1、课时2物质的量在化学方程式计算中的应用课标解读课标要求素养要求1.掌握物质的量在化学方程式计算中的应用。2.学会化学方程式计算的一般方法和步骤。1.宏观辨识与微观探析:能结合实例书写化学方程式,能对化学反应进行描述和符号表征。能用模型、符号等方式认识和解决化学问题。2.证据推理与模型认知:能基于物质的量认识化学变化,从定量的角度认识化学反应。能运用物质的量及相关物理量根据化学方程式进行简单计算,体会定量研究对化学科学的重要作用。知识点物质的量与其他物理量之间的关系1.计算公式a.已知物质的质量:n(B)=m(B)M(B);b.已知标准状况下的气体体积:n(B)=VB(g)Vm;c.已知物质的粒
2、子数:n(B)=N(B)NA;d.已知溶液中溶质的物质的量浓度:n(B)=c(B)VB(aq)。2.物质的量在化学方程式计算中的应用化学方程式遵循质量守恒定律,即在反应前后质量守恒、原子种类和数目守恒。在化学方程式中,可反映出物质的质量关系、粒子数目关系、物质的量关系等。以Na和H2O的反应为例:2Na+2H2O2NaOH+H2化学计量数之比2221扩大6.021023倍26.02102326.02102326.02102316.021023物质的量之比2mol2mol2mol1mol质量之比46g36g80g2g结论:(1)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=各物质的粒
3、子数目之比。(2)对于有气体参加的反应,同温同压下,各气态物质的分子数之比=物质的量之比=体积之比。(3)化学方程式除了可以表示反应物、生成物的粒子数目关系和质量关系外,还可以表示它们的物质的量关系,如H2+Cl22HCl可表示1molH2与1molCl2在点燃的条件下完全反应生成2molHCl。判一判1.化学方程式C+H2O(g)CO+H2可表示1mol碳单质与1mol水蒸气在高温条件下完全反应生成1mol一氧化碳和1mol氢气()2.书写化学方程式时,只要在化学方程式的左右两端写上反应物和生成物即可,如H2OH2+O2()3.体积为22.4L的H2的质量为2g,物质的量为1mol()4.根
4、据分子的物质的量和分子数可计算阿伏加德罗常数()探究点物质的量应用于化学方程式的计算观察下面的化学方程式,及各物质对应的物理量,思考并回答相关问题。CuO+H2Cu+H2O80g22.4L1mol6.021023m(CuO)V(H2)n(Cu)N(H2O)则有:80gm(CuO)=22.4LV(H2)=1moln(Cu)=6.021023N(H2O)。注:H2体积为标准状况下测得。问题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?提示同一种物质用不同的物理量表示时,比例是相同的。问题2:应用物质的量进行化学方程式的计算时,各种物质一定都用物质的量表示吗?
5、提示计算时,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;只要做到两个量的单位“上下一致,左右相当”即可。1.物质的量应用于化学方程式计算类题的解题步骤2.计算过程中的注意事项书写格式规范化: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。单位运用对应化:根据化学方程式计算时,要注意两个量的单位要“上下一致,左右相当”。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。3.有关物质的量计算中的“三个规范”(1)书
6、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”表示粒子数,而“n”表示物质的量。(2)符号规范设未知数可直接用各物理量的符号表示,且要注明物质的符号。如设参加反应的盐酸的体积为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溶液的体积和溶质的物质的量浓度,求NaOH的质量时可写成: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。例镁铝合金具有良好的强度、刚性和稳定性,常用来制作轻薄的笔记本电脑、手机等的外壳。将10.
