第18讲物质的量在化学方程式计算中的应用高一化学讲与练

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[学习目标]1.基于物质的量认识化学变化；2.掌握物质的量在化学方程式计算中的应用。[核心知识梳理]一、物质的量与各物理量之间的关系计算公式1.已知物质的质量m(B)，n(B)＝eq\f(m（B）,M)2.已知标准状况时的气体体积V(B)，n(B)＝eq\f(V（B）,Vm)3.已知物质的粒子数N(B)，n(B)＝eq\f(N（B）,NA)4.已知溶液中溶质的物质的量浓度c(B)，n(B)＝c(B)·V二、物质的量在化学方程式中的应用物质是由原子、分子、离子等粒子构成的，物质之间的化学反应也是粒子按照一定的数目关系进行的。化学方程式中的化学计量系数可以明确表示出化学反应中粒子之间的数目关系。2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑eq\a\vs4\al(化学计量数之比)2∶2∶2∶1eq\a\vs4\al(扩大6.02×1023倍)2×6.02×1023∶2×6.02×1023∶2×6.02×1023∶1×6.02×1023eq\a\vs4\al(物质的量之比)2mol∶2mol∶2mol∶1mol结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比等于粒子个数之比，也等于各物质的物质的量之比，对于有气体参与的反应还等于体积之比。三、物质的量应用于化学方程式计算步骤特别提醒：物质的量应用于化学方程式计算时的注意事项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”，且单位要注明。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。[典例分析][典例1]实验室利用反应2KClO32KCl＋3O2↑制取氧气，今24.5gKClO3参加反应，则得到标准状况下的氧气的体积是A．2.24L B．4.48L C．44.8L D．6.72L【答案】D【详解】24.5gKClO3的物质的量是=0.2mol，则有2mol∶0.2mol=3mol∶n(O2)，则n(O2)=0.3mol，故产生的氧气在标准状况下的体积是0.3mol×22.4L·mol1=6.72L。故选D。[典例2]实验室用下列两种方法制氯气：①用含146gHCl的浓盐酸与足量的反应，②用87g与足量浓盐酸反应。所得的氯气A．①比②多 B．②比①多 C．一样多 D．无法比较【答案】B【详解】浓盐酸与反应的方程式是，稀盐酸和不反应，①用含146gHCl即物质的量的浓盐酸与足量的反应，HCl不能完全反应，参加反应的HCl小于4mol，放出氯气的物质的量小于1mol；②用87g即物质的量与足量浓盐酸反应，能完全反应，生成氯气的物质的量1mol，得到的氯气②比①多，故选B。[典例3]50mL溶液所含有的，与20mL的硝酸银溶液恰好完全反应，则原溶液的物质的量的浓度是A． B． C． D．【答案】D【详解】，n(Cl)=n(Ag+)=0.02L=0.01mol，n(BaCl2)==0.005mol，故原溶液的物质的量的浓度，D正确；故选D。[典例4]常温下，将金属钠投入100mL水中充分反应。下列说法正确的是A．金属钠中所含电子的总物质的量为B．消耗水的质量为C．所得NaOH的物质的量为D．生成气体的体积为【答案】C【详解】A．金属钠的物质的量为，所含电子的总物质的量为，故A错误；B．由方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可知，消耗2O，质量为，故B错误；C．由方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可知，反应完生成0.01molNaOH，故C正确；D．由方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可知，反应完生成氢气，该选项没有说明是否为标况，不能计算生成氢气的体积，故D错误；故选C。[同步练习]一、单选题1．4molFe和3molCl2完全反应，生成FeCl3的物质的量是A．2mol B．3molC．4mol D．1mol【答案】A【详解】先判断哪种物质过量，根据：可知3molCl2能与2molFe恰好完全反应，故Fe过量，应按氯气的量计算，可知n(FeCl3)＝2mol。答案为：A。2．在某温度下，用NaOH溶液吸收Cl2尾气，经测定，反应后混合溶液中NaClO和NaClO3的物质的量均为1mol，则反应消耗的物质的量为A．4mol B．6mol C．8mol D．10mol【答案】C【详解】Cl2生成ClO与ClO是被氧化的过程，化合价分别由0价升高为+1价和+5价，反应后混合溶液中NaClO和NaClO3的物质的量均为1mol，失去电子的总物质的量为1mol×(10)+1mol×(50)=6mol，氧化还原反应中氧化剂和还原剂之间得失电子数目相等，Cl2生成NaCl是被还原的过程，化合价由0价降低为1价，则得到电子的物质的量也应为6mol，则被还原的Cl的物质的量为6mol，生成NaCl的物质的量也是6mol，根据Na元素守恒可知反应消耗的物质的量为8mol，故选C。