3.2.2 新型合金 物质的量在化学方程式计算中的应用 课件 2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

第二节 金属材料 第2课时：新型合金 物质的量在化学方程式计算中的应用 第三章 铁 金属材料 人教版2019 高一 学习目标 1.通过阅读教材、查阅资料，了解储氢合金、钛合金等新型合金，感受化学科学对创造更多新材料以满足人类生活需要和促进科技发展的重要作用。 2.通过联系旧知、讨论交流，从物质的量的角度认识物质的组成及化学变化，能运用物质的量与其他物理量之间的换算关系进行有关计算。 3.通过对化学方程式本质的分析，能结合物质的量在化学方程式计算中的应用进行简单的计算，了解常见的化学计算中常用的方法，进一步体会守恒思想，强化宏观辨识与微观探析能力。 蛟龙”号采用特制钛制船体，能承受强大的深海压力。“蛟龙”号能够抵达几乎全世界海域的底部。(供人活动的耐压球壳是用钛合金制造的) 耐热合金在高温下还具有高强度和良好的抗氧化性，因而还可用于热处理工业，制造各种结构件。 形状记忆合金在外力作用下会产生变形，当把外力去掉，在一定的温度条件下，能恢复原来的形状。由于它具有百万次以上的恢复功能，因此叫作“记忆合金”。 为了满足某些尖端技术发展的需要，人们有设计和合成了许多新型合金 新课导入 问题导学 未来能源的开发中，氢是一种发热高、无污染、无公害、取之不尽、 用之不竭的能源，是能源研究的一个发展方向，氢能利用的难题是什么？ 关键解决 安全储存和运输问题 氢能利用存在两大难题是：制取和储存 新型储氢合金材料Ti-Fe合金、La-Ni合金的研究和开发为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。 01 点拨精讲 1.储氢合金 储氢合金 储氢合金是一类能够大量吸收H2，并与H2结合成金属氢化物的材料。 要求：储氢量大, 金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、 放氢的速率快。 01 物质的量在化学方程式计算中的应用 【知识回顾】请同学们书写关于物质的量的相关计算公式，回顾各个公式所适用的条件。 n m N M NA NA M m M N NA n Vm=V/n 02 【例】以钠和水的化学方程式为例，分析方程式系数与物质的量之间的关系。 2Na + 2H2O ==2NaOH + H2 化学计量数 扩大NA倍 2 2 2 1 2NA 2NA 2NA 1NA 物质的量 2mol 2 mol 2 mol 1mol 【结论】化学方程式中， 各物质的化学计量数之比=参加反应的物质的粒子个数之比=参加反应的物质的物质的量之比=参加反应的物质的气体体积（相同状况）之比。 物质的量在化学方程式计算中的应用 物质是由原子分子离子等粒子构成的，物质间的化学反应也是这些粒子按一定数目关系进行的。 02 【思考】2CO + O2==2CO2，这个反应方程式表示哪些意义？ 粒子数目之比： 物质的量之比： 气体的体积之比： 质量之比： 化学计量数之比： 2：1：2 2：1：2 2：1：2 2：1：2 56：32：88 化学方程式中，各物质的 之比= 之比= 之比=参加反应的物质的 （相同状况）之比。 物质的量在化学方程式计算中的应用 02 应用化学方程式计算的基本步骤 例: 250 mL2mol/L的硫酸与足量的铁屑完全反应。 (1)参加反应的铁屑的物质的量; (2)生成的H2的体积 (标准状况 )。 (1)参加反应的H2SO4的物质的量为:0.25L× 2mol/L=0.5mol (2) Fe + H2SO4 =FeSO4 + H2↑ 1mol 1mol 0.50mol n(H2) n（H2）=0.5mol 标况下，V(H2) = n(H2)·Vm =0.5mol×22.4L/mol =11.2L 解法一：先求出n(H2),再求V(H2)。 1mol 1mol 0.50mol n(H2) ——— = ——— 1mo1 0.50mol (2)Fe + H2SO4 =FeSO4+H2↑ 22.4L V(H2) 解法二： 直接求解V(H2)。 左右相当(质量/气体体积/物质的量)上下单位(物理量)一致 02 解题思路 找准关系式 列比例关系 求出未知量 转物质的量 写化学方程式 标计量数关系 列已知未知 比例关系求解 将已知的物理量转化为物质的量； 写出相关的化学方程式； 列出比例式； 根据比例式求解。 应用化学方程式计算的基本步骤 02 练习:把6.5gZn放入足量的盐酸中，Zn完全反应。计算： (2)参加反应的HCl的物质的量； (1)6.5gZn的物质的量； (3)生成H2的体积（标准状况）。 解：（1）Zn的摩尔质量是65g/mol， n(Zn) = 6.5g 65g/mol = 0.1mol （2）Zn + 2HCl =ZnCl2+H2↑ 1mol 0.1mol n(HCl) 2mol V(H2) 22.4L （3）V(H2) = 0.1mol X 22.4L 1mol =2.24L 02 化学计算中的常用方法 1. 关系式法 例：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，求加入的铁粉质量。 解：根据反应化学方程式Fe＋S FeS ， FeS＋2HCl=FeCl2＋H2S↑， 2H2S＋3O2 2SO2＋2H2O，可得关系式： Fe～H2S～H2O 56g 18g x 9 g 列比例式解得 x＝28g 小结：当已知量和未知量之间是靠多 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”,这种比例关系通常可从化学方 程式或化学式中得到。 