高二数学二册第一章第5节有关化学方程式的计算 人教版

用心 爱心 专心 高二数学二册第一章第高二数学二册第一章第 5 节有关化学方程式的计算节有关化学方程式的计算 人教版人教版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 有关化学方程式的计算 二 教学目的 1 使学生掌握反应物中有一种过量的计算 2 使学生掌握多步反应的计算 三 教学重点 反应中的过量计算 多步反应的计算 四 教学难点 多步反应中反应物与最终产物间量关系式的确定 五 教学过程 根据大纲要求 这部分内容主要包括反应物中某种物质过量的计算 混合物中物质的 质量百分组成的计算 有关反应物和生成物的纯度 产率和利用率的计算以及多步反应的 计算 一 反应物中某种物质过量的计算 在生产实践或科学实验中 有时为了使某种反应物能反应完全 或充分利用某一物质 可使另一种反应物的用量超过其理论上所需值 例如要使燃烧充分 往往可以通入过量 的氧气或空气 比如要使某种离子从溶液中完全沉淀出来 往往要加入稍为过量的沉淀剂 等 解这类题时首先要判断这两种反应物的量是否符合化学方程式中该两种反应物的关系 量之比 如不符合则要根据不足量的反应物的量进行计算 具体步骤 1 写出反应方程式 2 判断哪个反应物过量 3 根据不足量求解 二 多步反应的计算和有关物质的纯度 产率 利用率 在化学反应中 所表示的反应物和生成物的转化量都是以纯净物的量来表示的 而实 际上原料和产品往往是不纯净的 这就存在着不纯物和纯净物间的换算 其换算的桥梁是 物质的纯度 以百分数表示 另外 在实际生产中难免有损耗 造成原料的实际用量大于理论用量 而实际的产量 又总是小于理论产量 这就是原料的利用率和产品的产率问题 有关这类计算的公式如下 物质的纯度 纯净物的质量 不纯物的质量 原料的利用率 理论原料用量 实际原料用量 产率 实际产量 理论产量 物质的纯度 原料的利用率和产品的产率都是低于 100 的 大部分工业生产 要经过 许多步的反应才能完成的 这时进行产品和原料之间量的计算时 不必逐步计算 可以根 用心 爱心 专心 据化学方程式中的物质的量的关系 找出原料和产品的直接关系量 进行简单的计算即可 解多步反应的计算题 确定有关物质的关系式是关键 若从原子 离子 守恒 电子守恒 等角度去思考 分析 判断 则可达到事半功倍的效果 工业生产计算常用的关系式有 由黄铁矿制硫酸 FeS2 2S 2H2SO4 由氨催化氧化制硝酸 NH3 HNO 3 最后反应为 4NO2 O2 2H2O 4HNO3 三 混合物中两种成分的物质的量 质量和百分比的计算 这类题目有较强的综合性 解题时不仅要掌握化学计算的有关概念和熟悉元素化合物 的性质还要认真审题 分析题给的每项条件和各组分之间量的关系 找出解题途径 经常 采用的方法有 关系式法 差量法 及 联立方程法 以求得混合物各组分的含量 典型例题典型例题 例 1 容积为 10 mL 的试管 充满和的混合气体 把试管倒立于水槽中 水逐渐 2 NO 2 O 充满试管 求混合气体中和各几毫升 若充分反应后 试管中尚有 1mL 气体 则 2 NO 2 O 原混合气体中 各为几毫升 2 NO 2 O 解析 解析 1 试管充满水 说明 与恰好完全反应 根据 2 NO 2 OOH2 可知 分别占和 2 当试管中尚有 1mL 气体时 则分为两种情况 过量 剩余气体为 体积是 1mL 则 2 7 5 4 110 2 mLNOV 过量 剩余气体为 体积为 1mL 解法一 解法一 可认为中一部分与反应生成了和 另一部分与 反应仅生成了 3 1 1 用心 爱心 专心 则 解法二 解法二 由反应的总结果来考虑问题 设原混合气体中的体积为 mL 有 反应前后 氧原子必然 守恒 有 1 1 3 2 1 10 22 x x xx 解得 即 所以 答案 答案 略 这种从氧原子守恒的角度去解决问题的方法 不去追究反应的具体过程 而是从 初 始物质 终了物质 的量的关系去设计思路 显然使计算大大简化了 这种 守恒 的思 想也可以设计为其它方式 例如电子守恒 解法三 解法三 考虑在反应中 电子的得失总数应相等 设 原混合物中有气体 mL 相同状态下 气体的体积比等于其物质的量之比 失电子 失 