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

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