7、2g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6.72L氢气。试计算:(1)该合金中铝的质量分数是(结果保留一位小数)。(2)该合金中镁与铝的物质的量之比是。(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。答案(1)52.9%(2)11(3)11.2L解析(1)将镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中,镁不反应,只有Al能与NaOH溶液反应,则:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H22mol322.4Ln(Al)6.72L2moln(Al)=322.4L6.72L解得n(Al)=0.2mol,m(Al)=0.2mol27gmol-1=5.4g,铝的质量分数为5.4g
8、10.2g100%52.9%。(2)m(Mg)=10.2g-5.4g=4.8g,n(Mg)=4.8g24gmol-1=0.2mol,则n(Mg)n(Al)=11。(3)设由铝生成的氢气的体积为V1(H2),由镁生成的氢气的体积为V2(H2),根据铝和镁与盐酸的反应:2Al+6HCl2AlCl3+3H22mol322.4L0.2molV1(H2)2mol0.2mol=322.4LV1(H2),解得V1(H2)=6.72L,Mg+2HClMgCl2+H21mol22.4L0.2molV2(H2)1mol0.2mol=22.4LV2(H2),解得V2(H2)=4.48L,V总(H2)=V1(H2)+
9、V2(H2)=6.72L+4.48L=11.2L。1.(2021黑龙江大庆高一期末)Fe、Al混合物与足量盐酸反应,产生标准状况下的气体4.48L。下列说法不正确的是()A.参加反应的Fe、Al共0.2molB.Fe、Al在反应中共失去0.4mol电子C.参加反应的HCl的物质的量为0.4molD.若与足量的稀硫酸反应能产生0.2molH2答案A由题意可知涉及反应为Fe+2HClFeCl2+H2、2Al+6HCl2AlCl3+3H2,生成氢气的物质的量为4.48L22.4L/mol=0.2mol。若全部为Fe,Fe的物质的量为0.2mol,若全部为Al,Al的物质的量为215mol,两种金属的
10、总物质的量不能确定,故A错误;反应中H元素化合价由+1价降低到0价,生成0.2mol氢气,则转移0.4mol电子,故B正确;反应关系为2HClH2,则生成0.2mol氢气,参加反应的HCl的物质的量为0.4mol,故C正确;题给反应实质为金属与氢离子的反应,Fe、Al混合物与足量盐酸反应生成0.2mol氢气,则与足量稀硫酸反应,生成氢气的物质的量也为0.2mol,故D正确。2.(2021湖南邵阳高一期末)将2.3gNa和2.7gAl同时放入一定量的水中,充分反应后得到100mL溶液,则()A.反应会放出大量的热B.反应过程中得到4.48L的气体C.最终得到7.8g的沉淀D.最终得到的溶液中c(
11、NaAlO2)=0.1mol/L答案A2.3gNa的物质的量为n(Na)=2.3g23g/mol=0.1mol,2.7gAl的物质的量为n(Al)=2.7g27g/mol=0.1mol,同时加入足量的水中发生反应:2Na+2H2O2NaOH+H2、2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2,反应后溶质为NaAlO2。Na与水的反应、Al与NaOH溶液的反应,均为放热反应,所以反应会放出大量的热,故A正确;没有说明是否是标准状况,无法计算生成氢气的体积,故B错误;由分析可知,反应后溶质为NaAlO2,没有沉淀生成,故C错误;由化学方程式可知,0.1molAl反应生成0.1molNaAlO
