第三章

鐵

金屬材料

思維課堂第二節(jié)金屬材料課時3物質(zhì)的量在化學方程式計算中的應用學習目標1.了解化學方程式中化學計量數(shù)與相關物理量的關系；2.熟練掌握物質(zhì)的量應用于化學方程式計算的基本步驟；3.學習化學計算中的常用方法。=

VVm

=

mMn=NNA

=cB?

V為定值，約等于6.02×1023mol-1物質(zhì)確定則為定值，數(shù)值上等于該物質(zhì)的相對原子(分子)質(zhì)量對于氣體，標況下為定值，約為22.4L/mol溶液的體積【思考】物質(zhì)的量與化學化學計量數(shù)之間有什么關系？以物質(zhì)的量為核心的計算公式化學計量數(shù)2Na+2H2O=2NaOH+H2↑2221化學計量數(shù)之比∶∶∶擴大6.02×1023倍2×6.02×10232×6.02×10232×6.02×10231×6.02×1023∶∶∶物質(zhì)的量之比2mol2mol2mol1mol∶∶∶化學計量數(shù)之比=各物質(zhì)的粒子數(shù)之比=各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比物質(zhì)是由原子、分子、離子等粒子構(gòu)成的，物質(zhì)之間的化學反應也是這些粒子按一定的數(shù)目關系進行的。化學方程式中的化學計量數(shù)可以明確表示出化學反應中粒子之間的數(shù)目關系。例如:

1

1

n(Fe)0.5moln(H2SO4)=cV液=2mol/L×0.25L=0.5mol反應方程式:Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑1n(Fe)10.5moln(Fe)=0.5mol=【例題】250mL2mol/L的硫酸與足量的鐵屑完全反應。計算:（1）參加反應的鐵屑的物質(zhì)的量;（2）生成H2的體積（標準狀況）。計算出參加反應的H2SO4的物質(zhì)的量:物質(zhì)的量在化學方程式計算中的應用解題步驟寫方程式落系數(shù)成比例算結(jié)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↑

【例題】250mL2mol/L的硫酸與足量的鐵屑完全反應。計算:（1）參加反應的鐵屑的物質(zhì)的量;（2）生成H2的體積（標況）。解法一:物質(zhì)的量在化學方程式計算中的應用解題步驟寫方程式落系數(shù)成比例算結(jié)果n(H2)上下單位一致1mol0.50mol

1mol22.4L0.50molV(H2)=22.4L×0.50molV(H2)=1mol=11.2L反應方程式:Fe+H2SO4—FeSO4+H2↑【例題】250mL2mol/L的硫酸與足量的鐵屑完全反應。計算:（1）參加反應的鐵屑的物質(zhì)的量;（2）生成H2的體積（標準狀況）。1mol22.4LV(H2)解法二:物質(zhì)的量在化學方程式計算中的應用解題步驟寫方程式落系數(shù)成比例算結(jié)果【變式】某化學實驗室準備用一定量的Fe與足量的1mol/L的H2SO4溶液反應來制取H2。若要制得2.24LH2(標況),試計算（1）參加反應的H2SO4的物質(zhì)的量。（2）參加反應的Fe的質(zhì)量。(相對原子質(zhì)量Fe:56)(1)【解】Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑根據(jù)題意:n(H2)=2.24L÷22.4L/mol=0.1mol111n(Fe)n(H2SO4)0.1mol根據(jù)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根據(jù)比例式可得:注意:上下單位一致n(H2SO4)=0.1molm(Fe)=5.6g解法一解法二物質(zhì)的量在化學方程式計算中的應用【變式】將2.70gAl投入足量的NaOH溶液，求:(1)參加反應的NaOH的物質(zhì)的量(2)生成H2的體積(標準狀況下)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)參加反應的NaOH的物質(zhì)的量為0.1mol；(2)生成H2的體積(標準狀況下)為3.36L物質(zhì)的量在化學方程式計算中的應用解:Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑

m(Fe)

n(H2SO4)n(FeSO4)

