课件35张PPT。 有关化学方程式的计算 如何根据化学方程式中各物质间的定量关系,由所给反应物的量求算生成物的量,或由生成物的量求算反应物的量?一般可分几步完成?一般步骤是:
写:写出有关反应的化学方程式 2 H2+O2 =2H2 O
找:找出已知物质与所求物质的定量关系
列:列出比例式
解:求解问题:例题1 8molH2与6molO2充分反应,求生成水的质量。问题:按一般步骤看应以哪一种物质为标准?特点:同时给出两种反应物的量,求生成物的量。2 H2 + O2 ======2 H2 O1 mol 36g 6molm (H2 O)m (H2 O)=6 mol×36 g/1 mol=216 g2 H2 + O2 ======2 H2 O 2 mol 36g 8molm (H2 O)m (H2 O)=8 mol×36 g/2 mol=144 g结论2:当有一种反应物过量时,其过量部分不可能再参加反应,则生成物的量应以不足量的反应物为标准来计算。讨论:两种演算结果为什么不同?结论1:在进行计算时,如果随意选择反应物计算,可能会产生错误,如果先试算再验证,则很麻烦。引导:这就需要在所给的两种反应物中进行选择讨论:怎样确定依据哪种反应物的量进行计算?第五节 有关化学方程式的计算一、 有一种反应物过量的计算例题1 8molH2与6molO2充分反应,求生成水的质量。方法一:
2H2 + O2 = 2H2O
2 1
8mol n(O2)
2∶1=8mol∶n(O2)
n(O2)=4mol<6mol 所以氧气过量2H2 + O2 = 2H2O
2 1
8mol 6mol
1×8mol<2×6mol
所以氧气过量方法二:方法三:2H2 + O2 = 2H2O
2 1
n(H2) 6mol
2∶1= n(H2)∶8mol
n(H2)=12mol>8mol 所以氧气过量评价:方法一与方法三实为一种。方法二是利用了比例式中内项乘积等于外项乘积的关系。引导:还有无其他方法?例题2 向 30 mL2mol/L NaOH溶液中加入20mL 1mol/L H2SO4溶液后,再滴加2-4滴石蕊试液,通过计算说明加入石蕊试液后溶液应显什么颜色?分析:解答上述问题的关键是要知道所得溶液程酸性、碱性还是中性,所以应先通过计算判断两种反应物是否恰好完全反应,如果不是恰好反应,则应判断哪个过量。例题2 向 30 mL2mol/L NaOH溶液中加入20mL 1mol/L H2SO4溶液后,再滴加2-4滴石蕊试液,通过计算说明加入石蕊试液后溶液应显什么颜色?解:n(NaOH)=C(NaOH)×V[NaOH(aq)]
=2mol/L×0.03L=0.06mol
n(H2SO4)=C(H2SO4)×V[H2SO4(aq)]
=1mol/L×0.02L=0.02molH2SO4 +2NaOH= Na2SO4+2H2O1 2所以NaOH过量,反应后溶液呈碱性,滴加紫色石蕊试液显蓝色。小结:此题的选量方法与以上两种方法不同,此种方法同样适用上题。可见选量的方法不止一种,可灵活使用。解:先进行过量计算
n Zn=6.5g/65g/mol=0 .1mol; n H2SO4=2mol/L x 0.1L=0.2mol
设0.2molH2SO4完全反应需要Zn 的物质的量为x
Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2 ↑
1 1
x 0.2mol
x=1×0.2mol=0.2mol>0.1mol
所以H2SO4过量. 练习 6.5gZn与100mL2mol/L的H2SO4充分反应后,能产生H2多少克?请看学案测评的解法!设0.1molZn完全反应可以产生H2的物质的量为y
Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2 ↑
1 1
0.1mol y
y=0.1mol
mH2=0.1mol×2g/mol=0.2g
答:能生成0.2克氢气。练习 6.5gZn与100mL2mol/L的H2SO4充分反应后,能产生H2多少克?H2SO4过量真弱智!练习 6.5gZn与100mL2mol/L的H2SO4充分反应后,能产生H2多少克?
