化学必修 第一册第二单元 溶液组成的定量研究第2课时导学案

这是一份化学必修 第一册第二单元 溶液组成的定量研究第2课时导学案，共9页。

1．物质的量相关概念的关系：
2．物质的量在化学方程式计算中的应用：
化学方程式 2H2 ＋ O2 eq \(=====,\s\up7(点燃)) 2H2O(g)
计量数之比： 2 ∶ 1 ∶ 2
物质微粒数之比： 2 ∶ 1 ∶ 2
扩大NA： 2NA ∶ NA ∶ 2NA
物质的量之比： 2 ml ∶ 1_ml ∶ 2_ml
eq \a\vs4\al(标准状况下,体积之比) ： 44.8 L ∶ 22.4_L ∶ 44.8_L
eq \a\vs4\al(相同状况下,体积之比) ： 2 ∶ 1 ∶ 2
1．(知识关联)“化学反应前后质量是守恒的，那么物质的量也肯定守恒”，这种说法对吗？为什么？
提示：不对。化学方程式中各物质的物质的量之比＝各物质的化学计量数之比，所以，化学反应后物质的量可能增大，可能减小，也可能不变。
2．(情境思考)甲、乙两位同学就物质的量应用于化学方程式计算，产生了以下讨论：
你同意哪位同学的说法？举例说明。
提示：甲、乙两位同学的观点均不全面。若题目所给物质的物理量单位不一致，换算成同一个单位，有时显得很烦琐，这时只要做到各个量的单位“上下一致，左右相当”即可。如：
物质的量在化学方程式计算中的应用
1．计算步骤：
2．有关物质的量的计算中的“三个规范”：
(1)书写规范：各种符号的书写要规范，大写字母与小写字母的意义各不相同。如“M”表示摩尔质量，而“m”表示质量，“N”表示微粒数，而“n”表示物质的量。
(2)符号规范：
①设未知数直接用各物理量的符号表示，且要注明物质(或粒子)的符号。如设参加反应HCl溶液的体积为V[HCl(aq)]。
②各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量用符号表示。如已知NaOH溶液的体积和物质的量浓度，求NaOH溶液的质量时就写成：m(NaOH)＝c(NaOH)×V[NaOH(aq)]×M(NaOH)。
(3)单位规范：把已知量代入计算式中计算时都要带单位且单位要统一。
(思维升华)观察化学方程式及各物质对应的物理量，思考并回答相关问题。
Zn ＋ 2HCl === ZnCl2 ＋ H2↑
65 g 2 ml 1 ml 22.4 L
m(Zn) n(HCl) n(ZnCl2) V(H2)
则有 eq \f(65 g,m（Zn）) ＝ eq \f(2 ml,n（HCl）) ＝ eq \f(1 ml,n（ZnCl2）) ＝ eq \f(22.4 L,V（H2）) ，
(1)为什么利用化学方程式进行计算时，同一种物质的单位必须统一，而不同的物质则不必统一？(证据推理与模型认知)
提示：同一种物质用不同的物理量表示时，比例是相同的。例如1 ml锌和65 g锌完全相同。
(2)判断上述反应是在常温常压下发生吗？说明你的判断理由。(证据推理与模型认知)
提示：不是。因为在计算中1 ml氢气的体积是22.4 L，说明一定不是在常温常压下进行的。
【合作探究】
(教材二次开发)教材中描述的化学反应中的计量关系如下：
eq \b\lc\ \rc\}(\a\vs4\al\c1(微粒数,,质量,,标准状况下,,气体体积,,物质的量,,浓度与体积)) eq \a\vs4\al(已知,物质) —— eq \a\vs4\al(物质的,,量之比) —— eq \a\vs4\al(未知,物质) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(微粒数,,质量,,标准状况下,,气体体积,,物质的量,,浓度与体积))
根据如上计量关系，某同学计算用锌与盐酸反应制得标准状况下的氢气4.48 L，需2 ml·L－1的盐酸多少mL？解法如下：
Zn＋ 2HCl===ZnCl2＋ H2↑
1 L 22.4 L
V[HCl(aq)] 4.48 L
eq \f(1 L,22.4 L) ＝ eq \f(V[HCl（aq）],4.48 L) ，
V[HCl(aq)]＝ eq \f(1 L×4.48 L,22.4 L) ＝0.2 L
其中盐酸的体积为1 L，是根据HCl的化学计量数是2 ml，然后根据V＝n/c，即V＝ eq \f(2 ml,2 ml·L－1) ＝1 L。
