第二節金屬材料3.2.3

物質的量在化學方程式計算中的應用第三章鐵金屬材料學習目標1.復習回顧有關物質的量n與微粒數N、物質的質量m、氣體體積V、溶液濃度c間的計算公式，鞏固以物質的量為中心的各物理量之間的換算方法。2.掌握物質的量在化學方程式計算中的一般方法和步驟。能逐步熟練在計算中應用物質的量，掌握計算的技巧和方法。1、請默寫出n與微粒數N、物質的質量m、氣體體積V、溶液濃度c間的計算公式。思考氣體體積(L)(標準狀況)物質的量(mol)物質所含有的粒子數物質的質量(g)物質的量濃度(mol·L-1)溶液中溶質質量分數×22.4L·mol-1÷22.4L·mol-1×NA÷NA×M÷M×V(液)÷V(液)(1)已知物質的質量：n(B)＝______；(2)已知標準狀況時的氣體體積：n(B)＝_________；

(3)已知物質的粒子數：n(B)＝______；(4)已知溶液中的物質的量濃度：n(B)＝________________。c(B)·V[B(aq)]

見量化摩(量：質量，體積，濃度，粒子數等)2Na+2H2O=2NaOH+H2↑3CO＋Fe2O3=2Fe＋3CO2高溫2CO＋O2

=2CO2點燃2、化學方程式是重要的化學用語，你能從化學方程式得到哪些信息?反應物、生成物、反應條件、轉化規律、量的關系……思考一、化學方程式中化學計量數與相關物理量的關系2Na＋

2H2O=

2NaOH＋

H2↑2∶∶∶221化學計量數之比：2mol物質的量之比：∶∶∶2mol2mol1mol2

NA

擴大NA倍：∶∶∶2

NA

2

NA

1

NA

∶∶∶擴大6.02×1023倍：2×6.02×10232×6.02×10232×6.02×10231×6.02×10232mol(標況)氣體體積之比：∶∶∶2mol2mol1mol1、結論(1)化學方程式中各物質的化學計量數之比等于參加反應的各物質的物質的量之比也等于各物質的微粒數之比(2)對于有氣體參加的反應，在同溫同壓下各氣體的化學計量數之比等于氣體體積之比。2、應用根據計量數之比規則，由一種物質的物質的量，可求出另一種反應物或生成物的物質的量，再把物質的量轉化為其它物理量

