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（76张PPT）

(共76张PPT)
第2课时　物质的量在化学方程式
计算中的应用
第三章　第二节　
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。
核心素养
发展目标
一、根据化学方程式计算
二、化学计算中的关系式法和方程组法
课时对点练
内容索引
随堂演练　知识落实
根据化学方程式计算
一
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
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　　 ______　 ______
1
NA
1 mol
32 g
22.4 L
2
2NA
2 mol
88 g
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。
提示　(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
【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。
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。
提示　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)
应用体验
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。
应用体验
答案　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
应用体验
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)。
应用体验
答案　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
归纳总结
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。
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化学计算中的关系式法和方程组法
二
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：
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。
应用体验
1.已知Fe＋S FeS，FeS＋2HCl===FeCl2＋H2S↑，2H2S＋3O2
2SO2＋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
√
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
应用体验
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。
2.80
6.72
返回
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
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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_____________。
随堂演练
0.4 mol
2.24 L
0.25 mol·L－1
1
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随堂演练
二氧化锰的摩尔质量为87 g·mol－1,8.7 g二氧化锰的物质的量为0.1 mol，根据反应的化学方程式可知，0.1 mol二氧化锰与足量的浓盐酸混合加热，充分反应，消耗浓盐酸中溶质的物质的量为0.4 mol，生成氯气的物质的量为0.1 mol，生成氯化锰的物质的量为0.1 mol，故产生的Cl2在标准状况下的体积为2.24 L；将反应后的溶液加水稀释至400 mL，此溶液中MnCl2的物质的量浓度是 ＝0.25 mol·L－1。
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： ，消耗了20 mL Na2S2O3溶液，计算原饱和溶液中CuSO4的物质的量浓度。
随堂演练
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随堂演练
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答案　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：
　2　　　　 2
　0.1 L×x　　0.625 mol·L－1×0.02 L
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。
随堂演练
1
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3
答案　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)该混合物中铝、铁的物质的量。
随堂演练
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3
答案　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。
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课时对点练
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题组一　应用化学方程式计算
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
√
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对点训练
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对点训练
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。
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对点训练
2.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
√
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对点训练
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
　　 2 mol　　　　　　 67.2 L
　　 n(NaOH)　　　　　 33.6 L
2
3.实验室利用反应2KClO3 2KCl＋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
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对点训练
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对点训练
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2 mol　　　　　　 3 mol
0.2 mol　　　　　　n(O2)
题组二　过量判断
4.(2023·洛阳高一期末)标准状况下，将钠、镁各0.3 mol分别放入100 mL 1 mol·L－1的硫酸中，反应产生的气体体积之比是
A.1∶1 B.2∶3
C.3∶2 D.2∶1
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对点训练
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对点训练
2
钠能与H2SO4反应，也能与水反应放出H2，根据关系式：2Na～H2，则得到0.15 mol H2；镁与H2SO4反应放出H2，但与水不反应，根据关系式：Mg～H2～H2SO4,0.3 mol Mg与100 mL 1 mol·L－1 L H2SO4反应，H2SO4不足，产生0.1 mol H2，则产生的H2的体积之比是0.15∶0.1＝3∶2，故选C项。
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对点训练