3．将11.2g铁粉加入250mL2的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是A．铁有剩余，溶液呈浅绿色，浓度基本不变B．往溶液中滴入KSCN溶液，不显红色C．Fe2+与Fe3+的物质的量之比为6：1D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2：5【答案】C【分析】铁的物质的量为mol，氯化铁的物质的量为，二者反应的方程式为Fe+2FeCl3=3FeCl2，铁完全反应，消耗氯化铁的物质的量为0.4mol，剩余0.50.4=0.1mol，反应生成氯化亚铁的物质的量为0.6mol。【详解】A．铁没有剩余，故A错误；B．溶液中有铁离子，往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色，故B错误；C．Fe2+和Fe3+的物质的量之比=0.6mol:0.1mol=6:1，故C正确；D．0.2mol铁发生氧化反应、0.4mol氯化铁发生还原反应，反应生成氯化亚铁，则氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2，故D错误；故选C。4．实验室利用反应2KClO32KCl＋3O2↑制取氧气，今24.5gKClO3参加反应，则得到标准状况下的氧气的体积是A．2.24L B．4.48L C．44.8L D．6.72L【答案】D【详解】24.5gKClO3的物质的量是=0.2mol，则有2mol∶0.2mol=3mol∶n(O2)，则n(O2)=0.3mol，故产生的氧气在标准状况下的体积是0.3mol×22.4L·mol1=6.72L。故选D。5．常温下，将0.23g金属钠投入100mL水中充分反应。下列说法正确的是【答案】C11=0.11mol，故A错误；B．由方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2218g/mol=0.18g，故B错误；C．由方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可知，0.01molNa反应完生成0.01molNaOH，故C正确；D．由方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2↑可知，0.01molNa反应完生成0.005mol氢气，该选项没有说明是否为标况，不能计算生成氢气的体积，故D错误；故选C。6．在的纯碱溶液中，不断搅拌并逐滴加入的盐酸，完全反应后，在标准状况下生成的体积为 B．0mL 【答案】B【详解】纯碱中滴加盐酸，发生的反应依次为Na2CO3+HCl＝NaCl+NaHCO3、NaHCO3+HCl＝NaCl+CO2↑+H2O，n(Na2CO3)＝10×103L×0.01mol/L＝0.1×103mol，n(HCl)=1.2×103LL×0.05mol/L＝0.06×103mol，则n(Na2CO3)：n(HCl)＞1：1，只发生Na2CO3+HCl＝NaCl+NaHCO3，不生成气体，气体体积为0，答案选B。7．向Fe2O3和铁粉的混合物中加入适量稀H2SO4，各物质恰好完全反应，测得溶液中不含Fe3+，且生成的Fe2+与H2的物质的量之比为4：1，那么该反应中Fe2O3、Fe、H2SO4的物质的量之比为A．1：1：1B．1：2：3C．1：2：4D．2：3：5【答案】C【详解】设生成氢气的物质的量为1mol，则亚铁离子的物质的量为4mol，设原混合物中含有xmol铁，ymol氧化铁，则有：①x+2y=4；由铁原子守恒可知，ymol氧化铁转化为2ymol铁离子，由Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑可知生成1mol氢气消耗1mol铁，则有(x1)mol铁与2ymol铁离子恰好反应，依据离子方程式2Fe3++Fe=3Fe2+可知2y:(x1)=2:1，即②xy=1，联立①②可得：x=2、y=1，所以y:x=1:2，而1mol氧化铁消耗3mol硫酸，1mol铁消耗1mol硫酸，则该反应中Fe2O3、Fe、H2SO4的物质的量之比为1:2:4，答案选C。8．已知：2NO2+2NaOH→NaNO3+NaNO2+H2O；NO+NO2+2NaOH→2NaNO2+H2O。将224mL(标况下)NO和NO2的混合气体溶于20mLNaOH溶液中，恰好完全反应并无气体逸出，则NaOH溶液的物质的量浓度为A．1mol/L 【答案】B【详解】n(NOx)==0.01mol，根据方程式知，氮氧化物和NaOH反应时无论生成硝酸钠还是亚硝酸钠，N、Na原子个数之比都是1：1，所以n(NOx)=n(NaOH)，则c(NaOH)==0.5mol/L，故选B。【点睛】本题考查化学方程式的有关计算，侧重考查学生分析计算能力，利用原子守恒分析解答即可，注意解题方法技巧。9．2.3g纯净的金属钠在干燥的空气中被氧化后得到3.5g固体，因此判断其产物是A．只有氧化钠 B．只有过氧化钠C．氧化钠和过氧化钠 D．