1、第2课时物质的量在化学方程式计算中的应用学习目标核心素养1复习回顾有关物质的量n与微粒数N、物质的质量m、气体体积V、溶液浓度c间的计算公式，巩固以物质的量为中心的各物理量之间的换算方法。2掌握物质的量在化学方程式计算中的一般方法和步骤。能逐步熟练在计算中应用物质的量，掌握计算的技巧和方法。1通过对“物质的量相关公式”的回顾，提升定量探究的学习能力及证据推理意识。2通过对“物质的量在化学方程式中的计算”的学习，提升逻辑思维能力和计算能力。新课情境呈现 物质是由原子、分子、离子等粒子构成的，物质之间的化学反应也是这些粒子按一定的数目关系进行的。化学方程式中的化学计量数可以明确地表示出化学反应中粒
2、子之间的数目关系。例如：由此可以看出，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。因此，将物质的量(n)、摩尔质量(M)、物质的量浓度(c)和气体摩尔体积(Vm)应用于化学方程式进行计算时，定量研究化学反应中各物质之间的关系会更加方便。让我们走进教材，学习物质的量在化学方程式计算中的应用。课前素能奠基 知识回顾1在化学变化前后，原子的_种类_和_个数_都保持不变，所以任何化学反应都遵循_质量守恒_定律。2在标准状况下，46 g钠和足量的水反应生成H2的质量为_2_g_，即2 mol钠和足量的水反应，生成H2的物质的量为_1_mol，其体积为_22.4_L。新知预习一、物质的量与
3、各物理量之间的关系1图示关系2计算公式(1)已知物质的质量：n(B)_；(2)已知标准状况时的气体体积：n(B)_；(3)已知物质的粒子数：n(B)_；(4)已知溶液中的物质的量浓度：n(B)_c(B)VB(aq)_。二、化学方程式中化学计量数与各化学计量间的关系2Na 2H2O = 2NaOHH2计量数之比： 2 2 2 1扩大NA倍： 2NA 2NA 2NA NA物质的量之比： 2 mol 2 mol 2 mol 1 mol质量之比： 46 g 36 g 80 g 2 g结论：化学方程式中化学计量数之比等于_粒子个数_之比，也等于_物质的量_之比，对于有气体参与的反应还等于_体积_之比。预
4、习自测1把一小块钠放入足量水中，会发生如下反应：2Na2H2O=2NaOHH2。下列有关该反应的说法正确的是(D)A反应中Na与NaOH的质量相等B反应中H2O和H2的质量相等C反应中H2O和H2的质量之比为21D反应中Na与NaOH的物质的量之比为11解析：根据反应方程式，反应中Na和NaOH的质量比为2340，Na和NaOH的物质的量比为11，A错，D正确；反应中H2O和H2的质量比181，B、C错。2对于反应：2A(g)2B(g)=3C(g)D(g)，化学计量数之比与下列各项不等的是(C)A分子数之比B物质的量之比C质量之比D体积之比(同温同压)解析：方程式中化学计量数之比等于物质的量之
5、比，等于分子数之比，等于相同状态下气体体积比，只有C合题意。3铁粉可与高温水蒸气反应，若反应后得到的干燥固体质量比反应前铁粉的质量增加为32 g，则参加反应的铁粉的物质的量是(C)A0.5 molB1 molC1.5 molD2 mol解析：反应后得到的干燥固体质量比反应前铁粉的质量增加为32 g，即固体增重了32 g，设参加反应的铁为x mol，则3Fe4H2O(g)Fe3O44H2m3 mol 64 gx mol 32 g解得x1.5，故选C。4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 molL1氢氧化钠溶液中恰好完全
6、反应，充分反应后生成的气体为3V L。下列说法正确的是(B)A原铁和铝的物质的量相等B原盐酸的浓度为2 molL1C铁加入盐酸中的离子方程式为2Fe6H=3Fe33H2D盐酸与氢氧化钠溶液的物质的量浓度之比为13解析：Fe与盐酸反应生成氢气的物质的量：n(H2) mol，Al与NaOH反应生成氢气的物质的量n(H2) mol，NaOH的物质的量为2 molL10.1 L0.2 mol，由 mol0.3 mol得V2.24 L，所以n(Fe)0.1 moln(Al)0.2 molc(HCl)2 molL1，c(NaOH)2 molL1，故选B。5标准状况下，2.8 g铁与足量的稀硫酸反应生成a
7、L氢气，下列关系正确的是(C)AFeH2SO4=FeSO4H21 mol 1 mol2.8 g a LBFeH2SO4=FeSO4H256 g 1 L2.8 g a LCFeH2SO4=FeSO4H21 mol 22.4 L0.05 mol a LDFeH2SO4=FeSO4H256 g 2 g2.8 g a L解析：根据化学方程式计算时，计量单位必须满足“上下一致，左右相当”。6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。解析：(1)A
