高中化学学案专题2第二单元第2课时化学反应的计算

第2课时化学反应的计算化学反应的计算1．物质的量相关概念的关系：2．物质的量在化学方程式计算中的应用：化学方程式2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))2H2O(g)计量数之比：2∶1∶2物质微粒数之比：2∶1∶2扩大NA：2NA∶NA∶2NA物质的量之比：2mol∶1_mol∶2_moleq\a\vs4\al(标准状况下,体积之比)：44.8L∶22.4_L∶44.8_Leq\a\vs4\al(相同状况下,体积之比)：2∶1∶21．(知识关联)“化学反应前后质量是守恒的，那么物质的量也肯定守恒”，这种说法对吗？为什么？提示：不对。化学方程式中各物质的物质的量之比＝各物质的化学计量数之比，所以，化学反应后物质的量可能增大，可能减小，也可能不变。2．(情境思考)甲、乙两位同学就物质的量应用于化学方程式计算，产生了以下讨论：你同意哪位同学的说法？举例说明。提示：甲、乙两位同学的观点均不全面。若题目所给物质的物理量单位不一致，换算成同一个单位，有时显得很烦琐，这时只要做到各个量的单位“上下一致，左右相当”即可。如：物质的量在化学方程式计算中的应用1．计算步骤：2．有关物质的量的计算中的“三个规范”：(1)书写规范：各种符号的书写要规范，大写字母与小写字母的意义各不相同。如“M”表示摩尔质量，而“m”表示质量，“N”表示微粒数，而“n”表示物质的量。(2)符号规范：①设未知数直接用各物理量的符号表示，且要注明物质(或粒子)的符号。如设参加反应HCl溶液的体积为V[HCl(aq)]。②各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量用符号表示。如已知NaOH溶液的体积和物质的量浓度，求NaOH溶液的质量时就写成：m(NaOH)＝c(NaOH)×V[NaOH(aq)]×M(NaOH)。(3)单位规范：把已知量代入计算式中计算时都要带单位且单位要统一。(思维升华)观察化学方程式及各物质对应的物理量，思考并回答相关问题。Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑65g2mol1mol22.4Lm(Zn)n(HCl)n(ZnCl2)V(H2)则有eq\f(65g,m（Zn）)＝eq\f(2mol,n（HCl）)＝eq\f(1mol,n（ZnCl2）)＝eq\f(22.4L,V（H2）)，(1)为什么利用化学方程式进行计算时，同一种物质的单位必须统一，而不同的物质则不必统一？(证据推理与模型认知)提示：同一种物质用不同的物理量表示时，比例是相同的。例如1mol锌和65g锌完全相同。(2)判断上述反应是在常温常压下发生吗？说明你的判断理由。(证据推理与模型认知)提示：不是。因为在计算中1mol氢气的体积是22.4L，说明一定不是在常温常压下进行的。【合作探究】(教材二次开发)教材中描述的化学反应中的计量关系如下：eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(微粒数,,质量,,标准状况下,,气体体积,,物质的量,,浓度与体积))eq\a\vs4\al(已知,物质)——eq\a\vs4\al(物质的,,量之比)——eq\a\vs4\al(未知,物质)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(微粒数,,质量,,标准状况下,,气体体积,,物质的量,,浓度与体积))根据如上计量关系，某同学计算用锌与盐酸反应制得标准状况下的氢气4.48L，需2mol·L－1的盐酸多少mL？解法如下：Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑1L22.4LV[HCl(aq)]4.48Leq\f(1L,22.4L)＝eq\f(V[HCl（aq）],4.48L)，V[HCl(aq)]＝eq\f(1L×4.48L,22.4L)＝0.2L其中盐酸的体积为1L，是根据HCl的化学计量数是2mol，然后根据V＝n/c，即V＝eq\f(2mol,2mol·L－1)＝1L。请你判断上述计算过程有无错误？若有，错在哪里？为什么？(证据推理与模型认知)提示：有错误。其中盐酸的体积与氢气的体积换算关系不对。正确的解法应是氢气的体积与HCl的物质的量的换算关系，然后根据氢气的体积求出HCl的物质的量，然后再根据浓度求出需要的盐酸的体积。【典例】将20g含杂质25%的大理石(杂质与盐酸不反应)投入150mL盐酸中恰好完全反应，计算：(1)反应生成的CO2的体积(标准状况)；(2)原盐酸中HCl的物质的量浓度。【解题指南】解答本题需要注意理解以下两个方面：(1)代入化学方程式的必须是纯净物的量。