高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三节 物质的量第2课时学案
展开第2课时 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.以物质的量为中心的转化
2.化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系
2CO + O2 2CO2
化学计量数 2
扩大NA倍 2NA
物质的量 2 mol
质量 56 g
标况下气体体积 44.8 L
结论:
(1)同一个化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其 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也等于其 之比。
3.物质的量应用于化学方程式计算中的基本步骤
4.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下的体积是多少?
(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,则需要消耗标准状况下氧气的体积为多少?
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。
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。
二、化学计算中的其他常用方法
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
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1 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。
2.守恒法
(1)反应前后元素种类、质量、原子个数不变。
例2 4.6 g钠在空气中久置,最终得到Na2CO3的质量是________g。
(2)还原剂失电子总数=氧化剂得电子总数
例3 用1 mol·L-1的Na2SO3溶液30 mL恰好将2×10-2 mol的XO还原,已知氧化产物为
(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 mol·L-1的K2SO4溶液中,c(K+)+c(H+)=2c(SO)+c(OH-)。
例4 某溶液中只含有Na+、Al3+、Cl-、SO四种离子,已知前三种离子的个数比为3∶2∶1,则溶液中Al3+和SO的个数比为( )
A.1∶2 B.1∶4
C.3∶4 D.3∶2
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5 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________。
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6 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·
L-1(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。
(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
①守恒法(质量守恒、电荷守恒、电子守恒)
②差量法(质量差值法、体积差值法)
③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)
④方程组法(两个已知量求解混合物中两种物质的未知量)
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:2NaHCO3Na2CO3+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。
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( )
A.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
1 mol 1 mol
3.25 g x L
B.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
65 g 1 L
3.25 g x L
C.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
1 mol 22.4 L
0.05 mol x L
D.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
65 g 1 mol
3.25 g x L
2.0.56 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( )
A.0.10 mol·L-1 B.0.20 mol·L-1
C.0.50 mol·L-1 D.1.00 mol·L-1
3.某铁的氧化物(FexO)1.52 g溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下112 mL Cl2,恰好将Fe2+完全氧化。x值为( )
A.0.80 B.0.85
C.0.90 D.0.93
4.已知实验室在加热条件下制取Cl2的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,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________。
题组一 应用化学方程式计算
1.在500 mL NaOH溶液中加入足量铝粉,反应完全后共收集到标准状况下的气体33.6 L,该NaOH溶液的浓度为( )
A.1.0 mol·L-1 B.2.0 mol·L-1
C.1.5 mol·L-1 D.3.0 mol·L-1
2.(2021·河南范县第一中学高一月考)将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol·L-1氯化铁溶液中充分反应(忽略溶液体积变化),下列分析正确的是( )
A.铁粉有剩余
B.Cl-浓度减小
C.向溶液中滴入无色KSCN溶液,溶液变红色
D.反应液质量增加5.6 g
题组二 关系式法和方程组法计算
3.将5.0 g碳酸钙加入到足量的盐酸中,并将生成的气体全部通入足量的红热的炭中充分反应,得到气体的体积(标准状况下)为( )
A.1.12 L B.2.24 L
C.11.2 L D.22.4 L
4.11.0 g铁、铝混合物与足量的盐酸反应,生成标准状况下的氢气8.96 L,则混合物中Fe与Al的物质的量之比为( )
A.1∶2 B.2∶1
C.1∶1 D.2∶3
题组三 差量法与极限分析
5.若3.6 g某金属与足量盐酸充分反应,放出4.48 L(标准状况下)H2,则该金属可能是( )
A.Al B.Mg
C.Fe D.Zn
6.工业纯碱中常含有少量的NaCl杂质,某化学兴趣小组取a g工业纯碱样品与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得b g固体。则该样品中纯碱的质量分数是( )
A.×100%
B.×100%
C.×100%
D.×100%
题组四 守恒法
7.将a g Fe2O3、Al2O3样品溶解在过量的100 mL 0.05 mol·L-1的盐酸中,然后向其中加入NaOH溶液使Fe3+、Al3+刚好完全沉淀,消耗NaOH溶液100 mL,则NaOH溶液的浓度为( )
A.0.1 mol·L-1 B.0.2 mol·L-1
C.0.05 mol·L-1 D.无法计算
8.某温度下,已知Cl2与NaOH溶液反应的产物有NaClO、NaClO3、NaCl,若生成的NaClO与NaClO3的物质的量之比为4∶1,则被氧化与被还原的氯元素的物质的量之比为( )
A.5∶1 B.1∶5
C.5∶9 D.9∶5
9.(2021·乐山沫若中学高一月考)在等体积的NaCl、MgCl2、AlCl3三种溶液中,分别加入等量的AgNO3溶液,恰好都完全反应,则以上三种溶液的物质的量浓度之比为( )
A.1∶2∶3 B.3∶2∶1
C.1∶1∶1 D.6∶3∶2
10.把过量铁屑加入FeCl3、CuCl2的混合溶液中,反应结束后,称得剩余固体的质量与所加铁屑的质量相等。则原溶液中FeCl3与CuCl2的物质的量之比是( )
A.7∶2 B.3∶2
C.2∶3 D.2∶7
11.将铁加入100 mL某浓度的盐酸中恰好完全反应,反应后生成的气体为V L(标准状况下),将铝加入100 mL 2 mol·L-1氢氧化钠溶液中恰好完全反应,充分反应后生成的气体为3V L。下列说法正确的是( )
A.原铁和铝的物质的量相等
B.原盐酸的浓度为2 mol·L-1
C.铁加入盐酸中的离子方程式为
2Fe+6H+===3Fe3++3H2↑
D.盐酸与氢氧化钠溶液的物质的量浓度之比为1∶3
12.某不纯铁片可能含有Mg、Al、Cu等金属杂质,取这种铁片5.6 g与足量的稀盐酸反应,得到0.2 g氢气,则该铁片中( )
A.一定不含金属镁
B.一定含有金属铝
C.一定含有金属铜
D.一定同时含有四种金属
13.化学实验中残余的氯气可以用氢氧化钠溶液吸收,以防污染空气。已知Cl2与NaOH发生反应:Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。若有3.20 g氢氧化钠发生了化学反应,试求:
(1)生成NaCl的质量为________g。
(2)生成NaClO的物质的量为________ mol。
(3)被吸收的氯气在标准状况下的体积为____ L。
14.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属,就铝的这一特殊性质回答下列问题:
(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应,所得H2的体积之比是________。
(2)足量的两份铝分别投入到等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中,相同条件下产生H2的体积之比是________________。
(3)足量的两份铝分别投入到等体积、一定物质的量浓度的HCl、NaOH溶液中,二者产生的H2相等,则HCl和NaOH的物质的量浓度之比是________。
(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L-1的盐酸和NaOH溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后,相同条件下测得生成的气体体积比为V(甲)∶V(乙)=1∶2,则加入铝粉的质量为________(填字母)。
A.5.4 g B.3.6 g
C.2.7 g D.1.8 g
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