8、l的摩尔质量是27 gmol1，n(Al)0.4 mol。(2)设参加反应的NaOH物质的量是n。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22 20.4 mol n，n0.4 molc(NaOH)0.8 molL1(3)设在标准状况下生成H2的体积是V。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22 mol 322.4 L0.4 mol VV13.44 L答：(1)铝的物质的量为0.4 mol。(2)参加反应的NaOH的物质的量是0.4 mol，溶液中NaOH的物质的量浓度是0.8 molL1。(3)标准状况下生成H2的体积为13.44 L。课堂素能探究 知识点 物质的量在化学方程式中的
9、应用1计算步骤将已知物理量转化为物质的量 设所求物质的物质的量为n(X) 写出相关的化学方程式 在有关物质的化学式下面标出已知量和未知量 列出比例式 根据比例式求解 简明地写出答案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：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VHCl(aq)。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的质
10、量时就写成：m(NaOH)c(NaOH)VNaOH(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。3物质的量应用于化学方程式计算时的注意事项(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(标准状况)表示，但要注意物质的量与其他各物理量之间的换算关系；只要做到计量单位“上下一致，左右相当”即可。4化学计算中常用的三种方法(1)关系式法当已知物和未知物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”。如：把CO还原
11、Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中，求生成沉淀的量，根据化学方程式知：3CO3CO23CaCO3即COCaCO3。(2)守恒法质量守恒宏观特征：反应前后元素的质量守恒。微观守恒：反应前后各元素的原子个数守恒。得失电子守恒氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。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。.离子方程式中，反应物所带电荷总数与生成物所带电荷总数相等且电性相同。(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“理论差量”，如反应前后的质量差、物质的量差、气体体积差等。该差量的大小与反应物的有关量成正比。差量法就是借助这种比例
12、关系，解决一定量变的计算题。例如，把一铁棒插入CuSO4溶液中，过一段时间取出，铁棒质量增加了4 g，据此可求出参加反应的Fe的质量。FeCuSO4=FeSO4Cum(质量增加)56 64 64568m(Fe)28 g 4 g典例镁铝合金具有很好的强度、刚性和尺寸稳定性，常用来制作又轻又薄的笔记本电脑、手机等的外壳。把10.2 g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中，在标准状况下生成6.72 L氢气。试计算：(1)该合金中铝的质量分数是_52.9%_。(2)该合金中镁与铝的物质的量之比是_11_。(3)该合金溶于足量的盐酸中，标准状况下产生氢气的体积是_11.2_L_。解析：(1)把镁铝合金的粉
13、末放入过量的烧碱溶液中，镁不反应，只有铝能与氢氧化钠溶液反应。设铝的物质的量为n(Al)，则：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22 mol 322.4 Ln(Al) 6.72 L解得：n(Al)0.2 mol，m(Al)0.2 mol27 gmol15.4 g，铝的质量分数为100%52.9%。(2)m(Mg)10.2 g5.4 g4.8 g，n(Mg)0.2 mol，则n(Al)n(Mg)11。(3)设由铝生成的氢气为V1(H2)，由镁生成的氢气为V2(H2)，由铝和镁与盐酸的反应可知：2Al6HCl=2AlCl33H22 mol 322.4 L0.2 mol V1(H2)解得：
14、V1(H2)6.72 L，Mg2HCl=MgCl2H21 mol 22.4 L0.2 mol V2(H2)解得：V2(H2)4.48 L，V总(H2)V1(H2)V2(H2)6.72 L4.48 L11.2 L。变式训练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(D)A0.10 molL1B0.20 molL1C0.50 molL1D1.00 molL1解析：0.56 g CaO恰好与20 mL盐酸完全反应，则有CaO2HCl=CaCl2H2O56 g 2 mol0.56 g n(HCl)n(HCl)0.02 mol，则c(HCl)1 molL1，故选D。名师博客呈现