(如：質量、體積等)3、計算的依據和解題思路(1)計算依據化學方程式中各物質的化學計量數比等于各物質的物質的量之比(2)解題思路①弄清楚化學反應的原理，正確書寫化學方程式(基礎)②根據化學方程式找出反應物與生成物之間的定量(比例)關系，并據此確定已知量與未知量之間的(比例)關系(關鍵)；③將上述關系列成比例式，求解④檢查確保計算過程和結果無誤后，簡明地寫出答案找準關系式列比例關系求出未知量準確（定性、定量）書寫化學（離子）方程式明確已知量和未知量,依據關系式中計量數確定已、未知量的物質的量的比例關系,列出比例式按已、未知量的比例關系先計算出未知量的物質的量,再換算成要求的物理量4、物質的量應用于化學方程式計算的基本步驟(1)轉：將已知物質的量轉化為物質的量(即：見量化摩爾)(2)設：根據題中所問，設所求物質的物理量，統一規定的符號，如：物質的量(n)、質量(m)、氣體在標況下的體積(V)等可直接使用(3)寫：寫出有關化學方程式，注意配平(4)標：根據所設的物理量和已知的物理量在方程式中有關物質的化學式下面標出已知物質和所求物質的物理量關系(在方程式里面找關系)，并代入已知和未知量(5)列：列出比例式(6)解：根據比例式求解(7)答：根據所設物理量寫出所解答案①根據化學方程式進行計算時，已知的物質的其他物理量可換算成物質的量，再根據化學方程式中化學計量數之比等于其物質的量之比，列比例式(找已知量和未知量的比例關系，關系在方程式中找)②各物理量及單位、公式等盡量用符號表示。各物理量要注明所表示的物質(或粒子)的符號，如參加反應的NaOH的物質的量表示為n(NaOH)③設未知量可直接用各物理量符號表示，如設參加反應的HCl的物質的量為n(HCl)，不帶單位【幾點強調】④有關物質的量的計算中的“三個規范A.書寫規范:各種符號的書寫要規范,大寫字母與小寫字母的意義各不相同。如“M”表示摩爾質量,而“m”表示質量;“N”表示微粒數,而“n”表示物質的量。B.符號規范Ⅰ.設未知數直接用各物理量的符號表示,且要注明物質(或粒子)的符號。如設參加反應的HCl溶液的體積為V[HCl(aq)]。Ⅱ.各物理量及單位、物質的名稱、公式等盡量用符號表示。如已知NaOH溶液的體積和物質的量濃度,求NaOH的質量時就寫成:m(NaOH)=c(NaOH)·V[NaOH(aq)]·M(NaOH)。C.單位規范:把已知量代入計算式中計算時都要帶單位且單位要統一。【幾點強調】⑤物質的量應用于化學方程式計算時的注意事項Ⅰ.化學方程式中各物質的化學計量數之比等于各物質的物質的量之比,而非質量之比。Ⅱ.計算時,各種物質不一定都用物質的量表示,也可以用質量表示,氣態物質還可以用體積(標準狀況)表示。但要注意物質的量與其他各物理量之間的換算關系,只要做到計量單位“上下一致,左右相當”即可。【幾點強調】5、常見的計算類型(1)基本計算已知一種反應物(或生成物)的量求解其他物質的有關量，此時，只要按照化學方程式中量的關系，列出已知物質和待求物質的比例式計算便可【例1】5.4g鋁與足量NaOH溶液反應生成的氫氣在標準狀況的體積是多少？【例1】5.4g鋁與足量NaOH溶液反應生成的氫氣在標準狀況的體積是多少？設：生成標準狀況下氫氣的物質的量為n(H2)2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑2

30.2mol

n(H2)n(H2)＝0.3mol答：生成標準狀況下氫氣的體積是6.72L。V(H2)＝n(H2)·Vm＝0.3mol×22.4L·mol－1＝6.72L【變式】醫療上頗為流行的“理療特效熱”，就是利用鐵緩慢氧化放出均勻、穩定的熱，使患處保持溫熱狀態。若56g鐵粉完全氧化成氧化鐵，則需要消耗標況下氧氣的體積為多少？設：需要消耗標況下氧氣的體積為V(O2)由反應方程式4Fe＋3O2=2Fe2O34×56g

3×22.4L56g

V(O2)答：需要消耗標況下氧氣的體積為16.8L。上下一致,左右相當5、常見的計算類型(2)混合物反應的計算設混合物中各物質的物質的量為x、y，按照化學方程式中量的關系，并用x、y表示，列出方程組解答。【例2】把5.1g鎂鋁合金的粉末放入500mL1mol·L－1鹽酸中，恰好完全反應。試計算：(1)該合金中鎂和鋁的物質的量(2)將等質量的該合金投入到足量的氫氧化鈉溶液中，求標況下放出氣體的體積已知：Mg和NaOH不反應，Al能反應，2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑【例2】把5.1g鎂鋁合金的粉末放入500mL1mol·L－1鹽酸中，恰好完全反應。試計算：(1)該合金中鎂和鋁的物質的量(2)將等質量的該合金投入到足量的氫氧化鈉溶液中，求標況下放出氣體的體積已知：Mg和NaOH不反應，Al能反應，2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑鹽酸的物質的=0.5L×1mol/L=0.50mol(1)設：合金中鎂和鋁的物質的量分別為n(Al),n(Mg)Mg

+

2HCl=MgCl2+H2↑

2Al+

6HCl=2AlCl3+3H2↑1226n(Mg)2n(Mg)n(Al)3n(Al)2n(Mg)+3n(Al)=0.5mol24n(Mg)+27n(Al)=5.1moln(Al)=0.1moln(Mg)=0.1mol答：合金中鎂和鋁的物質的量分別n(Al)=0.1mol;n(Mg)=0.1mol。2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑2mol

