3.2.2 物质的量在化学方程式中的应用 课件 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第三章 铁 金属材料 第二节 金属材料 第二课时 物质的量在方 程式中的应用 1 第一章 物质及其变化 第二节 离子反应 第一课时 电解质的电离 1.掌握物质的量在化学方程式中的计算 2.掌握运用物质的量及相关物理量根据化学方程式进行有关物理量的计算。培养学生“证据推理与模型认知”的核心素养。 教学目标 2 新课导入 [思考与讨论] 那么，化学方程式中的计量数表示的是什么量的关系？ 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：2HgO 2Hg + O2 一、化学方程式中的定量关系 = V Vm = m M n = N NA = cB∙ V 为定值，约等于6.02×1023 mol-1 物质确定则为定值，数值上等于该物质的相对原子(分子)质量 对于气体，标况下为定值，约为22.4L/mol 溶液的体积 结论：物质的量是联系各物理量的纽带，可以简便的进行各量之间的转换。 [思考与讨论] 物质的量与化学化学计量数之间有什么关系？ 一、化学方程式中的定量关系 1、化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系 2Na　 ＋　 2H2O == 2NaOH ＋ H2↑ 2 ∶ ∶ ∶ 2 2 1 化学计量数之比： 2 mol 物质的量之比： ∶ ∶ ∶ 2 mol 2 mol 1 mol 2 NA 扩大NA倍： ∶ ∶ ∶ 2 NA 2 NA 1 NA ∶ ∶ ∶ 扩大6.02×1023倍： 2×6.02×1023 2×6.02×1023 2×6.02×1023 1×6.02×1023 2 mol 气体体积之比： ∶ ∶ ∶ 2 mol 2 mol 1 mol 结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其粒子数目之比，等于其物质的量之比，也等于同温同压下气体的体积之比 一、化学方程式中的定量关系 2、物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤 ①设未知量，统一规定符号，如物质的量(n) ②写出反应的化学方程式或离子方程式，注意配平 ③找出已知量与未知量的关系，并写在对应物质的正下方 ④列比例式，求解 ⑤检查无误后，写出简明答案 一、化学方程式中的定量关系 3、物质的量在化学方程式中计算的应用 [例题1] 250 mL2mol/L的硫酸与足量的铁屑完全反应。 计算:(1)生成的H2的体积 (标准状况 )。 n(H2)＝0.5 mol Fe + H2SO4 =FeSO4 + H2↑ 1mol 1mol 0.50mol n(H2) mol V(H2)＝n(H2)*Vm V(H2)＝0.5 mol*22.4L/mol V(H2)＝11.2L 解法一 根据化学方程式先求物质的量，然后再换算求质量，气体体积等 一、化学方程式中的定量关系 3、物质的量在化学方程式中计算的应用 [例题1] 250 mL2mol/L的硫酸与足量的铁屑完全反应。 计算:(1)生成的H2的体积 (标准状况 )。 1mol 0.50mol (2)Fe + H2SO4 =FeSO4+H2↑ 22.4L V(H2) L 答：生成的H2的体积 11.2L 1、可以用质量，气体体积，物质的量等表示，左右相当。 2、上下单位（物理量）一致，左右对应 解法二 一、化学方程式中的定量关系 3、物质的量在化学方程式中计算的应用 [例题2] 完全中和0.1 mol NaOH需H2SO4的质量是多少？ 解法一 2NaOH ＋H2SO4 ＝ Na2SO4 + 2H2O 2 1 0.1mol n(H2SO4) mol n(H2SO4) = 答:所需H2SO4的质量是4.9g 1mol 2mol 一、化学方程式中的定量关系 3、物质的量在化学方程式中计算的应用 [例题2] 完全中和0.1 mol NaOH需H2SO4的质量是多少？ 