20212022學年高一化學同步學習高效學與練（自主學案）第三章鐵金屬材料第二節金屬材料第2課時物質的量在化學方程式計算中的應用課程學習目標1.基于物質的量認識化學變化；2.掌握物質的量在化學方程式計算中的應用。學科核心素養1.知道物質發生化學變化過程中各物理量的關系，并能夠進行相關計算，培養“變化觀念與平衡思想”。2.通過對化學反應進行定量的計算，能夠培養學生的“科學態度和社會責任”?！局R回顧】以物質的量為中心的計算【知識歸納總結】物質的量與其他物理量之間的計算公式(1)已知物質的質量m(B)，n(B)＝eq\f(m（B）,M)。(2)已知標準狀況時的氣體體積V[B(g)]，n(B)＝eq\f(V（B）,Vm)。(3)已知物質的粒子數N(B)，n(B)＝eq\f(N（B）,NA)。(4)已知溶液中溶質的物質的量濃度c(B)，n(B)＝c(B)·V?！拘轮獙W習】一．物質的量在化學方程式中的應用物質是由原子、分子、離子等粒子構成的，物質之間的化學反應也是粒子按照一定的數目關系進行的。化學方程式中的化學計量系數可以明確表示出化學反應中粒子之間的數目關系。2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑eq\a\vs4\al(化學計量數之比)2∶2∶2∶1eq\a\vs4\al(擴大6.02×1023倍)2×6.02×1023∶2×6.02×1023∶2×6.02×1023∶1×6.02×1023eq\a\vs4\al(物質的量之比)2mol∶2mol∶2mol∶1mol結論：化學方程式中各物質的化學計量數之比等于粒子個數之比，也等于各物質的物質的量之比，對于有氣體參與的反應還等于體積之比?！纠}1】將0.46g金屬鈉加入足量水中充分反應，測得反應后溶液的體積為200mL。試計算：（1）反應生成的氫氣在標準狀況下的體積為多少毫升？____________（2）反應所得NaOH溶液的物質的量濃度是多少？______________【答案】224mL0.1mol/L【解析】（1）根據2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，0.46g金屬鈉即0.02mol，與足量的水可生成0.01mol氫氣，標況下，V（H2）=0.01mol×22.4L/mol=0.224L，即224mL；（2）0.02molNa與水反應可生成0.02molNaOH，c（NaOH）==0.1mol/L。二．化學方程式中化學計量數與相關物理量的關系2CO＋O2eq\o(=,\s\up15(點燃))2CO2化學計量數212擴大NA倍2NANA2NA物質的量2mol1mol2mol質量56g32g88geq\o(\s\up11(標準狀況下),\s\do4(氣體體積))44.8L22.4L44.8L1．物質的量應用于化學方程式計算的基本步驟轉：將已知物理量轉化為物質的量設：設所求物質的物質的量為n（B）寫：寫出相關的化學方程式標：在相關物質化學式下面標出已知量和未知量列：列出比例式解：根據比例式求解答：簡明的寫出答案2．計算過程中的注意事項(1)書寫格式規范化：在根據化學方程式計算的過程中，各物理量、物質名稱、公式等盡量用符號表示，且數據的運算要公式化并帶單位。(2)單位運用對應化：根據化學方程式計算時，如果題目所給的兩個量單位不一致，要注意兩個量的單位要“上下一致，左右相當”，且單位要注明。(3)如果兩種反應物的量都是已知的，求解某種產物的量時，必須先判斷哪種物質過量，然后根據不足量的物質進行計算?！纠}2】向500mLNaOH溶液中投入10.8gAl，二者恰好完全反應后，2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑。則：(1)Al的物質的量為________。(2)參加反應的NaOH的物質的量為________，NaOH溶液的物質的量濃度為________。(3)生成標準狀況下H2的體積為________?！敬鸢浮?1)0.4mol(2)0.4mol0.8mol/L(3)13.44L【解析】(1)n(Al)＝eq\f(10.8g,27g/mol)＝0.4mol。(2)設參加反應的NaOH物質的量是n。則2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑220．4moln則eq\f(2,0.4mol)＝eq\f(2,n)，n＝0.4mol，c(NaOH)＝eq\f(0.4mol,0.5L)＝0.8mol/L。(3)設生成標準狀況下H2的體積是V。2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑2mol3×22.4L0．