第16讲 物质的量在化学方程式计算中的应用（暑假预习讲义）新高一化学人教版

第16讲　物质的量在化学方程式计算中的应用 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.能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。 2.能结合物质的量在化学方程式计算中的应用，进一步体会守恒思想，强化宏观辨识与微观探析的能力。 预习重点 物质的量的有关计算 预习难点 关系式、守恒思想的应用 情｜境｜启｜思 请同学们复习回顾，物质的量与其它物理量之间的联系？ 知识点01 根据化学方程式计算 1.以物质的量为中心的转化 2.化学方程式中化学计量数与各量的关系 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照一定的数目关系进行的。化学方程式中的化学计量数可以明确地表示出化学反应中粒子之间的数目关系。具体分析如下： 化学方程式 N2+3H22NH3 各物质 H2 N2 NH3 化学计量数之比 3 1 2 扩大NA倍 3·NA 1·NA 2·NA 物质的量之比 3 mol 1 mol 2 mol 质量之比 6g 28g 34g 标准状况下体积之比 67.2L 22.4L 44.8L 同一条件下体积之比 3 1 2 例如：化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系 　　　　　　2CO ＋　O2 2CO2 化学计量数　2　　　　1　　　 2 扩大NA倍　2NA　　　NA　　　2NA 物质的量　　2 mol　　1 mol　　2 mol 质量　　　　56 g　　　32 g　　88 g 体积(标况)　44.8 L　　22.4 L　44.8 L 【特别提醒】 (1)同一个化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其物质的量之比。 (2)对于有气体参加的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比也等于其体积之比。 3．物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤 【例】5.4 g铝与足量NaOH溶液反应生成的氢气在标准状况下的体积是多少？ 【解析】(1)设生成标准状况下氢气的物质的量为n(H2)，n(Al)＝＝＝0.2 mol 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 2　　　　　　　　　　　　　 　　3 0.2 mol　　　　　　　　　　　　 n(H2) ＝，解得n(H2)＝0.3 mol，所以V(H2)＝n(H2)·Vm＝0.3 mol×22.4 L·mol－1＝6.72 L，即生成标准状况下氢气的体积是6.72 L。 (2)设生成标准状况下H2的体积为V(H2) 2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 2×27 g　　　　　　　　　　　　 3×22.4 L 5．4 g　　　　　　　　　　　　 　V(H2) ＝，解得V(H2)＝6.72 L，即生成标准状况下H2的体积是6.72 L。 【特别提醒】根据化学方程式计算的注意事项 (1)书写格式规范化：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。 (2)单位运用对应化：如果题目所给的两个量单位不一致，要注意两个量的单位要“上下一致，左右相当”。 (3)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，然后根据量不足的物质进行计算。 【例1】把一小块钠放入足量水中，会发生如下反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。下列有关该反应的说法正确的是(　　) A．反应中Na与NaOH的质量相等 B．反应中H2O与H2的质量相等 C．反应中H2O与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 【答案】D 【解析】该反应中，Na与NaOH的物质的量之比为1∶1，质量之比为23∶40，A项错误，D项正确；该反应中，H2O与H2的物质的量之比为2∶1，质量之比为(2×18)∶(1×2)＝18∶1，B、C项错误。 【即练1】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 mol·L－1 B．2.0 mol·L－1 C．1.5 mol·L－1 D．3.0 mol·L－1 【答案】B 【解析】2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ 　　　　　　2 mol　　　　　　　　　　 67.2 L 　　 　　　n(NaOH)　　　　　　　　　 33.6 L n(NaOH)＝＝1.0 mol， c(NaOH)＝＝2.0 mol·L－1。 【即练2】实验室利用反应2KClO32KCl＋3O2↑制取氧气，现有24.5 g KClO3参加反应，则得到标准状况下的氧气的体积是(　　) A．2.24 L B．4.48 L C．44.8 L D．6.72 L 【答案】D 【解析】24.5 g KClO3的物质的量是＝0.2 mol， 2KClO32KCl＋3O2↑ 2 mol　　　　　　　3 mol 0．2 mol　　　　　　n(O2) ＝，则n(O2)＝0.3 mol，故产生的氧气在标准状况下的体积是0.3 mol×22.4 L·mol－1＝6.72 L。 知识点02 化学计算中的方法 1．关系式法 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”。