2.24L56g1mol1mol22.4L【變式】用一定量的Fe與足量的1mol/L的H2SO4溶液反應來制取H2。若要制得2.24LH2(標況),試計算（1）參加反應的H2SO4的物質(zhì)的量。（2）參加反應的Fe的質(zhì)量。（3）所得FeSO4的物質(zhì)的量。（4）若將反應后的溶液稀釋到500ml,則FeSO4的物質(zhì)的量濃度是多少?物質(zhì)的量在化學方程式計算中的應用【例題】將5.6g鐵放入含有0.05molH2SO4的稀硫酸中充分反應,生成標況下氫氣的體積是多少?Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑1

1

0.1mol xmolFe+H2SO4

＝FeSO4+H2↑1

110.1mol

0.05molymol注意:若給出兩種反應物的量，要先判斷哪種物質(zhì)不足量，然后根據(jù)不足量的物質(zhì)進行計算。物質(zhì)的量在化學方程式計算中的應用化學計算中的常用方法——關系式法當已知量和未知量之間是靠多個反應來聯(lián)系時,只需直接確定已知量和未知量之間的比例關系,即“關系式”（1）根據(jù)化學方程式確定關系式 寫出發(fā)生反應的化學方程式,根據(jù)量的關系寫出關系式（2）根據(jù)原子守恒確定關系式【例題】把一定量的CO還原Fe2O3生成的CO2通入到澄清石灰水中,得10g沉淀,那么參加反應的CO的質(zhì)量是g。2.8步驟(1)根據(jù)化學方程式確定關系:3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O則關系式為3CO~3CO2~3CaCO3即CO~CaCO3(2)利用關系式進行計算CO

~

CaCO328100m(CO)10gm(CO)＝2.8g化學計算中的常用方法——關系式法【變式】用足量的CO還原Fe2O3，將所生成的氣體通入足量澄清石灰水中，得到的沉淀為60g，則Fe2O3的質(zhì)量是()A.16gB.32gC.64gD.80g

B3CO2＋3Ca(OH)2=3CaCO3↓＋3H2O則關系式為:3CO～3CO2～3CaCO3n(CaCO3)=60g÷100g/mol=0.6mol根據(jù)比例式可得:n(CO)＝0.6mol33n(CO)

n(CaCO3)根據(jù)方程式得到關系式:3CO~Fe2O331n(CO)

n(Fe2O3)根據(jù)比例式可得:n(Fe2O3)＝0.2molm(Fe2O3)=0.2mol×160g/mol=32g化學計算中的常用方法——關系式法對數(shù)據(jù)不足而感到無從下手的計算或混合物組成判斷的題目,采用極端假設法再根據(jù)平均值理論（兩個數(shù)的平均值介于二者之間）判斷,使一些抽象的復雜問題具體化、簡單化,可達到事半功倍之效果?！纠}】兩種金屬混合物粉末15g,與足量的鹽酸反應時生成標準狀況下氫氣11.2L，符合上述情況的金屬混合物是（）: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:化學計算中的常用方法——極值法（1）反應前后元素種類、質(zhì)量、原子個數(shù)不變【例題】4.6g鈉在空氣中久置,最終得到Na2CO3的質(zhì)量是g。解:Na在空氣中最終轉(zhuǎn)化為Na2CO3的過程中鈉的原子個數(shù)不變，可得關系式:10.62Na～Na2CO32×231064.6g

m(Na2CO3)化學計算中的常用方法——守恒法【變式】向100mL1mol·L－1的NaOH溶液中通入一定量的ＣO2后,將所得的溶液蒸干得到6.1g固體物質(zhì),該固體的成分是（）A．Na2CO3 B．NaHCO3C．Na2CO3.NaHCO3 D．Na2CO3.NaOHＣ假設只生成Na2CO3根據(jù)鈉原子守恒得:n(Na2CO3)=n(NaOH)=×0.1L