12、2,最终得到的溶液中c(NaAlO2)=0.1mol0.1L=1mol/L,故D错误。1.对于反应aA+bBcC+dD(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()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m1+m2B.参加反应的A和B中的原子总数一定等于生成的C和D中的原子总数C.a+b不一定等于c+dD.反应物A和B中的元素种类和生成物C和D中的元素种类不一定相同答案D2.标准状况下,3.25g锌与足量的盐酸反应生成xLH2,下列列式正确的是()A.Zn+2HClZnCl2+H21mol1mol
13、3.25gxLB.Zn+2HClZnCl2+H265g1L3.25gxLC.Zn+2HClZnCl2+H21mol22.4L0.05molxLD.Zn+2HClZnCl2+H265g2g3.25gxL答案C3.(2021北京朝阳高一期末)250mL2mol/L的稀盐酸与一定量的铁屑充分反应,铁屑全部溶解,生成标准状况下1.12L的氢气,则参加反应的铁屑的质量是()A.2.8gB.5.6gC.11.2gD.78.4g答案A4.将5.0gCaCO3加入足量盐酸中,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.1.12LB.2.24LC.11.2LD.22.4
14、L答案B5.(2021吉林长春高一期末)将Na、Mg、Al各0.3mol分别加入100mL1.0mol/L的盐酸中,产生气体的体积比是()A.123B.632C.311D.111答案C1.(2021河南洛阳高一联考)等质量的下列物质在空气中完全燃烧,增加的质量最多的是()A.NaB.AlC.CuD.Fe答案B设物质的质量均为1g,钠、铝、铜和铁在氧气中的燃烧均为化合反应,消耗氧气的量即增加的质量。1g钠的物质的量为123mol,根据钠原子守恒可知,在空气中生成146molNa2O2,则消耗氧气的物质的量为146mol;1g 铝的物质的量为127mol,根据铝原子守恒可知,燃烧生成Al2O3的物
15、质的量为154mol,则消耗氧气的物质的量为154mol32=136mol;1g铜的物质的量为164mol,根据铜原子守恒可知,燃烧生成CuO的物质的量为164mol,则消耗氧气的物质的量为164mol12=1128mol;1g铁的物质的量为156mol,根据铁原子守恒可知,燃烧生成的Fe3O4的物质的量为156mol3=1168mol,则消耗氧气的物质的量为1168mol42=184mol。综上分析可知,燃烧时消耗氧气最多即增重最多的是Al。2.将23g钠投入m1g足量水中得到ag溶液,将24g镁投入m2g足量盐酸中得到bg溶液。若m1=m2,则a与b的关系是()A.abB.abC.a=bD
16、.无法确定答案C由于m1=m2,所以只需比较反应后溶液增加的质量即可。用差量法可知,23g钠投入水中放出1g氢气,溶液增重22g,24g镁投入盐酸中放出2g氢气,溶液增重22g,所以反应后a=b。3.某金属与过量盐酸反应时,生成H2的质量与消耗金属质量的关系如图所示,此金属可能是()A.纯锌B.纯铁C.镁铝合金D.铜铁合金答案D由题图可知,消耗金属质量为30g时,产生H2的质量为1g,即0.5mol。用极值法:假设每一种金属都与酸完全反应产生0.5molH2,分别计算出消耗金属的质量。A项需32.5g,B项需28g,C项需912g,D项大于28g。4.30mL2molL-1NaOH 溶液中加入
17、20mL1molL-1H2SO4溶液后,再滴加24滴紫色石蕊溶液,加入紫色石蕊溶液后溶液应显()A.蓝色B.红色C.紫色D.无色答案ANaOH溶液与H2SO4溶液反应的化学方程式为:2NaOH+H2SO4Na2SO4+2H2O2mol1mol0.06mol0.02molNaOH溶液过量,所以加入紫色石蕊溶液后溶液显蓝色。5.1L1mol/LKOH溶液吸收0.8molCO2,所得溶液中CO32-与HCO3-的物质的量浓度之比为()A.13B.21C.23D.32答案A反应后溶液为K2CO3和KHCO3的混合溶液,设CO32-的物质的量为xmol,HCO3-的物质的量为ymol,根据钾原子守恒得2