然后将“关系式”当作化学方程式使用，一步计算求出未知量。 (1)根据化学方程式确定关系式 根据化学方程式确定关系式时，首先要写出化学方程式，然后要找出方程式变化中的“中间量”，通过“中间量”找出“已知量”与“未知量”之间的物质的量的关系，如由硫黄制取H2SO4的三步反应： S＋O2SO2、2SO2＋O22SO3、SO3＋H2O===H2SO4。 反应中已知量与未知量之间的关系： 已知量——中间量——中间量——未知量 S　～　 　SO2　～　 SO3　～　 H2SO4 1 mol　　 1 mol　　　 1 mol　　 1 mol 即S～H2SO4。 (2)根据原子守恒确定关系式 上述例子中也可以由硫原子守恒直接得出关系式“S～H2SO4”。 2.守恒法 化学反应中的守恒关系有质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒等。 （1）质量守恒 ①宏观特征：反应前后质量相等。 ②微观特征：反应前后各元素的原子个数不变。 （2）得失电子守恒 在氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。即n(氧化剂)×氧化剂化学式中变价元素的原子个数×价差===n(还原剂)×还原剂化学式中变价元素的原子个数×价差。 （3）电荷守恒 ①电解质溶液中，阴离子所带负电荷总数等于阳离子所带正电荷总数，即溶液呈电中性。例如，在0.1 mol/L的K2SO4溶液中，c(K+)+c(H+)===2c(SO42-)+c(OH-)。 ②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等且电性相同。例如，3Cu+2NO3-+8H+===3Cu2++2NO↑ +4H2O中，等号左侧反应物所带电荷总数为 6个单位的正电荷〔(+1)×8 + (-1)×2 == +6〕，右侧生成物也带有6个单位的正电荷〔(+2)×3 == +6〕。 3.差量法 根据相同条件下反应前后物质的某种物理量(如质量、物质的量、气体的体积)发生的变化求出“理论差量”〔具体求法是物质的量、体积差量均等于反应物、生成物中物质化学计量数之和的差(使用体积差时对应物质必须是气体)，质量差则为反应物、生成物中物质的质量和之差〕，该差量与反应物、生成物的有关量成比例。差量法就是借助这种比例关系求解的方法。 4.方程组法 方程组法一般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2】向200 mL 0.1 mol·L－1的FeSO4溶液中加入适量的NaOH溶液，使Fe2＋恰好完全沉淀，过滤，小心加热沉淀，直到水分蒸干，再灼烧到质量不再变化，此时固体的质量为(　　) A．4.36 g B．2.82 g C．1.6 g D．1.44 g 【答案】C 【解析】FeSO4与NaOH反应生成Fe(OH)2，加热过程中Fe(OH)2被氧气氧化成Fe(OH)3，Fe(OH)3受热分解为Fe2O3和H2O，最后得到的固体为Fe2O3，根据Fe原子守恒，得2FeSO4～Fe2O3，则n(Fe2O3)＝＝0.01 mol，m(Fe2O3)＝0.01 mol×160 g·mol－1＝1.6 g。 【即练1】某废水处理站用甲醇(CH3OH)处理含氨废水，反应为NH3＋2O2NO＋H＋＋H2O，6H＋＋6NO＋5CH3OH3N2↑＋5CO2↑＋13H2O。在处理过程中，NH3转化为NO的转化率可达95%，而NO转化为N2的转化率可达96%。若每天处理含NH3 0.034 g·L－1的废水500 m3，则理论上每天所需甲醇的质量为(　　) A．24.32 kg B．30.00 kg C．25.30 kg D．4.08 kg 【答案】A 【解析】根据甲醇处理含氨废水的反应原理可得关系式：NH3～NO～CH3OH，理论上每天所需甲醇的质量为×95%×96%××32 g·mol－1＝2.432×104 g＝24.32 kg。 【即练2】将3.9 g Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生4.48 L(标准状况下)氢气。下列推断正确的是(　　) A．参加反应的HCl为0.2 mol B．Mg、Al在反应中共失去0.2 mol电子 C．参加反应的Mg为2.4 g D．若与足量的氢氧化钠溶液反应能产生0.15 mol H2 【答案】D 【解析】镁、铝与盐酸发生反应：Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑，n(H2)＝0.2 mol，根据H原子守恒可知，参加反应的HCl的物质的量为0.2 mol×2＝0.4 mol，A错误；根据得失电子守恒可知，Mg、Al在反应中失去的电子数等于氢离子得到的电子数，共0.2 mol×2＝0.4 mol，B错误；设Mg的物质的量为x mol，Al的物质的量为y mol，则有24x＋27y＝3.9，2x＋3y＝0.4，联立二式，解得x＝0.05，y＝0.1，则参加反应的Mg的质量为0.05 mol×24 g·mol－1＝1.2 g，C错误；若与足量的氢氧化钠溶液反应，镁与氢氧化钠溶液不发生反应，铝与氢氧化钠溶液反应生成氢气：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，则能产生H2的物质的量为0.15 mol，D正确。 1.（25-26高一上·辽宁大连·期末）0.56 g氧化钙恰好与20 mL盐酸反应，则此盐酸的物质的量浓度是(　　) A.0.10 mol·L-1 B.0.20 mol·L-1 C.0.50 mol·L-1 D.1.00 mol·L-1 【答案】D 【解析】 则:， 解得c(HCl)=1.00 mol·L-1。 2.