高三化学一轮复习讲义 11　第一篇　第一部分　第二章　第8讲　物质的量在化学反应中的计算(能力课)

第8讲物质的量在化学反应中的计算(能力课)1．掌握物质的量在化学方程式中的计算。2．掌握化学反应有关计算的三种方法——差量法、守恒法与关系式法。3．利用热重分析法确定物质的成分。物质的量在化学方程式计算中的应用1．以物质的量为核心的转化关系2．化学方程式的计算(1)基本原理2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑化学计量数之比：2∶2∶2∶1扩大NA倍：2NA∶2NA∶2NA∶NA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组成各物质的粒子数之比，也等于各物质的物质的量之比。(2)解题步骤①根据题意写出并配平化学方程式。②依据题中所给信息及化学方程式判断过量物质，用完全反应物质的量进行计算。③把已知的和需要求解的量分别写在化学方程式有关化学式的下面，两个量及单位“上下一致，左右相当”。④选择有关量(如物质的量、气体体积、质量等)的关系作为计算依据，列比例式，求未知量。[示例]在标准状况下，15.6gNa2O2投入足量水中，充分反应，生成NaOH的物质的量为________；生成O2的体积为________；转移电子数目为____________(设NA为阿伏加德罗常数的值)。1．(2024年1月·江西适应性考试)马来酸依那普利(记为X，摩尔质量为Mrg·mol-1)是一种心血管疾病防治药物，结构简式为通常使用以下两种方法滴定分析样品中X的质量分数ω：方法一：将mg样品溶于有机溶剂中，以c1mol·L-1的HClO4溶液滴定，终点消耗V1mL，计量关系为n(X)∶n(HClO4)＝1∶1；方法二：将mg样品溶于水中，以c2mol·L-1的NaOH溶液滴定，终点消耗V2mL，计量关系为n(X)∶n(NaOH)＝1∶3。下列说法正确的是()A．方法一滴定终点时，pH＝7B．方法一ω＝c1·C．方法二滴定终点时，pH＝7D．方法二ω＝3c22．200g含MnO287%的软锰矿与足量浓盐酸共热，则被氧化的HCl的物质的量为__________________________________________________________________，标准状况下生成Cl2的体积为__________________________________________，转移电子数为________。化学反应计算中的三种技巧方法一、差量法所谓“差量”就是指反应过程中反应物的某种物理量之和(始态量)与同一状态下生成物的相同物理量之和(终态量)的差，这种物理量可以是质量、物质的量、气体体积、气体压强、反应过程中的热效应等。根据化学方程式求出理论上的差值(理论差量)，结合题中的条件求出或表示出实际的差值(实际差量)，根据比例关系建立方程式并求出结果。[示例]16mL由NO与NH3组成的混合气体在催化剂作用下于400℃左右可发生反应：6NO＋4NH3eq\o(⥬,\s\up7(催化剂))5N2＋6H2O(g)，达到平衡时在相同条件下气体体积变为17.5mL，则原混合气体中NO与NH3的物质的量之比有四种情况：①5∶3、②3∶2、③4∶3、④9∶7。其中正确的是()A．①② B．①④C．②③ D．③④二、守恒法1．元素守恒(原子守恒)：化学反应的实质是原子的重新组合，反应前后各原子的种类和数目保持不变。2．得失电子守恒：氧化还原反应中，元素原子化合价升高的总价数＝元素原子化合价降低的总价数，即还原剂失电子的总数＝氧化剂得电子的总数。3．电荷守恒：在离子反应中，反应前后的阴、阳离子所带的电荷总数相等。[示例]3.2g铜与30mL8mol·L-1HNO3溶液充分反应，硝酸的还原产物仅为NO和NO2，反应后溶液中含有amolH＋，下列说法正确的是(气体均换算成标准状况下，不考虑硝酸的挥发)()A．所得NO的物质的量为(0.5a－0.02)molB．反应后的溶液中不存在NOC．生成NO2的体积为(0.16＋1.5a)LD．该反应中Cu作还原剂，被还原三、关系式法关系式是表示两种或多种物质之间“量”的关系的一种简化式子，在多步反应中，它可以把始态的反应物与终态的生成物之间“量”的关系表示出来，把多步计算简化成一步计算。确定关系式的方法如下：1．在进行多步反应的计算时，一般的解题步骤为2．利用元素守恒推导：如NH3的催化氧化制HNO3，利用N元素守恒可推导关系式：NH3～HNO3。3．利用得失电子守恒推导：如K2Cr2O7氧化Fe2+，利用得失电子守恒可推导关系式：Cr2O72-[示例]黄铁矿的主要成分是FeS2，已知4FeS2＋11O2高温2Fe2O3＋8SO2，某硫酸厂在进行黄铁矿成分测定时，取0.1000g样品在空气中充分灼烧，将生成的SO2气体与足量Fe2(SO4)3溶液完全反应后，用浓度为0.0200mol·L-1的K2Cr2O7标准溶液滴定至终点，消耗K2Cr2O7标准溶液2已知：SO2+2Fe3++2H2O=SO42-＋2Fe2+＋4H＋；Cr2O72-(1)样品中FeS2的质量分数是(假设杂质不参加反应)________(保留一位小数)。