2023-2024学年（人教版2019）高中化学必修1第三章　第二节　第2课时　物质的量在化学方程式计算中的应用 学案 （含答案）

第2课时　物质的量在化学方程式计算中的应用
[核心素养发展目标]　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。
一、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相关物理量的关系
　　　　　　2CO　＋O2 2CO2
化学计量数 2 ______　 ______
扩大NA倍 2NA ______　 ______
物质的量 2 mol ______　 ______
质量 56 g ______　 ______
体积(标况) 44.8 L ______　 ______
思考1　根据上面化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系，归纳各物质的化学计量数与物质的量、同温同压下气体的体积之间的关系。
3．物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤
思考2　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？
请尝试用以下两种方法解答，并体会第2种方法的简便快捷。
(1)m(Al)n(Al)n(H2)V(H2)
(2)m(Al)V(H2)
1．1.15 g金属钠与水反应，得到100 mL溶液，试计算：
(1)生成的气体在标准状况下的体积。
(2)反应后所得溶液的物质的量浓度。
2．10.2 g Al2O3与100 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液反应，求产物Na[Al(OH)4]的浓度(忽略溶液体积变化)。
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。
二、化学计算中的关系式法和方程组法
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．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。
1．已知Fe＋SFeS，FeS＋2HCl===FeCl2＋H2S↑，2H2S＋3O22SO2＋2H2O。将一定量的铁粉和9 g硫粉混合加热，待其充分反应后再加入过量盐酸，将生成的气体完全燃烧，共收集到9 g水，则加入铁粉的质量为(　　)
A．14 g B．42 g C．56 g D．28 g
2．已知CO、CO2的混合气体质量共16.0 g，标准状况下体积为8.96 L，则该混合气体中CO的质量为________ g，所含CO2在标准状况下的体积为__________ L。
1．(2022·上海徐汇中学高一月考)已知二氧化锰与浓盐酸在加热条件下发生反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，用8.7 g二氧化锰与足量的浓盐酸混合加热，充分反应，计算：
(1)消耗浓盐酸中溶质的物质的量为________。
(2)产生的Cl2在标准状况下的体积为________。
(3)将反应后的溶液加水稀释至400 mL，则此溶液中MnCl2的物质的量浓度是__________。
2．在室温下，向100 mL CuSO4饱和溶液中加入足量的经硫酸酸化的KI溶液，发生反应：2Cu2＋＋4I－===2CuI↓＋I2，反应完全后，用0.625 mol·L－1的Na2S2O3溶液进行测定：I2＋2S2O===2I－＋S4O，消耗了20 mL Na2S2O3溶液，计算原饱和溶液中CuSO4的物质的量浓度。
3．把1.1 g铁、铝混合物溶于200 mL 5 mol·L－1盐酸中，反应后盐酸的浓度变为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。
(2)该混合物中铝、铁的物质的量。
第2课时　物质的量在化学方程式计算中的应用
一、
2．1　2　NA　2NA　1 mol　2 mol　32 g　88 g　22.4 L　44.8 L
思考1　(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。
思考2　(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。
应用体验
1．设生成标准状况下气体的体积为V，反应后所得溶液的物质的量浓度为c。
2Na　＋　2H2O===2NaOH　＋　H2↑
2×23 g　　　　　　2 mol　　　 22.4 L
1．15 g　　　　　　0.1 L×c 　　V
V＝＝0.56 L，
c＝＝0.5 mol·L－1。
2．NaOH溶液不足，按NaOH的物质的量计算。
Al2O3＋2NaOH+3H2O===2Na[Al(OH)4]
　　　2　　　　　　 2
1 mol·L－1×0.1 L　 n{Na[Al(OH)4]}
＝
解得n{Na[Al(OH)4]}＝0.1 mol
c{Na[Al(OH)4]}＝＝1 mol·L－1。
二、
应用体验
1．D　[根据各步反应的定量关系，可列出关系式：Fe～FeS(铁原子守恒)～H2S(硫原子守恒)～H2O(氢原子守恒)；Fe～H2(化学方程式)～H2O(氢原子守恒)。推出：
Fe　～　H2O
56　　　18
x g　　 9 g
＝，解得x＝28，即加入铁粉的质量为28 g。]
2．2.80　6.72
解析　标准状况下混合气体的体积为8.96 L，则混合气体的物质的量为＝
0.4 mol，设CO、CO2的物质的量分别为x mol、y mol，则
，解得x＝0.1，y＝0.3，
CO的质量为0.1 mol×28 g·mol－1＝2.80 g，CO2在标准状况下的体积为0.3 mol×22.4 L·
mol－1＝6.72 L。
随堂演练　知识落实
1．(1)0.4 mol　(2)2.24 L　(3)0.25 mol·L－1
2．设硫酸铜的物质的量浓度为x，根据反应方程式可得关系式：
2CuSO4～I2～2S2O
　2 2
　0.1 L×x 0.625 mol·L－1×0.02 L
＝，解得x＝0.125 mol·L－1。
3．(1)消耗HCl的物质的量：0.2 L×5 mol·L－1－0.2 L×4.6 mol·L－1＝0.08 mol。
(2)设Al、Fe的物质的量分别为x、y。
2Al　　＋　6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2　　　　　　6
x　　 　　　 3x
Fe　　＋　2HCl===FeCl2＋H2↑
1　　　　　2
y　　　　　2y
解得x＝0.02 mol，y＝0.01 mol。
即n(Al)＝0.02 mol，n(Fe)＝0.01 mol。