人教版高中化学必修第一册第三章铁金属材料3.2.2物质的量在化学方程式计算中的应用教学课件

(共16张PPT)
第三章 铁 金属材料
第二节金属材料
第2课时
—物质的量在化学方程式计算中的应用
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
化学计量数之比
扩大NA倍
物质的量之比
2mol
2mol
2mol
1mol
∶
∶
∶
结论：化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比
2
1
∶
∶
2
2
∶
粒子数之比
2× NA
2× NA
2× NA
1× NA
∶
∶
2
1
∶
∶
2
2
∶
∶
任务一：化学计量数与物理量的关系
【例1】250ml 2mol/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;（2）生成H2的体积（标准状况）。
计算出参加反应的H2SO4的物质的量：
n(H2SO4)=c(H2SO4)×V=2mol/L×0.25L=0.5mol
反应方程式：Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
1 1
n(Fe) 0.5mol
1 n(Fe)
1 0.5mol
=
n(Fe)=0.5 mol
任务二：物质的量在化学方程式计算中的应用
比例式法（单一体系）
【例1】250ml 2mol/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;（2）生成H2的体积（标准状况）。
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
1mol 22.4L
0.5mol V(H2)
1mol 22.4L
0.5mol V(H2)
=
V(H2)=11.2 L
上下一致，左右相当
比例式法（单一体系）
任务二：物质的量在化学方程式计算中的应用
任务二：物质的量在化学方程式计算中的应用
应用比例式法计算的基本步骤
（1）写出有关的化学方程式
（2）找到已知量与未知量
（3）列出比例式
（4）求解
【练习】把5.4 g Al 放入足量氢氧化钠溶液中完全反应，计算生成
氢气的体积（标准状况）？
n=
m
M
=
5.4 g
27 g/mol
=0.2mol
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2 3
0.2mol n(H2)
n(H2)= 0.3 mol
V(H2)= n(H2) × Vm
=6.72 L
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
2 mol 67.2L
0.2mol V(H2)
V(H2)= 6.72L
法二：
法一：
任务二：物质的量在化学方程式计算中的应用
2 0.2mol
3 n(H2)
=
2mol 67.2L
0.2mol V(H2)
=
【例2】把5.1g镁铝合金的粉末放入过量的盐酸中，得到5.6LH2（标准状况）
试计算：（1）该合金中铝的质量分数；（2）该合金中铝和镁的物质的量之比。
n(H2)=5.6L÷22.4L/mol＝0.25mol
解：设合金中镁的物质的量为x,铝的物质的量为y。
Mg +2HCl=MgCl 2 + H2↑
2Al +6HCl=2AlCl 3 +3H2↑
x ×24 +y×27= 5.1
x + y = 0.25
3
2
解得： x ＝y＝0.1mol
（1）铝的质量分数为:
0.1 mol×27g/mol
5.1 g
×100%=52.9%
（2）n(Al):n(Mg)=1:1
任务二：物质的量在化学方程式计算中的应用
比例式法（混合体系）
任务三：化学计算的常用方法
【练习】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。
解（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↑
Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑
x ×27 +y×56= 1.1
3x + 2 y = 0.08
解得：x＝0.02 mol，y＝0.01 mol
n(Al)＝0.02 mol；n(Fe)＝0.01 mol
任务二：物质的量在化学方程式计算中的应用
注意：
（2）两种物质的混合计算可用方程组法。
（1）书写格式规范化：在根据化学方程式计算的过程中，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。
（3）在运用有关化学方程式的计算解决问题时，除了涉及有关物质的量外，还经常涉及到物质的量浓度、体积等物理量，就需要进行必要的换算，换算的核心就是物质的量。
任务二：物质的量在化学方程式计算中的应用
关系式法
【例3】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的质量是多少？
3CO＋Fe2O3 = 2Fe＋3CO2 CO2＋Ca(OH)2 = CaCO3↓＋H2O
高温
3 3
1 1
则关系式为: 3CO～3CO2～3CaCO3
即 CO～CaCO3
28 100
m(CO) 10 g
m(CO)＝2.8 g
28 m(CO)
100 10 g
=
【例4】铁粉可与高温水蒸气反应，若反应后得到的干燥固体的质量比反应前铁粉的质量增加了32g，则参加反应的铁粉的物质的量是多少？
3Fe+4H2O=Fe3O4+4H2
高温
3mol 64g
n(Fe) 32g
m
3mol 64g
n(Fe) 32g
=
n(Fe)=1.5 mol
任务三：化学计算的常用方法
差量法
【例5】将一定量的Cl2通入一定浓度的NaOH溶液中，两者恰好完全反应（已知反应过程放热），生成物中含有三种含氯元素的离子，其中ClO-和ClO3-两种离子的物质的量与反应时间的变化关系如图所示。生成物中Cl- 的物质的量为多少？原NaOH溶液中溶质的物质的量为多少？
解：由图可知，n(ClO-)=0.06mol n(ClO3-)=0.03mol
ClO- 和ClO3-均为氧化产物，转移电子总物质的量为n(ClO-)+5 n(ClO3-)=0.21mol，
Cl- 为还原产物，由电子守恒可得n(Cl-)=0.21mol 。
n(Na+)= n(NaCl)+ n(NaClO)+ n(NaClO3) = 0.3mol，
由元素守恒可得原NaOH溶液中n(NaOH) =0.3mol
任务三：化学计算的常用方法
守恒法
任务三：化学计算的常用方法
【例6】若某溶液中仅存在Ca2+、Al3+、SO42-、Cl-四种离子，已知Ca2+、Al3+、SO42-粒子数比为2:1:1，则Al3+和Cl-的个数比为多少？
解：Ca2+、Al3+、SO42-粒子数比为2:1:1，设物质的量分别为2mol、1mol、1mol
根据电荷守恒有：2n(Ca2+)+3n(Al3+)=2n(SO42-)+ n(Cl-)
即2×2mol+3×1mol=2×1mol+n(Cl-)
n(Cl-)=5mol
则Al3+和Cl-的个数比为1:5
守恒法
应用原理 （1）元素守恒：反应前后原子的种类和个数保持不变
（2）电荷守恒：电解质溶液中，阳离子所带的正电荷数等于阴离子所带的夫电荷数
（3）得失电子守恒：氧化还原反应中，氧化剂得电子数等于还原剂失电子数
守恒法的应用原理
任务三：化学计算的常用方法
任务三：化学计算的常用方法
【例7】某混合金属可能由Mg、Al、Fe、Zn中的任两种组成，取该混合金属10g与足量稀盐酸反应制得氢气1g，则该混合金属中一定含哪种金属？
极端假设法
①若10g全为Mg:
②若10g全为Al：
③若10g全为Fe：
④若10g全为Zn：
m(H2)=
10
24
×2g=
5
6
g
m(H2)=
10
18
×2g=
10
9
g
m(H2)=
10
56
×2g=
5
14
g
m(H2)=
10
65
×2g=
4
13
g
只有10g全为Al时，生成的氢气才比1 g多，其他都比1 g少，所以该混合金属中肯定有Al
小结
物质的量在化学计算中的应用
化学方程式计算的基础
化学方程式计算的基本步骤
化学计算的常用方法
比例式法
关系式法
差量法
守恒法
极值法