2019-2020学年新教材高中化学 第三章 铁 金属材料 第二节 金属材料 第二课时 物质的量在化

铁金属材料第三章第二节金属材料第二课时物质的量在化学方程式计算中的应用学习目标：1.掌握物质的量在化学方程式计算中的应用。2.了解化学计算中常见的命题规律和常用的解题方法。课前自主预习1．以物质的量为中心的计算(1)物质的量浓度(c)和溶液质量分数(w)的换算关系是。(2)阿伏加德罗定律及其应用①同温同压下，气体的体积比等于气体的之比，即V1V2＝。②同温、定容时，气体的压强比等于气体的之比，即p1p2＝。c＝1000ρwM物质的量n1n2物质的量n1n2③同温同压下，气体的密度比等于它们的之比，即ρ1ρ2＝。④同温、同压下，等质量的任何气体的体积比等于倒数比，即V1V2＝。摩尔质量M1M2相对M2M1分子质量2．“n”在化学反应方程式中的应用结论：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。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)化学方程式2H2＋O2=====点燃2H2O的意义为2molH2和1molO2在点燃的条件下完全反应生成2molH2O()(2)0.1molZn和Fe的混合物与足量的稀硫酸反应，一定生成0.1molH2()(3)0.1molAl与足量的氢氧化钠溶液反应，生成3.36LH2()(4)将铝投入到硫酸溶液中，当有3mol电子发生转移时，反应的铝为27g()(5)1L0.1mol/L硫酸中加入0.2molFe，生成0.2molH2()[答案](1)√(2)√(3)×(4)√(5)×2．1.15g金属钠与水反应，得到100mL溶液，则：(1)生成的气体在标准状况下的体积为________。(2)反应后所得溶液的物质的量浓度为________。[解析]n(Na)＝1.15g23g/mol＝0.05mol，设生成标准状况下气体的体积为V，溶液物质的量浓度为c。2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑2mol2mol22.4L0．05mol0.1L×cVV＝22.4L×0.05mol2mol＝0.56L；c＝2mol×0.05mol2mol×0.1L＝0.5mol/L。[答案](1)0.56L(2)0.5mol/L课堂互动探究知识点一物质的量在化学方程式中计算的基本步骤1.化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系2CO＋O2=====点燃2CO2化学计量数212扩大NA倍2NANA2NA物质的量2mol1mol2mol质量56g32g88g标准状况下气体体积44.8L22.4L44.8L结论：(1)化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其粒子数目之比，等于其物质的量之比。(2)对于有气体参加的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比等于其体积之比。2．物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤注：(1)各种符号的书写要规范。要注意字母的大、小写，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)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。(3)单位运用对应化：根据化学方程式计算时，如果题目所给的两个量单位不一致，要注意两个量的单位要“上下一致，左右相当”。(4)过量计算给出了两种反应物的量，求解某产物的量。方法：按照化学方程式中量的关系判断哪一种物质过量，然后根据量不足的物质进行求解。【典例1】向500mLNaOH溶液中投入10.8gAl，二者恰好完全反应后，2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。则：(1)Al的物质的量为________。(2)参加反应的NaOH的物质的量为________，NaOH溶液的物质的量浓度为________。(3)生成标准状况下H2的体积为________。[思路启迪]在解决此类定量分析题目时，首先明确化学方程式中化学计量数体现的定量关系，然后整合题干中的定量信息判断是否存在物质过量，最后按少量的物质进行定量计算，得出结果。[解析](1)n(Al)＝10.8g27g/mol＝0.4mol。(2)设参加反应的NaOH物质的量是n。则2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑220．4moln则20.4mol＝2n，n＝0.4mol，c(NaOH)＝0.4mol0.5L＝0.8mol/L。(3)设生成标准状况下H2的体积是V。2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2mol3×22.4L0．4molVV＝0.4mol×3×22.4L2mol＝13.44L。[答案](1)0.4mol(2)0.4mol0.8mol/L(3)13.44L(1)根据化学方程式进行计算时，已知的物质的其他物理量可换算成物质的量，再根据化学方程式中化学计量数之比等于其物质的量之比，列比例式。(2)各物理量及单位、公式等尽量用符号表示。各物理量要注明所表示的物质(或粒子)的符号，如参加反应的NaOH的物质的量表示为n(NaOH)。(3)设未知量可直接用各物理量符号表示，如设参加反应的HCl的物质的量为n(HCl)，不带单位。