解法二 2NaOH ＋H2SO4 ＝ Na2SO4 + 2H2O 0.1mol m(H2SO4)g 答:所需H2SO4的质量是4.9g 98g 2mol 注意:只要上下单位一致,左右关系对应,则可列比例式计算 对应训练 [典例1] 将2.70g Al投入足量的NaOH溶液,求: (1)参加反应的NaOH的物质的量 (2)生成H2的体积(标准状况下) 2Al + 2NaOH + 6H2O == 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑ 2×27g 2.7g 2mol n(NaOH) 3×22.4L V(H2) 得n(NaOH)=0.1mol 得V(H2)=3.36L 答:(1)参加反应的NaOH的物质的量为0.1mol (2)生成H2的体积(标准状况下) 为3.36L 一、化学方程式中的定量关系 3、物质的量在化学方程式中计算的应用 ①设未知量时不带单位，已知量和未知量单位统一； ②化学方程式要书写正确。要注意配平、化学方程式的完整(注明反应条件、气体和沉淀的符号)； ③相对分子质量要计算正确，且需乘化学式前面的系数； ④已知量和未知量的位置要写对。 ⑤解题步骤规范，过程完整。 注意事项 对应训练 [典例2] 0.4mol钠与足量的水反应，求: (1)生成H2的质量 (2)生成NaOH的质量 2Na + 2H2O == 2NaOH + H2↑ 2mol 0.4mol 得n(NaOH)=0.4mol 得n(H2)=0.2mol 2mol n(NaOH) 1mol n(H2) 答:(1)生成H2的质量为0.4g (2)生成NaOH的质量为16g 质量为0.4g 质量为16g 对应训练 [典例3] 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，则需要消耗标况下氧气的体积为多少？ 设：需要消耗标况下氧气的体积为V(O2) 由反应方程式 4Fe　＋　3O2===2Fe2O3 4×56 3×22.4 L 56 g　 V(O2) 答：需要消耗标况下氧气的体积为16.8 L。 二、化学计算中的常用方法 1、关系式法——解答连续反应类型计算题的捷径 关系式法就是根据化学式、化学方程式和溶质质量分数等概念所包含的各种比例关系，找出已知量与未知量之间的比例关系式直接列比例式进行计算的方法。关系式法抓住已知量与未知量之间的内在关系，建立关系式，化繁为简，减少计算误差，是化学计算常用方法之一。 ①根据化学方程式确定关系式 ②根据原子守恒确定关系式 ③利用关系式进行计算 二、化学计算中的常用方法 1、关系式法 [例题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。 2.8 解析　(1)根据化学方程式确定关系： CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O 则关系式为3CO～3CO2～3CaCO3 即CO～CaCO3 (2)利用关系式进行计算 CO　～　CaCO3 28 100 m(CO) 10 g m(CO)＝2.8 g 对应训练 [典例1] 已知 Fe＋S FeS ， FeS＋2HCl=FeCl2＋H2S↑， 2H2S＋3O2 2SO2＋2H2O，一定量的铁粉和9 g硫粉混合加热，待其反应后再加入过量盐酸，将生成的气体完全燃烧，共收集得9 g水，则加入的铁粉质量为(　　) A．14 g B．42 g C．56 g D．28 g Fe～H2S～H2O Fe＋S FeS ， FeS＋2HCl=FeCl2＋H2S↑， 2H2S＋3O2 2SO2＋2H2O， 解析：根据化学方程式可推出关系式 D 二、化学计算中的常用方法 2、守恒法——质量守恒、电荷守恒、电子守恒 ①质量守恒法宏观特征：反应前后质量守恒；微观特征：反应前后各元素的原子个数守恒。 ②电荷守恒法溶液中阴、阳离子个数不一定相等，但正负电荷总数相等。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同且电性相同。 ③得失电子守恒氧化还原反应中，氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等 二、化学计算中的常用方法 2、守恒法 [例题2] 4.6 g钠在空气中久置，最终得到Na2CO3的质量是 g。 10.6 解析　钠在空气中最终转化为Na2CO3的过程中钠的原子个数不变，可得关系式： 2Na　　～　　Na2CO3 2×23 106 4.6 g m(Na2CO3) 二、化学计算中的常用方法 2、守恒法 [例题3] 用1 mol·L－1的Na2SO3溶液30 mL恰好将2×10－2 mol的XO4-还原，已知氧化产物为SO42-，则元素X在还原产物中的化合价为 ___。 ＋4 解析　氧化还原反应中得失电子总数相等，设元素X在还原产物中的化合价为x，则有： 1 mol·L－1×0.03 L×(6－4)＝2×10－2 mol×(7－x)，解得x＝＋4。 