人教版2019高中化学必修一 物质的量在化学方程式计算中的应用(课件)

第三章

铁

金属材料

思维课堂第二节金属材料课时3物质的量在化学方程式计算中的应用学习目标1.了解化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系；2.熟练掌握物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤；3.学习化学计算中的常用方法。=

VVm

=

mMn=NNA

=cB∙

V为定值，约等于6.02×1023mol-1物质确定则为定值，数值上等于该物质的相对原子(分子)质量对于气体，标况下为定值，约为22.4L/mol溶液的体积【思考】物质的量与化学化学计量数之间有什么关系？以物质的量为核心的计算公式化学计量数2Na+2H2O=2NaOH+H2↑2221化学计量数之比∶∶∶扩大6.02×1023倍2×6.02×10232×6.02×10232×6.02×10231×6.02×1023∶∶∶物质的量之比2mol2mol2mol1mol∶∶∶化学计量数之比=各物质的粒子数之比=各物质的物质的量之比物质是由原子、分子、离子等粒子构成的，物质之间的化学反应也是这些粒子按一定的数目关系进行的。化学方程式中的化学计量数可以明确表示出化学反应中粒子之间的数目关系。例如:

1

1

n(Fe)0.5moln(H2SO4)=cV液=2mol/L×0.25L=0.5mol反应方程式:Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑1n(Fe)10.5moln(Fe)=0.5mol=【例题】250mL2mol/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:物质的量在化学方程式计算中的应用解题步骤写方程式落系数成比例算结果

n(H2)=0.5mol11

0.5moln(H2)

10.5mol1

n(H2)=

V(H2)=n(H2)×Vm

=0.5mol×22.4L/mol

=11.2L

(2)

Fe+H2SO4—FeSO4+H2↑

【例题】250mL2mol/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（标况）。解法一:物质的量在化学方程式计算中的应用解题步骤写方程式落系数成比例算结果n(H2)上下单位一致1mol0.50mol

1mol22.4L0.50molV(H2)=22.4L×0.50molV(H2)=1mol=11.2L反应方程式:Fe+H2SO4—FeSO4+H2↑【例题】250mL2mol/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）。1mol22.4LV(H2)解法二:物质的量在化学方程式计算中的应用解题步骤写方程式落系数成比例算结果【变式】某化学实验室准备用一定量的Fe与足量的1mol/L的H2SO4溶液反应来制取H2。若要制得2.24LH2(标况),试计算（1）参加反应的H2SO4的物质的量。（2）参加反应的Fe的质量。(相对原子质量Fe:56)(1)【解】Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑根据题意:n(H2)=2.24L÷22.4L/mol=0.1mol111n(Fe)n(H2SO4)0.1mol根据比例可得n(H2SO4)

=n(Fe)=n(H2)=0.1mol(2)

m(Fe)=n(Fe)×M(Fe)

=0.1mol×56g/mol=5.6g(1)【解】Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑56g1mol22.4Lm(Fe)n(H2SO4)

2.24L==56gm(Fe)1mol

n(H2SO4)

22.4L2.24Ln(H2SO4)=0.1mol根据比例式可得:注意:上下单位一致n(H2SO4)=0.1molm(Fe)=5.6g解法一解法二物质的量在化学方程式计算中的应用【变式】将2.70gAl投入足量的NaOH溶液，求:(1)参加反应的NaOH的物质的量(2)生成H2的体积(标准状况下)解:2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2↑2×27g2.7g

2moln(NaOH)3×22.4L

V(H2)得n(NaOH)=0.1mol得V(H2)=3.36L答:(1)参加反应的NaOH的物质的量为0.1mol；(2)生成H2的体积(标准状况下)为3.36L物质的量在化学方程式计算中的应用解:Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑

m(Fe)

n(H2SO4)n(FeSO4)