5.(2022·成都高一月考)将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol·L－1氯化铁溶液中充分反应(忽略溶液体积变化)，下列分析正确的是
A.铁粉有剩余
B.Cl－浓度减小
C.向溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红色
D.溶液质量增加5.6 g
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对点训练
n(Fe)＝ ＝0.02 mol，n(FeCl3)＝25×10－3 L×2 mol·L－1＝
0.05 mol，铁与氯化铁反应生成氯化亚铁，反应的离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。由离子方程式可知，铁离子是过量的，A错误；
氯离子不参加反应，浓度不变，B错误；
由A项分析知铁离子剩余，向溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红色，C正确；
由离子方程式可知，1.12 g的铁全部变成亚铁离子进入溶液中，溶液质量增加1.12 g，D错误。
2
题组三　应用关系式法和方程组法计算
6.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
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对点训练
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对点训练
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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。
A.24.32 kg B.30.00 kg
C.25.30 kg D.4.08 kg
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对点训练
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8.(2022·广州高一期末)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
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对点训练
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；
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对点训练
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。
2
9.把过量铁屑加入FeCl3、CuCl2的混合溶液中，反应结束后，称得剩余固体的质量与所加铁屑的质量相等。则原溶液中FeCl3与CuCl2的物质的量之比是
A.7∶2 B.3∶2
C.2∶3 D.2∶7
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根据反应①2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可知，铁溶解，固体质量减少，根据反应②Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋可知，铁溶解，铜析出，固体质量增加，而反应结束后，称得剩余固体质量与所加铁屑的质量相等，则反应①中固体减少的质量与反应②中固体增加的质量相等，即56 g·mol－1×
＝(64 g·mol－1－56 g·mol－1)×n(Cu2＋)，得n(Fe3＋)∶n(Cu2＋)＝2∶7，故n(FeCl3)∶n(CuCl2)＝2∶7。
2
综合强化
10.(2022·山东师范大学附中高一月考)在标准状况下，将6.5 g锌和4.6 g钠分别与2.24 L氯化氢溶于水形成的盐酸反应，则放出H2的体积
A.锌和钠放出氢气的体积一样大
B.锌放出氢气的体积大
C.钠放出氢气的体积大
D.无法比较
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标准状况下，2.24 L氯化氢的物质的量为0.1 mol,6.5 g锌的物质的量为0.1 mol，根据Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑可知，反应产生0.05 mol氢气；4.6 g钠的物质的量为0.2 mol，根据2Na＋2HCl===2NaCl＋H2↑、2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑可知，反应产生 0.1 mol 氢气，故钠放出氢气的体积大。
2
综合强化
11.向一定量的Fe、FeO、Fe3O4的混合物中加入100 mL 2 mol·L－1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224 mL(标准状况)气体，所得溶液中加入KSCN溶液无红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是
A.11.2 g B.5.6 g
C.2.8 g D.无法计算
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综合强化
盐酸恰好使混合物完全溶解，盐酸没有剩余，向反应所得溶液中加入KSCN溶液无红色出现，说明溶液为FeCl2溶液，根据氯元素守恒可知n(FeCl2)＝ ×0.1 L×2 mol·L－1＝0.1 mol；用足量的CO在高温下还原相同质量的混合物得到铁，根据铁元素守恒可知n(Fe)＝n(FeCl2)＝0.1 mol，质量为0.1 mol×56 g·mol－1＝5.6 g。
12.现有由氧化铁和铝组成的铝热剂，某实验小组分别进行如下实验：
①取a g样品，向其中加入足量的NaOH溶液，测得生成气体的体积为b L
(标准状况下)；②另取a g样品，高温条件下二者恰好完全反应：2Al＋Fe2O3 Al2O3＋2Fe，待其冷却后，加入足量盐酸，测得生成气体的体积为c L(标准状况下)。则c∶b等于
A.1∶1 B.1∶2 C.2∶3 D.3∶4
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综合强化
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该铝热剂中只有铝能与氢氧化钠溶液反应，铝与氧化铁反应后的生成物中只有铁能与盐酸反应得到氢气，再结合题给其他信息可得到如下关系式：2Al～Fe2O3～2Fe,2Al～3H2,2Fe～2H2，故c∶b＝2∶3。
13.把铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入110 mL 4 mol·L－1盐酸中，充分反应后产生896 mL H2(标准状况)，残留固体1.28 g，过滤，滤液中无Cu2＋，将滤液加水稀释到200 mL，测得其中c(H＋)＝0.4 mol·L－1。
请回答下列问题：
(1)残留固体1.28 g为_____(填化学式)。
(2)原混合物粉末中，m(CuO)＝____ g。
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综合强化
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Cu
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综合强化
2
根据题中信息，还有较多H＋剩余，且滤液中没有Cu2＋，可知残留物没有Fe,1.28 g固体只有Cu，
而Cu残留说明溶液中没有Fe3＋，阳离子为H＋和Fe2＋，反应有：CuO＋ 2H＋===Cu2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===
3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，1.28 g Cu的物质的量n＝ ＝0.02 mol，CuO物质的量为0.02 mol，
生成H2的物质的量为 ＝0.04 mol，
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综合强化
2
设原有Fe为x mol，Fe2O3为y mol，根据得失电子总数相等知2x＝2y＋2×0.02＋2×0.04，