18、x+y=1,根据碳原子守恒得x+y=0.8,二者联立得x=0.2,y=0.6,在混合溶液中两种离子的物质的量浓度之比等于其物质的量之比,故CO32-与HCO3-的物质的量浓度之比为13。6.(2021陕西西安高一期末)利用太阳能分解制氢气,若光催化分解0.02molH2O(假设完全反应),下列说法正确的是()A.生成H2的质量为0.02gB.生成H原子数为2.4081023个C.生成H2的体积为0.224L(标准状况)D.生成H2中含有的质子数为2.4081022答案D根据反应的化学方程式2H2O2H2+O2可知,光解0.02mol水,可产生0.02molH2和0.01molO2,则生成H2的
19、质量为0.02mol2g/mol=0.04g,A错误;生成H原子数为0.02mol26.021023mol-1=2.4081022,B错误;标准状况下,生成H2的体积为0.02mol22.4L/mol=0.448L,C错误;生成的H2中含有的质子数为0.02mol26.021023mol-1=2.4081022,D正确。7.(2021天津和平高一段考)足量下列物质与相同质量的铝反应,放出氢气且消耗溶质物质的量最少的是()A.盐酸B.稀硫酸C.氢氧化钠溶液D.氯化钠溶液答案C假设Al的物质的量为2mol,氯化钠溶液与Al不反应,由2Al+6HCl2AlCl3+3H2、2Al+3H2SO4Al2(
20、SO4)3+3H2、2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2,可知与2molAl反应消耗HCl、H2SO4、NaOH的物质的量分别是6mol、3mol、2mol,所以消耗溶质的物质的量最少的是氢氧化钠溶液。8.(2021江苏南京高一期中)一块表面已被氧化为氧化钠的钠块8.5g,投入50g水中,最多能产生0.10g气体,则原被氧化的钠的质量是()A.4.6gB.3.1gC.2.3gD.5.3g答案A投入水中生成气体的反应为2Na+2H2O2NaOH+H2,根据化学方程式由气体质量计算样品中钠的质量,进而计算氧化钠的质量,根据氧化钠中Na元素质量分数计算被氧化成氧化钠的金属钠的质量。反应
21、生成氢气的质量为0.10g,则:2Na+2H2O2NaOH+H2462m(Na)0.10gm(Na)=0.10g462=2.3g,故m(Na2O)=8.5g-2.3g=6.2g,则被氧化成氧化钠的金属钠的质量为6.2g4662=4.6g。9.把6.5g锌加入50g20%的稀硫酸中,求算生成标准状况下氢气的体积。(1)阅读题目并分析,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。答案(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,然后根据没有剩余的反应物的量
22、来计算。(2)解:设6.5g锌完全反应需要H2SO4的质量为x,则有Zn+H2SO4ZnSO4+H265g98g6.5gxx=98g6.5g65g=9.8g,因为9.8g50g20%=10g,所以H2SO4过量,应按锌的量来计算。Zn+H2SO4ZnSO4+H265g22.4L6.5gV(H2)V(H2)=22.4L6.5g65g=2.24L。答:生成标准状况下氢气2.24L。10.(2021安徽宿州高一期末)分别完全沉淀等物质的量浓度的KCl、CaCl2和AlCl3溶液中的Cl-,消耗相同物质的量浓度AgNO3溶液的体积之比为346,则KCl、CaCl2、AlCl3溶液的体积之比为()A.1
