1、第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用 课前自主学习 学习任务一 物质的量与各物理量之间的关系 任务驱动:在应用物质的量进行相关计算时有哪些计算公式?计算公式:(1)_。(2)_。(3)_。(4)_。nVN=nNA m=nM V=nVm(Vm=22.4 Lmol-1)c=(V为溶液体积)【做一做】标准状况下(1)0.5 mol HCl占有的体积是_。(2)33.6 L H2的物质的质量是_。(3)64 g O2的体积是_。(4)44.8 L N2中含有的氮原子数是_。11.2 L 3 g 44.8 L 2.4081024 学习任务二 物质的量在化学方程式计算中的应用 任务驱动:初中进行化学
2、方程式计算一般用物质质量之间的关系进行换算,学习了物质 的量之后,能不能建立起物质的量与化学方程式之间的关系?化学方程式 2H2+O2 2H2O 化学计量数之比 2 1 2 物质微粒数之比 2 1 2 扩大NA倍之后 2NA NA 2NA 物质的量之比 _ mol _ mol _ mol 点燃=化学方程式中化学计量数之比=各物质的_之比=各物质_之比。2 1 2 物质的量 微粒数目【想一想】对于气体参与的化学反应,在同温同压下,各物质的化学计量数、气体分子数、气体体积之间有何关系?提示:各物质的化学计量数之比=气体的分子数之比=气体的体积之比。课堂合作探究 探究任务一 物质的量在化学方程式计算
3、中的应用【教材情境】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。【问题探究】1.试根据反应2CO+O2 2CO2中的化学计量数之比推导出各物质的分子个数之比、物质的量之比、体积之比和质量之比。点燃=2.根据化学方程式计算时,已知物理量与被求物理量是否必须一致?提示:不一定。只要满足“上下单位相同,左右相对应”即可。3.迁移应用:在标准状况下,将1.12 L氢气与2.24 L氯气混合使其充分反应,生成的HCl气体在标准状况下的体积是多少?提示:根据反应H2+Cl2 2HCl可知,H2与Cl2按等体积参加反应,故Cl2过量,不能全部反应,而H2全部参
4、加反应,故生成的HCl在标准状况下体积应为2.24 L。点燃=【探究总结】化学反应中各物质之间的量的关系 1.物质的量在化学方程式计算中的基本步骤 2.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。【探究特训】1.在反应X+2Y=R+2M中,已知R和M的摩尔质量之比为229,当1.6 g X与Y完全反应后,生成4.4 g R,则此反应中Y和M的质量之比
5、是()A.169 B.239 C.329 D.469 【解题指南】解答本题需要注意以下两点:(1)化学反应前后反应物、生成物质量守恒;(2)建立起物质的量与化学计量数之间的关系。2.物质在发生化学反应时()A.它们的质量一定相等 B.它们的物质的量一定相等 C.它们的质量之比等于化学方程式中化学计量数之比 D.它们物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比【解析】选D。物质在发生化学反应时,反应前后质量守恒,而不是质量相等,A错误;不同的反应化学计量数不一定相等,B错误;参加反应的各物质的物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比,C错误,D正确。3.0.1 mol某元素的单质直接跟氯气反应后
6、,质量增加7.1 g,这种元素是()A.Mg B.Na C.Al D.Fe【解析】选A。某元素和氯反应会生成对应的氯化物,而不会产生其他化学物质。所以增加质量是氯的质量。7.1 g是0.2 mol氯,即金属与氯元素物质的量之比是12,说明反应生成的是+2价的金属氯化物,A项符合。4.(2020西安高一检测)将适量铁粉放入三氯化铁溶液中,完全反应后,溶液中c(Fe3+)=2c(Fe2+)。则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比是()A.23 B.32 C.13 D.11【解析】选C。铁粉放入FeCl3溶液中,发生的反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+,设已反应的Fe3+的物质的量为n,
