第1章 第3节 第3课时 物质的量在化学方程式计算中的应用（教用Word）-【金榜题名】2026-2027学年高一化学必修第一册高中同步学案（鲁科版）

本高中化学讲义聚焦物质的量在化学方程式计算中的应用，先梳理物质的量与微粒数、质量、气体体积等物理量的关系，再通过Zn与HCl反应实例建立化学计量数与物质的量之比的核心规律，构建以物质的量为中心的换算网络，为化学计算提供学习支架。 资料通过多维度对比分析（质量、粒子数、物质的量）和守恒法（原子、电荷守恒）培养科学思维，设置合作探究与分层作业（基础达标、能力提升）。课中辅助教师引导学生形成规范计算思路，课后助力学生巩固方法、查漏补缺，提升解决实际问题的能力。

第3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.从物质的量的角度认识化学反应。 2.以具体的简单计算为例，明确物质的量将贯穿于整个高中化学的学习。 1.物质的量这一物理量为我们认识化学反应提供了新的视角。思考总结学习了物质的量这一物理量后，对化学反应的新认识。 2.在回忆前面所学物质的量与微粒数、质量、气体体积、物质的量浓度之间关系的基础上总结归纳，建立以物质的量为中心的计算关系网络图。 知识点　从物质的量的角度认识化学方程式 1．物质的量在化学反应中的应用 在10 mL物质的量浓度为2 mol·L-1的盐酸中加入0.65 g锌片，它们恰好完全反应，生成的氢气的体积为0.224 L(STP)。请分析下面表格： 化学反应 Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ 质量或气 体体积 0.65 g 0.73 g 1.36 g 0.224 L 续表 粒子数 0.01NA 0.02NA 0.01NA 0.01NA 物质的量 0.01 mol 0.02 mol 0.01 mol 0.01 mol 物质的 量之比 1∶2∶1∶1 结论：化学方程式中反应物或生成物化学式前的化学计量数之比就是它们的物质的量之比 2.从物质的量的角度认识化学方程式的意义 对于2H2＋O22H2O，可理解为2 mol H2和1_molO2在点燃的条件下恰好完全反应生成2_molH2O。 [互动探究] 1．应用化学方程式进行计算时，不同物理量可用于同一方程式中吗？ 提示：可以。只要上下单位一致即可。 2．在化学反应中，反应物的总物质的量一定等于生成物的总物质的量吗？ 提示：不一定。化学反应过程中，物质的总物质的量可能不变、减小或增大，与化学方程式中的化学计量数有关。 1．物质的量应用于化学方程式的计算 　　　　　aA(g)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g) ：　　 a　 ∶　b　 ∶　c　∶　d 质量比：　 aM(A)∶bM(B)∶cM(C)∶dM(D) 物质的量比： a ∶ b ∶ c ∶ d 气体体积比： a ∶ b ∶ c ∶ d 不同物质间相同物理量之间的换算可以按上述比例进行。 (2)不同物理量间的换算方法 aA(g)　　＋　　bB(g)===cC(g)　　＋　　　dD(g) [a×M(A)]g　　b mol　　(c×22.4)L　　　 d mol m(A)　　　　　n(B)　　　V(C)　　　　　 n(D) 则比例关系：＝＝＝ 单位关系：上下一致，左右对应。 (3)不同物质间换算的方式 ①根据化学方程式中化学计量数的比例。 ②根据守恒关系建立的比例关系。 a．原子守恒：CaCO3～Ca～C～3O。 b．电荷守恒：Na2SO4溶液中2Na＋～SO，以上守恒均可建立比例关系进行换算。 2．物质的量应用于化学方程式计算的一般步骤 设所求物质的物质的量或质量、体积等写出相关的化学方程式在方程式中有关物质的化学式下面标出已知物标出所求物质有关物理量的关系，并代入已知量和未知量列出比例式根据比例式求解 　将足量的铁屑放入100 mL稀硫酸中充分反应后，生成标准状况下2.24 L H2。