请你判断上述计算过程有无错误？若有，错在哪里？为什么？(证据推理与模型认知)
提示：有错误。其中盐酸的体积与氢气的体积换算关系不对。正确的解法应是氢气的体积与HCl的物质的量的换算关系，然后根据氢气的体积求出HCl的物质的量，然后再根据浓度求出需要的盐酸的体积。
【典例】将20 g含杂质25%的大理石(杂质与盐酸不反应)投入150 mL盐酸中恰好完全反应，计算：
(1)反应生成的CO2的体积(标准状况)；
(2)原盐酸中HCl的物质的量浓度。
【解题指南】解答本题需要注意理解以下两个方面：
(1)代入化学方程式的必须是纯净物的量。
(2)明确相关的物理量和计算方法，利用相关的化学方程式计算。
【解析】n(CaCO3)＝ eq \f(20 g×（1－25%）,100 g·ml－1) ＝0.15 ml。
CaCO3 ＋ 2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
1 ml 2 ml 22.4 L
0.15 ml n(HCl) V(CO2)
eq \f(1 ml,0.15 ml) ＝ eq \f(2 ml,n（HCl）) ＝ eq \f(22.4 L,V（CO2）)
故：n(HCl)＝0.3 ml，V(CO2)＝3.36 L，
c(HCl)＝ eq \f(0.3 ml,0.15 L) ＝2 ml·L－1。
答案：(1)3.36 L (2)2 ml·L－1
【规律方法】物质的量在化学方程式计算中应用的注意事项
(1)化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比，而非质量之比。
(2)计算时，各种物质不一定都用物质的量表示，也可以用质量表示，气态物质还可以用体积表示，但要注意物质的量与其他各物理量之间的换算关系；只要做到“上下一致，左右相当”即可。
已知：①碳酸钠高温下不分解；②碳酸氢钠受热发生分解反应：2NaHCO3 eq \(=====,\s\up7(△)) Na2CO3＋H2O＋CO2↑。充分加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物19 g，完全反应后固体质量减轻了3.1 g，求：
(1)原混合物中碳酸钠的质量是________ g。
(2)在剩余固体中，加入过量盐酸，反应后放出二氧化碳的体积(标准状况)是________ L。
【解析】(1)设混合物中碳酸氢钠的质量为m，则：
2NaHCO3 eq \(=====,\s\up7(△)) Na2CO3＋H2O＋CO2↑ Δm
168 g 106 g 62 g
m 3.1 g
故m＝ eq \f(3.1 g,62 g) ×168 g＝8.4 g，
则碳酸钠的质量为19 g－8.4 g＝10.6 g。
(2)剩余固体为碳酸钠，质量为19 g－3.1 g＝15.9 g，物质的量为 eq \f(15.9 g,106 g·ml－1)
＝0.15 ml，根据碳原子守恒可知，生成二氧化碳的物质的量为0.15 ml，标准状况下的体积为0.15 ml×22.4 L·ml－1 ＝3.36 L 。
答案：(1)10.6 (2)3.36
三言两语话重点
化学方程式中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＝相同条件下的气体的体积之比。
1．(2021·苏州高一检测)为测定K2SO4溶液的浓度，取25.00 mL待测溶液，向其中加入过量的BaCl2溶液，充分反应后过滤并干燥，得到BaSO4沉淀1.165 g，则该K2SO4溶液的物质的量浓度为( )
A．0.200 0 ml·L－1 B．0.100 0 ml·L－1
C．0.500 0 ml·L－1 D．0.020 0 ml·L－1
【解析】选A。发生反应方程式为K2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2KCl，n(BaSO4)＝ eq \f(m,M) ＝ eq \f(1.165 g,233 g·ml－1) ＝0.005 ml，n(K2SO4)＝0.005 ml，c(K2SO4)＝ eq \f(n,V)
＝ eq \f(0.005 ml,0.025 L) ＝0.200 0 ml·L－1，A项正确。
2．(2021·无锡高一检测)某物质的量浓度为0.05 ml·L－1的金属氯化物溶液
