1、第第 2 2 课时课时 物质的量在化学方程式计算中的应用物质的量在化学方程式计算中的应用 核心素养发展目标 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。 一、物质的量在化学方程式计算中的应用 1化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系 2CO O2= 点燃 2CO2 化学计量数 2 1 2 扩大 NA倍 2NA NA 2NA 物质的量 2 mol 1 mol 2 mol 质量 56 g 32 g 88 g 标况下气体体积 44.8 L 22
2、.4 L 44.8 L 结论： (1)化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其粒子数目之比，等于其物质的量之比。 (2)对于有气体参加的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比等于其体积之比。 2物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤 3计算实例 (1)已知量、未知量均以物质的量计算 例 1 5.4 g 铝与足量 NaOH 溶液反应生成的氢气在标准状况的体积是多少？ 答案 设：生成标准状况下氢气的物质的量为 n(H2) n(Al)mAl MAl 5.4 g 27 g mol 10.2 mol 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 2 3 02 mol n(H2) 2 0.2 mol
3、3 nH2 n(H2)0.3 mol V(H2)n(H2) Vm0.3 mol22.4 L mol 16.72 L 答：生成标准状况下氢气的体积是 6.72 L。 (2)已知量、未知量单位不一致的计算 例 2 医疗上颇为流行的“理疗特效热”，就是利用铁缓慢氧化放出均匀、稳定的热，使患 处保持温热状态。若 56 g 铁粉完全氧化成氧化铁，则需要消耗标况下氧气的体积为多少？ 答案 设：需要消耗标况下氧气的体积为 V(O2) 由反应方程式 4Fe 3O2=2Fe2O3 456 g 322.4 L 56 g V(O2) 则564 g 56 g 322.4 L VO2 V(O2)322.4 L56 g
4、456 g 16.8 L。 答：需要消耗标况下氧气的体积为 16.8 L。 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。 二、化学计算中的常用方法 1关系式法 当已知量和未知量之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知量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
5、 写出发生反应的化学方程式，根据量的关系写出关系式。 (2)根据原子守恒确定关系式 例 3 把一定量的 CO 还原 Fe2O3生成的 CO2通入到澄清石灰水中，得 10 g 沉淀，那么参加 反应的 CO 的质量是 g。 答案 2.8 解析 (1)根据化学方程式确定关系： 3COFe2O3= 2Fe3CO2 CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O 则关系式为 3CO3CO23CaCO3 即 COCaCO3 (2)利用关系式进行计算 CO CaCO3 28 100 m(CO) 10 g 则 28 mCO 100 10 g m(CO)2.8 g。 2守恒法 (1)反应前后元素种类、质量、原子个数不变
6、。 例 4 4.6 g 钠在空气中久置，最终得到 Na2CO3的质量是 g。 答案 10.6 解析 钠在空气中最终转化为 Na2CO3的过程中钠的原子个数不变，可得关系式： 2Na Na2CO3 223 106 4.6 g m(Na2CO3) 则223 4.6 g 106 mNa2CO3 m(Na2CO3)1064.6 g 223 10.6 g。 (2)还原剂失电子总数氧化剂得电子总数 例 5 用 1 mol L 1 的 Na2SO3溶液 30 mL 恰好将 210 2 mol 的 XO 4还原， 已知氧化产物为 SO2 4，则元素 X 在还原产物中的化合价为 。 答案 4 解析 氧化还原反应
7、中得失电子总数相等，设元素 X 在还原产物中的化合价为 x，则有： 1 mol L 10.03 L(64)2102 mol(7x)，解得 x4。 3差量法 根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出所谓的“理论差量”，如反应前后的 质量差、物质的量差、气体体积差等，该差量与反应物的有关量成正比。差量法就是借助这 种比例关系求解的方法。 例 6 把铁棒插入 CuSO4溶液，一段时间后取出，铁棒质量增加了 4 g，参加反应的 Fe 的质 量为 。 答案 28 g 解析 FeCuSO4=FeSO4Cu m 56 g 64 g 64 g56 g8 g m(Fe) 4 g 则 56 g mFe 8