则稀硫酸的物质的量浓度为(　　) A．3 mol·L-1　　　　　B．2 mol·L-1 C．1 mol·L-1 D．无法计算 思路点拨：解答本题的具体思路如下：先写出具体的化学方程式，再根据方程式计算出稀硫酸的物质的量，最后根据稀硫酸的物质的量和溶液体积计算出稀硫酸的物质的量浓度。 解析：选C　n(H2)＝＝ 0．1 mol 由Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ 　1 mol　　　　　　　1 mol 　n(H2SO4) 0.1 mol 则＝ n(H2SO4)＝0.1 mol c(H2SO4)＝＝1 mol·L-1。 【合作探究】 (1)上题中消耗Fe的物质的量为________。 提示：0.1 mol。 由Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ 　1 mol　　　　　　　　　22.4 L n(Fe) 2.24 L 则＝　n(Fe)＝0.1 mol。 (2)上题中生成FeSO4的质量是________。 提示：15.2 g。生成0.1 mol FeSO4，其质量为15.2 g。 自学检测 1．11.2 g Fe与500 mL 2 mol·L-1的盐酸反应，生成标准状况下H2的体积为(　　) A．11.2 L　　　　　　　　B．2.24 L C．4.48 L D．3.36 L 解析：选C　由于Fe与盐酸反应的化学方程式为Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，则11.2 g Fe的物质的量为0.2 mol，500 mL 2 mol·L-1盐酸的物质的量为1 mol，由于Fe与HCl反应时二者物质的量之比为1∶2，故HCl过量。以Fe的量计算产生H2的体积，则 Fe　　＋　　2HCl===FeCl2　＋　H2↑ 1 mol　　　　　　　　　　　　　 22.4 L 0．2 mol V(H2) ＝　则V(H2)＝4.48 L。 2．对于反应2H2＋O22H2O，在标准状况下，6.72 L的H2与足量氧气反应。参加反应的O2的分子数是(　　) A．6.02×1023 B．9.03×1022 C．9.03×1023 D．1.204×1024 解析：选B　6.72 L H2的物质的量为0.3 mol 2H2　＋　O22H2O 2　　　　　1 0．3 mol n(O2) n(O2)＝0.15 mol 0．15 mol O2的分子个数N(O2)＝0.15 mol×NA＝0.15 mol×6.02×1023 mol-1＝9.03×1022。 3．当15.6 g Na2O2完全与CO2作用后，生成的O2的体积在标准状况下为(　　) A．2.24 L　　　　　　　　　B．4.48 L C．11.2 L D．22.4 L 解析：选A　15.6 g Na2O2的物质的量为＝0.2 mol， 2Na2O2　＋　2CO2===2Na2CO3　＋　O2 0．2 mol　　　　　　　　　　　0.1mol 生成O2的体积在标准状况下为0.1 mol×22.4 L·mol-1＝2.24 L。 4．实验室用大理石和稀盐酸制备CO2。若制备标准状况下的CO2 11.2 L，则 (1)至少需要大理石________g。 (2)需要1 mol·L-1盐酸的体积为________。 解析：CaCO3　＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O 100 g　　　2 mol　　　　　　22.4 L m(CaCO3) n(HCl) 11.2 L ＝，则m(CaCO3)＝50 g。 ＝，则n(HCl)＝1 mol。 V(盐酸)＝＝＝1 L。 答案：(1)50　(2)1 L 1．用20 g大理石与含0.5 mol HCl的盐酸充分反应，生成的CO2在标准状况下的体积是3.36 L，则该大理石的纯度是(　　) A．