7、Fe+2Fe3+=3Fe2+2 3 n 1.5n 因为溶液中c(Fe3+)=2c(Fe2+),则未反应的Fe3+的物质的量为1.5n2=3n,所以已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比=n3n=13。【补偿训练】现有铝、铁组成的混合物,分为等质量的两份,分别投入足量的稀盐酸和稀氢氧化钠溶液中,放出氢气的体积比为21(相同条件下)。则该混合物中铝和铁的关系正确的是()A.物质的量之比为11 B.物质的量之比为23 C.质量之比为5627 D.条件不足无法计算【解析】选B。根据题意,可以判断出铝与NaOH溶液(或稀盐酸)反应产生的氢气体积和铁与稀盐酸反应产生的氢气体积相等,由关系式2Al
8、3H2、FeH2,可知n(Al)n(Fe)=23,m(Al)m(Fe)=(272)(563)=928。探究任务二 物质的量在化学方程式计算中的常用方法 1.关系式法【实验情境】工业上炼铁的反应原理如图所示 用CO还原Fe2O3,并将反应产生的气体CO2通入足量澄清石灰水中,若装置B中能得到白色沉淀的质量为10 g,你能快速计算出反应的CO的质量吗?【问题探究】(1)写出装置A、B中反应的化学方程式。提示:装置A中3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2 装置B中CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O =(2)利用(1)中反应的化学方程式,请找出参加反应的CO与生成白色沉淀间的物质的量之间的关系
9、,并计算参加反应的CO的质量。提示:由装置A、B反应的化学方程式可知:3CO3CO23CaCO3即COCaCO3 因此n(CO)=n(CaCO3)=10 g/100 gmol-1=0.1 mol m(CO)=0.1 mol28 gmol-1=2.8 g 2.差量法【实验情境】铁与硫酸铜溶液反应生成铜树的过程如图所示:已知实验前铁丝的质量为56 g,待铁丝上生成铜树后,小心取出铁丝并干燥后,称量其质量为60 g,你能快速计算出生成铜的质量吗?【问题探究】(1)请找出Fe与CuSO4反应时,固体质量增加与生成铜之间的数量关系。提示:Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 固体质量增加(m)56 g 6
10、4 g 64 g-56 g=8 g 由此可知固体质量增加8 g时,生成64 g Cu,即每生成8 g Cu,反应后固体增加1 g。(2)由(1)中差量关系,请利用差量法计算出铜的质量。提示:生成铜的质量为(60-56)8 g=32 g【探究总结】1.关系式法 当已知物与未知物之间是靠多个化学反应来联系时,只需直接确定已知量与未知量之间的比例关系,即关系式法,特别是叠加法和原子守恒法应用较广泛。2.差量法 化学反应前后物质的量发生变化时均可用差量法。解题的一般步骤为(1)准确写出有关反应的化学方程式;(2)关键在于有针对性地找出产生差量的“对象”及“理论差量”,该理论差量可以是质量、物质的量、气
11、体体积、压强等,且该差量的大小与该反应的物质的量的有关量成正比。(3)根据反应方程式,从实际差量寻找比例关系,列比例式求解。3.电子守恒法 得电子总数=失电子总数。【探究特训】1.将12 g CO和CO2的混合气体通过足量灼热的CuO后,得到气体的总质量为18 g,则原混合气体中CO的质量分数为()A.50%B.60%C.87.5%D.92.5%【解析】选C。设混合气体中CO的质量为x g。则CO+CuO Cu+CO2 气体质量增加(m)28 g 44 g 44 g-28 g=16 g x g 18 g-12 g=6 g 28 g16 g=x g6 g 解得x=10.5 CO的质量分数为10.