解:先进行过量计算
Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2↑
65g 1mol
6.5g 0.2mol
65g ×0.2mol> 6.5g × 1mol 所以H2SO4过量. 设6.5gZn完全反应可以产生H2的质量为 mH2
Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2 ↑
65g 2g
6.5g mH2
m H2=0.2g
答:能生成0.2克氢气。真简单!还可以更简单呢!2gmH2m H2=0.2g练习:向1L0.2mol/LNaOH溶液中通入0.05mol CO2,可生成Na2CO3多少克?
解一:n(NaOH)=0.2mol/L×1L=0.2mol
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
2mol 1mol 106g
0.2mol 0.05mol m(Na2CO3)
(0.2mol)>(0.1mol) ∴ NaOH过量
1mol∶0.05mol=106g∶m(Na2CO3)
m(Na2CO3)=5.3g练习:向1L0.2mol/LNaOH溶液中通入0.05mol CO2,可生成Na2CO3多少克?解二:n(NaOH)=0.2mol/L×1L=0.2mol
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
2 1 1
0.2mol n(CO2) n(Na2CO3)
2∶1=0.2mol∶n(CO2)
n(CO2)=0.1 mol>0.05mol
所以NaOH过量
1∶0.05mol=1∶n(Na2CO3)
n(Na2CO3)= 0.05mol m(Na2CO3)=5.3g哪一种更简单?解三:n(NaOH)=0.2mol/L×1L=0.2mol
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
2 1
n(NaOH) 0.05mol
n(NaOH)=0.1 mol<0.2mol
所以NaOH过量练习:向1L0.2mol/LNaOH溶液中通入0.05mol CO2,可生成Na2CO3多少克?第三种解法对吗?1m(Na2CO3)1∶0.05mol=1∶m(Na2CO3)
m(Na2CO3)= 0.05碳酸钠质量求算过程中量的关系是错误的。ν(CO2)∶ν(Na2CO3)= n(CO2) ∶n(Na2CO3)≠ n(CO2) ∶m(Na2CO3)若在上述NaOH溶液中,通入0.15molCO2,则生成Na2CO3的质量是多少?解: n(NaOH)=0.2mol/L×1L=0.2mol
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
2 1 106
0.2mol 0.15mol m(Na2CO3)
(0.2mol)<(0.3mol)
∴ CO2过量,NaOH不足
m(Na2CO3)= 10.6 g当CO2过量时,是否还会有其他反应发生呢?n(NaOH)=0.2mol/L×1L=0.2mol
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O
2 1 106
0.2mol n(CO2) m(Na2CO3)
n(CO2)=0.1mol<0.15mol
CO2过量 NaOH不足
余n(CO2) =0.15mol -0.1mol =0.05mol
生成m(Na2CO3)= 10.6 g
Na2CO3 + CO2 + H2O = 2NaHCO3
106 1
m(Na2CO3) 0.05mol
继续与CO2反应消耗m(Na2CO3)= 5.3 g有没有其他解法?设:生成Na2CO3和 NaHCO3 的物质的量分别为x和y,根据题意,列出方程组 练习:向1L0.2mol/LNaOH溶液中通入0.15mol CO2,可生成Na2CO3多少克?x= 0.05mol y= 0.01molm(Na2CO3)= 5.3 g若向1L0.2mol/LNaOH溶液中通入0.05mol CO2,可生成Na2CO3多少克?设:生成Na2CO3和 NaHCO3 的物质的量分别为p和q,根据题意,列出方程组 p= 0.15mol q= 0.05mol解法对吗?不对,未进行过量讨论,因为没有NaHCO3 生成第11章