4molVV＝eq\f(0.4mol×3×22.4L,2mol)＝13.44L?！军c睛】在解決此類定量分析題目時，首先明確化學方程式中化學計量數體現的定量關系，然后整合題干中的定量信息判斷是否存在物質過量，最后按少量的物質進行定量計算，得出結果?！局R進階】化學計算中常用的解題方法(1)關系式法當已知量和未知量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”。①根據化學方程式確定關系式。寫出發生反應的化學方程式，根據量的關系寫出關系式。②根據原子守恒確定關系式。示例：把CO還原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中，求生成沉淀的質量。分析：a.寫出反應方程式：3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(△))2Fe＋3CO2，CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2Ob．列關系式3CO～3CO2～3CaCO3，即CO～CaCO3。(2)守恒法①電子守恒：氧化還原反應中得電子總數等于失電子總數。②電荷守恒：電解質溶液中，陽離子所帶正電荷總數＝陰離子所帶負電荷總數；離子方程式中，反應物所帶電荷總數＝生成物所帶電荷總數。(3)差量法原理：根據化學反應前后物質的有關物理量發生的變化，找出“理論差量”，如反應前后的質量、物質的量、氣體體積等。結合題目實際差量列出比例式進行解答。示例：2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2固體差值 2mol 2×106g 1mol2×28g n(Na2O2) m(Na2CO3)n(O2)5.6g則：eq\f(2mol,n（Na2O2）)＝eq\f(2×106g,m（Na2CO3）)＝eq\f(1mol,n（O2）)＝eq\f(2×28g,5.6g)【例題3】將2.3g鈉投入97.8g水中，反應完畢后，得到100mL溶液，計算：(1)產生的氫氣在標準狀況下的體積。(2)所得氫氧化鈉溶液的溶質質量分數。(3)所得氫氧化鈉溶液中溶質的物質的量濃度。【答案】(1)1.12L(2)4%(3)1mol·L－1【解析】(1)2.3gNa的物質的量為eq\f(2.3g,23g·mol－1)＝0.1mol，則2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑2mol 22.4L0.1mol V(H2)產生的氫氣在標準狀況下的體積V(H2)＝eq\f(22.4L×0.1mol,2mol)＝1.12L。(2)0.1molNa完全反應生成0.1molNaOH，氫氧化鈉的質量為40g·mol－1×0.1mol＝4g，所得溶液質量為100g，則所得溶液中氫氧化鈉的質量分數為eq\f(4g,100g)×100%＝4%。(3)所得氫氧化鈉溶液的物質的量濃度為eq\f(0.1mol,0.1L)＝1mol·L－1。【點撥】解答本題要注意以下兩點：(1)明確題目中涉及的化學反應。(2)明確相關的物理量和計算方法，利用相關的化學方程式計算?！拘Ч麢z測】1．對于反應aA＋bB=cC＋dD(A、B、C、D表示物質的化學式，a、b、c、d為化學方程式中的化學計量數)，下列說法不正確的是()A．如果質量為m1的A與質量為m2的B恰好完全反應，則生成的C、D的質量之和一定等于(m1＋m2)B．參加反應的A和B中的原子總數一定等于生成的C和D的原子總數C．(a＋b)不一定等于(c＋d)D．A和B中的元素種類，不—定等于C和D中的元素種類【答案】D2．（2020·寧夏吳忠中學高一期末）兩份鋁屑，第一份與足量鹽酸反應，第二份與足量氫氧化鈉溶液反應，產生的氫氣的體積比為1∶2(同溫同壓下)，則第一份與第二份鋁屑的質量比為()A．1∶3 B．1∶2 C．1∶1 D．2∶1【答案】B【解析】鋁屑與鹽酸和氫氧化鈉反應的化學方程式分別為2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑；兩個化學方程式中鋁與氫氣的物質的量之比皆為2∶3，題目中說二者產生氫氣的體積比為1∶2，故兩份鋁屑的物質的量之比為1∶2，二者質量之比亦為1∶2，故選項B正確。3．（2020·江西上饒高一期末）標準狀況下有22.4L氯氣和氫氣的混合氣體，在一密閉容器中使其反應，冷卻后將此氣體通入足量的NaOH溶液中，共消耗1.5molNaOH，則原混合氣體中氯氣和氫氣的體積比為A．3：1 B．1：1 C．1：2 D．