×1mol/L=0.05molm(Na2CO3)=0.05mol

×106g/mol=5.3g假設只生成NaHCO3根據(jù)鈉原子守恒得: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:化學計算中的常用方法——守恒法（2）電解質(zhì)溶液中陰陽離子所帶正負電荷總物質(zhì)的量(或濃度)相等?！纠}】已知Al2(SO4)3、K2SO4、Al(NO3)3的混合溶液中,K+、SO42-、NO3-的濃度分別是0.2mol/L、0.4mol/L和0.3mol/L,溶液中Al3+濃度是。0.3mol/L

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

K2SO4=2K++SO42-

Al(NO3)3=Al3++3NO3-解析:設Al3+的濃度為x,根據(jù)電荷守恒得:3x+0.2mol/L=0.4mol/L×2+0.3mol/Lx=0.3mol/L化學計算中的常用方法——電荷守恒法3×c(Al3+)+c(K+)=c(SO42-)×2+c(NO3-)（3）還原劑失電子總數(shù)＝氧化劑得電子總數(shù)【例題】用1mol·L－1的Na2SO3溶液30mL恰好將2×10－2mol的XO4-還原,已知氧化產(chǎn)物為SO42-,則元素X在還原產(chǎn)物中的化合價為_____。解析:氧化還原反應中得失電子總數(shù)相等，設元素X在還原產(chǎn)物中的化合價為x，則有:1mol·L－1×0.03L×(6－4)＝2×10－2mol×(7－x)，解得x＝＋4。＋4化學計算中的常用方法——守恒法【變式】將200mL過氧化氫溶液加入200mL0.2mol/L高錳酸鉀酸性溶液中恰好完全反應,反應中高錳酸鉀被還原為Mn2+,則過氧化氫溶液的物質(zhì)的量濃度是。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化學計算中的常用方法——守恒法差量與化學方程式的化學計量數(shù)成比例,利用這種比例快速求得反應物的量或生成物的量的方法?；瘜W計算中的常用方法——差量法【例題】把鐵棒插入CuSO4溶液,一段時間后取出,鐵棒質(zhì)量增加了4g,參加反應的Fe的質(zhì)量為。28g解析:Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu56g64gm(Fe)Δm64g－56g＝8g4g【變式】為檢驗某含有NaHCO3雜質(zhì)的Na2CO3樣品的純度,現(xiàn)將100g樣品加熱至質(zhì)量不再減少,其質(zhì)量變?yōu)?6.9g,則該樣品的純度(質(zhì)量分數(shù))是()。解析:2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑Δm減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%化學計算中的常用方法——差量法一般方程組法用于解決兩種物質(zhì)的混合物計算,一般讀題時能找到兩個已知量時,均可以利用二元一次方程組進行求算未知量【例題】把1.1g鐵、鋁混合物溶于200mL5mol·L－1鹽酸中，反應后鹽酸的濃度變?yōu)?.6mol·L－1(溶液體積變化忽略不計)。求:(1)反應中消耗HCl的物質(zhì)的量。(2)該混合物中鋁、鐵的物質(zhì)的量。解:(1)消耗HCl的物質(zhì)的量:0.2L×5mol·L－1－0.2L×4.6mol·L－1＝0.08mol化學計算中的常用方法——方程組法（2）設Al、Fe的物質(zhì)的量分別為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【變式】把5.1g鎂鋁合金的粉末放入過量的鹽酸中，得到5.6LH2（標準狀況）。試計算:（1）該合金中鋁的質(zhì)量分數(shù)；（2）該合金中鋁和鎂的物質(zhì)的量之比。解:本題是簡單的混合物的計算,用二元一次方程組法解決設合金中鎂的物質(zhì)的量為x,鋁的物質(zhì)的量為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(tǒng)＝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化學計算中的常用方法——方程組法【例題】鎂鋁混合粉末10.2克溶于500mL4mol/L鹽酸中。若加入2mol/L的氫氧化鈉溶液，使得沉淀達到最大量，則需要加入氫氧化鈉溶液的體積為（）:CA.100mLB.500mLC.1000mLD.1500mL一種整體思維方法,只考慮始態(tài)和