2019-2020版高中化学 第3章 金属及其化合物 第1节 第3课时 物质的量在化学方程式计算中的

第三章金属及其化合物第一节金属的化学性质第3课时物质的量在化学方程式计算中的应用1激趣入题2新知预习3预习自测4课堂探究5核心素养6课堂达标7课时作业激趣入题物质是由原子、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地表示出化学反应中粒子之间的数目关系。例如：由此可以看出，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)、物质的量浓度(c)和气体摩尔体积(Vm)应用于化学方程式进行计算时，定量研究化学反应中各物质之间的关系会更加方便。让我们走进教材，学习物质的量在化学方程式计算中的应用。新知预习一、物质的量与其他物理量之间的关系1．图示关系：2．计算公式：(1)已知物质的质量：n(B)＝_________；(2)已知标准状况时的气体体积：n(B)＝_________；(3)已知物质的粒子数：n(B)＝_________；(4)已知溶液中溶质的物质的量浓度：n(B)＝______________。mBMV[Bg]VmNBNAc(B)·V二、物质的量在化学方程式中的应用化学方程式2CO＋O2=====点燃2CO2化学计量数之比2∶1∶2物质微粒数之比2∶1∶2扩大NA倍之后(2NA)∶NA∶(2NA)物质的量之比2mol∶1mol∶2mol标准状况下体积之比44.8L∶22.4L∶44.8L相同状况下体积之比2∶1∶2结论：化学方程式中化学计量数之比＝各物质微粒数目之比＝各物质的物质的量之比。预习自测1．物质在发生化学反应时()A．它们的质量一定相等B．它们的物质的量一定相等C．它们的质量比等于化学方程式中化学计量数之比D．它们的物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比D2．下列有关化学方程式H2＋Cl2=====点燃2HCl的说法不正确的是()A．H2、Cl2、HCl的物质的量之比为1∶1∶2B．H2、Cl2、HCl的分子数之比为1∶1∶2C．在相同条件下，H2、Cl2、HCl的体积之比为1∶1∶2D．H2、Cl2、HCl的质量之比为1∶1∶2D3．标准状况下，3.25g锌与足量的盐酸反应生成xL氢气，下列比例式正确的是()A．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑1mol1mol3.25gxLC．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑1mol22.4L0.05molxLCB．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑65g1L3.25gxLD．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑65g1mol3.25gxL解析：比例式应注意单位要“上下一致，左右对应”。4．2.3g钠与足量水发生反应，得到100mL溶液，则所得到溶液的物质的量浓度是()A．2mol·L－1B．1mol·L－1C．0.2mol·L－1D．0.1mol·L－1解析：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑2mol2mol0.1mol0.1mol所得到溶液的物质的量浓度是0.1mol÷0.1L＝1mol·L－1。B5．工业制造SiC(其中硅的化合价是＋4价)的化学方程式如下：SiO2＋3C=====高温SiC＋2CO↑。在这个氧化还原反应中，氧化剂和还原剂的物质的量之比是()A．1∶2B．2∶1C．1∶1D．3∶5A解析：该反应中碳有1mol作氧化剂得到还原产物SiC，碳有2mol作还原剂得到氧化产物CO。6．(2019·广东广州南沙区一中高一期中)设NA表示阿伏加德罗常数的数值，下列说法正确的是()A．9gH2O中所含有的H原子数为2NAB．0.2mol/LCaCl2溶液中所含有的Cl－数为0.4NAC．22.4LH2SO4中的H原子数为2NAD．标准状况下，5.6LCH4气体中含有的H的原子数为NAD解析：9gH2O的物质的量是9g18g·mol－1＝0.5mol，所含有的H原子数为NA，A错误；0.2mol/LCaCl2溶液的体积未知，不能计算其中所含有的Cl－数目，B错误；硫酸是液体，不能用气体摩尔体积进行计算，22.4LH2SO4中的H原子数不是2NA，C错误；标准状况下，5.6LCH4气体的物质的量是5.6L22.4L·mol－1＝0.25mol，其中含有的H原子的物质的量是1mol，氢原子数为NA，D正确。课堂探究问题探究：化学反应方程式中各物质的计量系数与各物质的质量成正比吗？探究提示：不成正比。方程式中各物质的质量与计量系数和各物质的相对分子质量均有关系。知识点1物质的量应用于化学方程式计算的步骤和类型知识归纳总结：1．基本步骤：2．计算类型：(1)基本计算。已知一种反应物(或生成物)的量求解其他物质的有关量，此时，只要按照化学方程式的量的关系，列出已知物质和待求物质的比例式计算便可。以“计算0.1mol金属钠与水反应，在标准状况下生成氢气多少升？”为例，明确根据化学方程式计算的基本步骤、解法：①根据题意写出化学方程式。2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑②根据化学方程式中各物质的化学计量数，将反应中已知物质和待求物质的物质的量，写在相应物质的下面。2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑2mol22.4L0.1molV(H2)③将这四个量列出比例式。2mol0.1mol＝22.4LVH2④根据比例式进行计算。V(H2)＝0.1mol×22.4L2mol＝1.12L(2)混合物反应的计算。设出混合物中各物质的物质的量为x、y、z，按照化学方程式的量的关系，并用x、y、z表示，列出方程组解答。(3)过量计算。给出了两种反应物的量，求解某生成物的量。方法：按照化学方程式的量的关系进行判断哪一种物质过量，然后根据不足的物质的量进行求解。点拨：(1)计算时，各物质不一定都用物质的量表示，也可以用物质的质量、气体的体积，但要注意各物质的物质的量与各物理量的换算关系。