（25-26高一上·河南开封·期末）已知部分被氧化的镁条1.6 g，与足量的盐酸反应，在标准状况下生成H2 1.12 L，在跟盐酸反应前被氧化的镁是(　　) A.1.2 g B.0.64 g C.0.4 g D.0.24 g 【答案】D 【解析】 解得n(Mg)=0.05 mol，则m(Mg)=0.05 mol×24 g·mol-1=1.2 g，m(MgO)=1.6 g-1.2 g=0.4 g;根据n(Mg)被氧化=n(MgO)==0.01 mol，故m(Mg)被氧化=0.01 mol×24 g·mol-1=0.24 g。 3.（25-26高一上·河北石家庄·期末）将8.0 g镁铁合金加入500 mL稀盐酸中恰好完全反应，得到标准状况下氢气4.48 L。下列有关说法正确的是(　　) A.该合金中镁、铁的物质的量之比为2∶1 B.反应中转移电子0.5 mol C.该盐酸中HCl的物质的量浓度为0.8 mol·L-1 D.将标准状况下8.96 L HCl气体溶于500 mL水中即可配制成该盐酸 【答案】C 【解析】将8.0 g镁铁合金加入500 mL稀盐酸中恰好完全反应，得到标准状况下氢气4.48 L，发生的反应为Mg+2HCl===MgCl2+H2↑、Fe+2HCl===FeCl2+H2↑，设镁、铁的物质的量分别为x mol和y mol，则 解得x=y=0.1。该合金中镁、铁的物质的量之比为0.1 mol∶0.1 mol=1∶1，A错误;反应中，生成0.2 mol氢气，转移电子为0.4 mol，B错误;n(HCl)=2n(H2)=2×0.2 mol=0.4 mol，则HCl的物质的量浓度为=0.8 mol·L-1，C正确;将标准状况下8.96 L HCl气体溶于500 mL水中，形成的盐酸的体积不是500 mL，D错误。 4.（25-26高一上·河北衡水·质检）将铝、铁分别投入的盐酸中，下列说法正确的是 A．铝与盐酸反应比较剧烈，反应后产生的气体多 B．铝与盐酸反应后，铝完全溶解，固体无剩余 C．铁与盐酸反应后，的浓度为 D．电子转移数目：铁与铝转移的电子一样多 【答案】D 【分析】，；铝与盐酸反应：， mol Al完全反应需要1 mol HCl，HCl不足，Al剩余，生成氢气0.1 mol；铁与盐酸反应：，0.5 mol Fe完全反应需要1 mol HCl，HCl不足，Fe剩余，生成氢气0.1 mol，生成氯化亚铁0.1 mol，亚铁离子浓度；据此作答。 【解析】铝比铁活泼，则铝与盐酸反应比较剧烈；依据分析可知铝和铁产生氢气的量相同，A错误；铝与盐酸反应时，盐酸不足，铝有剩余，B错误；亚铁离子浓度为0.2 mol/L，C错误；依据分析，每消耗1 mol HCl转移1 mol电子；两个反应中均消耗0.2 mol HCl，转移电子数均为0.2 mol，D正确；故选D。 5.（25-26高一下·河北沧州·期末）将34.8g铝铁铜合金分为两等份，一份投入足量的NaOH溶液中，产生6.72L(标准状况)气体，另一份投入足量的稀盐酸中，产生8.96L(标准状况)气体，则该合金中Al、Fe、Cu的物质的量之比为 A．2：1：1 B．3：1：1 C．3：2：1 D．3：1：2 【答案】A 【解析】与NaOH反应时只有Al反应，生成H₂。标准状况下，与氢氧化钠溶液反应产生氢气的物质的量，铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为，由化学方程式可知n(Al)=0.2mol，则原合金中Al总物质的量为0.4mol。与稀盐酸反应时，Al和Fe均反应，Cu不反应。标准状况下，与稀盐酸反应产生氢气的物质的量，铝与稀盐酸反应产生氢气的物质的量与氢氧化钠溶液反应产生氢气的物质的量相同，为0.3mol，则铁与稀盐酸反应产生氢气的物质的量为n=0.4mol-0.3mol=0.1mol。铁与稀盐酸反应的化学方程式为，由化学方程式可知n(Fe)=0.1mol，则原合金中Fe总物质的量为0.2mol。合金质量为34.8g，m(Al)= 0.4mol×27g/mol=10.8g，m(Fe)=0.2mol×56g/mol=11.2g，则m(Cu)=34.8g-10.8g-11.2g=12.8g，，原合金中Cu总物质的量为0.2mol。因此n（Al）：n（Fe）：n（Cu）= 0.4：0.2：0.2 = 2：1：1，故选A。 6.（25-26高一上·江苏南京·阶段检测）把30 mL 1.0 mol·L-1 CuSO4溶液和10 mL 1.0 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液混合(假设混合溶液的体积等于混合前两种溶液的体积之和)，再向其中加入足量铁粉，经过足够长的时间后，铁粉有剩余。则此时溶液中Fe2+的物质的量浓度为(　　) A.1.5 mol·L-1 B.2.0 mol·L-1 C.2.5 mol·L-1 D.3.0 mol·L-1 【答案】A 【解析】最终生成FeSO4，起始时S的物质的量为(0.03×1.0+0.01×1.0×3) mol=0.06 mol;根据S原子个数守恒可知，最终生成0.06 mol FeSO4，即c(Fe2+)=0.06 mol÷(0.03+0.01) L=1.5 mol·L-1，A正确。 7.（25-26高一上·内蒙古巴彦淖尔·期末）铝土矿中含有高比例的氧化铝，是冶炼金属铝的重要原料。下列说法错误的是 A．氧化铝属于两性氧化物 B．镁铝合金硬度高于纯铝 C．氧化铝熔点高，可用作耐火材料 D．炼铝过程中，铝元素被氧化 【答案】D 【解析】氧化铝可以和酸反应，也可以和强碱反应，属于两性氧化物，A正确；合金硬度一般大于其组成的纯金属，故镁铝合金硬度高于纯铝，B正确；氧化铝熔点高，可用作耐火材料，C正确；冶炼铝的本质是还原氧化铝得到单质铝，铝元素化合价降低，应被还原，而非氧化，D错误；故选D。 8.（25-26高一上·辽宁辽阳·期末）向500 mL 2 mol·L-1的CuSO4溶液中插入一铁片，反应片刻后取出铁片，洗涤、烘干，称其质量比原来增加2.0 g。