二、化学计算中的常用方法 3、差量法——质量差值法、体积差值法 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。 二、化学计算中的常用方法 3、差量法 [例题4] 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 _。 28 g 解析　Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu　　　　 Δm 　 56 g　　　　　　　 64 g　　64 g－56 g＝8 g 　 m(Fe)　　　　　　 　 　　　　　 4 g 对应训练 [典例2] 为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将w1 g样品加热，其质量变为w2 g，则该样品的纯度(质量分数)是 (　　) A 二、化学计算中的常用方法 4、方程组法——两个已知量求解混合物中两种物质的未知量 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。 [例题4] 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。 消耗HCl的物质的量： 0.2 L×5 mol·L－1－0.2 L×4.6 mol·L－1＝0.08 mol。 二、化学计算中的常用方法 4、方程组法 [例题4] 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：(2)该混合物中铝、铁的物质的量。 设Al、Fe的物质的量分别为x、y。 2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ 2　　 6 x　　 3x Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ 1　　　2 y　　　2y 解得：x＝0.02 mol，y＝0.01 mol。 即n(Al)＝0.02 mol；n(Fe)＝0.01 mol。 对应训练 [典例3] 在120℃时，将12.4gCO₂和H₂O(g)的混合气体缓缓通人足量的Na2O2固体中，充分反应后，固体的质量增加6g。 请计算:(1)产生O2的质量为_____g。 (2)原混合气体中CO2在标准状况下的体积为 ______L 6.4 4.48 对应训练 [典例4] 两份铝片，一份与足量盐酸反应，另一份与足量烧碱溶液反应，同温、同压下，放出的气体体积比为1：2，则两份铝片的质量之比为( ) A．1：2 B．2：3 C．3：2 D．1：6 【详解】铝不管和盐酸或氢氧化钠反应，都生成氢气，根据电子守恒关系分析，等量的铝产生等量的氢气，故放出的气体体积比为1:2，则铝的质量比为1:2。故选A。 A 对应训练 [典例5] 把一小块钠放入足量水中，会发生如下反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。有关该反应的下列说法正确的是(　　) 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2∶1 D．反应中Na与NaOH的物质的量之比为1∶1 D 对应训练 [典例6] 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溶液的物质的量浓度为(　　) A．1.0 mol·L－1　　　 B．2.0 mol·L－1 C．1.5 mol·L－1 D．3.0 mol·L－1 B 对应训练 [典例7] 在FeCl3与CuCl2的混合溶液中加入过量的铁粉，反应完毕后，剩余固体的质量恰好与所加铁粉的质量相等，则原混合液中FeCl3与CuCl2的物质的量之比为( ) A．5∶2 B．4∶3 C．2∶7 D．7∶4 【详解】本题考查铁铜及其化合物。思路分析： 根据铁粉与氯化铁以及与氯化铜反应的化学方程式考虑用差量法计算 。由题意可知： 　　Fe+2FeCl3==3FeCl2　　　△m　　　　 ⑴ 　　 56g 　　　　　　　　　-56g 　　Fe+CuCl2==FeCl2+Cu　　　△m 　　　　⑵ 　　56g　　　　　 64g 　　+8g 　　由⑴⑵两个反应可知，⑴是使固体质量减少的反应，⑵是使固体质量增加的反应，要使反应前后固体质量不变，将⑵式×7即可，故选C。 C (2) = $$