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2013-2014学年高一化学必修1课件:物质的量在化学方程式计算中的应用


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路漫漫其修远兮 吾将上下而求索

第三章

金属及其化合物

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第三章

>金属及其化合物

第三章

金属及其化合物

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第三章
第一节 金属的化学性质(共3课时)

第三章 第一节 第3课时

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第一节
第3课时 物质的量在化学方程式计 算中的应用

第三章 第一节 第3课时

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新情境·激趣入题

新考题·随堂自测 方法警示探究
新知识·预习探究

新提升·达标作业 新思维·名师讲堂

第三章 第一节 第3课时

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新情境· 激趣入题

第三章 第一节 第3课时

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在初中时同学们就已经知道化学反应中各反应物和生成 物之间符合一定的关系,通过第一章的学习,我们又知道了 构成物质的粒子数与物质的质量之间可用物质的量作桥梁联 系起来,既然化学反应中各物质的质量之间符合一定的关 系,那么,化学反应中构成各物质的粒子数之间,物质的量 之间又遵循什么关系呢?物质的量在化学方程式计算中有何 应用呢?

第三章 第一节 第3课时

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新知识· 预习探究

第三章 第一节 第3课时

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●学习目标 1.掌握物质的量与其他物理量的换算关系。 2.掌握物质的量在化学方程式计算中的应用。 3.了解化学计算中的常用方法。

第三章 第一节 第3课时

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●新知预习 1.化学方程式中化学计量数与化学计量间的关系 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ 质量之比 计量数之比 扩大NA倍 物质的量之比 46 g 2 36 g 2 80 g 2 2NA 2mol 2g 1 NA 1mol

2NA 2NA 2mol 2mol

第三章 第一节 第3课时

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1 结论:化学方程式中化学计量数之比等 □ ________也 2 3 等于□______________,对于有气体参加的反应还等于□ _________________________。

第三章 第一节 第3课时

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2.物质的量在化学方程式计算中的应用 4 (1)设:设所求物质的□________为n(B)[或质量为 m(B),或气体标准状况下的体积为V(B)等]。 5 (2)写:写出有关的□? ___________________________ _____________________________________________。

第三章 第一节 第3课时

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6 (3)标:在化学方程式有关物质的化学式下面标出□ 7 ________和 □ ________的有关物理量的关系,再代入已知 量和未知量。 8 (4)列:列出□________的数学表达式。 (5)算:计算答案。 (6)答:简明地写出答案。

第三章 第一节 第3课时

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参考答案: 1 □ 2 各物质的物质的量之比? □ 各物质的粒子数之比 5 6 □ 化学方程式?□ 已

3 4 ? □ 气体体积之比? □ 物质的量 7 知?□未知 8 □含有未知量

第三章 第一节 第3课时

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●自主探究 1.根据化学方程式计算时,已知物理量与被求的物理量 是否必须一致?

提示:不一定,只要满足“上下单位相同,左右单位相 对应”即可。

第三章 第一节 第3课时

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2.化学反应遵循质量守恒,是否物质的量也守恒呢?
提示:不是,化学反应前后质量是守恒的,但物质的量 之比等于化学计量数之比,所以反应后物质的量可能不变, 也可能减小,也可能增大。

第三章 第一节 第3课时

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新思维· 名师讲堂

第三章 第一节 第3课时

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物质的量在化学方程式计算中的应用
●思维导图

第三章 第一节 第3课时

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●细品教材 1.基本原理 物质是由原子、分子或离子等粒子构成的,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 式可以明确地表示出化学反应中这些粒子之间的数目关系。 这些粒子之间的数目关系,也就是化学计量数的关系。如:

第三章 第一节 第3课时

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第三章 第一节 第3课时

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从这个例子可以看出,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。因此,将物质的量(n)、 摩尔质量(M)、摩尔体积(Vm)、物质的量浓度(c)等概念应用于 化学方程式进行计算时,对于定量研究化学反应中各物质之 间的量的关系,会更加方便。

第三章 第一节 第3课时

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2.基本规律 任意物质,微粒数目之比等于物质的量之比,即 N(A):N(B)=n(A) :n(B)。 在同温同压下,气态物质的微粒数目之比等于物质的量 之比,等于体积之比,即: N(A) :N(B)=n(A) :n(B)=V(A) :V(B)。