(2)明确相关的物理量和计算方法，利用相关的化学方程式计算。【解析】n(CaCO3)＝eq\f(20g×（1－25%）,100g·mol－1)＝0.15mol。CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑1mol2mol22.4L0.15moln(HCl)V(CO2)eq\f(1mol,0.15mol)＝eq\f(2mol,n（HCl）)＝eq\f(22.4L,V（CO2）)故：n(HCl)＝0.3mol，V(CO2)＝3.36L，c(HCl)＝eq\f(0.3mol,0.15L)＝2mol·L－1。答案：(1)3.36L(2)2mol·L－1【规律方法】物质的量在化学方程式计算中应用的注意事项(1)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，而非质量之比。(2)计算时，各种物质不一定都用物质的量表示，也可以用质量表示，气态物质还可以用体积表示，但要注意物质的量与其他各物理量之间的换算关系；只要做到“上下一致，左右相当”即可。已知：①碳酸钠高温下不分解；②碳酸氢钠受热发生分解反应：2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑。充分加热碳酸钠和碳酸氢钠的混合物19g，完全反应后固体质量减轻了3.1g，求：(1)原混合物中碳酸钠的质量是________g。(2)在剩余固体中，加入过量盐酸，反应后放出二氧化碳的体积(标准状况)是________L。【解析】(1)设混合物中碳酸氢钠的质量为m，则：2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑Δm168g106g62gm3.1g故m＝eq\f(3.1g,62g)×168g＝8.4g，则碳酸钠的质量为19g－8.4g＝10.6g。(2)剩余固体为碳酸钠，质量为19g－3.1g＝15.9g，物质的量为eq\f(15.9g,106g·mol－1)＝0.15mol，根据碳原子守恒可知，生成二氧化碳的物质的量为0.15mol，标准状况下的体积为0.15mol×22.4L·mol－1＝3.36L。答案：(1)10.6(2)3.36三言两语话重点化学方程式中各物质的化学计量数之比＝各物质的物质的量之比＝各物质构成粒子的粒子数之比＝相同条件下的气体的体积之比。1．(2021·苏州高一检测)为测定K2SO4溶液的浓度，取25.00mL待测溶液，向其中加入过量的BaCl2溶液，充分反应后过滤并干燥，得到BaSO4沉淀1.165g，则该K2SO4溶液的物质的量浓度为()A．0.2000mol·L－1B．0.1000mol·L－1C．0.5000mol·L－1D．0.0200mol·L－1【解析】选A。发生反应方程式为K2SO4＋BaCl2=BaSO4↓＋2KCl，n(BaSO4)＝eq\f(m,M)＝eq\f(1.165g,233g·mol－1)＝0.005mol，n(K2SO4)＝0.005mol，c(K2SO4)＝eq\f(n,V)＝eq\f(0.005mol,0.025L)＝0.2000mol·L－1，A项正确。2．(2021·无锡高一检测)某物质的量浓度为0.05mol·L－1的金属氯化物溶液20mL，恰好与20mL0.15mol·L－1的AgNO3溶液完全反应，则该氯化物中金属的化合价为()A．＋1B．＋2C．＋3D．＋4【解析】选C。设该金属氯化物为AClx，与AgNO3反应的关系为AClx～xAgNO3，eq\f(1,0.05×0.02)＝eq\f(x,0.15×0.02)，得x＝3，则A的化合价为＋3价，C项正确。3．(2021·常州高一检测)CuCO3和CuCO3·Cu(OH)2的混合物34.6g，可恰好完全溶解于300mL2mol·L－1的盐酸中，若加热分解等量的这种混合物可得CuO的质量是()A．16gB．19.2gC．24gD.30.6g【解析】选C。CuCO3和CuCO3·Cu(OH)2溶于HCl，生成CuCl2，由氯守恒知，n(HCl)＝2mol·L－1×0.3L＝0.6mol，n(Cu)＝0.3mol，加热分解时，所得n(CuO)＝0.3mol，m(CuO)＝0.3mol×80g·moL－1＝24g，C项正确。【补偿训练】1．(2021·南通高一检测)为测定某铜器表面Cux(OH)yClz(Cu为＋2价，x、y、z为正整数)的组成，现进行如下实验：取少量Cux(OH)yClz，将其完全溶解于稀硝酸中，将所得溶液分成两等份。向其中一份滴加足量AgNO3溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、干燥，得到固体0.1435g。