60%　　　　　　　　　B．65% C．70% D．75% 解析：选D　虽然HCl的量和CO2的量均是已知，但一个是反应物一个是生成物，故应根据生成的CO2来计算，则消耗的CaCO3的质量可用如下方法计算： CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O 100 g 22.4 L m(CaCO3) 3.36 L 则可求得m(CaCO3)＝15 g， 则大理石的纯度是15 g/20 g×100%＝75%。 2．体积均为100 mL、浓度均为2 mol·L-1的盐酸和硫酸溶液，分别加入质量相等的镁块充分反应，所生成的气体在相同条件下体积比为2∶3，则镁块的质量为(　　) A．2.4 g B．3.6 g C．4.8 g D．6.0 g 解析：选B　加入等质量的镁块，产生的氢气体积不相等，说明镁块在两种酸中反应掉的质量不相等。盐酸中H＋与硫酸中H＋的物质的量之比为1∶2，若两种酸都无剩余，则生成气体体积比应为1∶2，已知生成气体体积比为2∶3，所以含H＋多的H2SO4未反应完，含H＋少的盐酸全部反应无剩余，即与盐酸反应的Mg块剩余，由Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑知Mg与盐酸反应生成的n(H2)＝n(HCl)＝0.1 mol，则H2SO4与Mg反应生成的n(H2)＝0.15 mol，由Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑知n(Mg)＝n(H2)＝0.15 mol，m(Mg)＝24 g·mol-1×0.15 mol＝3.6 g。 3．把足量的铁粉投入硫酸和硫酸铜的混合溶液中，充分反应后，剩余金属粉末的质量与原加入铁粉的质量相等，则原溶液中H＋与SO的物质的量浓度之比为(　　) A．1∶4 B．2∶7 C．1∶2 D．3∶8 解析：选A　设原溶液中H2SO4和CuSO4的物质的量分别为x、y。 Fe　＋　H2SO4===FeSO4＋H2↑　　 56 g　　 1 mol　　　　　　　　　　 56g 　　 x　　　　　　　　　　　　 56x Fe　＋　CuSO4===FeSO4＋Cu　　 56 g　　 1 mol　　　　　　64 g　　8 g 　　 y mol　　　　　　　　　 8 y 因为固体在反应前后质量相等，所以56x＝8y， ＝＝＝，则＝＝。 4．把V L含有MgSO4和K2SO4的混合溶液分成两等份，一份加入含a mol NaOH的溶液，恰好使镁离子完全沉淀为氢氧化镁；另一份加入含b mol BaCl2的溶液，恰好使硫酸根离子完全沉淀为硫酸钡。则原混合溶液中钾离子的浓度为(　　) A． mol·L-1 B． mol·L-1 C．mol·L-1 D．mol·L-1 解析：选D　解法一：由离子方程式2OH－＋Mg2+===Mg(OH)2↓可知，OH－的物质的量为a mol，则Mg2+的物质的量为 mol，MgSO4的物质的量为 mol；由离子方程式SO＋Ba2+===BaSO4↓可知，Ba2+的物质的量为b mol，SO的物质的量共b mol，MgSO4和K2SO4的物质的量共b mol，则K2SO4的物质的量为(b－)mol，其含有的K＋的物质的量(b－)mol×2＝(2b－a)mol；原混合溶液中的K＋的物质的量为2×(2b－a)mol，所以原混合溶液中钾离子的浓度为mol·L-1。 解法二：根据电荷守恒可知，在V L混合溶液中， n(Mg2+)×2＋n(K＋)×1＝n(SO)×2 n(K＋)＝2n(SO)－2n(Mg2+)＝2×2b mol－2×2× mol＝(4b－2a) mol 故c(K＋)＝＝ mol·L-1。 方法总结 (1)解答化学计算题的规范性要求 ①明确各种符号的意义，使用时书写要规范。 ②注意设未知数时的要求。 设未知数时，直接用各物理量的符号表示，且要注明物质(或粒子)的符号。