02 2. 守恒法——质量守恒（原子守恒）、电荷守恒、电子守恒 例：4.6 g钠在空气中久置，最终得到Na2CO3的质量是 g。 解:钠在空气中最终转化为Na2CO3的过程中钠的原子个数不变（原子守恒）,可得关系式： 2Na　　～　　Na2CO3 2×23 106 4.6 g m(Na2CO3) 化学计算中的常用方法 02 化学计算中的常用方法 2. 守恒法——质量守恒（原子守恒）、电荷守恒、电子守恒 例：在硫酸钠和硫酸铝的混合溶液中，Al3＋的物质的量浓度为0.2 mol·L－1,SO42－为0.4 mol·L－1，求溶液中Na＋的物质的量浓度。 解：在任何一个溶液中，阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷 总数（电荷守恒），则有 3c(Al3＋)＋c(Na＋)＝2c(SO42－) c(Na＋)＝0.2 mol·L－1 02 化学计算中的常用方法 2. 守恒法——质量守恒（原子守恒）、电荷守恒、电子守恒 例：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- ，求元素X在还原产物中的化合价。 解：氧化还原反应中得失电子总数相等（电子守恒），设元素X在还原产物中的化合价为x，则有： 小结：守恒法——质量守恒（原子守恒）、电子守恒、电荷守恒：在化学反应中，遵循质量守恒（原子守恒）；在氧化还原反应中，还原剂失电子总数＝氧化剂得电子总数（电子守恒）；在电解质溶液中，阳离子所带正电荷总数＝阴离子所带负电荷总数（电荷守恒）。 1 mol·L－1×0.03 L×(6－4)＝2×10－2 mol×(7－x)，x＝＋4。 02 3. 差量法——质量差、体积差 例：把铁棒插入CuSO4溶液，一段时间后取出，铁棒质量增加了4 g，求参加反应的Fe的质量。 解：　Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu　　　　 Δm 　 56 g　　　　　　　 64 g　　64 g－56 g＝8 g 　 m(Fe)　　　　　　 　 　　　　　 4 g 小结：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Δm、物质的量差Δn、气体体积差等ΔV，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。 化学计算中的常用方法 02 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 小结：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：把5.1g 镁铝合金的粉末放入过量的盐酸中，得到5.6LH2（标准状况）。计算该合金中铝和镁的物质的量之比。 解：设合金中镁的物质的量为x，铝的物质的量为y。 M(Mg)= 24 g/mol M(Al)= 27g/mol x·24 g/mol +y·24g/mol= 5.1g Mg +2HCl=MgCl 2 + H2↑ 2Al +6HCl=2AlCl 3 +3H2↑ n(H2)=5.6L÷22.4L/mol＝0.25mol x +1.5y = 0.25mol 解得：x＝y＝0.1mol n(Al):n(Mg)=1:1 02 新型合金 钛合金 耐热合金 形状记忆合金 物质的量在化学方程式中计算的应用 化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系 物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤 化学计算中的常用方法 关系式法——解答连续反应类型计算题的捷径 差量法——质量差值法、体积差值法 守恒法——质量守恒、电荷守恒、电子守恒 方程组法——两个已知量求解混合物中两种物质的未知量 储氢合金 课堂小结 02 1．社会的进步与时代的发展充满了人类智慧的结晶。下列有关说法中 错误的是（ ） A．合金为纯净物，且只含金属元素，不含非金属元素 B．不锈钢是最常见的一种合金钢，不容易生锈。 C．商朝的“后母戊鼎”是我国较早使用的铜制品之一 D．近年来，人们又设计和合成了许多新型合金。如储氢合金、钛合金等 A 2．钛和钛的合金具有很多优良的性能，如熔点高、密度小、可塑性 好、易于加工，尤其是钛合金与人体器官具有很好的“生物相容性”。 根据它们的主要性能，下列用途不切合实际的是（ ） A．用来做保险丝 B．用于制造航天飞机 C．用来制造人造骨 D．用于家庭装修，做钛合金装饰门 A 课堂练习 3．6 g Fe和Fe2O3的混合物，加入150 mL足量的稀硫酸，在标准状况 下收集到1.12 L H2，向反应后的溶液中滴加KSCN溶液不变红。为中 和过量的稀硫酸，并使Fe元素全部转化为Fe(OH)2沉淀，恰好消耗了 200 mL 3 mol·L－1的NaOH溶液，则该稀H2SO4的物质的量浓度为（ ） A．2.25 mol·L－1 B．2 mol·L－1 C．3 mol·L－1 D．0.6 mol·L－1 B 4．在标准状况下，CO和CO2的混合气体共 6.72 L，质量为 12 g，则CO的物质的量是多少？ 课堂练习 $