23、11B.322C.346D.643答案B假设完全沉淀KCl、CaCl2和AlCl3溶液中的Cl-消耗AgNO3溶液的物质的量分别为3mol、4mol、6mol,即生成的AgCl的物质的量分别为3mol、4mol、6mol,根据氯原子守恒,则n(KCl)=3mol、n(CaCl2)=4mol2=2mol、n(AlCl3)=6mol3=2mol,三者的物质的量浓度相等,由V=nc可知,溶液体积之比等于它们的物质的量之比,即KCl、CaCl2、AlCl3溶液的体积之比为3mol2mol2mol=322。11.13.6gFe和Fe2O3的混合物中加入150mL足量的稀硫酸,在标准状况下收集到1.12L
24、H2,向反应后的溶液中滴加KSCN溶液不变红。为中和过量的H2SO4,并使Fe元素全部转化为Fe(OH)2沉淀,恰好消耗了200mL3mol/L的NaOH溶液,则该稀硫酸中H2SO4的物质的量浓度为()A.2.25mol/LB.2mol/LC.3mol/LD.0.6mol/L答案B根据题意可知Fe和Fe2O3的混合物与足量稀硫酸反应生成FeSO4,为中和过量的H2SO4,并使FeSO4全部转化为Fe(OH)2沉淀,恰好消耗了200mL3mol/L的NaOH溶液,说明反应后的溶液中的溶质只有Na2SO4,根据S原子守恒,则n(H2SO4)=n(Na2SO4),根据Na原子守恒,则n(Na2SO4
25、)=12n(NaOH),则有:n(H2SO4)=n(Na2SO4)=12n(NaOH)=123mol/L0.2L=0.3mol,故该稀硫酸中H2SO4的物质的量浓度c(H2SO4)=0.3mol0.15L=2mol/L。12(A).有6.96g铁粉和氧化铜的混合物,进行如下实验:根据实验所得数据,关于混合物相关说法正确的是()A.生成气体的质量为0.22gB.原混合物中铁的质量分数无法计算C.实验中反应的H2SO4的质量为10.78gD.原混合物中铜元素的质量不一定为0.64g答案C由题意分析可知,可燃性气体为氢气,浅绿色溶液为硫酸亚铁溶液,红色固体为金属铜。由生成0.64g红色固体可计算出C
26、uO的质量是0.80g,Fe的质量是6.16g,其中用于置换出铜的Fe的质量是0.56g,用于和稀硫酸反应置换出氢气的Fe的质量是5.60g。因此生成的气体的质量为0.2g,A错误;Fe的质量是6.16g,所以可以计算出铁的质量分数,B错误;最终的溶液是硫酸亚铁溶液,由原子守恒可知:FeFeSO4H2SO4,所以反应的硫酸的质量为10.78g,C正确;原混合物中铜元素的质量即铜单质的质量为0.64g,D错误。12(B).(不定项)有6.96g铁粉和氧化铜的混合物,进行如下实验:根据实验所得数据,关于混合物相关说法正确的是()A.生成气体的质量为0.2gB.原混合物中铁的质量分数无法计算C.实验
27、中反应的H2SO4的质量为10.78gD.原混合物中铜元素的质量不一定为0.64g答案AC由题意分析可知,可燃性气体为氢气,浅绿色溶液为硫酸亚铁溶液,红色固体为金属铜。由生成0.64g红色固体可计算出CuO的质量是0.80g,Fe的质量是6.16g,其中用于置换出铜的Fe的质量是0.56g,用于和稀硫酸反应置换出氢气的Fe的质量是5.60g。因此生成的气体的质量为0.2g,A正确;Fe的质量是6.16g,所以可以计算出铁的质量分数,B错误;最终的溶液是硫酸亚铁溶液,由原子守恒可知:FeFeSO4H2SO4,所以反应的硫酸的质量为10.78g,C正确;原混合物中铜元素的质量即铜单质的质量为0.6
28、4g,D错误。13.(2021广东清远高一月考)某化学反应:X+2YZ+W,已知12gX与17gY完全反应,生成20gZ和11.2L(已折算成标准状况下的体积)气体W。下列说法正确的是()A.X与Z的摩尔质量之比为53B.6gX完全反应生成气体W的体积为5.6LC.W的摩尔质量为18gmol-1D.可采用向上排空气法收集气体W答案CX和Z的化学计量数相等,故X和Z的摩尔质量之比等于其质量之比,为1220=35,故A错误;12gX完全反应生成气体W在标准状况下的体积为11.2L,则6gX完全反应生成气体W在标准状况下的体积为5.6L,但W不一定处于标准状况下,故B错误;根据质量守恒定律,12gX