(2)在化学方程式中列出的各量，同种物质的单位必须相同，不同物质的单位可以相同，也可以不同，但单位必须要统一。(3)列式求解时要注意所有的数值要带单位，同时注意有效数字的处理。(2019·衡水高一检测)铁、镁、锌三种金属分别和等体积、等浓度的盐酸反应，同温同压下，产生相同体积的氢气，则下列说法不正确的是()A．金属失去的电子数相等B．参加反应的金属质量相等C．参加反应的金属的物质的量相等D．铁、镁、锌的质量比为56∶24∶65典例1B解析：铁、镁、锌三种金属分别和等体积，等浓度的盐酸反应，反应的本质都是金属失去电子，溶液中氢离子得到电子生成氢气，故同温同压下，产生相同体积的氢气时，氢离子得到电子的数目必然相等，而这些电子均由金属提供，则参加反应的金属失去的电子数相等，故A正确；同温同压下，铁、镁、锌三种金属分别与同体积、同浓度的盐酸反应后，产生相同体积的氢气，设所需要的金属质量分别是x、y、z，则有x56×2＝y24×2＝z65×2，所以可得参加反应的金属质量比是56∶24∶65，故B错误，D正确；若相同条件下产生相同体积的氢气，设产生氢气的物质的量为1mol，则根据反应的关系式可知：所需Fe、Mg、Zn三种金属的物质的量之比为1mol∶1mol∶1mol＝1∶1∶1，故C正确。〔变式训练1〕(2019·武汉高一检测)用28g铁跟足量的稀硫酸反应，可制得氢气xmol，现需用20g氢气填充气球，需要消耗ymol铁，则x、y分别为()A．0.50.5B．110C．11D．0.510D解析：反应的化学方程式Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，则有x＝2856＝0.5，y＝202＝10。问题探究：思考化学计算中经常遇到的以下几种问题：1．遇到连续发生的几个化学反应，求反应物与最终产物的量的关系，若按照每个反应计算一次，则计算量太大，有没有简单的办法呢？2．在铁与硫酸铜溶液反应中，若反应后固体质量增加0.8g，则参加反应的铁的质量是多少？探究提示：1.可用关系式法计算。根据几个方程式中各物质的计量系数找出关系式。2．用差量法计算。详见知识归纳总结。知识点2化学计算中常用的解题技巧知识归纳总结：1．关系式法：(1)理解。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”，然后进行求解即可。(2)一般方法。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。例如，把CO还原Fe2O3生成的CO2通入澄清的石灰水中，求生成沉淀的量。发生反应的化学方程式：3CO＋Fe2O3=====△2Fe＋3CO2，CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O则关系式为3CO～3CO2～3CaCO3，即CO～CaCO3。②根据原子守恒确定关系式。上述①中也可直接根据碳原子守恒得出CO～CaCO3。2．守恒法：质量守恒→反应前后元素质量、原子个数不变|得失电子守恒→还原剂失电子总数＝氧化剂得电子总数|电荷守恒→阳离子所带正电荷总数＝阴离子所带负电荷总数3．差量法：(1)理解。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。(2)方法。根据题意确定理论差量，结合题目实际差量，列出比例式，求出答案。如Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4固体质量增加56g64g64g－56g＝8gxmg则56gx＝8gmg＝x＝7mg。点拨：(1)根据化学方程式确定关系式时要找出方程式变化中的“中间量”，通过“中间量”找出“已知量”与“未知量”之间的关系。(2)溶液呈电中性是指溶液中阳离子所带的正电荷浓度和阴离子所带的负电荷浓度相等，而非阳离子浓度和阴离子浓度相等。(3)若是固体加热时有水和气体生成，则进行差量法计算时要注意此时固体减少的是气体和水蒸气的质量，不能漏掉水。(2019·合肥高一检测)5.3gNa2CO3恰好与20mL盐酸完全反应生成二氧化碳。(1)这种盐酸的物质的量浓度为_________________。(2)产生的CO2在标准状况下的体积是_________L。【延伸探究】(1)若原Na2CO3固体中混有NaHCO3，与足量盐酸反应，则产生二氧化碳的物质的量是增加还是减少？(2)若是10g碳酸钠与该盐酸反应，产生的二氧化碳气体的物质的量如何变化？典例25mol·L－11.12解析：5.3gNa2CO3的物质的量为5.3g106g·mol－1＝0.05mol，则：Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O1mol2mol1mol0.05moln(HCl)n(CO2)所以n(HCl)＝0.05mol×2＝0.1mol，n(CO2)＝0.05mol，故盐酸的物质的量浓度为0.1mol÷0.02L＝5mol·L－1，生成二氧化碳在标准状况下的体积为0.05mol×22.4L·mol－1＝1.12L。【延伸探究】(1)提示：碳酸氢钠与盐酸反应的化学方程式是NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O，故均为1g的碳酸钠消耗盐酸的物质的量是1106×2＝153mol，产生二氧化碳气体的物质的量是1106mol；而1g的碳酸氢钠消耗盐酸的物质的量是184mol，产生二氧化碳气体的物质的量是184mol，故混有碳酸氢钠时，盐酸过量，产生二氧化碳的物质的量增多。(2)提示：因例题中5.3g碳酸钠恰好与该盐酸反应，故加入10g碳酸钠时，碳酸钠过量，产生的二氧化碳气体取决于盐酸，故产生CO2气体的物质的量不变。〔变式训练2〕(2019·临沂高一检测)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∶1B．3∶4C．2∶3D．4∶3B解析：根据反应的化学方程式知：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑3Fe＋4H2O(g)=====△Fe3O4＋4H21molFe与盐酸反应生成1molH2，与水蒸气反应生成43molH2，故相同条件下，产生H2的体积比是3∶4。核心素养过量计算的常用方法和技巧物质发生化学反应按着一定量的关系进行，但题中若给出两个或两个以上反应物的量，解此类题应当先判断谁过量，