3.2.2 新型合金 物质的量在化学方程式计算中的应用（课件）（共43张ppt）2023-2024学年高一化学同步备课课件 （人教版2019必修第一册）

(共43张PPT)
赵健
新人教版 化学 必修第一册
同学们好
欢迎来到化学课堂
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第二节
金属材料
第三章 铁 金属材料
赵健
第2课时 新型合金 物质的量在化学方程式计算中的应用
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01
新型合金
赵健
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近年来，为满足某些尖端技术发展的需要，人们又设计和合成了许多新型合金。
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新型合金
氯化铁
溶液
钛合金
钛合金强度高、耐蚀性好、耐热性高。钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件，其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。
钛的外形很像钢铁，但远比钢铁坚硬，而重量只有同样大小的钢铁的一半。安然无恙的“躺”在各种强酸、强碱中；连比较凶猛的酸—王水，也不能腐蚀它。
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新型合金
储氢合金
阅读教材P83，思考以下问题：
（1）氢能的利用关键要解决什么问题？
（2）储氢合金的储氢原理是什么
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新型合金
储氢合金
一类能够大量吸收H2，并与H2结合成__________的材料。
如Ti-Fe合金、La-Ni合金，为氢气作为能源的实际应用起到重要的推动作用。
金属氢化物
安全储存和运输问题
要求：储氢量大, 金属氢化物既容易形成，稍稍加热又容易分解，室温下吸、 放氢的速率快。
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新型合金
耐热合金
合金在高温下还具有高强度和良好的抗氧化性，因而还可用于热处理工业，制造各种结构件
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新型合金
形状记忆合金
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新型合金
形状记忆合金
人造卫星的天线
发射人造卫星之前，将抛物面天线折叠起来装进卫星体内，火箭升空把人造卫星送到预定轨道后，只需加温，折叠的卫星天线因具有"记忆"功能而自然展开，恢复抛物面形状。
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用途广泛的稀土金属
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在金属元素中，有一类性质相似，并在自然界共生在一起的稀土元素，他们是元素周期表中原子序数从57~71（从镧至镥，称为镧系元素）的15种元素以及钪和钇，共17种元素。稀土元素在科技、生产中有广泛的用途，被誉为新材料的宝库。
稀土金属既可单独使用，也可用于生产合金。在合金中加入适量稀土金属，能大大改善合金的性能。因而，稀土元素又被称为“冶金工业的维生素”。例如，在钢中加入稀土元素，可以增加钢的塑性、韧性、耐磨性、耐热性、耐腐蚀性和抗氧化性等。
因此，稀土金属广泛应用在冶金、石油化工、材料工业（电子材料、荧光材料、发光材料、永磁材料、超导材料、染色材料、纳米材料、引火合金和催化剂等）、医药及农业等领域。
我国是稀土资源大国。到目前为止，我国的稀土储量、稀土产量、稀土用量和稀土出口量均居世界第一位。我国化学家徐光宪院士与其研究团队在稀土元素的分离及应用中做出了重要贡献。
随着稀土资源的不断开采，如何合理利用和保护我国的稀土资源，实现可持续发展战略，已经引起政府和社会各界的关注。
科学·技术·社会
课本P84
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新型合金
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新型合金
“稀土元素”
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新型合金
稀土元素镝Dy常用于制造硬盘驱动器
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复习回顾
质量 m
(g)
微粒数
N 个
÷M
物质的量
n(mol)
×M
× NA
÷ NA
气体体积V
×22.4L·mol-1
6.02×1023
摩尔质量
溶液体积
×物质的量浓度(c)
÷物质的量浓度
÷22.4L·mol-1
标准
状况下
物质的量与其它物理量之间的联系
结论：物质的量是联系各物理量的纽带，可以简便的进行各量之间的转换。
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复习回顾