第三章 第一节 第3课时

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同一种任意状态的物质,微粒数目之比等于物质的量之 比,等于质量之比,即N1(A) m1(A) :m2(A)。 同一种气态物质,在同温、同压下,微粒数目之比等于 物质的量之比,等于体积之比,即N1(A) :N2(A)=n1(A) :n2(A) =V1(A) :V2(A)。 :N2(A)=n1(A) :n2(A)=

第三章 第一节 第3课时

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3.化学计算的一般步骤 进行化学计算,一般按以下三步进行: 第一步:认真审题,根据题意书写正确的化学方程式。 第二步:深入分析题意,充分认清已知条件和未知问 题,运用概念分析和列化学方程式找出已知条件和未知问题 之间的联系,设计出正确的解题思路。

第三章 第一节 第3课时

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第三步:规范解题,具体完成该题的计算,应该做到解 题要有根据,解法正确,书写工整,计算结果准确,要有明 确的回答以及必要的分析和讨论。 在上述三个解题步骤中,设计解题思路最为重要。

第三章 第一节 第3课时

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4.物质的量用于化学计算的基本方法 物质的量用于化学计算的基本方法是:首先把已知物的 物理量转化为物质的量;其次根据化学方程式或关系式,根 据已知物的物质的量求出未知物的物质的量;最后把未知物 的物质的量转化为未知物的所求物理量。当熟练掌握了物质 的量运算的技能技巧时,上述计算还可以进一步简化。

第三章 第一节 第3课时

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5.根据化学方程式计算的一般步骤

第三章 第一节 第3课时

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例如:2Na + 2×23 g m(Na)

2H2O===2NaOH 2 mol n(H2O) 2 mol



H2↑ 22.4 L V(H2)

n(NaOH)

2×23 g 2 mol 2 mol 22.4 L 则有 = = = m?Na? n?H2O? n?NaOH? V?H2?

第三章 第一节 第3课时

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6.根据化学方程式进行计算应注意的问题 (1)化学方程式所表示的是纯净物之间的量的关系,因此 不纯物质必须换算成纯物质再进行计算。 (2)如果是离子反应,可以根据离子方程式进行计算。如 果是氧化还原反应,也可以利用电子转移关系进行有关计 算。

第三章 第一节 第3课时

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(3)如果两种反应物的量都是已知的,求解某种产物的量 时,必须先判断哪种物质过量,然后根据不足量的物质计 算。 温馨提示:解题过程中注意: (1)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。

第三章 第一节 第3课时

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(2)设未知数可直接用各物理量的符号表示,且要注意物 质(或粒子)的符号。如设参加反应的盐酸溶液的体积为 V[HCl(aq)]。

第三章 第一节 第3课时

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●典例剖析 【例1】 (2013· 试题调研)将11.5 g金属钠投入88.5 g水

中,反应完毕后(水的蒸发量忽略不计),所生成溶液中溶质的 质量分数(w)是多少?

第三章 第一节 第3课时

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【解析】

由题意知水过量。

解法1 设生成NaOH的质量为x,生成H2的质量为y。 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ 2×23 11.5 g 2×40 x 2 y

11.5 g×80 2×11.5 g x= =20 g,y= =0.5 g 2×23 2×23 20 g w(NaOH)= ×100%=20.1% 88.5 g+11.5 g-0.5 g

第三章 第一节 第3课时

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解法2 设生成的NaOH质量为x,消耗水的质量为y。 2Na 2×23 11.5 g + 2H2O===2NaOH+H2↑ 2×18 y 2×40 x

11.5 g×80 36×11.5 g x= =20 g,y= =9 g 2×23 2×23 反应后溶剂的质量88.5 g-9 g=79.5 g。 20 g w(NaOH)= ×100%=20.1 %。 20 g+79.5 g

第三章 第一节 第3课时

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解法3 设生成NaOH的质量为x,溶液增加的质量为y。 2Na+2H2O===2NaOH+H2↑ 2×23 11.5 g 2×40 x Δm 44 y

11.5 g×80 44×44.5 g x= =20 g,y= =11 g 2×23 2×23 20 g w(NaOH)= ×100%=20.1% 88.5 g+11 g 答:生成溶液中NaOH的质量分数为20.1%。

第三章 第一节 第3课时

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【点拨】

金属钠与水反应,溶液中的溶质是生成的

NaOH,溶剂由于参与反应消耗掉一部分,容易被忽视。反应 产生的H2从溶液中逸出,也容易被忽视造成错解。

第三章 第一节 第3课时

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【例2】

(2013· 经典习题选萃)向500 mL NaOH溶液中投

入10.8 g Al,二者恰好完全反应后,计算: (1)Al的物质的量。 (2)参加反应的NaOH的物质的量和溶液的物质的量溶 度。 (3)生成标准状况下H2的体枳。