下列说法错误的是(设反应后溶液的体积不变)(　　) A.参加反应的铁的质量是28 g B.析出的铜的物质的量是0.25 mol C.反应后溶液中c(CuSO4)=1.5 mol·L-1 D.反应后溶液中c(FeSO4)=0.5 mol·L-1 【答案】A 【解析】发生反应Fe+CuSO4===FeSO4+Cu，根据差量法得56 g∶8 g=m(Fe)∶2.0 g，解得m(Fe)=14 g，A错误;由于，则有n(Cu)=0.25 mol，B正确;原溶液中n(CuSO4)=0.5 L×2 mol·L-1=1 mol，反应中消耗n(CuSO4)=0.25 mol，反应后溶液中c(CuSO4)==1.5 mol·L-1，C正确;反应后溶液中c(FeSO4)==0.5 mol·L-1，D正确。 9.（25-26高一下·重庆·期中）把一定量的镁铝合金溶于50 mL稀硝酸中，将产生的气体与336 mL氧气(标准状况)混合后通入足量NaOH溶液中，气体被完全吸收生成NaNO3，向反应后的溶液中逐滴加入1.0 mol/L NaOH溶液，产生沉淀的质量与加入NaOH溶液体积的关系如图所示。下列说法错误的是 A．a=90 B．合金中镁、铝的物质的量之比为3：2 C．稀硝酸的物质的量浓度为3.0 mol/L D．合金与硝酸反应中转移电子的物质的量为0.06 mol 【答案】C 【分析】镁铝合金与稀硝酸反应，、失电子生成、，被还原为氮氧化物；氮氧化物与、发生反应，得电子，标准状况下，得电子：，由电子守恒，合金失电子总物质的量为；设，，则；沉淀最大质量为，即，联立解得，，据此分析。 【解析】溶解反应：，，溶解消耗体积，故，A正确；，B正确；根据原子守恒，稀硝酸中的溶质硝酸转化成、硝酸镁、硝酸铝及剩余的硝酸；与氧气的混合气体被溶液完全吸收生成，则(得失电子守恒)，；根据镁、铝原子守恒，硝酸镁、硝酸铝的物质的量为、；图中共消耗，形成沉淀至最大量时消耗的氢氧化钠为，溶解氢氧化铝沉淀消耗的氢氧化钠为，说明有氢氧化钠用于中和硝酸，那么这部分被中和的硝酸为；故硝酸的总物质的量为，该硝酸的物质的量浓度为，C错误；由电子守恒，合金失电子总物质的量等于得电子物质的量，即，D正确；故选C。 10.（25-26高一上·重庆·期末）向的硫酸中投入镁铝合金，金属完全溶解，再加入的NaOH溶液，沉淀达到最大值，质量为g，下列说法不正确的是 A． B．m的取值范围为 C．若将沉淀在空气中充分灼烧，质量将变为g D．镁铝合金与硫酸反应转移的电子的物质的量为0.4 mol 【答案】D 【解析】根据离子守恒，沉淀最大时溶质为，，，，代入浓度和体积得，即，A正确；设a、b分别为Mg、Al物质的量，，，取极限情况，合金全为时，全为时，合金为混合物，故，B正确；沉淀为和，灼烧后，，质量减少18a+27b（a、b为物质的量），结合m=24a+27b和2a+3b=0.2，灼烧后质量为m+1.6g，C正确；沉淀中质量3.4g，物质的量0.2mol，等于转移的电子的物质的量(因Mg失需，Al失需)，故转移电子为0.2 mol，非0.4 mol，D不正确；故选D。 11.（25-26高一上·安徽·期末）有一份白色固体含有的质量分数是2.3%，的质量分数是4.9%，的质量分数是19.8%，的质量分数是27.7%，剩余的都是，一定质量的该固体加入到盐酸中，恰好完全反应，然后把该溶液蒸干，熔融，电解得到固体质量为 A．2.3g B．4.6g C．5.2g D．6.2g 【答案】A 【解析】固体与盐酸恰好完全反应后，所有钠元素转化为氯化钠，溶液中钠离子与氯离子摩尔数相等。氯离子全部来自盐酸，其摩尔数为0.1 mol（100 mL × 1 mol/L），故钠离子为0.1 mol。根据钠原子守恒，电解熔融氯化钠得到金属钠，质量为0.1 mol × 23 g/mol = 2.3 g；故选A。 12.（25-26高一上·吉林长春·期末）一定质量的铁的氧化物与90 mL 4 mol/L的盐酸恰好完全反应，所得溶液中的Fe2+恰好能被标准状况下672 mL Cl2氧化，则该固体中铁原子和氧原子的个数之比为 A．7：9 B．5：6 C．3：4 D．2：3 【答案】A 【解析】一定质量的铁的氧化物与90 mL 4 mol/L的盐酸恰好完全反应，氧化物中的O原子与盐酸中的H+完全反应转化为H2O，盐酸中，则；所得溶液中的Fe2+恰好能被标准状况下672 mL Cl2氧化，发生反应的方程式为，氯气的物质的量为，则，即铁氧化物中二价铁物质的量为0.06 mol，根据化合价代数和为0，铁氧化物中三价铁的物质的量为，则总铁的物质的量为，因此该铁氧化物固体中铁原子和氧原子的物质的量之比为，个数之比为7：9，故选A。 13.（25-26高一上·黑龙江佳木斯·期末）现有Al、CuO、Fe2O3组成的混合物共10.0 g，放入500 mL某浓度的盐酸中，混合物完全溶解，当再加入250 mL 2.0 mol·L-1的NaOH溶液时，金属离子正好全部转化为沉淀。则上述盐酸的浓度为(　　) A.0.5 mol·L-1 B.1.0 mol·L-1 C.2.0 mol·L-1 D.3.0 mol·L-1 【答案】B 【解析】Al、CuO、Fe2O3放入500 mL某浓度的盐酸生成AlCl3、CuCl2、FeCl3，HCl可能有剩余，加入NaOH溶液，金属离子全部转化为沉淀时，生成Al(OH)3、Cu(OH)2、Fe(OH)3，此时n(Na+)=n(Cl-)，则 n(HCl)=n(NaCl)=n(NaOH)=0.25 L×2 mol·L-1=0.5 mol，c(HCl)==1 mol·L-1。 14.（25-26高一上·江西鹰潭·阶段检测）向由和组成的混合溶液中加入m g Fe粉(过量)，充分反应后，过滤、洗涤、干燥至恒重，残留固体的质量仍为m g，则原混合溶液中为 A．2:7 B．3:5 C．4:3 D．