向另一份中加入0.1000mol·L－1EDTA(已知Cu2＋与EDTA反应的化学计量数比为1∶1)，恰好完全反应时消耗EDTA20mL。则Cux(OH)yClz的化学式中y的值为()A．1B．2C．3D．4【解析】选C。n(Cl－)＝eq\f(m,M)＝eq\f(0.1435g,143.5g·mol－1)＝0.001mol，n(Cu2＋)＝n(EDTA)＝0.1mol·L－1×0.020L＝0.002mol，n(Cl－)∶n(Cu2＋)＝0.001mol∶0.002mol＝1∶2，由电荷守恒有2c(Cu2＋)＝c(OH－)＋c(Cl－)，c(OH－)＝0.003mol，x∶y∶z＝0.002∶0.003∶0.001＝2∶3∶1，y＝3，C项正确。2．将28g铁粉放入100mL0.1mol·L－1的CuSO4溶液中，充分反应后析出的铜的质量为()A．32gB．6.4gC．0.64gD．3.2g【解析】选C。n(Fe)＝eq\f(28g,56g·mol－1)＝0.5mol，n(CuSO4)＝0.100L×0.1mol·L－1＝0.01mol，由CuSO4＋Fe=FeSO4＋Cu，可知Fe过量，所以应该按照CuSO4的量进行计算。n(Cu)＝n(CuSO4)＝0.01mol，m(Cu)＝0.01mol×64g·mol－1＝0.64g。3．在催化剂存在下发生反应：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(Pt),\s\do5(△))4NO＋6H2O，完成下列计算：10molNH3和10molO2反应生成8molNO，过量的氨溶于产物水中成为氨水，则该氨水中氨的质量分数是多少？【解析】设参加反应的氨气为nmol、生成的水为bmol，则：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(Pt),\s\do5(△))4NO＋6H2O4mol4mol6molnmol8molbmol所以4∶4＝nmol∶8mol，解得n＝8，4∶6＝8mol∶bmol，解得b＝12，故剩余氨气为10mol－8mol＝2mol，所得氨水的质量分数为eq\f(2mol×17g·mol－1,2mol×17g·mol－1＋12mol×18g·mol－1)×100%＝13.6%。答：该氨水中氨的质量分数是13.6%。答案：13.6%4．(2021·苏州高一检测)摩尔盐是一种重要的化工原料，化学组成可表示为x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O。为确定摩尔盐的组成，进行如下实验：步骤一：称取一定量的新制摩尔盐，溶于水配制成100.00mL溶液A。步骤二：准确量取25.00mL溶液A，加入足量BaCl2溶液，充分反应后过滤、洗涤、干燥，得白色固体2.330g。步骤三：另取25.00mL溶液A，加入0.05000mol·L－1KMnO4酸性溶液，发生反应：Fe2＋＋MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋H＋→Fe3＋＋Mn2＋＋H2O(未配平)。当两者恰好完全反应时，消耗KMnO4溶液的体积为20.00mL。(1)步骤一中，必须使用到的玻璃仪器有玻璃棒、胶头滴管、烧杯和__________。(2)检验溶液A中含有NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的实验方法是___________________________________________________________________________________________________。(3)步骤二中，证明所加BaCl2溶液已经过量的实验方法为_______________________________________________________________________________________。(4)通过计算确定摩尔盐中x∶y的值(写出计算过程)。【解析】(1)配制溶液需要用到一定规格的容量瓶。(2)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的检验：加入OH－与NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))在加热条件下反应生成NH3，NH3是唯一的碱性气体，通过石蕊、酚酞或pH试纸来测定气体是否显碱性，从而来判断NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的存在。(3)当加入BaCl2已过量时，说明溶液中已没有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，故再加入BaCl2