2.2.3化学反应的计算学案2023-2024学年高一上学期化学苏教版（2019）必修第一册

新苏教版高中化学必修1PAGEPAGE1第3课时化学反应的计算[核心素养发展目标]1.熟练以物质的量为中心的计算与转换。2.利用化学方程式找出各物质的量的关系并进行计算。一、以物质的量为中心的计算1．物质的量是联系宏观量(如质量、体积)与微观量(如粒子数目)的桥梁和纽带：2．要紧紧抓住“物质的量”这个计算的核心。牢固建立把“其他物理量转化为物质的量”的这一思维模式，充分利用下列“万能恒等式”及其变形，进行各物理量的相互求算：n＝eq\f(m,M)＝eq\f(Vg,Vm)＝eq\f(N,NA)＝c·V(aq)3．在解题的过程中，根据条件找出已知量与未知量之间的物质的量关系，就可使复杂的问题简单化、技巧化。其解题方法是依据变化前后某一粒子物质的量保持不变，列出守恒关系求解。1．36.5g氯化氢溶解在1L水中(水的密度近似为1g·mL－1)，所得溶液的密度为ρg·mL－1，质量分数为w，物质的量浓度为cmol·L－1，NA表示阿伏加德罗常数的值，则下列叙述正确的是()A．所得溶液的物质的量浓度为1mol·L－1B．36.5g氯化氢含有NA个原子C．36.5g氯化氢气体占有的体积为22.4LD．所得溶液的质量分数w＝eq\f(36.5c,1000ρ)答案D解析所得溶液的物质的量浓度为1mol÷eq\f(36.5＋1000g,1000ρg·L－1)＝eq\f(1000ρ,36.5＋1000)mol·L－1，A项错误；36.5g氯化氢物质的量为1mol，含有2NA个原子，B项错误；36.5g氯化氢气体在标准状况下的体积为22.4L，C项错误；设溶液的体积为VL，则w＝eq\f(36.5cV,1000Vρ)×100%＝eq\f(36.5c,1000ρ)，D项正确。2．在标准状况下，13g某气体所含的分子数与14gCO所含的分子数相等。此气体在标准状况下的密度约为()A．1.25g·L－1 B．2.32g·L－1C．1.65g·L－1 D．1.16g·L－1答案D解析14gCO的物质的量为0.5mol，则13g某气体的物质的量也为0.5mol，该气体的摩尔质量为eq\f(13g,0.5mol)＝26g·mol－1，该气体的密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(26g·mol－1×1mol,22.4L·mol－1×1mol)≈1.16g·L－1。二、依据化学方程式的计算1．化学反应计算的方法2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2CO2化学计量数212物质的量2mol1mol2mol(1)同一个化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其物质的量之比。(2)对于有气体参加的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比等于其体积之比。例1实验室为确定一瓶稀盐酸的浓度，用0.100mol·L－1NaOH溶液中和25.00mL该盐酸，当酸与碱恰好完全反应时，消耗NaOH溶液24.50mL，试求该盐酸的物质的量浓度。答案0.098mol·L－1解析n(NaOH)＝2.450×10－2L×0.100mol·L－1＝2.45×10－3mol，则NaOH＋HCl=NaCl＋H2O化学计量数11物质的量2.45×10－3moln(HCl)n(HCl)＝eq\f(2.45×10－3mol×1,1)＝2.45×10－3mol则c(HCl)＝eq\f(nHCl,V)＝eq\f(2.45×10－3mol,2.5×10－2L)＝0.098mol·L－1。2．依据化学方程式列方程组法方程组法用于解决两种物质的混合物计算，读题时找到两个已知量时，利用各物质的关系建立二元一次方程组求算未知量。例2把1.1g铁、铝混合物溶于200mL5mol·L－1盐酸中，反应后盐酸的浓度变为4.6mol·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。答案(1)0.08mol(2)n(Al)＝0.02mol，n(Fe)＝0.01mol解析(1)消耗HCl的物质的量：0.2L×5mol·L－1－0.2L×4.6mol·L－1＝0.08mol。(2)设Al、Fe的物质的量分别为x、y。2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑26x3xFe＋2HCl=FeCl2＋H2↑12y2yeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(27g·mol－1×x＋56g·mol－1×y＝1.1g,3x＋2y＝0.08mol))解得x＝0.02mol，y＝0.01mol，即n(Al)＝0.02mol，n(Fe)＝0.01mol。3．依据反应前后的差量计算根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出所谓的“理论差量”，如反应前后的质量差、物质的量差、气体体积差等，该差量与反应物的有关量成正比。差量法就是借助这种比例关系求解的方法。例3把铁棒插入CuSO4溶液，一段时间后取出，铁棒质量增加了4g，参加反应的Fe的质量为。答案28g解析Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu质量增加Δm56g64g64g－56g＝8gm(Fe)4g则eq\f(56g,mFe)＝eq\f(8g,4g)，m(Fe)＝28g。1．0.56g氧化钙恰好与20mL盐酸完全反应，则此盐酸的物质的量浓度是()A．0.10mol·L－1 B．0.20mol·L－1C．0.50mol·L－1 D．1.00mol·L－1答案D解析CaO＋2HCl=CaCl2＋H2O56g2mol0.56gn(HCl)则n(HCl)＝0.02mol，c(HCl)＝eq\f(0.02mol,20×10－3L)＝1.00mol·L－1。2．镁和铝分别与等浓度、等体积的过量稀硫酸反应，产生气体的体积(V)与时间(t)的关系如图所示，则下列关于反应中镁和铝的叙述正确的是()A．物质的量之比为3∶2B．质量之比为3∶2C．摩尔质量之比为2∶3D．密度之比1∶1答案A解析根据题图，Mg、Al产生H2的体积相等，设产生H2的物质的量为nmol，则Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2↑nn2Al＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2↑eq\f(2,3)nnn(Mg)∶n(Al)＝n∶eq\f(2,3)n＝3∶2m(Mg)∶m(Al)＝24n∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)n×27))＝4∶3M(Mg)∶M(Al)＝24∶27＝8∶9ρ(Mg)∶ρ(Al)＝eq\f(mMg,VMg)∶eq\f(mAl,VAl)，镁和铝的体积未知，不能确定其密度之比。3．2mol·L－1盐酸和硫酸各100mL，分别加入等质量的铁粉，反应后生成的气体质量之比为2∶3，则向盐酸中加入的铁粉的物质的量为()A．0.05mol B．0.075molC．0.15mol D．0.2mol答案C解析n(HCl)＝0.2mol，n(H2SO4)＝0.2mol。若酸均不足，即完全反应生成H2的质量之比是1∶2；若酸均过量，即金属不足，则生成H2的质量之比是1∶1。现生成H2的质量之比为2∶3，则说明盐酸不足，硫酸过量。根据盐酸中HCl的物质的量可求出生成H2的物质的量为0.1mol，则H2SO4反应生成0.15molH2，则铁粉为0.15mol。4．今有11.2g铁与500mL的盐酸恰好完全反应。(1)在标准状况下，生成氢气的体积是多少升？(2)反应前，盐酸的物质的量浓度是多少？答案(1)4.48L(2)0.8mol·L－1解析n(Fe)＝eq\f(11.2g,56g·mol－1)＝0.2mol，则Fe＋2HCl=FeCl2＋H