3×22.4L0.1mol

V(H2)(2)標況下放出氣體的體積為V(H2)2mol/0.1mol=3×22.4LL/V(H2)V(H2)=3.36L答：標況下放出氣體的體積為3.36L5、常見的計算類型(3)過量計算物質發生化學反應按照一定量的關系進行，若題中給出兩個或兩個以上反應物的量，解此類題應當先判斷誰過量，然后根據不足量的物質去求解。a.具體步驟：①寫出反應的化學方程式；②判斷哪一種反應物過量；③根據不足量的物質求解b.判斷反應物過量的方法：Ⅰ.假設法：假設一種反應物完全反應，而另一種反應物未知，把所求得的結果與實際量相比較，若小于實際值，則說明另一種反應物過量，反之則說明該反應物過量Ⅱ.交叉相乘法：若mb>na，則B過量；若mb＝na，二者恰好完全反應；若mb<na，則A過量Ⅲ.比例法：比較反應物物質的量的比值與化學方程式中化學計量數的比值的大小。若n(A)/n(B)<m/n，表明反應物B過量；若n(A)/n(B)=m/n，表明二者恰好完全反應；若n(A)/n(B)>m/n，表明反應物A過量【例3】32.5g的Zn與200mL密度為1.47g/cm3，質量分數為10%的H2SO4溶液反應。計算：(1)H2SO4溶液物質的量濃度(2)生成多少L氫氣(標況)Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑1mol

1×22.4L

0.3mol

V(H2)n(Zn)=32.5g/63.5g/mol=0.5moln(H2SO4)=200mL×1.47g/cm3×10%/98g/mol=0.3mol根據方程式可知，硫酸反應完，鋅有剩，用硫酸進行計算c(H2SO4)=1.5mol/L(2)標況下放出氣體的體積為V(H2)1mol/0.3mol=1×22.4LL/V(H2)V(H2)=6.72L6、化學計算中常用的三種方法(1)關系式法當已知物和未知物之間是靠多個反應來聯系時,只需直接確定已知量和未知量之間的比例關系,即“關系式”。如把CO還原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中,求生成沉淀的量,根據化學方程式知3CO~3CO2~3CaCO3,即CO~CaCO3。【例4】把一定量的CO還原Fe2O3生成的CO2通入到澄清石灰水中，得10g沉淀，那么參加反應的CO的質量是

g。2.8解析(1)根據化學方程式確定關系：CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2O(2)利用關系式進行計算CO～CaCO328100m(CO)10gm(CO)＝2.8g則關系式為3CO～3CO2～3CaCO3即CO～CaCO3①質量守恒宏觀特征:反應前后元素的質量守恒。微觀守恒:反應前后各元素的原子個數守恒。②得失電子守恒氧化還原反應中,氧化劑得電子總數等于還原劑失電子總數。③電荷守恒a.任何電解質溶液中,陰離子所帶負電荷總數等于陽離子所帶正電荷總數。b.離子方程式中,反應物所帶電荷總數與生成物所帶電荷總數相等且電性相同。(2)守恒法【例5】

4.6g鈉在空氣中久置，最終得到Na2CO3的質量是

g。10.6解析鈉在空氣中最終轉化為Na2CO3的過程中鈉的原子個數不變，可得關系式：2Na～Na2CO32×231064.6gm(Na2CO3)【例6】用1mol·L－1的Na2SO3溶液30mL恰好將2×10－2mol的XO4-還原，已知氧化產物為SO42-，則元素X在還原產物中的化合價為___。＋4解析氧化還原反應中得失電子總數相等，設元素X在還原產物中的化合價為x，則有：1mol·L－1×0.03L×(6－4)＝2×10－2mol×(7－x)，解得x＝＋4。根據化學反應前后物質的有關物理量發生的變化,找出所謂“理論差量”(方程式里找),如反應前后的質量差、物質的量差、氣體體積差等(理論值差量=實際值差量)。該差量的大小與反應物的有關量成正比。差量法就是借助這種比例關系,解決一定量變的計算題。(3)差量法【例7】把鐵棒插入CuSO4溶液，一段時間后取出，鐵棒質量增加了4g，參加反應的Fe的質量為

。28g解析Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu

Δm(固體)

56g

64g

64g－56g＝8g

m(Fe)

4g1.標況下，3.25