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1、第二节第二节金属材料金属材料第第2课时物质的量在化学方程式课时物质的量在化学方程式计算中的应用计算中的应用课标定课标定位位1.会叙述化学计算中的常用方法会叙述化学计算中的常用方法2.掌握物质的量在化学方程式计算中的一般步骤和方法掌握物质的量在化学方程式计算中的一般步骤和方法素养阐释素养阐释能通过分析、推理等方法认识物质的量在化学方程式计算能通过分析、推理等方法认识物质的量在化学方程式计算中的应用中的应用,建立认知模型建立认知模型,并能运用模型解答化学计算问题并能运用模型解答化学计算问题 自主自主预习预习新知导学新知导学1.物质的量与各物质的量与各物理量物理量之间的关系之间的关系(1)图示关系图
2、示关系:(2)计算公式计算公式:已知溶液中的物质的量浓度已知溶液中的物质的量浓度: n(B)=c(B)VB(aq) 。 2.物质的量在化学方程式计算中的应用物质的量在化学方程式计算中的应用(NA表示阿伏加德罗表示阿伏加德罗常数的数值常数的数值)【自主思考】【自主思考】 物质的量能否应用到离子方程式的计算中物质的量能否应用到离子方程式的计算中?提示提示:离子方程式中各种粒子离子方程式中各种粒子(包括离子、分子等包括离子、分子等)也是按照也是按照一定物质的量之比反应的一定物质的量之比反应的,故物质的量同样适用于离子方程故物质的量同样适用于离子方程式的计算。式的计算。【效果自测】【效果自测】 1.判
3、断正误判断正误,正确的画正确的画“ ”,错误的画错误的画“”。(1)物质在发生化学反应时物质在发生化学反应时,它们的质量不一定相等它们的质量不一定相等,但物质但物质的量一定相等。的量一定相等。()(2)物质在发生化学反应时物质在发生化学反应时,它们的质量比等于化学方程式它们的质量比等于化学方程式中化学计量数之比。中化学计量数之比。()(3)物质在发生化学反应时物质在发生化学反应时,它们的物质的量之比等于化学它们的物质的量之比等于化学方程式中化学计量数之比。方程式中化学计量数之比。() (4)化学方程式化学方程式4Na+O22Na2O可表示可表示4 mol Na与与1 mol O2反应生成反应生
4、成2 mol Na2O。()(5)根据离子方程式根据离子方程式Mg+2H+Mg2+H2可知可知1 g镁与足量镁与足量氢离子反应可生成氢离子反应可生成1 mol氢气。氢气。()(6)化学反应前后质量和物质的量均守恒。化学反应前后质量和物质的量均守恒。() 2.1.15 g钠与水反应钠与水反应,得到得到100 mL溶液溶液,试计算试计算:(1)生成的气体在标准状况下的体积生成的气体在标准状况下的体积;(2)反应后所得溶液中溶质的物质的量浓度。反应后所得溶液中溶质的物质的量浓度。(1)2Na+2H2O2NaOH+H2 2 mol 22.4 L 0.05 mol V(H2)(2)2Na+2H2O2Na
5、OH+H2 2 mol 2 mol 0.05 mol n(NaOH)答答:(1)生成的气体在标准状况下的体积为生成的气体在标准状况下的体积为0.56 L;(2)反应后所得溶液中溶质的物质的量浓度为反应后所得溶液中溶质的物质的量浓度为0.5 molL-1。3.将将5.4 g Al投入足量的投入足量的NaOH溶液中溶液中,计算生成计算生成H2的体积的体积(标准状况标准状况)和消耗和消耗NaOH的物质的量。的物质的量。(写出解题步骤写出解题步骤)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H22 mol2 mol 3 mol0.2 mol n(NaOH) n(H2)n(NaOH)=0.2 mol,
