第2課時物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計算中的應(yīng)用物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計算中的應(yīng)用1．以物質(zhì)的量為中心的計算物質(zhì)的量與其他物理量之間的計算公式(1)已知物質(zhì)的質(zhì)量m(B)，n(B)＝eq\f(m（B）,M)。(2)已知標準狀況時的氣體體積V[B(g)]，n(B)＝eq\f(V（B）,Vm)。(3)已知物質(zhì)的粒子數(shù)N(B)，n(B)＝eq\f(N（B）,NA)。(4)已知溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度c(B)，n(B)＝c(B)·V。2．化學(xué)方程式中的定量關(guān)系2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑eq\a\vs4\al(化學(xué)計量,數(shù)之比) 2∶ 2∶ 2∶ 1eq\a\vs4\al(擴大6.02×,1023倍)2×6.02×1023∶2×6.02×1023∶2×6.02×1023∶1×6.02×1023物質(zhì)的量之比2mol∶ 2mol∶ 2mol∶ 1mol結(jié)論：化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比等于各物質(zhì)的粒子個數(shù)之比，也等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比。(1)在同溫同壓下，氣態(tài)物質(zhì)的分子數(shù)之比＝物質(zhì)的量之比＝體積之比。因此，對于有氣體參與的反應(yīng)化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比等于氣體體積之比。(2)化學(xué)方程式不但可以表示反應(yīng)物、生成物的粒子數(shù)目關(guān)系和質(zhì)量關(guān)系，還可以表示它們的物質(zhì)的量關(guān)系，如H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點燃))2HCl可表示1__mol__H2與1__mol__Cl2在點燃的條件下完全反應(yīng)生成2__mol__HCl。1．判斷下列說法是否正確：(1)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量和物質(zhì)的量均不變。(×)提示：化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量一定不變，但前后物質(zhì)總物質(zhì)的量可能增大、減小或不變。(2)化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比等于各物質(zhì)的質(zhì)量之比。(×)提示：化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比。(3)化學(xué)方程式2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2H2O的意義為2molH2和1molO2在點燃的條件下完全反應(yīng)生成2molH2O。(√)提示：化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比，2molH2和1molO2在點燃的條件下完全反應(yīng)生成2molH2O。2．教材中描述“物質(zhì)的量(n)、摩爾質(zhì)量(M)、物質(zhì)的量濃度(c)和氣體摩爾體積(Vm)應(yīng)用于化學(xué)方程式進行計算時，對于定量研究化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)之間量的關(guān)系會更加方便”，利用化學(xué)方程式進行計算時，已知物理量和被求物理量是否必須一致，為什么？提示：將物質(zhì)的量、物質(zhì)的質(zhì)量、粒子數(shù)和氣體體積應(yīng)用于化學(xué)方程式計算時，在化學(xué)方程式下面列出的物理量必須符合“左右成比例，上下單位相同”的基本原則。3．甲、乙兩位同學(xué)就物質(zhì)的量應(yīng)用于化學(xué)方程式計算，產(chǎn)生了以下討論：你同意哪位同學(xué)的說法？舉例說明。提示：若題目所給物質(zhì)的物理量單位不一致，換算成同一個單位，有時顯得很煩瑣，這時只要做到各個量的單位“上下一致，左右相當”即可。如：物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計算中的作用硫酸亞鐵是一種十分重要的化工原料，用途十分廣泛。以鐵溶解于硫酸中制取硫酸亞鐵已失去經(jīng)濟意義。當前多是利用工業(yè)廢料來制取，即選用機械加工及制造行業(yè)產(chǎn)生的廢棄物——廢鐵屑為原料來進行制取，因此是變廢為寶、利用再生資源的環(huán)保型制取方法。探究物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計算中的應(yīng)用1．若用10kg含純鐵的質(zhì)量分數(shù)為56%的工業(yè)廢鐵屑(所含雜質(zhì)不與硫酸反應(yīng))與足量硫酸反應(yīng)制取硫酸亞鐵，在根據(jù)化學(xué)方程式計算時，鐵的物質(zhì)的量應(yīng)是100mol。