5:4 【答案】A 【解析】向由和组成的混合溶液中加入m g Fe粉(过量)，发生反应① ；②；充分反应后，过滤、洗涤、干燥至恒重，残留固体的质量仍为m g，说明反应①消耗铁的质量等于反应②固体增加的质量，设参加反应①的铁为a mol，根据可知的物质的量为2a mol，参加反应②的铁为b mol，根据，的物质的量为b mol，反应生成铜的物质的量为b mol，则56a=64b-56b，得，则，故选A。 15.（25-26高一上·湖南长沙·期中）将1 mol金属钠投入到足量水中，充分反应后最终所得溶液的质量为m g；将投入到与水等质量足量稀硫酸中，充分反应后最终所得溶液的质量为n g，则m和n两者大小关系为 A． B． C． D．无法比较 【答案】B 【解析】钠与水反应：反应式：，1 mol Na（23g）生成0.5 mol H2（1 g），溶液增重：23 g – 1 g = 22 g，原水质量设为W，反应后溶液质量m = W + 22 g； 镁与稀硫酸反应：反应式：，1 mol Mg（24 g）生成1 mol H2（2 g），溶液增重：24 g – 2 g = 22 g，稀硫酸总质量等于原水质量W，反应后溶液质量n = W + 22 g； 综上，m = n，故答案选B。 16.（25-26高一上·河北·阶段检测）某兴趣小组为了测定某铁铝合金中各成分的质量分数，进行了如下实验：取该固体，向其中加入一定量的盐酸，固体完全溶解，生成7.84L（标准状况下）气体，再向反应后的溶液中加入过量NaOH溶液，过滤、洗涤、干燥、灼烧，最终得到16.0g固体（不考虑过程中固体的损失）。已知会溶解在NaOH溶液中。下列说法正确的是 A． B．至少需要含0.7molHCl的盐酸 C．该合金中，Al的质量分数约为 D．若该合金与足量NaOH溶液反应，则产生氢气的体积为3.36L 【答案】B 【分析】由题意可知，实验过程中发生的反应为铁铝合金完全与盐酸反应生成金属氯化物和氢气，向反应后的溶液中加入过量氢氧化钠溶液，将溶液中的铝离子转化为四羟基合铝酸钠，铁离子转化为氢氧化铁沉淀，过滤、洗涤、干燥、灼烧得到氧化铁；由铁原子个数守恒可知，合金中铁的质量为×2×56g/mol=11.2g，由反应生成标准状况下氢气的体积为7.84L可知，合金中铝的质量为××27g/mol=2.7g，则m=11.2g+2.7g=13.9g。 【解析】由分析可知，m=11.2g+2.7g=13.9g，故A错误；由分析可知，合金中铁、铝的物质的量为0.2mol、0.1mol，则合金完全溶解消耗盐酸的物质的量至少为0.2mol×2+0.1mol×3=0.7mol，故B正确；由分析可知，合金中铝的物质的量为0.1mol，则铝的质量分数为≈19.4g，故C错误；缺标准状况下，无法计算mg合金与足量氢氧化钠溶液完全反应生成氢气的体积，故D错误；故选B。 17.（25-26高一上·山东淄博·期末）现有Al、CuO、Fe2O3组成的混合物共10.0g，放入500mL某浓度的盐酸中，混合物完全溶解，当再加入250mL2.0mol/L的NaOH溶液时，金属离子正好全部转化为沉淀。则上述盐酸的浓度为 A．0.5mol/L B．1.0mol/L C．2.0mol/L D．3.0mol/L 【答案】B 【解析】Al、CuO、Fe2O3组成的混合物共与盐酸反应生成氯化铝、氯化铜、氯化铁，盐酸可能有剩余， 向反应后溶液中加入NaOH溶液，得到的沉淀最多，应满足恰好反应生成氢氧化铝、氢氧化铜、氢氧化铁，此时溶液中溶质为NaCl， 根据钠离子守恒可得：n(NaCl)=n(NaOH)=0.250L×2.00mol/L=0.5mol， 根据氯离子守恒可得：n(HCl)=n(NaCl)=0.5mol， 故该元素的物质的量浓度= =1.0mol/L。 18.（25-26高一上·江苏南京·阶段检测）向一定量铁的氧化物(铁只有+2、+3价)中，加入100ml2mol/L稀盐酸，恰好使固体完全溶解，再向所得溶液中通入标准状况下448mL氯气，恰好能使溶液中的FeCl2完全转化为FeCl3，则x：y为 A．1：1 B．2：3 C．3：4 D．4：5 【答案】D 【解析】铁的氧化物(铁只有+2、+3价)中，加入100ml2mol/L稀盐酸，恰好使固体完全溶解，根据氢元素守恒，生成水的物质的量为 ，可知铁的氧化物中含有0.1mol氧原子。再向所得溶液中通入标准状况下448ml氯气，恰好能使溶液中的FeCl2完全转化为FeCl3，根据氯元素守恒，生成FeCl3的物质的量为，则铁的氧化物中含有0.08mol铁原子，所以n(Fe):n(O)=0.08:0.1=4:5，即x：y=4:5，故选D。 19.（25-26高一下·河北衡水·期末）浓硫酸和锌共热一段时间后，锌完全溶解，收集到（已换算成标准状况下）混合气体，待反应混合物冷却后加水稀释定容到，测得溶液中为为，下列说法错误的是 A． B． C．混合气体的总质量为 D．混合气体中， 【答案】D 【分析】锌与浓硫酸发生：Zn+2H2SO4=ZnSO4+SO2↑+2H2O，随着反应的进行，硫酸浓度降低，发生：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，生成气体为SO2和H2的混合物，物质的量为，剩余硫酸的物质的量为：n(H2SO4)剩=×0.1L×5.2mol/L=0.26mol，消耗硫酸的物质的量为：然后根据反应的化学方程式计算。 【解析】溶液中硫酸根的物质的量n()=0.1L×3.3mol/L=0.33mol，结合分析可知，其中硫酸锌的物质的量为0.33mol-0.26mol=0.07mol，则m=0.07mol×65g/mol=4.55g，A正确；根据分析可知，硫酸锌的物质的量等于气体的物质的量，即气体的物质的量为0.07mol，体积为0.07mol×22.4L/mol=1.568L，B正确；根据题意可知，硫酸总物质的量为：0.02L×18 mol/L=0.36mol，则二氧化硫的物质的量为0.36mol-0.33mol=0.03mol，氢气的物质的量为0.07mol-0.03mol=0.04mol，则混合气体的总质量为0.03mol×64g/mol+0.04mol×2g/mol=2g，C正确；根据C的分析可知，混合气体中，，D错误；故选D。 