第三章 第一节 第3课时

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【解析】

根据物质的量,摩尔质量和质量之间的等式

m?g? 关系,n(mol)= -1 ,能求出Al的物质的量。由反应的 M?g· mol ? 化学方程式能求出参加反应的NaOH和生成H2的物质的量, 则能求出NaOH溶液的物质的量浓度及标准状况下H2的体 积。

第三章 第一节 第3课时

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(1)Al的摩尔质量是27 g· mol 1, 10.8 g n(Al)= - =0.4 mol。 27 g· mol 1 (2)设参加反应的NaOH物质的量是n。 则2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 2 0.4 mol 2 n



2 2 则 = ,n=0.4 mol 0.4 mol n 0.4 mol c(NaOH)= =0.8 mol/L 0.5 L
第三章 第一节 第3课时

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(3)设生成标准状况下的H2体积是V。 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 2 mol 0.4 mol 3×22.4 L V

0.4 mol×3×22.4 L 所以V= =13.44 L 2 mol

第三章 第一节 第3课时

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【答案】

(1)0.4 mol

(2)参加反应的NaOH的物质的量是0.4 mol。NaOH溶液物 质的量浓度是0.8 mol/L (3)标准状况下生成H2的体积为13.44 L

第三章 第一节 第3课时

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●活学巧练 1.若0.6 g NaOH恰好与40 mL盐酸完全中和,则该盐酸 中HCl的物质的量浓度为多少?

【答案】

0.375 mol· -1 L

第三章 第一节 第3课时

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【点拨】

解题流程:

第三章 第一节 第3课时

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2.(2013· 经典习题选萃)10 g Mg、Al合金与足量100 mL NaOH液反应产生H2的体积为6.72 L(标准状况下),求: (1)合金中Al的质量分数; (2)生成物NaAlO2的物质的量浓度(假设溶液体积不变)。
【答案】 (1)54% (2)2 mol/L

第三章 第一节 第3课时

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【点拨】

V?H2? 6.72 L n(H2)= = =0.3 mol Vm 22.4 L/mol

2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑ 2 n(Al) 2 3

n(NaAlO2) 0.3 mol

2×0.3 mol (1)n(Al)= =0.2 mol 3 m(Al)=0.2 mol×27 g· -1=5.4 g mol 5.4 g 铝的质量分数= ×100%=54%。 10 g

第三章 第一节 第3课时

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2×0.3 mol (2)n(NaAlO2)= =0.2 mol 3 n 0.2 mol c(NaAlO2)=V= =2 mol/L。 0.1 L

第三章 第一节 第3课时

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化学计算中三种常用的方法
●思维导图

第三章 第一节 第3课时

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●细品教材 1.关系式法 当已知物和未知物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”。 如:把CO还原Fe2O3生成的CO2通入到澄清的石灰水中, 求生成沉淀的量,根据化学方程式知: 3CO~3CO2~3CaCO3即CO~CaCO3

第三章 第一节 第3课时

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2.守恒法 在化学反应中的守恒关系有:质量守恒、得失电子守 恒、电荷守恒。 (1)质量守恒 ①宏观特征:反应前后元素的质量守恒; ②微观特征:反应前后元素的原子个数守恒。

第三章 第一节 第3课时

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(2)得失电子守恒 氧化还原反应中,氧化剂得电子总数等于还原剂失电子 总数。 (3)电荷守恒 ①电解质溶液中,阴离子所带负电荷总数等于阳离子所 带正电荷总数; ②离子方程式中,反应物所带电荷总数与生成物所带电 荷总数相等且电性相同。

第三章 第一节 第3课时

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3.差量法 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“理论差量”,如反应前后的质量、物质的量、气体体 积等。该差量的大小与反应物的有关量成正比。差量法就是 借助这种比例关系,解决一定量变的计算题。

第三章 第一节 第3课时

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例如,把一铁棒插入CuSO4溶液后,过一段时间取出, 铁棒质量增加了4 g,据此可求出参加反应的Fe的质量。 Fe+CuSO4===FeSO4+Cu 56 m(Fe)=28 g 64 Δm(质量增加) 64-56=8 4g