幻灯片例题:用 200g 36.5% 的盐酸(过量)与 17.4g MnO2反应,试回答下列问题:(1)理论上能产生标准状况下的氯气多少体积?(2)将反应后剩余的溶液过滤,再将滤液用水稀释至500mL,则稀释后的溶液Cl-的物质的量浓度是多少?解:(1)设产生标准状况下的氯气体积为V。MnO2 + 4HCl === MnCl2 + Cl2↑+ H2O87g 146g 22.4L17.4g 200g× 36.5% (过量) VV=4.48L(2)n (Cl-)(余)=200g× 36.5%36.5g-4.48L22.4L/mol×2=1.6molC (Cl-)=1.6mol0.5L=3.2mol/L例题:用 200g 36.5% 的盐酸(过量)与 17.4g MnO2反应,(3)将稀释液取出 100mL,加入足量的AgNO3溶液,可生成多少克白色沉淀?m(AgCl)=3.2mol/L×0.1L×143.5g/mol=45.9g 例题:50mL 2mol/L的稀硝酸与1.92g铜反应,铜完全溶解。求(1)生成的气体在标况下为多少升?(2)溶液中NO3-的物质的量浓度?(设反应前后溶液的体积不变)(3)若要使溶液中的Cu2+全部转化为Cu(OH)2,应加入0.2mol/L的NaOH多少mL? 解(1)3 Cu+8 HNO3=3 Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 192g 8mol 44.8L 1.92g 50mL×2mol/L V根据计算,硝酸过量 (2)n(NO3-)余=0.1mol-0.02mol=0.08molV= 0.448L C(NO3-)余=0.08mol/ 0.05L=1.6mol/L例题:50mL 2mol/L的稀硝酸与1.92g铜反应,铜完全溶解。求(1)生成的气体在标况下为多少升?(2)溶液中NO3-的物质的量浓度?(设反应前后溶液的体积不变)(3)若要使溶液中的Cu2+全部转化为Cu(OH)2,应加入0.2mol/L的NaOH多少mL? (3)加入的NaOH(aq)先中和HNO3,要使Cu2+完全沉淀 NaOH + HNO3 = NaNO3 + H2O2NaOH + Cu(NO3)2 = 2NaNO3 + Cu(OH)2↓ 最终NaOH全部转化为NaNO3 n(Na+) = n(NO3- )= 0.08mol V(NaOH) =0.08mol/ 0.2mol/L =0.4L二、多步反应的计算例1 1mol氨气与2.5mol氧气充分反应后可制得多少克硝酸?解一:根据反应
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
4 5 4
1mol 2.5mol n(NO)
(5mol)<(10mol) 氧气过量
n(NO)=1mol n(O2)= 1.25mol 剩余氧气1.25mol
2NO + O2 = 2NO2
2 1 2
1mol 1.25mol n(NO2)
(1mol)<(2.5mol) 氧气仍然过量n(O2)=0.5mol n(NO2)= 1mol
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
3 2
1mol n(HNO3)
n(HNO3)=2/3mol
m(HNO3)=42g2NO + O2 = 2NO2
2 1 2
1mol 1.25mol n(NO2)
(1mol)<(2.5mol) 氧气仍然过量解二:根据反应
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
4 5 4
1mol 2.5mol n(NO)
(5mol)<(10mol) 氧气过量
n(NO)=1mol n(O2)= 1.25mol 剩余氧气1.25mol
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
4 3 4
1mol 1.25mol n(HNO3)
(3mol)<(5mol) 氧气仍然过量
n(HNO3)=1mol m(HNO3)=63g两种解法为什么答案不同?在实际生产中,从原料到最终产物,一般都不是一步完成的,中间需经过多个连续的反应过程,象这样的连续反应,我们称为多步反应。在生产实际中,为提高原料的利用率,通常采取循环反应,在进行相关计算时,若机械地依照方程式列式有时不符合反应实际。如工业制硝酸:若按方程式关系NH3 →NO→NO2 →2/3HNO3推出NH3→2/3HNO3,但NO循环使用后,理论上最终实现完全转化,因而根据N元素守恒关系式应为NH3→HNO3。阅读 例题3