20.（25-26高一下·广东茂名·期末）将一定质量的Mg-Al合金投入100 mL稀硫酸中充分反应。向反应后的溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与所加NaOH溶液的体积关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A.合金中Mg与Al的质量比为1∶1 B.生成的气体体积为5.6 L C.c(H2SO4)=3 mol·L-1，c(NaOH)=5 mol·L-1 D.合金充分反应后，剩余硫酸的物质的量为0.1 mol 【答案】C 【解析】由题图可知，n[Mg(OH)2]=0.1 mol，n[Al(OH)3]=0.1 mol，据Mg、Al原子守恒推知，n(Mg)=0.1 mol，n(Al)=0.1 mol，故合金中Mg与Al的质量比为(0.1 mol×24 g·mol-1)∶(0.1 mol×27 g·mol-1)=8∶9，A错误。Mg~H2↑、Al~H2↑，则生成H2的总物质的量为0.1 mol+0.1 mol×=0.25 mol，在标准状况下的体积为0.25 mol×22.4 L·mol-1=5.6 L，题目未指明是否处于标准状况下，B错误。反应Al(OH)3+NaOH===Na[Al(OH)4]，消耗20 mL NaOH溶液，则有c(NaOH)==5 mol·L-1；加入120 mL NaOH溶液时沉淀达到最大量，溶液中溶质只有Na2SO4，据元素守恒可知，n(S)=n(H2SO4)=0.12 L×5 mol·L-1×=0.3 mol，则有c(H2SO4)==3 mol·L-1，C正确。0.1 mol Mg和0.1 mol Al消耗H2SO4的总物质的量为0.25 mol，故合金反应后剩余H2SO4的物质的量为0.3 mol-0.25 mol=0.05 mol，D错误。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第16讲　物质的量在化学方程式计算中的应用 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.能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。 2.能结合物质的量在化学方程式计算中的应用，进一步体会守恒思想，强化宏观辨识与微观探析的能力。 预习重点 物质的量的有关计算 预习难点 关系式、守恒思想的应用 情｜境｜启｜思 请同学们复习回顾，物质的量与其它物理量之间的联系？ 知识点01 根据化学方程式计算 1.以物质的量为中心的转化 2.化学方程式中化学计量数与各量的关系 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照一定的数目关系进行的。化学方程式中的化学计量数可以明确地表示出化学反应中粒子之间的数目关系。具体分析如下： 化学方程式 N2+3H22NH3 各物质 H2 N2 NH3 化学计量数之比 3 1 2 扩大NA倍 3·NA 1·NA 2·NA 物质的量之比 3 mol 1 mol 2 mol 质量之比 6g 28g 34g 标准状况下体积之比 67.2L 22.4L 44.8L 同一条件下体积之比 3 1 2 例如：化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系 　　　　　　2CO ＋　O2 2CO2 化学计量数　2　　　　1　　　 2 扩大NA倍　2NA　　　NA　　　2NA 物质的量　　2 mol　　1 mol　　2 mol 质量　　　　56 g　　　32 g　　88 g 体积(标况)　44.8 L　　22.4 L　44.8 L 【特别提醒】 (1)同一个化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其物质的量之比。 (2)对于有气体参加的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比也等于其体积之比。 3．物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤 【例】5.4 g铝与足量NaOH溶液反应生成的氢气在标准状况下的体积是多少？ 【特别提醒】根据化学方程式计算的注意事项 (1)书写格式规范化：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。 (2)单位运用对应化：如果题目所给的两个量单位不一致，要注意两个量的单位要“上下一致，左右相当”。 (3)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，然后根据量不足的物质进行计算。 【例1】把一小块钠放入足量水中，会发生如下反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。下列有关该反应的说法正确的是(　　) A．反应中Na与NaOH的质量相等 B．反应中H2O与H2的质量相等 C．反应中H2O与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 【即练1】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 mol·L－1 B．2.0 mol·L－1 C．1.5 mol·L－1 D．3.0 mol·L－1 【即练2】实验室利用反应2KClO32KCl＋3O2↑制取氧气，现有24.5 g KClO3参加反应，则得到标准状况下的氧气的体积是(　　) A．