无法确定【答案】C【详解】根据极限法：若2.3g钠全部生成氧化钠，依据计量系数关系，可算出得到氧化钠质量为3.1g；若2.3g钠全部生成过氧化钠，依据计量系数关系，质量为3.9g，因为3.1g＜3.5g＜3.9g，故氧化产物应为氧化钠和过氧化钠的混合物；故选C。10．将某份铁铝合金均分为两份，一份加入足量盐酸，另一份加入足量NaOH溶液，同温同压下产生的气体体积比为3∶2，则样品中铁、铝物质的量之比为A．3∶2 B．2∶1 C．3：4 D．4：3【答案】C【详解】根据同温同压下气体的体积之比等于物质的量之比，故设加入氢氧化钠溶液产生的H2为2mol，则加入盐酸产生的H2为3mol，根据反应2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑可知生成2molH2，需要Al的物质的量为：mol，由于2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑可知，等质量的Al与盐酸和NaOH反应放出的H2一样多，故说明Fe与盐酸反应产生的H2为1mol，根据反应方程式Fe+2HCl=FeCl2+H2↑可知，生成1molH2需消耗1mol的Fe，故样品中铁、铝物质的量之比为1：=3:4，故答案为：C。11．Na2CO3和NaHCO3混合物27.4g，加热至质量不再减小，得到残余固体21.2g，则Na2CO3和NaHCO3的物质的量比为A．1：1 B．1：2 C．3：2 D．1：3【答案】B【分析】加热时发生反应方程式为：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O，利用差量法计算出碳酸氢钠的质量，再计算出碳酸钠的质量，最后根据n=计算出二者的物质的量之比。【详解】设混合物中含有NaHCO3的质量为m，则根据反应方程式2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O可知：每有2×84gNaHCO3发生反应，反应后产生106gNa2CO3固体，反应前后固体质量减少62g，现在固体质量减少了27.4g21.2g=6.2g，故混合物中含有NaHCO3的质量m=，则混合物中含有碳酸钠的质量为m(Na2CO3)=27.4g16.8g=10.6g，n(Na2CO3)=；n(NaHCO3)=，因此原混合物中Na2CO3与NaHCO3的物质的量之比n(Na2CO3)：n(NaHCO3)=0.1mol：0.2mol=1：2，故合理选项是B。12．取一定量的铁粉和硫粉的混合物隔绝空气加热，充分反应后冷却，再加入足量的稀盐酸，标准状况下生成2.24L气体，已知：FeS+2HCl=FeCl2+H2S↑，下列说法正确的是 B．生成的气体一定是纯净物【答案】C22S和H2的混合物，其质量小于3.4g；此时混合物中铁粉的质量为5.6g，硫粉为3.2g；(3)当是FeS和S的混合物时，气体为H2S，其质量为3.4g，铁粉的质量为5.6g，硫粉的质量大于3.2g。故选C。二、填空题13．实验室常用加热高锰酸钾的方法制备少量氧气。(1)请写出该反应的化学方程式。(2)现欲制备3.36L(标准状况)氧气，理论上需要克高锰酸钾？(3)用制备的3.36L(标准状况)氧气与H2完全反应生成水，理论上需要升H2的体积(标准状况)？【答案】(1)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑【详解】（1）加热高锰酸钾反应生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑；（2）3.36L(标准状况)氧气的物质的量为，根据化学反应方程式可知，n(KMnO4)=2n(O2)=0.30mol，需要高锰酸钾的质量为；（3）根据化学反应方程式2H2+O22H2O，3.36L(标准状况)氧气的物质的量为，需要n(H2)=0.30mol，需要H2的体积(标准状况)为。14．电解饱和食盐水可产生氯气、氢气和氢氧化钠，氯气与石灰乳反应可制得漂白粉。(1)请写出上述过程中发生反应的化学方程式。(2)若电解饱和食盐水时消耗NaCl117g,试计算理论上最多可得到氯气的体积(标准状况)。(3)若将2mol氯气通入足量石灰乳中，理论上可得到次氯酸钙多少克？【答案】(1)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑、2Ca(OH)2+2Cl2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O(3)143g【详解】（1）电解饱和食盐水发生的反应为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，石灰乳即氢氧化钙的悬浊液，制漂白粉时氯气可以和氢氧化钙发生反应生成氯化钙、次氯酸钙和水：2Ca(OH)2+2Cl2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O；（2）若电解饱和食盐水时消耗117gNaCl，反应的氯化钠物质的量=117g÷58.5g/mol=2mol，根据化学方程式计算得到：氯气物质的量为1mol，标准状况下氯气体积为22.4L；（3）若将2mol氯气通入足量石灰乳中发生反应：2Ca