2.24L56g1mol1mol22.4L【变式】用一定量的Fe与足量的1mol/L的H2SO4溶液反应来制取H2。若要制得2.24LH2(标况),试计算（1）参加反应的H2SO4的物质的量。（2）参加反应的Fe的质量。（3）所得FeSO4的物质的量。（4）若将反应后的溶液稀释到500ml,则FeSO4的物质的量浓度是多少?物质的量在化学方程式计算中的应用【例题】将5.6g铁放入含有0.05molH2SO4的稀硫酸中充分反应,生成标况下氢气的体积是多少?Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑1

1

0.1mol xmolFe+H2SO4

＝FeSO4+H2↑1

110.1mol

0.05molymol注意:若给出两种反应物的量，要先判断哪种物质不足量，然后根据不足量的物质进行计算。物质的量在化学方程式计算中的应用化学计算中的常用方法——关系式法当已知量和未知量之间是靠多个反应来联系时,只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系,即“关系式”（1）根据化学方程式确定关系式 写出发生反应的化学方程式,根据量的关系写出关系式（2）根据原子守恒确定关系式【例题】把一定量的CO还原Fe2O3生成的CO2通入到澄清石灰水中,得10g沉淀,那么参加反应的CO的质量是g。2.8步骤(1)根据化学方程式确定关系:3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O则关系式为3CO~3CO2~3CaCO3即CO~CaCO3(2)利用关系式进行计算CO

~

CaCO328100m(CO)10gm(CO)＝2.8g化学计算中的常用方法——关系式法【变式】用足量的CO还原Fe2O3，将所生成的气体通入足量澄清石灰水中，得到的沉淀为60g，则Fe2O3的质量是()A.16gB.32gC.64gD.80g

B3CO2＋3Ca(OH)2=3CaCO3↓＋3H2O则关系式为:3CO～3CO2～3CaCO3n(CaCO3)=60g÷100g/mol=0.6mol根据比例式可得:n(CO)＝0.6mol33n(CO)

n(CaCO3)根据方程式得到关系式:3CO~Fe2O331n(CO)

n(Fe2O3)根据比例式可得:n(Fe2O3)＝0.2molm(Fe2O3)=0.2mol×160g/mol=32g化学计算中的常用方法——关系式法对数据不足而感到无从下手的计算或混合物组成判断的题目,采用极端假设法再根据平均值理论（两个数的平均值介于二者之间）判断,使一些抽象的复杂问题具体化、简单化,可达到事半功倍之效果。【例题】两种金属混合物粉末15g,与足量的盐酸反应时生成标准状况下氢气11.2L，符合上述情况的金属混合物是（）:AA.Mg、FeＢ.Ｚn、Al

C.Fe、ＺnD.Mg、Aln(H2)=11.2L÷22.4L/mol=0.5molMg～H20.5mol24g1mol12gFe～H20.5mol56g1mol28gＺn～H20.5mol65g1mol32.5gAl～H20.5mol18g1mol9g解析:化学计算中的常用方法——极值法（1）反应前后元素种类、质量、原子个数不变【例题】4.6g钠在空气中久置,最终得到Na2CO3的质量是g。解:Na在空气中最终转化为Na2CO3的过程中钠的原子个数不变，可得关系式:10.62Na～Na2CO32×231064.6g

m(Na2CO3)化学计算中的常用方法——守恒法【变式】向100mL1mol·L－1的NaOH溶液中通入一定量的ＣO2后,将所得的溶液蒸干得到6.1g固体物质,该固体的成分是（）A．Na2CO3 B．NaHCO3C．Na2CO3.NaHCO3 D．Na2CO3.NaOHＣ假设只生成Na2CO3根据钠原子守恒得:n(Na2CO3)=n(NaOH)=×0.1L

×1mol/L=0.05molm(Na2CO3)=0.05mol

×106g/mol=5.3g假设只生成NaHCO3根据钠原子守恒得:n(NaHCO3)=n(NaOH)=0.1L×1mol/L=0.1molm(NaHCO3)=0.1mol×84g/mol=8.4g∵∴5.3<6.1<8.4Na2CO3.NaHCO3都含有解析:化学计算中的常用方法——守恒法（2）电解质溶液中阴阳离子所带正负电荷总物质的量(或浓度)相等。【例题】已知Al2(SO4)3、K2SO4、Al(NO3)3的混合溶液中,K+、SO42-、NO3-的浓度分别是0.2mol/L、0.4mol/L和0.3mol/L,溶液中Al3+浓度是。0.3mol/L