2.24 L B．4.48 L C．44.8 L D．6.72 L 知识点02 化学计算中的方法 1．关系式法 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”。然后将“关系式”当作化学方程式使用，一步计算求出未知量。 (1)根据化学方程式确定关系式 根据化学方程式确定关系式时，首先要写出化学方程式，然后要找出方程式变化中的“中间量”，通过“中间量”找出“已知量”与“未知量”之间的物质的量的关系，如由硫黄制取H2SO4的三步反应： S＋O2SO2、2SO2＋O22SO3、SO3＋H2O===H2SO4。 反应中已知量与未知量之间的关系： 已知量——中间量——中间量——未知量 S　～　 　SO2　～　 SO3　～　 H2SO4 1 mol　　 1 mol　　　 1 mol　　 1 mol 即S～H2SO4。 (2)根据原子守恒确定关系式 上述例子中也可以由硫原子守恒直接得出关系式“S～H2SO4”。 2.守恒法 化学反应中的守恒关系有质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒等。 （1）质量守恒 ①宏观特征：反应前后质量相等。 ②微观特征：反应前后各元素的原子个数不变。 （2）得失电子守恒 在氧化还原反应中，氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。即n(氧化剂)×氧化剂化学式中变价元素的原子个数×价差===n(还原剂)×还原剂化学式中变价元素的原子个数×价差。 （3）电荷守恒 ①电解质溶液中，阴离子所带负电荷总数等于阳离子所带正电荷总数，即溶液呈电中性。例如，在0.1 mol/L的K2SO4溶液中，c(K+)+c(H+)===2c(SO42-)+c(OH-)。 ②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等且电性相同。例如，3Cu+2NO3-+8H+===3Cu2++2NO↑ +4H2O中，等号左侧反应物所带电荷总数为 6个单位的正电荷〔(+1)×8 + (-1)×2 == +6〕，右侧生成物也带有6个单位的正电荷〔(+2)×3 == +6〕。 3.差量法 根据相同条件下反应前后物质的某种物理量(如质量、物质的量、气体的体积)发生的变化求出“理论差量”〔具体求法是物质的量、体积差量均等于反应物、生成物中物质化学计量数之和的差(使用体积差时对应物质必须是气体)，质量差则为反应物、生成物中物质的质量和之差〕，该差量与反应物、生成物的有关量成比例。差量法就是借助这种比例关系求解的方法。 4.方程组法 方程组法一般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2】向200 mL 0.1 mol·L－1的FeSO4溶液中加入适量的NaOH溶液，使Fe2＋恰好完全沉淀，过滤，小心加热沉淀，直到水分蒸干，再灼烧到质量不再变化，此时固体的质量为(　　) A．4.36 g B．2.82 g C．1.6 g D．1.44 g 【即练1】某废水处理站用甲醇(CH3OH)处理含氨废水，反应为NH3＋2O2NO＋H＋＋H2O，6H＋＋6NO＋5CH3OH3N2↑＋5CO2↑＋13H2O。在处理过程中，NH3转化为NO的转化率可达95%，而NO转化为N2的转化率可达96%。若每天处理含NH3 0.034 g·L－1的废水500 m3，则理论上每天所需甲醇的质量为(　　) A．24.32 kg B．30.00 kg C．25.30 kg D．4.08 kg 【即练2】将3.9 g Mg、Al组成的混合物与足量盐酸反应，产生4.48 L(标准状况下)氢气。下列推断正确的是(　　) A．参加反应的HCl为0.2 mol B．Mg、Al在反应中共失去0.2 mol电子 C．参加反应的Mg为2.4 g D．若与足量的氢氧化钠溶液反应能产生0.15 mol H2 1.（25-26高一上·辽宁大连·期末）0.56 g氧化钙恰好与20 mL盐酸反应，则此盐酸的物质的量浓度是(　　) A.0.10 mol·L-1 B.0.20 mol·L-1 C.0.50 mol·L-1 D.1.00 mol·L-1 2.（25-26高一上·河南开封·期末）已知部分被氧化的镁条1.6 g，与足量的盐酸反应，在标准状况下生成H2 1.12 L，在跟盐酸反应前被氧化的镁是(　　) A.1.2 g B.0.64 g C.0.4 g D.0.24 g 3.（25-26高一上·河北石家庄·期末）将8.0 g镁铁合金加入500 mL稀盐酸中恰好完全反应，得到标准状况下氢气4.48 L。下列有关说法正确的是(　　) A.该合金中镁、铁的物质的量之比为2∶1 B.反应中转移电子0.5 mol C.该盐酸中HCl的物质的量浓度为0.8 mol·L-1 D.将标准状况下8.96 L HCl气体溶于500 mL水中即可配制成该盐酸 4.（25-26高一上·河北衡水·质检）将铝、铁分别投入的盐酸中，下列说法正确的是 A．铝与盐酸反应比较剧烈，反应后产生的气体多 B．铝与盐酸反应后，铝完全溶解，固体无剩余 C．铁与盐酸反应后，的浓度为 D．电子转移数目：铁与铝转移的电子一样多 5.（25-26高一下·河北沧州·期末）将34.8g铝铁铜合金分为两等份，一份投入足量的NaOH溶液中，产生6.72L(标准状况)气体，另一份投入足量的稀盐酸中，产生8.96L(标准状况)气体，则该合金中Al、Fe、Cu的物质的量之比为 A．2：1：1 B．3：1：1 C．3：2：1 D．3：1：2 6.（25-26高一上·江苏南京·阶段检测）把30 mL 1.0 mol·L-1 CuSO4溶液和10 mL 1.0 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液混合(假设混合溶液的体积等于混合前两种溶液的体积之和)，再向其中加入足量铁粉，经过足够长的时间后，铁粉有剩余。