8、 g 4 g，m(Fe)28 g。 4方程组法 一般方程组法用于解决两种物质的混合物计算，一般读题时能找到两个已知量时，均可以利 用二元一次方程组进行求算未知量。 例7 把1.1 g 铁、 铝混合物溶于200 mL 5 mol L 1盐酸中， 反应后盐酸的浓度变为4.6 mol L1(溶 液体积变化忽略不计)。求： (1)反应中消耗 HCl 的物质的量。 (2)该混合物中铝、铁的物质的量。 答案 (1)消耗 HCl 的物质的量：0.2 L5 mol L 10.2 L4.6 mol L10.08 mol。 (2)设 Al、Fe 的物质的量分别为 x、y。 2Al 6HCl=2AlCl33H2 2
9、 6 x 3x Fe 2HCl=FeCl2H2 1 2 y 2y 27 g mol 1x56 g mol1y1.1 g， 3x2y0.08 mol 解得：x0.02 mol，y0.01 mol。 即 n(Al)0.02 mol；n(Fe)0.01 mol。 (1)有关化学方程式计算的等式关系 各物质的化学计量数之比各物质的物质的量之比各物质构成粒子的粒子数之比相同条 件下气体的体积之比。 (2)化学计算中常用方法 守恒法(质量守恒、电荷守恒、电子守恒) 差量法(质量差值法、体积差值法) 关系式法(利用元素守恒建立关系式、利用方程式建立关系式、利用电子守恒建立关系式) 方程组法(两个已知量求解混
10、合物中两种物质的未知量) 1标准状况下，3.25 g 锌与足量的盐酸反应生成 x L 氢气，下列比例式正确的是( ) AZn2HCl=ZnCl2H2 1 mol 1 mol 3.25 g x L BZn2HCl=ZnCl2H2 65 g 1 L 3.25 g x L CZn2HCl=ZnCl2H2 1 mol 22.4 L 0.05 mol x L DZn2HCl=ZnCl2H2 65 g 1 mol 3.25 g x L 答案 C 解析 比例式应注意单位要“上下一致，左右对应”。 2(2019 合肥高一检测)0.56 g 氧化钙恰好与 20 mL 盐酸反应，则此盐酸的物质的量浓度是 ( )
11、A0.10 mol L 1 B0.20 mol L 1 C0.50 mol L 1 D1.00 mol L 1 答案 D 解析 CaO2HCl=CaCl2H2O 56 g 2 mol 0.56 g c(HCl)2010 3 L 则： 56 g 0.56 g 2 mol cHCl2010 3 L 解得 c(HCl)1.00 mol L 1。 3向 500 mL NaOH 溶液中投入 10.8 g Al，二者恰好完全反应，试计算： (1)Al 的物质的量； (2)参加反应的 NaOH 的物质的量和溶液中 NaOH 的物质的量浓度； (3)在标准状况下生成 H2的体积。 答案 (1)Al 的摩尔质量
12、是 27 g mol 1， n(Al) 10.8 g 27 g mol 10.4 mol。 (2)设参加反应的 NaOH 物质的量是 n。 2Al 2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 2 2 0.4 mol n 2 0.4 mol 2 n，n0.4 mol c(NaOH)0.4 mol 0.5 L 0.8 mol L 1。 (3)设在标准状况下生成 H2的体积是 V。 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2 2 mol 322.4 L 0.4 mol V V0.4 mol322.4 L 2 mol 13.44 L。 4(2019 银川一中高一期末)已知实验室在加热条件下制取 Cl
13、2的化学方程式为 MnO2 4HCl(浓)= MnCl2Cl22H2O，将 8.7 g MnO2与足量浓盐酸混合加热，反应生成氯气 的体积(标准状况)是 ；被氧化的 HCl 的质量是 。 答案 2.24 L 7.3 g 解析 浓盐酸足量，产生 Cl2的体积和被氧化的 HCl 的质量都是由 8.7 g MnO2决定的。根据 反应 MnO24HCl(浓)= MnCl2Cl22H2O 中氯元素化合价的变化可知，4 mol HCl 中 只有 2 mol HCl 被氧化为 Cl2；8.7 g MnO2的物质的量 8.7 g 87 g mol 10.1 mol，设反应生成 Cl2 的体积为 V，被氧化的 HCl 的质量为 x，则有： MnO24HCl(浓)= MnCl2Cl22H2O2HCl(被氧化) 1 mol 22.4 L 236.5 g 0.1 mol V x 列比例式： 1 mol 0.1 mol 22.4 L V ， 1 mol 0.1 mol 236.5 g x 解得 V2.24 L，x7.3 g。 反应生成的 Cl2在标准状况下的体积为 2.24 L，被氧化的 HCl 的质量是 7.3 g。