20 mL，恰好与20 mL 0.15 ml·L－1的AgNO3溶液完全反应，则该氯化物中金属的化合价为( )
A．＋1 B．＋2 C．＋3 D．＋4
【解析】选C。设该金属氯化物为AClx，与AgNO3反应的关系为AClx～xAgNO3， eq \f(1,0.05×0.02) ＝ eq \f(x,0.15×0.02) ，得x＝3，则A的化合价为＋3价，C项正确。
3．(2021·常州高一检测)CuCO3和CuCO3·Cu(OH)2的混合物34.6 g，可恰好完全溶解于300 mL 2 ml·L－1的盐酸中，若加热分解等量的这种混合物可得CuO的质量是( )
A．16 g B．19.2 g C．24 g D. 30.6 g
【解析】选C。CuCO3和CuCO3·Cu(OH)2溶于HCl，生成CuCl2，由氯守恒知，n(HCl)＝2 ml·L－1×0.3 L ＝ 0.6 ml，n(Cu)＝0.3ml，加热分解时，所得n(CuO)＝0.3 ml，m(CuO)＝0.3 ml×80 g·mL－1＝24 g，C项正确。
【补偿训练】
1．(2021·南通高一检测)为测定某铜器表面Cux(OH)yClz(Cu为＋2价，x、y、z为正整数)的组成，现进行如下实验：取少量Cux(OH)yClz，将其完全溶解于稀硝酸中，将所得溶液分成两等份。向其中一份滴加足量AgNO3溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、干燥，得到固体0.143 5 g。向另一份中加入0.100 0 ml·L－1EDTA(已知Cu2＋与EDTA反应的化学计量数比为1∶1)，恰好完全反应时消耗EDTA 20 mL。则Cux(OH)yClz的化学式中y的值为( )
A．1 B．2 C．3 D．4
【解析】选C。n(Cl－)＝ eq \f(m,M) ＝ eq \f(0.143 5 g,143.5 g·ml－1) ＝0.001 ml，n(Cu2＋)＝n(EDTA)＝0.1 ml·L－1 ×0.020 L ＝ 0.002 ml，n(Cl－)∶n(Cu2＋)＝0.001 ml∶0.002 ml ＝1∶2，由电荷守恒有2c(Cu2＋)＝c(OH－)＋c(Cl－)，c(OH－) ＝0.003 ml，x∶y∶z＝0.002∶0.003∶0.001＝2∶3∶1，y＝3，C项正确。
2．将28 g铁粉放入100 mL 0.1 ml·L－1的CuSO4溶液中，充分反应后析出的铜的质量为( )
A．32 g B．6.4 g C．0.64 g D．3.2 g
【解析】选C。n(Fe)＝ eq \f(28 g,56 g·ml－1) ＝0.5 ml，n(CuSO4)＝0.100 L×0.1 ml·L－1＝0.01 ml，由CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu，可知Fe过量，所以应该按照CuSO4的量进行计算。n(Cu)＝n(CuSO4)＝0.01 ml，m(Cu)＝0.01 ml×64 g·ml－1＝
0.64 g。
3．在催化剂存在下发生反应：4NH3＋5O2 eq \(=====,\s\up7(Pt),\s\d5(△)) 4NO＋6H2O，完成下列计算：10 ml NH3和10 ml O2反应生成8 ml NO，过量的氨溶于产物水中成为氨水，则该氨水中氨的质量分数是多少？
【解析】设参加反应的氨气为n ml、生成的水为b ml，则：
4NH3＋5O2 eq \(=====,\s\up7(Pt),\s\d5(△)) 4NO ＋ 6H2O
4 ml 4 ml 6 ml
n ml 8 ml b ml
所以4∶4＝n ml∶8 ml，解得n＝8，
4∶6＝8 ml∶b ml，解得b＝12，
故剩余氨气为10 ml－8 ml＝2 ml，
所得氨水的质量分数为 eq \f(2 ml×17 g·ml－1,2 ml×17 g·ml－1＋12 ml×18 g·ml－1) ×100%＝13.6%。
答：该氨水中氨的质量分数是13.6%。
答案：13.6%
4．(2021·苏州高一检测)摩尔盐是一种重要的化工原料，化学组成可表示为x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O。为确定摩尔盐的组成，进行如下实验：
步骤一：称取一定量的新制摩尔盐，溶于水配制成100.00 mL溶液A。