15、 摩尔电子质量的定义与计算1摩尔电子质量：某物质在反应中转移1摩尔电子时该物质消耗的质量，单位是“克/摩尔电子”或“g/mol e”。如Mg的摩尔电子质量为 g/mol e12 g/mol e，Al的摩尔电子质量为 g/mol e9 g/mol e。2平均摩尔电子质量：由两种或两种以上的物质组成的混合物在反应中转移1摩尔电子时引起的质量改变，如2 g金属混合物生成2.24 L H2(标准状况)，则平均摩尔电子质量为10 g/mol e。即时训练由铁、锌、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物10 g，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下的体积为11.2 L，则混合物中一定含有的金属是(C)A铁B
16、锌C铝D镁解析：已知10 g金属与酸反应产生11.2 L H2，要确定金属的组成，有以下几种思路和方法：方法一(关系式法)：由MH2(M为金属，n为生成物中金属元素的化合价)可以算出，产生标准状况下11.2 L H2时，需要各金属的质量分别是m(Zn)32.5 g，m(Fe)28 g，m(Mg)12 g，m(Al)9 g10 g。即只有当Al与其他任意一种金属混合时才合理。方法二(平均相对原子质量法)：先假定所有金属化合价为2价，列比例式求出混合物的平均摩尔质量，即10：r11.222.4，则r20，Mr(Zn)、Mr(Fe)、Mr(Mg)均大于20。铝视为2价时，相对原子质量可折算为2718
17、20，则必含Al。方法三(平均摩尔电子质量法)：生成11.2 L H2需转移1 mol e，即金属的平均摩尔电子质量为10 gmol1 e，其中Mg、Fe、Zn、Al的平均摩尔电子质量分数为12 gmol1 e、28 gmol1 e、32.5 gmol1 e和9 gmol1 e，只有Al的小于10 gmol1 e，故一定含有Al。课堂达标验收 1对于反应aAbB=cCdD(A、B、C、D表示物质的化学式，a、b、c、d为化学方程式中的化学计量数)，下列说法不正确的是(D)A如果质量为m1的A与质量为m2的B恰好完全反应，则生成的C、D的质量之和一定等于(m1m2)B参加反应的A和B中的原子总数
18、一定等于生成的C和D的原子总数C(ab)不一定等于(cd)DA和B中的元素种类，不一定等于C和D中的元素种类解析：化学反应的本质是把反应物中旧分子拆成原子，再把原子重新组合成生成物中的分子，反应过程中元素种类不会改变，所以选D。2将1 mol Na和1 mol Al的混合物投入足量水中，产生的气体在标准状况下的体积为(D)A11.2 LB22.4 LC33.6 LD44.8 L解析：Na、Al混合物投入水中发生反应有：2Na2H2O=2NaOHH2，2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，n(H2)n(Na)n(Al)1 mol1 mol2 molV(H2)2 mol22.4 Lmol
19、144.8 L。3铝分别与足量的稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，当两个反应放出的气体在相同状况下体积相等时，反应中消耗的HCl和NaOH的物质的量之比为(A)A31B21C11D13解析：设生成氢气各1 mol，据反应2Al6HCl=2AlCl33H2，耗盐酸n(HCl)2 mol，据反应2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，耗氢氧化钠n(NaOH) mol，n(HCl)n(NaOH)231，所以选A。4将一定质量的锌片放入500 mL CuSO4溶液中，二者恰好完全反应，待充分反应后取出锌片，洗净后称量，发现锌片比原来减轻了0.5 g，则该CuSO4溶液的物质的量浓度为(B)A0.5 m
20、olL1B1 molL1C1.5 molL1D2 molL1解析：设CuSO4的物质的量为x mol，据反应ZnCuSO4=ZnSO4Cum1 mol 1 gx mol 0.5 g则有解得x0.5 molc(CuSO4)1 molL1。5把6.5 g锌加入50 g 20%的稀硫酸中，求算生成标准状况下氢气的体积。(1)阅读题目分析，在进行本题的求算时，需要进行过量分析吗？(2)根据计算型题目的解题流程，求算生成标准状况下氢气的体积。解析：(1)此题将反应中两种反应物的量都已给出，则应先通过计算判断两种反应物是否恰好完全反应。如果不是恰好完全反应，应判断哪种物质有剩余，然后根据完全反应的量来计算。(2)设6.5 g锌完全反应需要H2SO4的质量为x，则有ZnH2SO4=ZnSO4H265 986.5 g xx9.8 g因为9.8 g50 g20%10 g，所以H2SO4过量，应按锌来计算。ZnH2SO4=ZnSO4H265 g 22.4 L6.5 g V(H2)V(H2)2.24 L
