可由这一关系得出Al的量，然后再确定铝合金中其他成分的量。1某溶液中只含有Na、Al3、Cl、SOeq oal(2,4)四种离子，已知前三种离子的个数比为321，则溶液中Al3和SOeq oal(2,4)的个数比为()A12B14C34D32解析：选A溶液呈电中性，即离子所带正电荷的总数等于离子所带负电荷的总数，设Na、Al3、Cl个数分别为3、2、1，SOeq oal(2,4)个数为x，则33212x，解得x4，所以溶液中Al3和SOeq oal(2,4)的个数比为2412。2现有两种Na2CO

27、3与NaHCO3的混合物X和Y。已知Na2CO3受热难分解，而NaHCO3受热易分解：2NaHCO3eq o(=,sup7()Na2CO3CO2H2O。(1)现取5.00 g混合物X，充分加热后混合物质量减少了0.31 g，则原混合物中碳酸钠的质量为_。(2)现取5.00 g混合物Y，充分加热至恒重，把放出的气体通入足量澄清石灰水中，生成2.00 g沉淀，则原混合物中碳酸氢钠的质量分数为_。解析：(1)2NaHCO3eq o(=,sup7() Na2CO3H2OCO2m 284 g 106 g 62 g m(NaHCO3) 0.31 g解得：m(NaHCO3)0.84 g原混合物中Na2CO3的质量为5.00 g0.84 g4.16 g。(2)2NaHCO3eq o(=,sup7()Na2CO3CO2H2O，Ca(OH)2CO2=H2OCaCO3，由此得关系式：2NaHCO3CO2CaCO3 284 g 100 g 5.00 gw (NaHCO3) 2.00 g解得：w(NaHCO3)67.2%答案：(1)4.16 g(2)67.2%分级训练课课过关1等量的铁粉