特别注意在设未知数时一定要明确所假设的物质的物理量，如“设混合物中NaCl的物质的量为x”。 ③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NaCl溶液的体积和物质的量浓度，求NaCl的质量时就应写成m(NaCl) ＝c(NaCl)×V[NaCl(aq)]×M(NaCl)。 ④已知量代入计算式中计算时都要带单位。 ⑤化学方程式所表示的是纯净物之间的量的关系，而不纯物质必须换算成纯净物的量进行计算。 根据化学方程式或关系式进行计算时，必须注意各物理量的单位相对应。 (2)“差量法”的解题方法 所谓“差量”是指一个过程中始态量与终态量的差值。 差量法是根据在化学反应中反应物与生成物的差量和造成这种差量的实质及二者关系，列出比例式求解的解题方法。差量的大小与参与反应的物质的有关量成正比。 (3)质量守恒和电荷守恒的应用 灵活应用质量守恒和电荷守恒，计算溶液中离子的物质的量或物质的量浓度。 ①找出溶液中的离子：找出溶液中所有的阴、阳离子。 ②列出等式：根据电解质溶液中的阳离子所带正电荷总数与阴离子所带负电荷总数相等，列出下列等式： n(Am＋)×m＋n(Bn＋)×n＋……＝n(Cp－)×p＋n(Dq－)×q＋……或c(Am＋)×m＋c(Bn＋)×n＋……＝c(Cp－)×p＋c(Dq－)×q＋……。 ③求算：求算未知量，如某离子的物质的量、物质的量浓度或离子所带电荷等。 课时作业(六)　物质的量在化学方程式计算中的应用 基础达标练 1．1.2 mol氯气与化学式为A的单质完全反应生成0.8 mol的氯化物AClx，则x的值为(　　) A．1　　　　　　　　　　B．2 C．3 D．4 解析：选C　xCl2＋2A===2AClx 　　　 x　　　　　 2 1.2 mol 0.8 mol x＝＝3。 2．CS2是一种常见的有机溶剂，已知CS2在标准状况下为一种无色液体，CS2在氧气中充分燃烧可生成SO2气体和CO2气体，反应方程式为CS2＋3O2CO2＋2SO2，若0.1 mol CS2在1 mol O2中完全燃烧，反应后气体混合物在标准状况下的体积是(　　) A．6. 72 L　　　　　　　　B．13. 44 L C．15.68 L D．22.4 L 解析：选D　CS2燃烧前后气体的物质的量不变，即气体体积不变。 3．在反应A＋3B===2C中，若7 g A和一定量B完全反应生成8.5 g C，则A、B、C的摩尔质量之比为(　　) A．14∶3∶17 B．28∶2∶17 C．1∶3∶2 D．无法确定 解析：选B　由质量守恒原理可求出参加反应的B的质量为8.5 g－7 g＝1.5 g；参加反应的n(A)∶n(B)∶n(C)＝1∶3∶2，故M(A)∶M(B)∶M(C)＝∶∶＝28∶2∶17。 4．如图是某溶液在稀释过程中，溶质的物质的量浓度随溶液体积的变化曲线图，根据图中的数据分析得出V值等于(　　) A．2 B．3 C．4 D．5 解析：选C　对已知物质的量浓度的溶液进行稀释，稀释前后溶质的物质的量不变，则有：2 mol·L-1×1 L＝0.5 mol·L-1×V L，解之，V＝4。 5．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　) A．2.3 g钠与水反应产生氢气的分子数为0.05NA B．1 mol Fe与少量盐酸反应生成1 mol H2 C．0.1 mol·L-1Na2SO4溶液含有0.1NA个SO D．22.4 L氯气与足量铜充分反应，生成1 mol CuCl2 解析：选A　钠与水反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，故n(H2)＝n(Na)＝×＝0.05 mol，A正确；1 mol Fe与少量盐酸反应时，盐酸不足，产生H2的量应根据盐酸的量求解，B错误；C项溶液体积不知道，其数目无法计算，C错误；D项，外界条件不确定，故Cl2的物质的量无法确定，D错误。 