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 _____ ____
标况下气体体积 44.8 L ______ ______
1
2
NA
2NA
1 mol
2 mol
32 g
88 g
22.4 L
44.8 L
结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其粒子数目之比，等于其物质的量之比，也等于同温同压下气体的体积之比
赵健
02
物质的量在化学方程式中计算的应用
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模型建构
2Na　 ＋　 2H2O === 2NaOH ＋ H2↑
物质的量在化学方程式计算中的应用
化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系
2
∶
∶
∶
2
2
1
化学计量数之比：
2 mol
物质的量之比：
∶
∶
∶
2 mol
2 mol
1 mol
2 NA
扩大NA倍：
∶
∶
∶
2 NA
2 NA
1 NA
∶
∶
∶
扩大6.02×1023倍：
2×6.02×1023
2×6.02×1023
2×6.02×1023
1×6.02×1023
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物质的量在化学方程式计算中的应用
【例题 】 250 mL2mol/L的硫酸与足量的铁屑完全反应。
计算: (1)参加反应的铁屑的物质的量;
【解 】参加反应的H2SO4的物质的量为:0.25L×2mol/L=0.5mol
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
1mol 1mol
n(Fe) mol 0.50mol
n(Fe)＝0.5 mol
答：(1)参加反应的铁屑的物质的量为0.5 mol
化学反应各物质的物质的量之比等于化学计量数之比
n(H2)＝0.5 mol
Fe + H2SO4 =FeSO4 + H2↑
1mol 1mol
0.50mol n(H2) mol
【例题 】 250 mL2mol/L的硫酸与足量的铁屑完全反 应。
计算:(2)生成的H2的体积 (标准状况 )。
【解法一 】
物质的量在化学方程式计算中的应用
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物质的量在化学方程式计算中的应用
1mol
0.50mol
(2)Fe + H2SO4 =FeSO4+H2↑
22.4L
1、可以用质量，气体体积，
物质的量等物理量表示，左右相当。
2、上下单位（物理量）一致
V(H2) L
答：生成的H2的体积 11.2L
【解法二 】
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物质的量在化学方程式计算中的应用
练习
完全中和0.1 mol NaOH需H2SO4的质量是多少？
解法一: 2NaOH ＋H2SO4 ＝ Na2SO4 + 2H2O
2
1
0.1mol
n(H2SO4) mol
n(H2SO4) =
答:所需H2SO4的质量是4.9g
写方程式
1mol
化学计量数比
2mol
物质的量比
列比例式
解题步骤
写方程式
落系数
成比例
算结果
根据化学方程式先求物质的量，然后再换算称质量
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物质的量在化学方程式计算中的应用
练习
解法二: 2NaOH ＋H2SO4 ＝ Na2SO4 + 2H2O
0.1mol
m(H2SO4)g
答:所需H2SO4的质量是4.9g
98g
2mol
注意:只要上下
单位一致,左右关系对应,则可列比例式计算
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物质的量在化学方程式计算中的应用
练习
0.4mol钠与足量的水反应，求:
(1)生成H2的质量 (2)生成NaOH的质量
2Na + 2H2O == 2NaOH + H2↑
2mol
0.4mol
得n(NaOH)=0.4mol
得n(H2)=0.2mol
2mol
n(NaOH)
1mol
n(H2)
答:(1)生成H2的质量为0.4g
(2)生成NaOH的质量为16g
质量为0.4g
质量为16g
解题步骤
写方程式
落系数
成比例
算结果
物质的量在化学方程式计算中的应用
练习
将2.70g Al投入足量的NaOH溶液,求:
(1)参加反应的NaOH的物质的量 (2)生成H2的体积(标准状况下)
2Al + 2NaOH + 2H2O == 2NaAlO2 + 3H2↑
2×27g
2.7g
2mol
n(NaOH)
3×22.4L
V(H2)
得n(NaOH)=0.1mol
得V(H2)=3.36L
答:(1)参加反应的NaOH的物质的量为0.1mol
(2)生成H2的体积(标准状况下) 为3.36L
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物质的量在化学方程式计算中的应用
练习
解： Fe + H2SO4 == FeSO4 + H2↑
m (Fe) n (H2SO4) n (FeSO4) 2.24L
56g 1mol 1mol 22.4L
答： H2SO4的物质的量为0.1mol; Fe的质量为5.6g;FeSO4的浓度为0.2mol/L.
用一定量的Fe与足量的1mol/L的H2SO4溶液反应来制取H2。若要制得2.24L H2(标况)，试计算
（1）参加反应的H2SO4的物质的量。（2）参加反应的Fe的质量。
（3）所得FeSO4的物质的量。
（4）若将反应后的溶液稀释到500ml，则FeSO4的物质的量浓度是多少
5.4 g Al与500 mL NaOH溶液恰好完全反应 。求
（1）参加反应的NaOH的物质的量
（2）NaOH溶液的物质的量浓度
（3）生成的H2在标准状况下的体积
解：设参加反应的NaOH的物质的量为x ，
生成的H2在标准状况下的体积为V 。
物质的量在化学方程式计算中的应用
练习
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物质的量在化学方程式计算中的应用
2Al + 2NaOH + 2H2O == 2NaAlO2 + 3H2↑
2 mol 2 mol 67.2 L
0.2 mol x mol V L
x = 0.2 mol
（1）
（2）
V = 6.72 L
（3）
练习
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物质的量在化学方程式计算中的应用
将10.2 g Mg和Al的混合物投入200 mL 某浓度的稀硫酸中，恰好完全反应，放出标况下氢气的体积为11.2 L，
求：（1）原混合物中Mg的物质的量
（2）原混合物中Al的物质的量
（3）原稀硫酸的物质的量浓度
解：设参加反应的Mg和Al的物质的量分别为x 和 y。
练习
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Mg + H2SO4 == MgSO4 + H2↑
1 mol 1 mol 1 mol
x x x
2Al + 3H2SO4 == Al2(SO4)3 + 3H2↑
2 mol 3 mol 3 mol
y 1.5y 1.5y
x + 1.5y = 0.5 mol
(24x + 27y) g/mol = 10.2 g
x = 0.2 mol
y = 0.2 mol
物质的量在化学方程式计算中的应用
（1）n(Mg) = 0.2 mol
（2）n(Al) = 0.2 mol
（3）
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进行物质的量应用于化学方程式的计算时，须按以下步骤进行：　
①写出有关反应方程式　
②找出相关物质的化学计量数之比　
③对应化学计量数，找出相关物质的物质的量的关系
④根据物质的量的关系，按照比例相等的模式进行计算
上下单位一致，左右关系对应
物质的量在化学方程式计算中的应用
赵健
03
化学计算中的常用方法
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化学计算中的常用方法
关系式法——解答连续反应类型计算题的捷径
例　把一定量的CO还原Fe2O3生成的CO2通入到澄清石灰水中，得10 g沉淀，那么参加反应的CO的质量是 g。
2.8
解析　(1)根据化学方程式确定关系：
CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O
则关系式为3CO～3CO2～3CaCO3
即CO～CaCO3
(2)利用关系式进行计算
CO　～　CaCO3
28 100
m(CO) 10 g
m(CO)＝2.8 g
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”。
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化学计算中的常用方法
关系式法——解答连续反应类型计算题的捷径
D
已知 Fe＋S FeS ， FeS＋2HCl=FeCl2＋H2S↑，
2H2S＋3O2 2SO2＋2H2O，一定量的铁粉和9 g硫粉混合加热，待其反应后再加入过量盐酸，将生成的气体完全燃烧，共收集得9 g水，则加入的铁粉质量为(　　)
A．14 g B．42 g C．56 g D．28 g
Fe～H2S～H2O
Fe＋S FeS ，
FeS＋2HCl=FeCl2＋H2S↑，
2H2S＋3O2 2SO2＋2H2O，
解析：根据化学方程式可推出关系式
化学计算中的常用方法
守恒法——质量守恒、电荷守恒、电子守恒
4.6 g钠在空气中久置，最终得到Na2CO3的质量是 g。
10.6
解析　钠在空气中最终转化为Na2CO3的过程中钠的原子个数不变，可得关系式：
2Na　　～　　Na2CO3
2×23 106
4.6 g m(Na2CO3)
化学计算中的常用方法
守恒法——质量守恒、电荷守恒、电子守恒
用1 mol·L－1的Na2SO3溶液30 mL恰好将2×10－2 mol的XO4-还原，已知氧化产物为SO42-，则元素X在还原产物中的化合价为 ___。
＋4
解析　氧化还原反应中得失电子总数相等，设元素X在还原产物中的化合价为x，则有：
1 mol·L－1×0.03 L×(6－4)＝2×10－2 mol×(7－x)，解得x＝＋4。
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在硫酸钠和硫酸铝的混合溶液中，Al3＋的物质的量浓度为0.2 mol·L－1， SO42－为0.4 mol·L－1，溶液中Na＋的物质的量浓度为(　　)
A．0.1 mol·L－1 　 B．0.2 mol·L－1 C．0.3 mol·L－1 D．0.4 mol·L－1
解析：在任何一个溶液中，阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数，则有3c(Al3＋)＋c(Na＋)＝2c(SO42－)，解得c(Na＋)＝0.2 mol·L－1。
在电解质溶液中电荷守恒，阳离子所带正电荷总数＝阴离子所带负电荷总数。
B
化学计算中的常用方法
守恒法——质量守恒、电荷守恒、电子守恒
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化学计算中的常用方法
守恒法——质量守恒、电荷守恒、电子守恒
差量法——质量差值法、体积差值法
把铁棒插入CuSO4溶液，一段时间后取出，铁棒质量增加了4 g，参加反应的Fe的质量为 _。
28 g
解析　Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu　　　　Δm
　 56 g　　　　　　　 64 g　　64 g－56 g＝8 g
　 m(Fe)　　　　　　 　 　　　　　 4 g
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化学计算中的常用方法
守恒法——质量守恒、电荷守恒、电子守恒
为了检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度，现将w1 g样品加热，其质量变为w2 g，则该样品的纯度(质量分数)是(　　)
A
解析：由题意知(w1－w2)g应为NaHCO3分解生成的CO2和H2O的质量，设样品中NaHCO3质量为x g，由此可得到如下关系：
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化学计算中的常用方法
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方程组法——两个已知量求解混合物中两种物质的未知量
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。
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。
答案　设Al、Fe的物质的量分别为x、y。
2Al　　＋　6HCl===2AlCl3＋3H2↑
2　　　　　6
x　　 　　 3x
解得：x＝0.02 mol，y＝0.01 mol。
即n(Al)＝0.02 mol；n(Fe)＝0.01 mol。
Fe　　＋　2HCl===FeCl2＋H2↑
1　　　　　2
y　　　　　2y
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练习
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化学计算中的常用方法
方程组法——两个已知量求解混合物中两种物质的未知量
在120℃时，将12.4gCO 和H O(g)的混合气体缓缓通人足量的Na2O2固体中，充分反应后，固体的质量增加6g。请计算:(1)产生O2的质量为_____g。 (2)原混合气体中CO2在标准状况下的体积为 ______L
解析：(1)向足量的Na2O2固体中通入12.4gCO2和 H2O(g)的混合气体，固体的质量只增加6g，是因为反应生成了O2，
根据质量守恒可知，m(O2)=12.4g-6g=6.4 g。
6.4
4.48
练习
(2)生成的n(O2)=0.2mol，设原混合气体中CO2和 H2O(g)的物质的量分别为xmol、ymol
2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O2
x mol 0.5x mol
2Na2O2 + 2H2O(g) = 4NaOH + O2
y mol 0.5y mol
则 0.5x+0.5y=0.2 x=0.2
44x+18y=12.4， 解得， y=2,
则原混合气体中CO2在标准状况下的体积为0.2 mol×22.4 L·mol－1=4.48L
赵健
谢谢观看
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