Al2(SO4)3=2Al3++3SO42-

K2SO4=2K++SO42-

Al(NO3)3=Al3++3NO3-解析:设Al3+的浓度为x,根据电荷守恒得:3x+0.2mol/L=0.4mol/L×2+0.3mol/Lx=0.3mol/L化学计算中的常用方法——电荷守恒法3×c(Al3+)+c(K+)=c(SO42-)×2+c(NO3-)（3）还原剂失电子总数＝氧化剂得电子总数【例题】用1mol·L－1的Na2SO3溶液30mL恰好将2×10－2mol的XO4-还原,已知氧化产物为SO42-,则元素X在还原产物中的化合价为_____。解析:氧化还原反应中得失电子总数相等，设元素X在还原产物中的化合价为x，则有:1mol·L－1×0.03L×(6－4)＝2×10－2mol×(7－x)，解得x＝＋4。＋4化学计算中的常用方法——守恒法【变式】将200mL过氧化氢溶液加入200mL0.2mol/L高锰酸钾酸性溶液中恰好完全反应,反应中高锰酸钾被还原为Mn2+,则过氧化氢溶液的物质的量浓度是。0.5mol/L

5H2O210H2O解析:～～-1-210e-2

KMnO4～

2Mn2+～+7+2

n(H2O2)=n(

KMnO4)=×0.2L×0.2mol/L=0.1mol

c(H2O2)==0.5mol/L化学计算中的常用方法——守恒法差量与化学方程式的化学计量数成比例,利用这种比例快速求得反应物的量或生成物的量的方法。化学计算中的常用方法——差量法【例题】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。28g解析:Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu56g64gm(Fe)Δm64g－56g＝8g4g【变式】为检验某含有NaHCO3杂质的Na2CO3样品的纯度,现将100g样品加热至质量不再减少,其质量变为96.9g,则该样品的纯度(质量分数)是()。解析:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑Δm减168g106g62g(100-96.9)g=3.1gm(NaHCO3)m(NaHCO3)＝168g×3.1g62g=8.4gω(Na2CO3)＝(100g－8.4g)100g=91.6%×100%91.6%化学计算中的常用方法——差量法一般方程组法用于解决两种物质的混合物计算,一般读题时能找到两个已知量时,均可以利用二元一次方程组进行求算未知量【例题】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。解:(1)消耗HCl的物质的量:0.2L×5mol·L－1－0.2L×4.6mol·L－1＝0.08mol化学计算中的常用方法——方程组法（2）设Al、Fe的物质的量分别为x、y2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑2

6x

3x解得:x＝0.02mol，y＝0.01mol。即n(Al)＝0.02mol；n(Fe)＝0.01mol。Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑1

2y

2y【变式】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。解:本题是简单的混合物的计算,用二元一次方程组法解决设合金中镁的物质的量为x,铝的物质的量为y。M(Mg)=24g/molM(Al)=27g/molx·24g/mol+y·24g/mol=5.1g

Mg+2HCl=MgCl2+H2↑

2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑n(H2)=5.6L÷22.4L/mol＝0.25molx+y=0.25mol解得:x＝y＝0.1molm(Mg)=0.1mol×24g/mol＝2.4gm(Al)=0.1mol×27g/mol＝2.7g（1）ω(Al)=（2）n(Al):n(Mg)=1:1化学计算中的常用方法——方程组法【例题】镁铝混合粉末10.2克溶于500mL4mol/L盐酸中。若加入2mol/L的氢氧化钠溶液，使得沉淀达到最大量，则需要加入氢氧化钠溶液的体积为（）:CA.100mLB.500mLC.1000mLD.1500mL一种整体思维方法,只考虑始态和