29、完全反应生成W的质量为12g+17g-20g=9g,W的物质的量为11.2L22.4Lmol-1=0.5mol,故W的摩尔质量为9g0.5mol=18gmol-1,故C正确;W的摩尔质量为18gmol-1,小于空气的平均摩尔质量,收集气体W采用向下排空气法,故D错误。14.(2021山东泰安高一月考)铀元素在核工业中具有重要作用。自然界中存在的铀矿石有二氧化铀(UO2)。工业上,可以用钾、钙、镁等金属与二氧化铀反应制得铀单质。若要获得等质量的铀单质,以下选项中金属消耗质量最多的是()A.钾B.钙C.钠D.镁答案A若要获得等质量的铀单质,则转移电子数目相等,假设转移电子的物质的量为2mol,根据
30、得失电子守恒:n(K)=2mol1=2mol、n(Ca)=2mol2=1mol、n(Na)=2mol1=2mol、n(Mg)=2mol2=1mol,则m(K)=2mol39g/mol=78g、m(Ca)=1mol40g/mol=40g、m(Na)=2mol23g/mol=46g、m(Mg)=1mol24g/mol=24g,故消耗钾的质量最多。15.(2021河南郑州高一月考)医学上常用酸性高锰酸钾溶液与草酸溶液反应来测定血钙的含量。(1)配平以下离子方程式,并在中填上合适的粒子。H+MnO4-+H2C2O4CO2+Mn2+(2)测定血钙的含量:取2mL血液用蒸馏水稀释后,向其中加入足量(NH4
31、)2C2O4溶液,反应生成CaC2O4沉淀,将沉淀用稀硫酸溶解得到H2C2O4后,再用KMnO4溶液滴定。稀硫酸溶解CaC2O4沉淀的化学方程式是。(3)溶解沉淀时(填“能”或“不能”)使用稀盐酸。(4)若消耗了1.010-4molL-1的KMnO4溶液40.00mL,则100mL该血液中含钙g。答案(1)6251028H2O(2)CaC2O4+H2SO4CaSO4+H2C2O4(3)不能(4)0.02解析(3)HCl具有还原性,能被酸性高锰酸钾溶液氧化而造成误差,所以不能用稀盐酸代替稀硫酸。(4)根据原子守恒及得失电子守恒得:5Ca2+5(NH4)2C2O45CaC2O45H2C2O42KM
32、nO4,所以得关系式5Ca2+2KMnO4,设钙离子浓度为xmolL-1,5Ca2+2KMnO45mol2mol2.010-3xmol4.010-6mol5mol2mol=2.010-3xmol4.010-6mol,x=5.010-3,则100mL血液中钙的质量为40gmol-10.1L5.010-3molL-1=0.02g。16.在标准状况下进行甲、乙、丙三组实验。三组实验各取30mL同浓度的盐酸,加入同一种镁铝混合物粉末,产生气体,有关数据如下:实验序号甲乙丙镁铝混合物质量/mg255385459生成气体体积(标准状况下)/mL280336336(1)甲、乙两组实验中,哪一组盐酸是不足量的
33、?(填“甲”或“乙”)。理由是。(2)要算出盐酸中HCl的物质的量浓度,题中可作计算依据的数据是,求得盐酸中HCl的物质的量浓度为。(3)求混合物中Mg、Al的物质的量之比,题中可作计算依据的数据是,求得Mg、Al的物质的量之比为。答案(1)乙甲、乙生成H2的体积不等,则产生H2体积小的,说明还有酸未反应,因此甲中盐酸过量,镁铝混合物反应完全;若乙中盐酸过量,则可产生H2:280255385mL423mL,而实际为336mL,说明乙中盐酸不足,镁铝混合物过量(2)336mL1molL-1(3)255mg和280mL11解析(2)在乙或丙中,因盐酸反应完全,则可得2HClH2,n(HCl)=33610-3L22.4Lmol-12=310-2mol,c(HCl)=310-2mol3010-3L=1molL-1。(3)在甲中,镁铝混合物完全反应,盐酸有剩余,则可根据混合物质量255mg和生成气体体积280mL进行计算。根据MgH2,Al32H2得n(Mg)24gmol-1+n(Al)27gmol-1=25510-3g,n(Mg)+32n(Al)=28010-3L22.4Lmol-1,解得n(Mg)=0.005mol,n(Al)=0.005mol,n(Mg)n(Al)=11。