第三章 第一节 第3课时

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●典例剖析 【例3】 (2013· 试题调研)Na2CO3、NaHCO3的混合物与

100 mL 3 mol· -1的盐酸恰好反应,产生4.48 L(标准状况)能 L 使澄清石灰水变浑浊的气体,请计算混合物中Na2CO3的物质 的量(用守恒法计算)。

第三章 第一节 第3课时

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【解析】

设Na2CO3的物质的量为x,NaHCO3的物质的

4.48 L 量为y。反应产生的CO2的物质的量为 - =0.2 mol, 22.4 L· mol 1 所以根据碳原子守恒可知,x+y=0.2 mol;又因为恰好反

应,说明反应后溶液中溶质为NaCl,根据钠离子、氯离子守 恒可知,2x+y=0.3 mol,联立上述两式可得:x=y=0.1

mol,即混合物中Na2CO3的物质的量为0.1 mol。

【答案】

0.1 mol

第三章 第一节 第3课时

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【点拨】

该类题目除用守恒法计算之外,还可直接根

据化学方程式进行计算,具体计算步骤如下:设混合物中 Na2CO3、NaHCO3的物质的量分别为x、y。

第三章 第一节 第3课时

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Na2CO3+2HCl===2NaCl+CO2↑+H2O 1 mol 2 mol x 2x 1 mol x

NaHCO3+HCl===NaCl+CO2↑+H2O 1 mol 1 mol y y 1 mol y

第三章 第一节 第3课时

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L ?2x+y=0.1 L×3 mol· ? 4.48 L 则? ?x+y=22.4 L· -1 mol ?
?x=0.1 mol ? 解得? ?y=0.1 mol ?

-1



所以n(Na2CO3)=0.1 mol。

第三章 第一节 第3课时

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●活学巧练 3.(2013· 经典习题选萃)将30 g含MnO2的质量分数为

76.6%的软锰矿石与足量12 mol· -1浓盐酸完全反应(杂质不参 L △ 加反应)。[已知:MnO2+4HCl(浓) ===== MnCl2+Cl2↑+ 2H2O] 计算:(1)参加反应的浓盐酸的体积。 (2)生成的Cl2的体积(标准状况)。

第三章 第一节 第3课时

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【解析】

(1)MnO2的摩尔质量为87 g· -1 mol

m?软锰矿石?×w?MnO2? 30 g×76.6% n(MnO2)= = - M?MnO2? 87 g· mol 1 =0.26 mol??代入化学方程式中的应为纯净物的量
4HCl(浓) 4 mol 12 mol· L
-1

△ + MnO2=====MnCl2+2H2O+Cl2↑??写出反应方程式 1 mol 0.26 mol??对应化学计量数,找出相关物质的

×V[HCl?aq?] 物质的量

第三章 第一节 第3课时

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4×0.26 mol V[HCl(aq)]= =0.087 L??计算 1×12 mol· -1 L △ (2)4HCl(浓)+MnO2=====MnCl2+2H2O+Cl2↑ 1 mol 0.26 mol n(Cl2)=0.26 mol V(Cl2)=n(Cl2)· m=0.26 mol×22.4 L· -1=5.8 L V mol 1 mol n(Cl2)

第三章 第一节 第3课时

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另:第(2)问也可按下列方法求解。 △ 4HCl(浓)+MnO2=====MnCl2+2H2O+Cl2↑ 1 mol 0.26 mol 0.26 mol×22.4 L V(Cl2)= =5.8 L 1 mol
【答案】 参加反应的浓盐酸的体积为0.087 L,生成Cl2

22.4 L V(Cl2)

的体积在标准况下为5.8 L。

第三章 第一节 第3课时

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【点拨】 注意以下几点:

物质的量在化学方程式计算中的应用,必须

(1)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)计算时,各种物质不一定都要用物质的量表示, 也可以用质量,气态物质还可用体积表示,但要注意物质的 量与其他各物理量之间的换算关系;具体选用什么物理量, 应该根据题中的实际情况而定。(3)在化学方程式下面列出的 各量,同种物质的单位应当相同,不同物质的单位可同可不 同,但要对应。即“上下单位同,左右量相当”。
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新考题· 随堂自测

第三章 第一节 第3课时

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1.(2013· 试题调研)使相同物质的量浓度的NaCl、 MgCl2、AlCl3溶液中的Cl-完全沉淀时,若用去相同浓度的 AgNO3溶液的体积比为3:2:1,则上述三种溶液的体积比是 ( ) A.9:4:1 C.6:3:2 B.3:2:1 D.9:3:1