(4)把已知量代入比例式计算时，都要代入单位。(5)根据化学方程式计算时，已知物理量和被求物理量，只要满足“上下一致，左右相当”即可进行求算。[针对训练1]如下表是某学校实验室从化学试剂商店买回来的氢氧化钠试剂标签上的部分内容。某同学从该试剂瓶中取出24.0g固体，配成1L溶液，请计算：氢氧化钠化学纯CP500g品名：氢氧化钠化学式：NaOH相对分子质量：40(1)所得氢氧化钠溶液的物质的量浓度为________；(2)从所得氢氧化钠溶液中取出200mL于一烧杯中，投入足量的金属铝，完全反应后，产生气体的质量为________。[解析](1)n(NaOH)＝mM＝24.0g40g·mol－1＝0.6mol，c(NaOH)＝nV＝0.6mol1L＝0.6mol·L－1。(2)200mLNaOH溶液的物质的量浓度不变，所以n(NaOH)＝c·V＝0.6mol·L－1×0.2L＝0.12mol，设生成H2的物质的量为xmol，则2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑2mol3mol0.12molxmol可得：2mol0.12mol＝3molxmol⇒x＝0.18mol，则m(H2)＝n·M＝0.18mol×2g·mol－1＝0.36g。[答案](1)0.6mol·L－1(2)0.36g知识点二化学计算中常用的解题方法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”，就可求得未知量。示例：把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清石灰水中，求生成沉淀的质量。分析：(1)写出反应方程式：3CO＋Fe2O3=====△2Fe＋3CO2，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O(2)列关系式3CO～3CO2～3CaCO3，即CO～CaCO3，以上关系也可根据C原子守恒直接确定关系式。2．守恒法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：反应前后质量守恒；②微观特征：反应前后各元素的原子个数守恒。(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。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，找出所谓的“理论差量”，如反应前后的质量差、物质的量的差、气体体积差等。该差量与反应物的有关量成正比。差量法就是借助这种比例关系求解的方法。如：把一铁棒插入CuSO4溶液后，过一段时间取出，铁棒的质量增加了4g，据此可求参加反应的Fe的质量。Fe＋CuSO4===FeSO4＋CuΔm566464－56＝8→理论差量m(Fe)4g→实际差量56mFe＝84g，所以m(Fe)＝28g。【典例2】已知：①碳酸钠高温不分解；②碳酸氢钠受热发生分解反应2NaHCO3=====△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)将剩余固体溶于水配成300mL溶液，其中c(Na＋)是________。(3)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。[思路启迪]“差量法”解题的关键在于寻求差量与物质之间的比例关系，以差量作为解题的突破口。[解析](1)设混合物中NaHCO3的质量为m，则：则Na2CO3的质量为19g－8.4g＝10.6g。(2)剩余固体为Na2CO3，质量为19g－3.1g＝15.9g，物质的量为15.9g106g·mol－1＝0.15mol，则n(Na＋)＝0.3mol，所以c(Na＋)＝0.3mol0.3L＝1mol·L－1。(3)设生成CO2的物质的量为x，则Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑110.15molx10.15mol＝1x⇒x＝0.15mol，所以V(CO2)＝n·Vm＝0.15mol·22.4L·mol－1＝3.36L。[答案](1)10.6(2)1mol·L－1(3)3.36化学计算中常用的三种方法(1)守恒法①质量守恒。②得失电子守恒，应用于氧化还原反应中。③电荷守恒，应用于离子反应中。三种守恒方法有时可同时采用。(2)关系式法一般用于多步反应中。(3)差量法①体积差量法(气体体系中)②物质的量差量法(所有体系)③固体差量法(固体体系中)[针对训练2]有两份质量相同的NaHCO3固体，向第一份中加入盐酸使其充分反应；将第二份加热使其完全分解，冷却至原温度再加入相同浓度的盐酸充分反应，则它们所消耗的盐酸的体积比为()A．2∶1B．1∶1C．1∶2D．4∶1[解析]解法一：取168gNaHCO3固体，第一份：NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑8436.5168g36.5×2g第二份：2NaHCO3=====△Na2CO3＋H2O＋CO2↑2×84106168g106gNa2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑10636.5×2106g36.5×2g通过比较可知耗用的盐酸量相等。解法二：不论NaHCO3是直接与酸反应，还是受热分解后的固体再与酸反应，其中的Na＋均转化为NaCl，因Na＋的量一定，则需Cl－的量一定，即需盐酸的量一定，所以由守恒法可直接判断出消耗的盐酸的量相等。[答案]B