提示：鐵的物質(zhì)的量n＝m/M＝(10000g×56%)÷56g·mol－1＝100mol。2．觀察下列化學(xué)方程式，及各物質(zhì)對應(yīng)的物理量。Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑56g1mol 1mol22.4Lm(Fe)n(H2SO4)n(FeSO4)V(H2)(1)為什么利用化學(xué)方程式進行計算時，同一種物質(zhì)的單位必須統(tǒng)一，而不同的物質(zhì)則不必統(tǒng)一？提示：同一種物質(zhì)用不同的物理量表示時，比例是相同的。例如1mol鐵和56g鐵完全相同。(2)112g鐵與足量稀硫酸完全反應(yīng)，生成標準狀況下的氫氣多少升？消耗2mol·L－1硫酸的體積多少升？提示：Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑ 56g1mol 22.4L 112gV(H2SO4)·2mol·L－1 V(H2)eq\f(56g,112g)＝eq\f(1mol,V（H2SO4）·2mol·L－1)＝eq\f(22.4L,V（H2）)解得：V(H2SO4)＝1LV(H2)＝44.8L。1．物質(zhì)的量應(yīng)用于化學(xué)方程式計算步驟：2．物質(zhì)的量應(yīng)用于化學(xué)方程式計算的類型和步驟：(1)基本計算已知一種反應(yīng)物(或生成物)的量求解其他物質(zhì)的有關(guān)量，此時按照化學(xué)方程式中量的關(guān)系，列出已知物質(zhì)和待求物質(zhì)的比例式計算便可。(2)混合物反應(yīng)的計算設(shè)混合物中各物質(zhì)的物質(zhì)的量為x、y，按照化學(xué)方程式中量的關(guān)系并以x、y表示，列出方程組解答。(3)過量計算給出了兩種反應(yīng)物的量，求解某產(chǎn)物的量。方法：按照化學(xué)方程式中量的關(guān)系判斷哪一種物質(zhì)不足，然后根據(jù)不足的物質(zhì)的量進行求解。3．物質(zhì)的量應(yīng)用于化學(xué)方程式計算時的注意事項：(1)計算時，各物質(zhì)不一定都用物質(zhì)的量表示，也可以用物質(zhì)的質(zhì)量、氣體的體積，但要注意各物質(zhì)的物質(zhì)的量與各物理量的換算關(guān)系。(2)在化學(xué)方程式中列出的各量，同種物質(zhì)的單位必須相同，不同物質(zhì)的單位可以相同，也可以不同，但單位必須“上下統(tǒng)一”。(3)列式求解時要注意所有的數(shù)值要帶單位，同時注意有效數(shù)字的處理。【思考討論】鋁與酸、堿液反應(yīng)生成H2的量的關(guān)系為eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑,2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))＋3H2↑。))(1)等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，消耗HCl和NaOH的物質(zhì)的量之比為多少？(2)等量的鋁分別與足量的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生H2的體積比為多少？(3)足量的鋁分別與等物質(zhì)的量濃度、等體積的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng)，產(chǎn)生H2的體積比為多少？提示：依據(jù)離子方程式得出定量關(guān)系：eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(2Al～6H＋～3H2,2Al～2OH－～3H2，))可得(1)為3∶1；(2)為1∶1；(3)為1∶3?！镜淅磕郴瘜W(xué)興趣小組模仿工廠用廢鐵屑與稀硫酸反應(yīng)制備硫酸亞鐵。250mL2mol·L－1的硫酸與足量的鐵屑完全反應(yīng)。計算：(1)參加反應(yīng)的鐵屑的物質(zhì)的量；(2)制備硫酸亞鐵的質(zhì)量。【思維建模】解答本題需注意以下兩個方面：(1)明確題目中涉及的反應(yīng)。(2)明確相關(guān)的物理量，并將其轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量?！窘馕觥縩(H2SO4)＝0.25L×2mol·L－1＝0.5molFe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑1mol1mol152gn(Fe)0.5molm(FeSO4)eq\f(1mol,n（Fe）)＝eq\f(1mol,0.5mol)＝eq\f(152g,m（FeSO4）)解得n(Fe)＝0.5mol，m(FeSO4)＝76g。答案：(1)參加反應(yīng)的鐵屑的物質(zhì)的量為0.5mol；(2)制備硫酸亞鐵的質(zhì)量為76g。14g鐵與250mL2mol·L－1的硫酸反應(yīng)。生成硫酸亞鐵的質(zhì)量為多少？(關(guān)鍵能力—分析與推測)提示：38g。n(H2SO4)＝0.25L×2mol·L－1＝0.5mol；n(Fe)＝14g÷56g·mol－1＝0.25mol；硫酸過量，應(yīng)該根據(jù)鐵的物質(zhì)的量進行計算。Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑1mol 152g0.25mol m(FeSO4)列出比例式，解得m(FeSO4)＝38g?！