【答案】

D

第三章 第一节 第3课时

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【点拨】

设NaCl、MgCl2、AlCl3各溶液的浓度为c,其

体积分别是:V1、V2、V3,AgNO3溶液的物质的量浓度为c0, NaCl~AgNO3 1 cV1 1 c0×3V MgCl2~2AgNO3 1 cV2 2 c0×2V

第三章 第一节 第3课时

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AlCl3~3AgNO3 1 cV3 3 c0×V

c0V c0V 1 c0V V1=3× c ,V2= c ,V3= × c 3 则V1:V2:V3=9:3:1。

第三章 第一节 第3课时

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2 2.(2013· 试题调研)1 L混合溶液中含有SO 4- 0.25 mol,

Cl- 0.75 mol,Na+ 0.25 mol,其余为H+,则H+的物质的量 浓度为( )
-1

A.2.5 mol· L

B.5 mol· L

-1

C.0.1 mol· -1 L

D.1 mol· -1 L

【答案】

D

第三章 第一节 第3课时

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【点拨】

根据电荷守恒:2×c(SO

2- 4

+c(Cl )=c(Na )





+c(H+),2×0.25 mol· -1+0.75 mol· -1=0.25 mol· -1+c(H L L L


),得c(H+)=1 mol· -1。 L

第三章 第一节 第3课时

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3.等量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气在一定的条件下 充分反应,则在相同的条件下,产生氢气的体积比是( A.1:1 C.2:3 B.3:4 D.4:3 )

【答案】

B

第三章 第一节 第3课时

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【点拨】

根据反应的化学方程式知:Fe+

△ 2HCl===FeCl2+H2↑3Fe+4H2O(g) ===== Fe3O4+4H21 mol 4 Fe与盐酸反应生成1 mol H2,与水蒸气反应生成 mol H2,故 3 相同条件下,产生H2的体积比是3:4。

第三章 第一节 第3课时

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4.(2013· 经典习题选萃)今有Fe和Zn的混合物12.1 g,与 足量的稀盐酸反应,共放出H2 4.48 L(标准状况)。求: (1)原混合物中Fe的质量分数。 (2)消耗HCl的物质的量。

【答案】 (2)0.4 mol

(1)46.3%

第三章 第一节 第3课时

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【点拨】

Fe 56 g



2HCl===FeCl2+H2↑ 2 mol n1 22.4 L V

m(Fe) Zn 65 g +

2HCl===ZnCl2+H2↑ 2 mol n2 22.4 L 4.48 L-V

12.1 g-m(Fe)

解之m(Fe)=5.6 g

第三章 第一节 第3课时

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n1=0.2 mol m(Zn)=6.5 g

5.6 g ×100%=46.3% 12.1 g n2=0.2 mol

消耗HCl的物质的量为n1+n2=0.4 mol。

第三章 第一节 第3课时

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5.(2013· 经典习题选萃)向50 mL Na2SO4和Na2CO3的混 合溶液中加入过量的BaCl2溶液,得到14.51 g白色沉淀,向白 色沉淀中再加入过量的稀HCl,充分反应后,沉淀减少到4.66 g,并有气体产生。 (1)原溶液中Na 的物质的量是多少? (2)原混合物溶液中Na2SO4和Na2CO3的物质的量浓度各是 多少? (3)产生的气体在标准状况下的体积是多少升?


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【答案】 (3)1.12 L

(1)0.14

mol

(2)0.4

mol/L

1.0

mol/L

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【点拨】

本题是关于混合物的计算题。

Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl Na2SO4+BaCl2===BaSO4↓+2NaCl BaCO3+2HCl===BaCl2+H2O+CO2↑ 4.66 g n(Na2SO4)=n(BaSO4)= - =0.02 mol 233 g· mol 1 14.51 g-4.66 g n(Na2CO3)=n(BaCO3)= =0.05 mol -1 197 g· mol

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(1)原溶液中Na+的物质的量为: 0.02 mol×2+0.05 mol×2=0.14 mol 0.02 mol (2)c(Na2SO4)= =0.40 mol/L 0.05 L 0.05 mol c(Na2CO3)= =1 mol/L 0.05 L (3)n(CO2)=n(Na2CO3)=0.05 mol V(CO2)=0.05 mol×22.4 L/mol=1.12 L

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