6．有4 g Na2O2和Na2CO3的混合物溶于水，与100 mL物质的量浓度为1 mol·L-1的盐酸恰好反应，蒸干溶液，最终得到的固体质量为(　　) A．8 g B．15.5 g C．5. 85 g D．无法计算 解析：选C　由题意知，反应后蒸干溶液最终得到的固体为NaCl，根据Cl－守恒得：n(NaCl)＝n(HCl)＝0.1 L×1 mol·L-1＝0.1 mol，所以m(NaCl)＝n(NaCl)×M(NaCl)＝0.1 mol×58.5 g·mol-1＝5.85 g。 7．设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　) A．0.2 mol/L CaCl2溶液中含Cl－数为0.4NA B．标准状况下，1.12 L H2S气体分子中含0.5NA个质子 C．常温常压下，23 g NO2和N2O4的混合气体一定含有NA个氧原子 D．标准状况下，分子的数目为0. 2NA的H2O的体积是4.48 L 解析：选C　没有给定溶液的体积，无法计算氯离子的数目，选项A错误；标准状况下，1.12 L H2S气体的物质的量为0.05 mol，每个分子中有18个质子，则应该含0.9NA个质子，选项B错误；设NO2和N2O4的通式为(NO2)n，则摩尔质量为46n g/mol，n(O)＝×2n＝1 mol，所以23 g NO2和N2O4的混合气体一定含有NA个氧原子，选项C正确；标准状况下，水不是气态，分子的数目为0.2NA的H2O的体积小于4.48 L，选项D错误。 8．设阿伏加德罗常数的数值为NA，下列叙述正确的是(　　) A．标准状况下，22.4 L四氯化碳含有的分子数为NA B．1 mol硫酸钾中阴离子所带的电荷数为2NA C．0.5 mol/L NaOH溶液中Na＋数为0.5 NA D．常温常压下，16 g氧气所含电子数为NA 解析：选B　标准状况下，CCl4为液体，不能用22.4 L·mol-1计算其分子数，A项错误；只根据溶液浓度，而无溶液体积，无法求出溶液中微粒的数目，C项错误；16 g O2中含电子数8NA，D项错误。 9．36.5 g HCl溶解在1 L水中(水的密度近似为1 g·cm-3)，所得溶液的密度为ρ g·cm-3，质量分数为w，物质的量浓度为c mol·L-1，NA表示阿伏加德罗常数，则下列叙述中正确的是(　　) A.所得溶液的物质的量浓度：c＝1 mol·L-1 B．所得溶液中含有NA个HCl分子 C．36.5 g HCl气体占有的体积为22.4 L D．所得溶液中溶质的质量分数：w＝ 解析：选D　36.5 g HCl的物质的量是1 mol，但溶液的体积不是1 L，故A项错；HCl溶于水后完全电离为H＋和Cl－，溶液中不存在HCl分子，B项错；36.5 g HCl在标准状况下体积为22.4 L，C项错；由物质的量浓度与w之间的换算公式得w＝，D项对。 10．把铝、铁混合物1.1 g溶于过量200 mL 5 mol·L-1盐酸中，反应后盐酸浓度变为4.6 mol·L-1(溶液体积变化忽略不计)。求： (1)反应中消耗HCl的物质的量为________________________________________________________________________。 (2)该混合物中铁的物质的量为________________________________________________________________________。 (3)产生氢气的体积(标准状况)为________________________________________________________________________。 解析：(1)盐酸的浓度变化为5 mol·L-1－4.6 mol·L-1＝0.4 mol·L-1，消耗HCl的物质的量为n(HCl)＝0.2 L×0.4 mol·L-1＝0.08 mol。