12、5 g/12 g100%=87.5%。=2.(2020龙岩高一检测)一块已部分转化为Na2O的钠块10.8 g,将其投入足量水中,最终得到1 L 0.4 molL-1的NaOH溶液,则原钠块中钠元素的质量是()A.4.6 g B.6.2 g C.9.2 g D.10.8 g【解析】选C。根据元素守恒法1 L 0.4 molL-1的NaOH溶液中含有NaOH的物质的量为0.4 molL-11 L=0.4 mol,所以原钠块中钠元素的物质的量为0.4 mol,质量为0.4 mol23 gmol-1=9.2 g。【方法规律】平均相对分子(原子)质量法 对于这种混合物成分确定的题目也可以用假设法,先假
13、设是二价金属,那么根据数量关系算出它的式量来 M+2HCl=MCl2+H2 M 22.4 15 11.2 这样可以算出它相对原子质量为30,由于是混合金属,则混 合物的平均相对原子质量为30。由此分析:A项相对原子质量分别是24、56,平 均值可能为30,A正确;B项锌为65,银不和盐酸反应,锌质量为15 g时不能生成 11.2 L氢气;C项Zn和Fe的相对原子质量都大于30,平均值不可能为30;D项Mg为 24,假设A的化合价为+2价时,可看作相对原子质量为27 =18,二者都小于30,平均值不可能为30,故选A。233.某课外活动小组将1.100 g碳素钢钢样在纯氧中完全燃烧,生成的CO2
14、通入足量NaOH溶液中,NaOH溶液增重0.013 g。求此钢样中碳的质量分数,并判断这种钢是何种钢。【补偿训练】1.足量下列物质与等质量的铝反应,放出氢气且消耗溶质物质的量最少的 是()A.氢氧化钠溶液 B.稀硫酸 C.盐酸 D.氨水【解析】选A。铝与NaOH溶液反应时,由产物NaAlO2中铝元素与钠元素的含量可知铝与NaOH的物质的量之比为11;铝与稀硫酸反应时,由产物Al2(SO4)3中铝元素与硫元素的含量可知铝与H2SO4的物质的量之比为23;铝与盐酸反应时,由产物AlCl3中铝元素与氯元素的含量可知铝与HCl的物质的量之比为13;铝与氨水不发生反应。2.质量比为23的金属铝分别跟足量
15、稀硫酸和NaOH溶液反应,则产生H2的体积比是()A.12 B.13 C.23 D.32【解析】选C。由化学方程式2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2,2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2可知,两反应中均2 mol Al生成3 mol H2,因此,产生H2的体积比为23。也可由得失电子数判断,由+1价氢变成0价氢气是得到电子,H2的体积与得到电子数成正比,与失去电子数成正比,即与Al的质量成正比。1.湿法炼铜用浓硫酸将铜矿中的铜元素转变成可溶性的硫酸铜,再将铁放入硫酸铜溶液中把铜置换出来,这种方法叫湿法炼铜。我国是世界上最早使用湿法炼铜的国家。现将足量铁粉放入100
16、 mL 0.1 molL-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 课堂素养达标【补偿训练】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 molL-1 B.2.0 molL-1 C.1.5 molL-1 D.3.0 molL-1 2.(2020济宁高一检测)已知 20 mL R2 离子浓度为0.05 molL-1 的某溶液恰好能将20 mL Fe2+离子浓度为0.3 molL-1的溶液完全氧化,则元素R在还原产物中的化合价为()A.+2价
17、 B.+3价 C.+4价 D.+5价【解析】选B。令元素R在还原产物中的化合价为x,根据电子转移守恒,则:0.02 L0.3 molL-1(3-2)=0.02 L0.05 molL-12(6-x),解得:x=3,即元素R在还原产物中的化合价为+3。27O 3.(2020白城高一检测)现有钠、镁、铁质量分别为2.3 g、2.4 g、5.6 g,其分别与100 mL 0.5 molL-1的盐酸充分反应后,所得H2的质量关系正确的 是()A.氢气的质量相同 B.铁放出氢气最多 C.钠放出氢气最多,铁最少 D.钠放出的氢气最多,镁铁相同 4.将一定量的镁和铝分别与足量的盐酸反应,若放出氢气的质量相等,
18、则参加反 应的镁和铝的物质的量之比为()A.11 B.23 C.32 D.89【解析】选C。由Mg+2HCl=MgCl2+H2,2Al+6HCl=2AlCl3+3H2可知,若生 成1 mol H2需Mg 1 mol,Al mol,则放出等质量的H2,则参加反应的Mg和Al的 物质的量之比为1 ,即32。23235.用足量的CO还原32 g某氧化物,将生成的气体通入足量的澄清石灰水中,得到60 g沉淀,则该氧化物是()A.FeO B.Fe2O3 C.CuO D.Fe3O4 6.(2020丹东高一检测)把10.2 g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱中,得到 6.72 L标准状况下的H2。试计算:(1)计算该合金中铝的质量分数。(2)该合金中镁与铝的物质的量之比是多少?(3)该合金溶于足量的盐酸中,计算产生H2的体积(标准状况下)。