得电子 得 得 根据得失电子总数相等 有 解得 答案 答案 略 例 2 工业上用氨氧化法制硝酸时 如果由氨氧化成一氧化氮的转化率为 95 由一氧化氮 制成硝酸的转化率为 90 求 1 吨氨可以制得 52 的硝酸多少吨 解题分析 该题是有关多步反应的计算 可以利用化学方程式 找出有关物质的关系式 进行计算 简化计算过程 注意运用转化率和纯度的计算公式 解 解 该题有关的化学方程式如下 1 4NH3 5O2 4NO 6H2O 2 2NO O2 2NO2 3 3NO2 H2O 2 HNO3 NO 其中 3 式产生的 NO 在工业生产中是被循环使用的 继续氧化生成 NO2 直至全部 被水吸收为止 因此 NO2变成 HNO3的物质的量之比为 1 1 最后得出的关系式为 NH3 HNO3 解 解 设制得 52 的硝酸为 x 吨 用心 爱心 专心 NH3 HNO3 17 13 1 95 90 52 x 吨 1 6 5217 63 90 951 x 答 答 可以制得 52 的硝酸 6 1 吨 例 3 在标准状况下 20 8mL 二氧化碳和氧气混合气 通过足量的过氧化钠并充分反应后 再缓缓通入倒扣在水中充有 22 4mL 一氧化氮试管中 当反应完毕时 试管里恰好充满液 体 试问原混合气中二氧化碳和氧气各多少 mL 分析 分析 这道气体混合物的计算题 涉及多个化学反应 在审题 析题时 要分析这些 化学反应 并找出各物质之间量的相互关系 这是解答本题的基础 当二氧化碳与氧气的混合气通过时 只有二氧化碳跟发生化学反应 22O Na 22O Na 伴随这一化学反应的发生 气体体积将会缩小 从气体缩小的气体体积 可以计算出 混合气中二氧化碳的体积 从里出来的气体只有氧气 通入倒扣在水槽中的一氧化氮 发生的化学反应有 把 两个反应相加 得到的总反应式是 从 式可以看出与的体积关系是 4V 3V 也就是说在同温同压下 4 体积与 3 体积恰好完全反应 被水充分吸收后余气 2 O 体积等于零 本题中 22 4 毫升与通入的反应被水吸收后 试管里恰好充满液体 说明与通入的的体积之比为 4 3 由此可以求出经反应后的体积 再由 混合气与的体积之差 计算出混合气中的体积和的体积 解答 解答 设经后的氧气体积为mL 原混合气中二氧化碳为mL 氧气为mL 答 答 略 例 4 把 3 20g 纯铜放入盛一定量浓硝酸的烧瓶中 立即发生化学反应 当铜全部溶解时 共生成气体 1 12L 1 求在此化学反应中耗用硝酸的物质的量是多少 mol 用心 爱心 专心 2 求生成气体的体积分数是多少 分析 分析 铜跟浓硝酸反应生成硝酸铜 二氧化氮和水 化学方程式是 3 20g 的 Cu 的物质的量是 0 05mol 若铜反应完毕并全部生成时 所得气体在标 准状况下占有的体积为 这与试题给出的气体体积 1 12 并不符 这是因为铜跟一定量的浓硝酸反应时 开始阶 段硝酸还原为二氧化氮 随着反应进行 硝酸的浓度逐渐下降 硝酸还原的主要产物是一 氧化氮 这个反应的化学方程式是 上述两个反应生成的和的体积之和为 1 12L 标准状况 消耗铜的质量之和 是 3 20g 列出联立方程逐步求解 不过 这种解法较为麻烦 简便的解法立足于把铜与浓 稀硝酸的两个化学反应视为一个整体 把硝酸分解为氧化剂硝酸和作为酸的硝酸两个部分 找出这两个反应的产物与硝酸耗量间的定量关系 生成 耗用的间的物质 的量的关系是 将 可以用 或 2 表示 则生成气体与氧化剂之间的定 量关系是 生成耗用的与耗用 Cu 的物质的量的关系是 由此可以设计出最优化解题思路 解答 解答 3 20gCu 的物质的量为 0 05mol 1 12L 标准状况 的物质的量为 0 05mol 1 设作为氧化剂耗用的为mol 作为酸的为mol 从与氧化剂的物质的量之比为 1 1 可以得出 又从 可以得出 这一反应耗用的物质的量为 2 设为mol 则为 依电子守恒可得 所以 在与混合气中 的体积分数各占 50 用心 爱心 专心 例 5 标准状况下 将盛满 混合气的集气瓶 倒置于水槽中 结果水进 入并充满全瓶 无气体剩余 设溶质只在瓶内水中未向水槽中扩散 则广口瓶中得到的稀 硝酸的物质的量浓度的大小范围是 设浓度为 A B C D 分析 分析 本题可能有的反应为 气体全溶于水 则可能是其中的 