(2)设Al、Fe的物质的量分别为x mol、y mol，根据二者质量、电子转移守恒有27x＋56y＝1.1、3x＋2y＝0.08，解得：x＝0.02、y＝0.01。(3)根据氢原子守恒可知n(H2)＝n(HCl)＝×0.08 mol＝0.04 mol，则生成标准状况下氢气的体积为V(H2)＝0.04 mol×22.4 L·mol-1＝0.896 L。 答案：(1)0.08 mol　(2)0.01 mol (3)0.896 L 11．400 mL某浓度的NaOH溶液恰好与5.8 L Cl2(标准状况)完全反应，计算： (1)生成NaClO的物质的量。 (2)该NaOH溶液中NaOH的物质的量浓度。 解析：设反应消耗NaOH的物质的量为x，生成NaClO的物质的量为y，则： 2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O 2 mol　　22.4 L　　　　1 mol x 5.8 L y 则：x＝＝0.52 mol； y＝＝0.26 mol； 所以NaOH的物质的量浓度为 ＝1.3 mol·L-1。 答案：(1)0.26 mol　(2)1.3 mol·L-1 能力提升练 12．现有m g某气体，它由双原子分子构成，它的摩尔质量为M g·mol-1。若阿伏加德罗常数用NA表示，则： (1)该气体的物质的量为________mol。 (2)该气体所含原子总数为________个。 (3)该气体在标准状况下的体积为________L。 (4)该气体溶于1 L水中(不考虑反应)，其溶液中溶质的质量分数为________。 (5)该气体溶于水后形成V L溶液，其溶液的物质的量浓度为________mol/L。 答案：(1)　(2)　(3) (4)×100%　(5) 13．等体积的硫酸锌、硫酸铝溶液分别与足量的氯化钡溶液反应，若生成的硫酸钡沉淀的质量之比为2∶3，则两种硫酸盐溶液的物质的量浓度之比为(　　) A．2∶1　　　　　　　　B．2∶3 C．1∶3 D．3∶2 解析：选A　根据关系式： ZnSO4～BaSO4　　Al2(SO4)3～3BaSO4 2 mol　 2 mol　　 1 mol　　　3 mol 则两种硫酸盐溶液的物质的量浓度之比为 ∶＝2∶1。 14．将15 mL 2 mol·L-1Na2CO3溶液逐滴加入40 mL 0.5 mol·L-1MCln盐溶液中，恰好将溶液中的Mn＋完全沉淀为碳酸盐，则MCln中n值是(　　) A．4 B．3 C．2 D．1 解析：选B　本题考查基本概念，意在考查学生准确运用反应方程式中化学计量数之比等于反应物的物质的量之比。M的化合价为＋n，Na2CO3与MCln，反应对应的关系式为 2Mn＋　　　　～　　　　nCO 2　　　　　　　　　　　n (40×10-3×0.5)mol (15×10-3×2)mol 可得n＝3，故选B。 15．一定量的液态化合物XY2，在一定量的O2中恰好完全燃烧，反应方程式为XY2(液)＋3O2(气)XO2(气)＋2YO2(气)，冷却后，在标准状况下测得生成物的体积是672 mL，密度是2.56 g·L-1。 (1)反应前O2的体积是________mL(标准状况下)。 (2)化合物XY2的摩尔质量是________。 (3)若XY2分子中X、Y两元素质量比是3∶16，则X、Y两元素分别为________和________(填元素符号)。 解析：(1)观察反应方程式，可知反应前后气体体积不变，故V(O2)＝672 mL。 (2)根据质量守恒定律，有m(XY2)＝0.672 L×2.56 g·L-1－32 g·mol-1×≈0.76 g，物质的量n(XY2)为×n(O2)＝0.01 mol，故M(XY2)＝＝76 g·mol-1。(3)由＝及Ar(X)＋2Ar(Y)＝76，解得Ar(X)＝12，Ar(Y)＝32，故X为碳元素，Y为硫元素。 答案：(1)672　(2)76 g·mol-1　(3)C　S 学科网（北京）股份有限公司 $$