又根据电荷守恒知：2×(x＋2y)＋0.2×0.400＝0.11×4将上述两式联立解出：x＝0.1，y＝0.04。
依据上述计算可知氧化铜的物质的量为0.02 mol，所以氧化铜质量为m(CuO)＝0.02 mol×80 g·mol－1＝ 1.6 g。
(3)滤液稀释到200 mL后，c(Fe2＋)＝______ mol·L－1。
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综合强化
2
0.9
(4)稀释后，加入足量的硝酸银，产生沉淀的物质的量n(AgCl)＝_____ mol。
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2
0.44
滤液加水稀释到200 mL后，加入足量的硝酸银，产生沉淀的物质的量依据Cl－～AgCl得到，n(AgCl)＝n(Cl－)＝0.110 L×4 mol·L－1＝0.44 mol。
(5)原混合物总质量为m(总)＝_____ g。
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综合强化
2
13.6
由计算可知原混合物含有Fe为0.1 mol，Fe2O3为0.04 mol，CuO为0.02 mol，原混合物的总质量m(总)＝0.1 mol×56 g·mol－1＋0.04 mol
×160 g·mol－1＋0.02 mol×80 g·mol－1＝ 13.6 g。
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综合强化
14.某研究小组取一定质量的镁铝合金材料投入200 mL稀硫酸中，待固体全部溶解后，向所得溶液中加入NaOH溶液，生成沉淀的物质的量(n)与加入NaOH溶液的体积(V)的关系
如图所示。
(1)加入NaOH溶液0～20 mL时，发
生反应的离子方程式为__________
_________。
2
H＋＋OH－
===H2O
加入NaOH溶液0～20 mL时，无沉淀生成，说明H2SO4过量，发生NaOH和H2SO4的反应。
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综合强化
2
(2)加入NaOH溶液体积为220 mL时，沉淀的成分是__________________
_______________。
根据图示，可以判断出沉淀量最大时，沉淀的成分为0.15 mol Mg(OH)2
和0.2 mol Al(OH)3,0.2 mol Al(OH)3全部溶解需要40 mL NaOH溶液，因此加入NaOH溶液的体积为220 mL时，有0.1 mol Al(OH)3溶解，则沉淀的成分为0.15 mol Mg(OH)2、0.1 mol Al(OH)3。
0.15 mol Mg(OH)2、
0.1 mol Al(OH)3
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综合强化
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(3)该合金材料中，镁、铝的物质的量之比为______。
根据镁、铝元素守恒，镁、铝的物质的量分别为0.15 mol、0.2 mol，其物质的量之比为3∶4。
3∶4
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综合强化
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(4)稀硫酸的物质的量浓度为____________。
2.5 mol·L－1
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综合强化
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加入200 mL NaOH溶液时，沉
淀量最大，此时沉淀为Mg(OH)2和Al(OH)3，溶液中溶质为Na2SO4，
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综合强化
15.铝是中学化学学习阶段的唯一一种既能与酸(非氧化性酸)反应又能与强碱溶液反应放出H2的金属，就铝的这一特殊性质回答下列问题：
(1)等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，所得H2的体积之比是______。
2
1∶1
通过化学方程式可以看出，等质量的两份铝分别与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应，生成氢气的物质的量相等，相同条件下所得H2的体积之比是1∶1。
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综合强化
(2)足量的两份铝分别投入等体积、等物质的量浓度的盐酸和氢氧化钠溶液中，相同条件下产生H2的体积之比是______。
2
1∶3
足量的两份铝分别投入等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液中，氢氧化钠和盐酸是不足量的，通过化学方程式可以看出，1 mol HCl会生成0.5 mol氢气，1 mol氢氧化钠会生成1.5 mol氢气，所以相同条件下产生H2的体积之比是1∶3。
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综合强化
(3)足量的两份铝分别投入等体积、一定物质的量浓度的盐酸、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，则盐酸和NaOH溶液的物质的量浓度之比是______。
2
3∶1
足量的两份铝分别投入等体积、一定物质的量浓度的盐酸、NaOH溶液中，二者产生的H2相等，通过化学方程式可以看出，生成1 mol氢气需要2 mol HCl，需要 氢氧化钠，所以HCl和NaOH的物质的量浓度之比是3∶1。
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综合强化
(4)甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 mol·L－1的盐酸和NaOH溶液，向两烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，相同条件下测得生成的气体体积之比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，则加入铝粉的质量为_____(填字母)。
A.5.4 g B.3.6 g
C.2.7 g D.1.8 g
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A
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综合强化
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盐酸和NaOH溶液中溶质的物质的量均为100×10－3 L×3 mol·L－1＝0.3 mol，相同条件下测得生成的气体体积之比为V(甲)∶V(乙)＝1∶2，即生成的氢气的物质的量之比是1∶2，铝的质量相等，
若HCl与NaOH完全反应则生成H2的物质的量之比为1∶3＜1∶2，故HCl完全反应，NaOH有剩余。
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综合强化
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设铝与酸完全反应时，生成的氢气的物质的量为x mol，则
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑
6　　　　　　 3
0.3 mol　　　　 x mol
一定条件下气体的物质的量之比等于体积之比，所以氢氧化钠和铝反应生成的氢气的物质的量为0.15 mol×2＝0.3 mol。
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综合强化
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返回
设与NaOH溶液反应的金属铝的物质的量为y mol，则
2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
2　　　　　　　　　　　　　　 3
y mol　　　　　　　　　　　　 0.3 mol
所以铝的质量为0.2 mol×27 g·mol－1＝5.4 g。
本课结束