1 种 也可能 2 种 3 种皆有 按常规解法则甚为困 难 题中所选是浓度的取值范围 可用极限思维为思路求解 设混合气全部是和 的混合气 按 式反应 则设瓶的容积为 其中为 4mol 生成 为 4mol 浓度为 再设混合气全部是和 按 式反应 设瓶的容积为 其中为 4mol 生成也是 4mol 则浓度为 可见生成硝酸的浓度在至之间 解答 解答 B 点拨 点拨 根据生成 4mol设溶液体积再运算时 思路较清楚 例如求满盛的 烧瓶做喷泉实验后的物质的量浓度 由反应 设烧瓶容积为 生成2 mol 因有剩余 所以溶液体积为 浓度为 模拟训练模拟训练 一 选择题 1 100g H2和 O2的混合气体 点燃爆炸后生成液态水 剩余 10g 气体 则原气体中 H2 和 O2的质量分别为 A H2 20g O2 80g B H2 30g O2 70g C H2 40g O2 60g D H2 10g O2 90g 2 在密闭容器内盛有 H2 O2 Cl2的混合气体 通过电火花点燃 三种气体正好完全反 应 冷却至室温后所得溶液中溶质质量分数为 25 26 则容器中原有 H2 O2 Cl2的分 子个数比是 用心 爱心 专心 A 9 4 1 B 9 6 1 C 13 6 1 D 10 6 1 3 28g 铁放入 100mL 0 1mol L CuSO4溶液中 析出铜的质量为 A 32g B 6 4g C 0 64g D 3 2g 4 0 62g 磷在点燃条件下与 0 04mol 氯气反应 产物为 A PCl3 B PCl5 C PCl3 和 Cl2 D PCl3 和 PCl5 5 将空气与 CO2按 5 1 体积比混合 跟足量的赤热焦炭充分反应 若反应前后的温度 相同 则所得气体中 CO 的体积分数为 假设空气中 N2 O2体积比为 4 1 其他成分忽略不计 A 29 B 43 C 50 D 100 6 用 CO 还原 1 0g 某赤铁矿石 主要成分为 Fe2O3 杂质不参加反应 样品 生成的 CO2跟足量的石灰水反应 得到 1 36g 沉淀 该赤铁矿石中 Fe2O3的质量分数为 A 36 B 73 C 80 D 78 7 在氧气中灼烧 0 44g 硫和铁组成的化合物 使其中的硫全部转变为二氧化硫 把这些 二氧化硫全部氧化转变为硫酸 这些硫酸可以用 20mL 0 50mol L 的氢氧化钠溶液完全中和 则原化合物中硫的质量分数为 A 18 B 46 C 53 D 36 8 用 1L 1 0mol L NaOH 溶液吸收 0 8molCO2 所得溶液中 CO32 和 HCO3 的物质的量 之比是 A 1 3 B 2 1 C 2 3 D 3 2 9 向 200mL 0 1mol L 的氢氧化钙溶液中通入 CO2 结果得到白色沉淀 1g 则通入的 CO2可能是 A 1mol B 0 44g C 0 672L D 8 8g 10 32g Fe 与 16g 硫粉放入试管内加热 反应完全后将混合物与过量的稀 H2SO4作用 能 制取标准状况下气体体积为 A 11 2L B 12 8L C 33 6L D 1 6L 11 将两种金属的混合粉末 1 5g 投入足量盐酸中充分反应后 得到标准状况下 1 12L H2 则该金属混合物不可能是 A Cu 和 Zn B Mg 和 Ag C Al 和 Fe D Mg 和 Al 12 把 25 6g KOH 和 KHCO3的混合物在 250 煅烧 冷却后发现混合物的质量减少 4 9g 则原混合物中 KOH 和 KHCO3组成为 A KOH 的物质的量 KHCO3的物质的量 B KOH 的物质的量 KHCO3的物质的量 C KOH 和 KHCO3的物质的量相等 D KOH 和 KHCO3以任意物质的量之比混合 二 填空题 13 今有 H2 Cl2混合气 100mL 标准状况 其中一种气体体积为 45mL 光照使两种 气体发生反应后恢复到标准状况 为了说明反应后气体中 H2或 Cl2有剩余 使剩余气体通 过 100mL 滴有蓝色石蕊试液的水 并使剩余气体干燥后恢复到标准状况 若 1 溶液无变化且气体体积为 mL 证明剩余为 理由是 2 溶液变红后又褪色 证明剩余气体为 理由是 三 计算题 用心 爱心 专心 14 燃烧 2t 含硫 48 的黄铁矿 在理