疽?guī)律方法】化學(xué)計算中常用的解題方法(1)關(guān)系式法當已知量和未知量之間是靠多個反應(yīng)來聯(lián)系時，只需直接確定已知量和未知量之間的比例關(guān)系，即“關(guān)系式”。①根據(jù)化學(xué)方程式確定關(guān)系式。寫出發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式，根據(jù)量的關(guān)系寫出關(guān)系式。②根據(jù)原子守恒確定關(guān)系式。示例：把CO還原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中，求生成沉淀的質(zhì)量。分析：a.寫出反應(yīng)方程式：3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(△))2Fe＋3CO2，CO2＋Ca(OH)2=CaCO3↓＋H2Ob．列關(guān)系式3CO～3CO2～3CaCO3，即CO～CaCO3。(2)守恒法①電子守恒：氧化還原反應(yīng)中得電子總數(shù)等于失電子總數(shù)。②電荷守恒：電解質(zhì)溶液中，陽離子所帶正電荷總數(shù)＝陰離子所帶負電荷總數(shù)；離子方程式中，反應(yīng)物所帶電荷總數(shù)＝生成物所帶電荷總數(shù)。(3)差量法原理：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的有關(guān)物理量發(fā)生的變化，找出“理論差量”，如反應(yīng)前后的質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣體體積等。結(jié)合題目實際差量列出比例式進行解答。示例：2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2固體差值 2mol 2×106g 1mol2×28g n(Na2O2) m(Na2CO3)n(O2) 5.6g則：eq\f(2mol,n（Na2O2）)＝eq\f(2×106g,m（Na2CO3）)＝eq\f(1mol,n（O2）)＝eq\f(2×28g,5.6g)【備選例題】將2.3g鈉投入97.8g水中，反應(yīng)完畢后，得到100mL溶液，計算：(1)產(chǎn)生的氫氣在標準狀況下的體積。(2)所得氫氧化鈉溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)。(3)所得氫氧化鈉溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度。【解題指南】解答本題要注意以下兩點：(1)明確題目中涉及的化學(xué)反應(yīng)。(2)明確相關(guān)的物理量和計算方法，利用相關(guān)的化學(xué)方程式計算?！窘馕觥?1)2.3gNa的物質(zhì)的量為eq\f(2.3g,23g·mol－1)＝0.1mol，則2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑2mol 22.4L0.1mol V(H2)產(chǎn)生的氫氣在標準狀況下的體積V(H2)＝eq\f(22.4L×0.1mol,2mol)＝1.12L。(2)0.1molNa完全反應(yīng)生成0.1molNaOH，氫氧化鈉的質(zhì)量為40g·mol－1×0.1mol＝4g，所得溶液質(zhì)量為100g，則所得溶液中氫氧化鈉的質(zhì)量分數(shù)為eq\f(4g,100g)×100%＝4%。(3)所得氫氧化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度為eq\f(0.1mol,0.1L)＝1mol·L－1。答案：(1)1.12L(2)4%(3)1mol·L－1【母題追問】向反應(yīng)后的溶液中加入鹽酸，需要2mol·L－1的鹽酸多少mL可以將堿完全中和？提示：根據(jù)酸堿中和反應(yīng)的離子方程式：H＋＋OH－=H2O，可知0.1molNaOH完全中和，應(yīng)消耗0.1molHCl，即需要2mol·L－1的鹽酸0.05L，即50mL。1．標準狀況下，3.25g鋅與足量的鹽酸反應(yīng)生成xL氫氣，下列比例式正確的是()A．Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑ 1mol 1mol 3.25g xLB．Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑ 65g 1L 3.25g xLC．Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑ 1mol 22.4L 0.05mol xLD．Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑ 65g 1mol 3.25g xL【解析】選C。根據(jù)化學(xué)方程式計算時，已知物理量和待求物理量要保證“上下單位相同，左右相對應(yīng)”。2．(2021·梅州高一檢測)將12.8g銅粉加到400mL2mol·L－1的FeCl3溶液中，充分反應(yīng)后(假設(shè)溶液總體積不變)，下列說法正確的是()A．溶液中產(chǎn)生了黑色固體B．氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2C．溶液中Fe2＋的物質(zhì)的量濃度為2.0mol·L－1D．溶液中Fe3＋和Fe2＋物質(zhì)的量之比為1∶2【解析】選B。