小结:一般的解题步骤:
1.写 写出各步的化学方程式
2.找 找出反应物、中介物质和生成物间量的关系——关键
3.定 确定反应物与所求生成物间量的关系
4.列 列出关系式
5.解 根据所确定的物质之间量的关系进行计算二、多步反应的计算 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
关系式
4NH3 ——4NO——4HNO3
NH3 ——NO——HNO3
1 1
1mol n(HNO3)
n(HNO3)=1mol m(HNO3)=63g
(注意:必须氧气过量才可)例1 1mol氨气与2.5mol氧气充分反应后可制得多少克硝酸?中介物质——NO怎样在多步反应中体现过量计算呢? 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
关系式
NH3 ——NO——2O2 ——HNO3
1mol 2mol 63g
1mol n(O2) m(HNO3)
n(O2)=2mol< 2.5mol ∴氧气过量
m(HNO3)=63g 例1 1mol氨气与2.5mol氧气充分反应后可制得多少克硝酸?中介物质——NO解一:关系式
NH3 ————NO
1 1
1mol×98% n(NO)
n(NO)= 1mol×98%=0. 98mol
NO——————HNO3
1 1
0.98mol×10% n(HNO3)
n(HNO3)= 0.98mol×10%=0.098mol
m(HNO3)=63g/mol×0.098mol=6.174g对吗?例2 1molNH3在制取NO的过程中的利用率为98%,NO在制取HNO3时损失率为10%。求制得HNO3为多少克?解二:关系式
NH3 ——————NO
1 1
1mol×98% n(NO)
n(NO)= 1mol×98%
NO————————HNO3
1 1
1mol×98%×(1-10%) n(HNO3)
n(HNO3)= 1mol×98%×(1-10%) =0.882mol
m(HNO3)=63g/mol×0.882mol=55.57g例2 1molNH3在制取NO的过程中的利用率为98%,NO在制取HNO3时损失率为10%。求制得HNO3为多少克?还可以再简单一些例2 1molNH3在制取NO的过程中的利用率为98%,NO在制取HNO3时损失率为10%。求制得HNO3为多少克?
解法一:根据上述反应得关系式
NH3————————HNO3
1mol 63g
1mol×98%×(1-10%) m(HNO3)
m(HNO3)=63× 1×98%×(1-10%)
=55.57g阅读:例题4解法二:还可以根据氮原子守衡进行计算。 例2 1molNH3在制取NO的过程中的利用率为98%,NO在制取HNO3时损失率为10%。求制得HNO3为多少克?NH3 ——NO——NO2——HNO3
NH3 ————HNO3
(始态) (终态)n(HNO3)=n(NH3)
= 1mol×98%×(1-10%) 注意:若反应物里某元素没有全部转化为产物中的组成部分,还生成了其他物质,则必须根据各步反应中的化学计量数之比,正确列出关系式。练习:在氧气中灼烧0.44g硫和铁组成的混合物,使其中的硫全部转化为SO2,然后将生成的SO2全部氧化并转化为H2SO4,所得H2SO4可以用20mL0.5mol/LNaOH溶液完全中和计算原化合物中硫的质量分数.解: S——H2SO4——2NaOH
32 2mol
m(S) 0.02L×0.5mol/L
m(S)= 32g×0.01mol/2mol=0.16g
ω(S)= 0.16g/0.44g×100%=36.4%练习:某工厂每天要烧掉含S 1.6%的烟煤100吨,排放出的SO2严重污染环境。如果变废为宝,能把这些SO280%回收利用,那么理论上每天可生产质量分数为98%的浓H2SO4多少吨?解答:设可制得质量分数为98%的浓H2SO4的质量为x
S ———————H2SO4
32 98
100吨×1.6%×80% 98%x
x= (98 × 100 × 1.6% ×80%)/ (32 × 98%)==4 (吨)
点评:化多步计算为一步计算是多步反应计算的特点,而原子守恒是列关系式的捷径。