3：2【答案】A【解析】【分析】氯氣與氫氣反應后氣體，再與足量NaOH溶液，溶液中溶質為NaCl，若氯氣有剩余，還含有NaClO，但Na原子與Cl原子數目為1：1，由原子守恒可知：2n（Cl2）＝n（NaOH），進而計算氫氣的物質的量，相同條件下氣體體積之比等于其物質的量之比?！驹斀狻柯葰馀c氫氣反應后氣體，再與足量NaOH溶液，溶液中溶質為NaCl，若氯氣有剩余，還含有NaClO，但Na原子與Cl原子數目為1：1，由原子守恒可知：2n（Cl2）＝n（NaOH），故n（Cl2）＝1.5mol÷2＝0.75mol，則n（H2）＝22.4L÷22.4L/mol﹣0.75mol＝0.25mol，故V（Cl2）：V（H2）＝0.75mol：0.25mol＝3：1，故選A?！军c睛】本題考查混合物的計算，關鍵是明確可能發生的反應，題目利用守恒思想進行解答，避免復雜計算、化繁為簡。4．將同體積同物質的量濃度的NaCl、MgCl2、AlCl3三種溶液中的Cl完全沉淀，則需同物質的量濃度的AgNO3溶液的體積比為()A．1∶2∶3 B．3∶2∶1 C．1∶1∶1 D．6∶3∶2【答案】A【解析】同體積同物質的量濃度的NaCl、MgCl2、AlCl3三種溶液中的Cl的物質的量之比為1：2：3，根據Cl+Ag+=AgCl↓，可知n（AgNO3）=n（Cl），則需同物質的量濃度的AgNO3溶液的體積比為1：2：3，故選A。5．（2020·河津市第二中學高一月考）用鋁箔包著2.3g金屬鈉，放入50ml水中，放出的H2體積（標準狀況）是A．等于2.24L B．等于1.12L C．大于1.12L D．小于1.12L【答案】C【解析】2.3克鈉即0.1molNa和水反應：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑，生成0.05molH2，同時還生成氫氧化鈉，鋁會和氫氧化鈉反應生成偏鋁酸鈉和氫氣，所以氫氣的體積大于1.12L，選C。6．（2020·營口市第二高級中學高一月考）將4.6g鈉投入到95.4g水中，所得溶液中溶質的質量分數()A．等于4.6% B．等于8%C．大于8% D．小于8%【答案】C【解析】4.6gNa的物質的量為0.2mol，Na溶于水，和水反應生成NaOH和H2，根據Na守恒，生成的NaOH的物質的量也為0.2mol，即為0.2mol×40g/mol=8g。反應后溶液的質量等于4.6g+95.4gm(H2)＜100g，所以所得NaOH溶液中溶液的質量分數大于8%，故選C。7．把VL含有MgSO4、K2SO4的混合溶液分為兩等份，一份加入amolNaOH的溶液，恰好使鎂離子完全沉淀為氫氧化鎂；另一份加入含有bmolBaCl2的溶液，恰好使硫酸根離子完全沉淀為硫酸鋇，則原混合溶液中鉀離子的濃度為（）A．mol/L B．mol/L C．mol/L D．mol/L【答案】B【解析】【分析】溶液中發生反應：Ba2++SO42═BaSO4↓和Mg2++2OH═Mg(OH)2↓，根據對應關系n(SO42)=n(Ba2+)=n(BaCl2)和n(Mg2+)=n(OH)和電荷守恒計算。【詳解】混合溶液分成兩等份，每份溶液濃度與原溶液濃度相同，一份加BaCl2的溶液發生Ba2++SO42═BaSO4↓，由方程式可知n(SO42)=n(Ba2+)=n(BaCl2)=bmol，另一份加氫氧化鈉溶液時發生Mg2++2OH═Mg(OH)2↓，由方程式可知每份溶液中n(Mg2+)=n(OH)=amol，由電荷守恒可知每份中2n(Mg2+)+n(K+)=2n(SO42)，故每份中溶液n(K+)=2bmol2×amol=(2ba)mol，故原溶液中鉀離子濃度=mol·L1=mol·L1；故選B。8．(1)某混合物由、、組成，已知、、三元素的質量之比為23∶16∶9，則、和物質的量之比為____，含的該混合物的質量為____。(2)含，則的摩爾質量為______，R的相對原子質量為_____。含R的質量為的，其物質的量為_____。(3)已知能與恰好完全反應，生成和一定量D，現將與的混合物充分反應后，生成和一定量的C，則D的摩爾質量為_______。【答案】3：2：149.962g/mol160.1mol18g/mol【解析】（1）依據n=計算各物質的物質的量之比，根據題給氯離子的物質的量計算得到各物質的物質的量，再根據公式m=nM計算混合物總質量；（2）由Na2R~2Na2+~R2+，結合公式n=計算可得；（3）依據質量守恒定律和公式n=計算可得?！驹斀狻浚?）、和的物質的量之比等于、、三元素的物質的量之比，由、、三元素的質量之比為23∶16∶9可知，、和物質的量之比為：：=3:2:1；設AlCl3的物質的量為x，由氯離子的物質的量為1.00mol可得：1.00mo