銅與FeCl3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋，12.8g銅粉的物質(zhì)的量為eq\f(12.8g,64g·mol－1)＝0.2mol，400mL2mol·L－1的FeCl3的物質(zhì)的量為2mol·L－1×0.4L＝0.8mol，顯然溶液中FeCl3過量。銅粉溶解，鐵離子轉(zhuǎn)化為亞鐵離子，不會出現(xiàn)黑色固體，A錯誤；氧化產(chǎn)物為銅離子，還原產(chǎn)物為亞鐵離子，兩者物質(zhì)的量之比為1∶2，B正確；溶液中Fe2＋的物質(zhì)的量濃度等于參加反應(yīng)的Fe3＋的物質(zhì)的量濃度，為eq\f(0.2mol×2,0.4L)＝1.0mol·L－1，C錯誤；溶液中剩余的Fe3＋的物質(zhì)的量為0.8mol－0.2mol×2＝0.4mol，生成的Fe2＋物質(zhì)的量為0.2mol×2＝0.4mol，所以兩者的物質(zhì)的量之比為1∶1，D錯誤。把10.2g鎂鋁合金的粉末放入過量燒堿溶液中，生成標準狀況下6.72L氫氣。(1)該合金中鋁的質(zhì)量分數(shù)是多少？提示：把鎂鋁合金的粉末放入過量的燒堿溶液中，鎂不反應(yīng)，只有鋁能與氫氧化鈉溶液反應(yīng)。設(shè)鋁的物質(zhì)的量為n(Al)，則：2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑2mol 3×22.4Ln(Al) 6.72L解得：n(Al)＝0.2mol，m(Al)＝0.2mol×27g·mol－1＝5.4g，鋁的質(zhì)量分數(shù)為eq\f(5.4g,10.2g)×100%≈52.9%。(2)該合金中鎂和鋁的物質(zhì)的量之比是多少？提示：m(Mg)＝10.2g－5.4g＝4.8gn(Mg)＝eq\f(4.8g,24g·mol－1)＝0.2mol，則n(Al)∶n(Mg)＝1∶1。(3)該合金溶于足量鹽酸中，標準狀況下產(chǎn)生氫氣的體積是多少？提示：設(shè)由鋁生成的氫氣為V1(H2)，由鎂生成的氫氣為V2(H2)，由鋁和鎂與鹽酸的反應(yīng)可知：2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑2mol3×22.4L0．2molV1(H2)解得：V1(H2)＝6.72L，Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑1mol22.4L0．2molV2(H2)解得：V2(H2)＝4.48L，V總(H2)＝V1(H2)＋V2(H2)＝6.72L＋4.48L＝11.2L。答案：(1)52.9%(2)1∶1(3)11.2L1．(水平1)把一小塊鈉放入足量水中，會發(fā)生如下反應(yīng)：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑。有關(guān)該反應(yīng)的下列說法正確的是()A．反應(yīng)中Na與NaOH的質(zhì)量相等B．反應(yīng)中H2O和H2的質(zhì)量相等C．反應(yīng)中H2O和H2的質(zhì)量之比為2∶1D．反應(yīng)中Na與NaOH的物質(zhì)的量之比為1∶1【解析】選D。該反應(yīng)中，Na與NaOH的物質(zhì)的量之比為1∶1，質(zhì)量之比為23∶40，所以A項錯誤，D項正確；H2O與H2的物質(zhì)的量之比為2∶1，質(zhì)量之比為18∶1，所以B項、C項均錯誤。2．(水平1)SiC的硬度僅次于世界上最硬的金剛石，具有優(yōu)良的耐磨性。工業(yè)制造SiC(其中硅的化合價是＋4價)的化學(xué)方程式如下：SiO2＋3Ceq\o(=,\s\up7(高溫))SiC＋2CO↑。在這個氧化還原反應(yīng)中，氧化劑和還原劑的物質(zhì)的量之比是()A．1∶2B．2∶1C．1∶1D．3∶5【解析】選A。SiO2既不是氧化劑也不是還原劑。該反應(yīng)中每有3molC反應(yīng)時，有1molC作氧化劑得到還原產(chǎn)物SiC，有2molC作還原劑得到氧化產(chǎn)物CO。3．(水平1)等量的鐵分別與足量的鹽酸、水蒸氣在一定的條件下充分反應(yīng)，則在相同的條件下，產(chǎn)生氫氣的體積比是()A．1∶1B．3∶4C．2∶3D．4∶3【解析】選B。根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑、3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2可知，1molFe與鹽酸反應(yīng)生成1molH2，與水蒸氣反應(yīng)生成eq\f(4,3)molH2，故相同條件下，產(chǎn)生H2的體積比是3∶4?！狙a償訓(xùn)練】完全沉淀等物質(zhì)的量濃度的NaCl、MgCl2、AlCl3溶液中的Cl－，消耗等物質(zhì)的量濃度的AgNO3溶液的體積比為3∶2∶1，則上述溶液的體積比為()A．1∶1∶1 B．3∶2∶1C．6∶3∶2 D．9∶3∶1【解析】選D。消耗等物質(zhì)的量濃度的AgNO3溶液的體積比為3∶2∶1，則消耗Ag＋的物質(zhì)的量之比為3∶2∶1，故NaCl、MgCl2、AlCl3的物質(zhì)的量之比為3∶1∶eq\f(1,3)，即為9∶3∶1，則體積比為9∶3∶1。4．(水平2)用鋁箔包著2.3g金屬鈉，放入50mL水中，放出的H2體積(標準狀況)是()A．小于1.12LB．等于1.12LC．大于1.12L D．不能確定【解析】選C。2.3gNa即0.1molNa和水反應(yīng)：2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，生成0.05molH2，同時還生成氫氧化鈉