则此时溶液中Fe2+的物质的量浓度为(　　) A.1.5 mol·L-1 B.2.0 mol·L-1 C.2.5 mol·L-1 D.3.0 mol·L-1 7.（25-26高一上·内蒙古巴彦淖尔·期末）铝土矿中含有高比例的氧化铝，是冶炼金属铝的重要原料。下列说法错误的是 A．氧化铝属于两性氧化物 B．镁铝合金硬度高于纯铝 C．氧化铝熔点高，可用作耐火材料 D．炼铝过程中，铝元素被氧化 8.（25-26高一上·辽宁辽阳·期末）向500 mL 2 mol·L-1的CuSO4溶液中插入一铁片，反应片刻后取出铁片，洗涤、烘干，称其质量比原来增加2.0 g。下列说法错误的是(设反应后溶液的体积不变)(　　) A.参加反应的铁的质量是28 g B.析出的铜的物质的量是0.25 mol C.反应后溶液中c(CuSO4)=1.5 mol·L-1 D.反应后溶液中c(FeSO4)=0.5 mol·L-1 9.（25-26高一下·重庆·期中）把一定量的镁铝合金溶于50 mL稀硝酸中，将产生的气体与336 mL氧气(标准状况)混合后通入足量NaOH溶液中，气体被完全吸收生成NaNO3，向反应后的溶液中逐滴加入1.0 mol/L NaOH溶液，产生沉淀的质量与加入NaOH溶液体积的关系如图所示。下列说法错误的是 A．a=90 B．合金中镁、铝的物质的量之比为3：2 C．稀硝酸的物质的量浓度为3.0 mol/L D．合金与硝酸反应中转移电子的物质的量为0.06 mol 10.（25-26高一上·重庆·期末）向的硫酸中投入镁铝合金，金属完全溶解，再加入的NaOH溶液，沉淀达到最大值，质量为g，下列说法不正确的是 A． B．m的取值范围为 C．若将沉淀在空气中充分灼烧，质量将变为g D．镁铝合金与硫酸反应转移的电子的物质的量为0.4 mol 11.（25-26高一上·安徽·期末）有一份白色固体含有的质量分数是2.3%，的质量分数是4.9%，的质量分数是19.8%，的质量分数是27.7%，剩余的都是，一定质量的该固体加入到盐酸中，恰好完全反应，然后把该溶液蒸干，熔融，电解得到固体质量为 A．2.3g B．4.6g C．5.2g D．6.2g 12.（25-26高一上·吉林长春·期末）一定质量的铁的氧化物与90 mL 4 mol/L的盐酸恰好完全反应，所得溶液中的Fe2+恰好能被标准状况下672 mL Cl2氧化，则该固体中铁原子和氧原子的个数之比为 A．7：9 B．5：6 C．3：4 D．2：3 13.（25-26高一上·黑龙江佳木斯·期末）现有Al、CuO、Fe2O3组成的混合物共10.0 g，放入500 mL某浓度的盐酸中，混合物完全溶解，当再加入250 mL 2.0 mol·L-1的NaOH溶液时，金属离子正好全部转化为沉淀。则上述盐酸的浓度为(　　) A.0.5 mol·L-1 B.1.0 mol·L-1 C.2.0 mol·L-1 D.3.0 mol·L-1 14.（25-26高一上·江西鹰潭·阶段检测）向由和组成的混合溶液中加入m g Fe粉(过量)，充分反应后，过滤、洗涤、干燥至恒重，残留固体的质量仍为m g，则原混合溶液中为 A．2:7 B．3:5 C．4:3 D．5:4 15.（25-26高一上·湖南长沙·期中）将1 mol金属钠投入到足量水中，充分反应后最终所得溶液的质量为m g；将投入到与水等质量足量稀硫酸中，充分反应后最终所得溶液的质量为n g，则m和n两者大小关系为 A． B． C． D．无法比较 16.（25-26高一上·河北·阶段检测）某兴趣小组为了测定某铁铝合金中各成分的质量分数，进行了如下实验：取该固体，向其中加入一定量的盐酸，固体完全溶解，生成7.84L（标准状况下）气体，再向反应后的溶液中加入过量NaOH溶液，过滤、洗涤、干燥、灼烧，最终得到16.0g固体（不考虑过程中固体的损失）。已知会溶解在NaOH溶液中。下列说法正确的是 A． B．至少需要含0.7molHCl的盐酸 C．该合金中，Al的质量分数约为 D．若该合金与足量NaOH溶液反应，则产生氢气的体积为3.36L 17.（25-26高一上·山东淄博·期末）现有Al、CuO、Fe2O3组成的混合物共10.0g，放入500mL某浓度的盐酸中，混合物完全溶解，当再加入250mL2.0mol/L的NaOH溶液时，金属离子正好全部转化为沉淀。则上述盐酸的浓度为 A．0.5mol/L B．1.0mol/L C．2.0mol/L D．3.0mol/L 18.（25-26高一上·江苏南京·阶段检测）向一定量铁的氧化物(铁只有+2、+3价)中，加入100ml2mol/L稀盐酸，恰好使固体完全溶解，再向所得溶液中通入标准状况下448mL氯气，恰好能使溶液中的FeCl2完全转化为FeCl3，则x：y为 A．1：1 B．2：3 C．3：4 D．4：5 19.（25-26高一下·河北衡水·期末）浓硫酸和锌共热一段时间后，锌完全溶解，收集到（已换算成标准状况下）混合气体，待反应混合物冷却后加水稀释定容到，测得溶液中为为，下列说法错误的是 A． B． C．混合气体的总质量为 D．混合气体中， 20.（25-26高一下·广东茂名·期末）将一定质量的Mg-Al合金投入100 mL稀硫酸中充分反应。向反应后的溶液中逐滴加入一定物质的量浓度的NaOH溶液，生成沉淀的物质的量与所加NaOH溶液的体积关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A.合金中Mg与Al的质量比为1∶1 B.生成的气体体积为5.6 L C.c(H2SO4)=3 mol·L-1，c(NaOH)=5 mol·L-1 D.合金充分反应后，剩余硫酸的物质的量为0.1 mol 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $