2.2 第3课时 化学反应的计算 学案（含答案） 2023-2024学年高一化学苏教版（2020）必修第一册

2.2 第3课时　化学反应的计算
【学习目标】
1.理解化学方程式中物质的计量数之间的关系。
2.能运用化学方程式进行物质的量的相关计算。
【合作探究】
【学习情境】
　　在化学实验中,我们常常会面对未知浓度的溶液。为简便地确定其物质的量浓度,可以借助某个特定化学反应中消耗的溶质的物质的量进行计算,此时可以根据化学方程式中化学计量数与各物质的物质的量的关系列式计算。
任务　化学反应的计算
【新知生成】
为确定未知溶液的浓度,可以借助某个特定化学反应中消耗的溶质的　　　　来进行计算。具体过程:取一定　　　　但物质的量浓度未知的待测溶液,向其中滴加已知　　　　的标准溶液,根据反应结束时消耗标准溶液的　　　　,通过两者物质的量之比等于化学计量数之比就能确定待测液的物质的量浓度。
【答案】物质的量　体积　物质的量浓度　体积
【核心突破】
典例　取1.43 g Na2CO3·xH2O 溶于水配成10 mL溶液,然后逐滴滴入稀盐酸直至没有气体放出为止,用去盐酸 2.0 mL,并收集到112 mL CO2(标准状况)。
(1)稀盐酸的物质的量浓度是　　　　;
(2)Na2CO3·xH2O的摩尔质量是　　　　;
(3)x的值是　　　　。
【答案】(1)5.0 mol·L-1　 (2)286 g·mol-1　 (3)10
【解析】有关反应的化学方程式为Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑。
(1)n(HCl)=2n(CO2)=×2=0.01 mol,c(HCl)==5.0 mol·L-1。
(2)n(Na2CO3·xH2O)=n(CO2)=0.005 mol,M(Na2CO3·xH2O)==286 g·mol-1。
(3)x==10。
归纳总结
1.化学计算的关键是建立未知物与已知物之间的定量关系。
2.两种物质之间的定量关系可以通过质量守恒(元素守恒)、电荷守恒、化学计量数等方法确定。
3.计算过程中要带单位进行计算,同时注意数据的有效位数。
　　训练　取100mL Na2CO3和Na2SO4的混合溶液,加入Ba(OH)2溶液100mL后,恰好完全反应,过滤、干燥后得到14.51g白色沉淀和滤液,再用过量稀硝酸处理沉淀,最后减少到4.66g,并有气体放出。计算:
(1)原混合液中Na2SO4的物质的量浓度。
(2)产生的气体在标准状况下的体积。
(3)过滤出沉淀后,所得滤液的物质的量浓度。(忽略反应前后溶液体积的变化)
【答案】(1)0.2mol·L-1　(2)1.12L (3)0.7mol·L-1
【解析】题中发生的反应:Na2CO3+Ba(OH)2BaCO3↓+2NaOH,Na2SO4+Ba(OH)2BaSO4↓+2NaOH,BaCO3+2HNO3H2O+CO2↑+Ba(NO3)2。
(1)BaSO4的质量为4.66g,则n(BaSO4)==0.02mol,故n(Na2SO4)=0.02mol,所以c(Na2SO4)==0.2mol·L-1。
(2)m(BaCO3)=14.51g-4.66g=9.85g,n(BaCO3)==0.05mol,故n(CO2)=0.05mol,V(CO2)=0.05mol×22.4L·mol-1=1.12L。
(3)过滤出沉淀后,溶液中的溶质为NaOH,n(NaOH)=0.02mol×2+0.05mol×2=0.14mol,故c(NaOH)==0.7mol·L-1。
课堂小结
【随堂检测】
1.等体积的硫酸钠、硫酸镁、硫酸铝溶液分别与足量氯化钡溶液反应,若生成硫酸钡的质量相等,则三种硫酸盐的物质的量浓度之比为(　　)。
A.3∶3∶1　　　　　 B.6∶3∶2 　　　　　C.3∶2∶1　　　　　 D.1∶1∶1
【答案】A
【解析】生成硫酸钡的质量相等,根据硫酸根离子守恒可得,三种硫酸盐提供的硫酸根相等。设三种硫酸盐的物质的量浓度分别为a、b、c,则a=b=3c,解得a∶b∶c=3∶3∶1。
2.实验室利用反应2KClO32KCl+3O2↑制取氧气,现有24.5g KClO3参加反应,则得到标准状况下的氧气的体积是(　　)。
A.2.24L 　　　　　B.4.48L 　　　　　C.6.72L　　　　　 D.44.8L
【答案】C
【解析】24.5g KClO3的物质的量是=0.2mol,
2KClO32KCl+3O2↑
2mol　　　　　　3mol
0.2mol　　　　　n(O2)
2mol∶0.2mol=3mol∶n(O2),则n(O2)=0.3mol。
故产生的氧气在标准状况下的体积是0.3mol×22.4L·mol-1=6.72L。
3.对晶体MgCl2·xH2O进行如下实验探究,确定其组成:
步骤1:充分灼烧2.03 g该晶体,得到混合气体甲和0.40 g固体乙(含有两种元素的纯净物)。
步骤2:将混合气体甲通过浓硫酸,气体的质量减少0.90 g。
步骤3:将剩余气体溶于水配成100 mL溶液丙。取10 mL溶液丙与含0.002 mol NaOH的溶液恰好完全反应。
下列有关说法正确的是(　　)。
A.混合气体甲中两气体的物质的量之比是1∶5
B.固体乙的成分是MgO
C.溶液丙中c(H+)为0.02 mol·L-1
D.x=5
【答案】B
【解析】混合气体甲中被浓硫酸吸收的气体应为水蒸气,可知n(H2O)=0.9 g÷18 g·mol-1=0.05 mol;由步骤3知,另一种气体为HCl,即n(HCl)=0.02 mol。固体乙中一定含有Mg元素,晶体化学式为MgCl2·xH2O,氢元素一部分形成水,一部分形成HCl,多余的氧原子一定与Mg结合,则固体乙为MgO。n(HCl)∶n(H2O)=0.02 mol∶0.05 mol=2∶5,A项错误;由元素守恒知,乙为MgO,B项正确;c(H+)=0.02 mol÷ 0.1 L=0.2 mol·L-1,C项错误;由Cl守恒知,n(MgCl2·xH2O)=0.01 mol,由H守恒知,晶体中n(H)=0.05 mol×2+0.02 mol=0.12 mol,故晶体中n(H2O)=0.06 mol,所以x=6,D项错误。
4.将24.8 g铁和铝的混合物溶于500 mL盐酸,恰好完全反应,产生的气体在标准状况下的体积为19.04 L。
(1)混合物中铁的物质的量为　　　　　,铝的质量为　　　　　。
(2)盐酸的物质的量浓度为　　　　。
【答案】(1)0.25 mol　10.8 g　(2)3.4 mol·L-1
【解析】(1)设混合物中Fe、Al的物质的量分别为x、y,则:
Fe+2HClFeCl2+H2↑
1 　1
x n1(H2)
2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑
2 　3
y n2(H2)
n1(H2)=x,n2(H2)=1.5y,由此可得56 g·mol-1×x+27 g·mol-1×y=24.8 g,x+1.5y==0.85 mol。联立解上述方程得x=0.25 mol,y=0.4 mol。m(Al)=0.4 mol×27 g·mol-1=10.8 g。
(2)由方程式可知,反应消耗的n(HCl)是n(H2)的2倍,则n(HCl)=1.7 mol,c(HCl)=1.7 mol÷0.5 L=3.4 mol·L-1。
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