步骤二：准确量取25.00 mL溶液A，加入足量BaCl2溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥，得白色固体2.330 g。
步骤三：另取25.00 mL溶液A，加入0.050 00 ml·L－1KMnO4酸性溶液，发生反应：
Fe2＋＋MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4)) ＋H＋―→Fe3＋＋Mn2＋＋H2O(未配平)。当两者恰好完全反应时，消耗KMnO4溶液的体积为20.00 mL。
(1)步骤一中，必须使用到的玻璃仪器有玻璃棒、胶头滴管、烧杯和__________。
(2)检验溶液A中含有NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 的实验方法是________________________________
___________________________________________________________________。
(3)步骤二中，证明所加BaCl2溶液已经过量的实验方法为____________________
___________________________________________________________________。
(4)通过计算确定摩尔盐中x∶y的值(写出计算过程)。
【解析】(1)配制溶液需要用到一定规格的容量瓶。(2)NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 的检验：加入OH－与NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 在加热条件下反应生成NH3，NH3是唯一的碱性气体，通过石蕊、酚酞或pH试纸来测定气体是否显碱性，从而来判断NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 的存在。(3)当加入BaCl2已过量时，说明溶液中已没有SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ，故再加入BaCl2时，将看不到BaSO4白色沉淀。(4)步骤二中，加入BaCl2生成的白色固体为BaSO4，通过BaSO4可以计算出100 mL中SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 的物质的量。步骤三，通过酸性KMnO4的消耗量，可以计算出Fe2＋的物质的量。x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O中“x＋y”表示SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) 的物质的量，“y”表示Fe2＋的物质的量，由此可以解出x、y。
答案：(1)100 mL容量瓶
(2)向溶液中加入NaOH溶液，加热，产生的气体若能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则说明溶液中有NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))
(3)取上层澄清溶液，继续加入BaCl2溶液，若不出现白色沉淀，则说明所加BaCl2已经过量
(4)25.00 mL 溶液中，
n(SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) ) ＝n(BaSO4)＝ eq \f(2.330 g,233 g·ml－1) ＝0.01 ml
5Fe2＋～MnO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(4))
25．00 mL溶液中，
n(Fe2＋)＝5×0.050 00 ml·L－1×20.00×10－3 L ＝ 0.005 ml
n(SO eq \\al(\s\up1(2－),\s\d1(4)) )＝x＋y＝0.01 ml
由n(Fe2＋)＝y＝0.005 ml，得x＝0.01 ml－0.005 ml＝0.005 ml
x∶y＝0.005 ml∶0.005 ml＝1∶1