(2)煅烧10t上述黄铁矿，理论上产生SO2的体积(标准状况)为________L，制得98%硫酸的质量为________t。差量法1．常温下，某氮的气态氧化物15.6L与过量的氢气混合，在一定条件下反应，使之生成液态水和无污染的气体单质。恢复到原状态，反应后气体体积比反应前气体体积减小了46.8L，则原氮氧化物的化学式为()A．N2O3B．NO2C．NOD．N2O守恒法2．向一定量的Fe、FeO和Fe2O3的混合物中加入120mL4mol·L-1的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，放出1.344LNO(标准状况)，向所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的CO在加热条件下还原相同质量的混合物，能得到铁的物质的量为()A．0.24mol B．0.21molC．0.16mol D．0.14mol3．一定条件下，将28.8gCu2O固体投入100mL12.0mol·L-1的HNO3溶液中充分反应后，固体全部溶解，硝酸被还原为氮氧化物(NOx)，并收集到标准状况下气态氮氧化物(NOx)4.48L(生成气体全部逸出)。(1)x＝________。(2)向反应后的溶液中加入4.00mol·L-1NaOH溶液，为使沉淀质量达到最大，至少需要NaOH溶液________mL。关系式法4．Na2S2O5可用作食品的抗氧化剂。在测定某葡萄酒中Na2S2O5残留量时，取50.00mL葡萄酒样品，用0.0100mol·L-1的碘标准液滴定至终点，消耗碘标准液10.00mL。滴定反应的离子方程式为______________________________________________________________________________________________________，该样品中Na2S2O5的残留量为________g·L-1(以SO2计)。热重分析法确定物质的成分热重分析法是指在一定的温度下，测定固体残留质量或残留率，进而分析确定成分。其一般思路为(1)先确定分解前样品物质的物质的量或假设1mol。(2)失重一般是先失水，再失非金属氧化物。(3)计算每步固体剩余的质量(m余)m余m×(4)晶体中金属质量不再减少，仍在m余中。(5)失重最后一般为金属氧化物，由元素守恒得m氧，由n金属∶n氧即可求出失重后物质的化学式。为研究一水草酸钙(CaC2O4·H2O)的热分解性质，进行如下实验：准确称取36.50g样品加热，样品的固体残留率(固体样品的剩余质量固体样品的起始质量×100%)(1)300℃时残留固体的成分为________。(2)900℃时残留固体的成分为________。①盐的水合物△-H2②nCaC2O4·H2③mCa=0.25mol×40g1．将8.34gFeSO4·7H2O样品隔绝空气加热，升温过程中固体的质量变化如图。下列说法正确的是()A．FeSO4·7H2O晶体中有4种不同结合力的水分子B．在100℃时，M的化学式为FeSO4·6H2OC．在200℃时，N的化学式为FeSO4·3H2OD．380℃的P加热至650℃的化学方程式为2FeSO4△Fe2O3＋SO2↑＋SO32．在焙烧NH4VO3的过程中，固体残留率(纵坐标)随温度变化的曲线如图所示，210℃时，剩余固体物质的化学式为________。1．(2023·湖北卷，T18节选)已知实验：向含Cu片的过量30%H2O2溶液中滴加稀硫酸，铜片溶解，溶液变蓝，有少量无色气体产生。(1)用足量NaOH处理实验中新制的溶液得到沉淀X，元素分析表明X为铜的氧化物，提纯干燥后的X在惰性氛围下加热，mgX完全分解为ng黑色氧化物Y，nm＝56。X的化学式为(2)取含X粗品0.0500g(杂质不参加反应)与过量的酸性KI完全反应后，调节溶液至弱酸性。以淀粉为指示剂，用0.1000mol·L-1Na2S2O3标准溶液滴定，滴定终点时消耗Na2S2O3标准溶液15.00mL。(已知：2Cu2++4____________________________________________________________________，粗品中X的相对含量为________。2．(2024·江苏卷，T14节选)净化后的NdCl3溶液通过沉钕、焙烧得到Nd2O3。(1)向NdCl3溶液中加入(NH4)2CO3溶液，Nd3+可转化为Nd(OH)CO3沉淀。该反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________。(2)将8.84mgNd(OH)CO3(摩尔质量为221g·mol-1)在氮气氛围中焙烧，剩余固体质量随温度变化曲线如图所示。550～600℃时，所得固体产物可表示为NdaOb(CO3)c，通过以上实验数据确定该产物中nNd________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________