6、n(H2)=0.3 mol,V(H2)=0.3 mol22.4 Lmol-1=6.72 L。答答:生成生成H2的体积为的体积为6.72 L,消耗消耗NaOH的物质的量为的物质的量为0.2 mol。 合作合作探究探究释疑解惑释疑解惑探究任务探究任务1 物质物质的量应用于化学方程式的计算的量应用于化学方程式的计算问题引领问题引领1.“化学反应前后质量守恒化学反应前后质量守恒,那么物质的量也一定守恒那么物质的量也一定守恒!”这种这种说法正确吗说法正确吗?提示提示:错误。化学方程式错误。化学方程式中中各各物质的物质的量之比物质的物质的量之比等于等于各各物质化学计量数之比物质化学计量数之比,所所以以化学
7、反应前后物质的化学反应前后物质的量量可能可能增大增大,可能减小可能减小,也可能不变。也可能不变。2.根据化学方程式计算根据化学方程式计算,各物质对应的各物理量的单位左右、各物质对应的各物理量的单位左右、上下都必须相同吗上下都必须相同吗?提示提示:不一定不一定,由于同一物质的质量与其物质的量成正比关由于同一物质的质量与其物质的量成正比关系系,同种状况下同种状况下,气体体积与物质的量成正比关系气体体积与物质的量成正比关系,因此根据化因此根据化学方程式计算时学方程式计算时,各物质对应的各物理量的单位上、下都必各物质对应的各物理量的单位上、下都必须一致须一致,左、右相互对应即可。左、右相互对应即可。归
8、纳提升归纳提升1.化学计算的基本化学计算的基本步骤步骤2.物质的量应用于化学计算的基本方法物质的量应用于化学计算的基本方法(1)把已知物的物理量转化为物质的量把已知物的物理量转化为物质的量;(2)根据化学方程式或关系式根据化学方程式或关系式,根据已知物的物质的量求出根据已知物的物质的量求出未知物的物质的量未知物的物质的量;(3)把未知物的物质的量转化为未知物的所求物理量。把未知物的物质的量转化为未知物的所求物理量。(1)化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物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质的量之比,而非质量之比。而非质量之比。(2)计算时计算时,各种物质不
9、一定要用物质的量表示各种物质不一定要用物质的量表示,也可以用质也可以用质量表示量表示,气态物质还可以用体积表示气态物质还可以用体积表示,但要注意物质的量与其但要注意物质的量与其他各物理量之间的换算关系他各物理量之间的换算关系;具体选用什么物理量具体选用什么物理量,应该根据应该根据题中的实际情况而定。题中的实际情况而定。(3)在化学方程式下面列出的各量在化学方程式下面列出的各量,同种物质的单位一定要同种物质的单位一定要相同相同,不同物质的单位可同可不同不同物质的单位可同可不同,但要对应。但要对应。典型例题典型例题【例题【例题1】 将将2.3 g钠投入钠投入97.8 g水中水中,反应完毕后反应完毕
10、后,得到得到100 mL溶液溶液,求求:(1)产生的氢气在标准状况下的体积为产生的氢气在标准状况下的体积为 ;(2)所得氢氧化钠溶液的溶质质量分数为所得氢氧化钠溶液的溶质质量分数为 ;(3)所得氢氧化钠溶液的物质的量浓度为所得氢氧化钠溶液的物质的量浓度为;(4)在在K2Cr2O7+14HCl(浓浓)2KCl+3Cl2+7H2O+2CrCl3的的反应中反应中,有有0.3 mol电子转移时生成电子转移时生成Cl2的体积为的体积为(标准标准状况状况),被氧化的被氧化的HCl的物质的量为的物质的量为。 答案答案:(1)1.12 L(2)4%(3)1 molL-1(4)3.36 L0.3 mol解析解析
11、:(1)2.3 g Na的物质的量的物质的量为为 2Na+2H2O2NaOH+H22 mol 22.4 L0.1 mol V(H2)生成的氢气在标准状况下的体积为生成的氢气在标准状况下的体积为(2)0.1 mol Na完全反应生成完全反应生成0.1 mol NaOH和和0.05 mol H2,氢氢氧化钠的质量为氧化钠的质量为40 gmol-10.1 mol=4 g,所得溶液质量为所得溶液质量为2.3 g+97.8 g-2 gmol-10.05 mol=100 g,则所得溶液中氢氧化钠则所得溶液中氢氧化钠的质量分数的质量分数为为 100%=4%。(4)反应中反应中Cl元素化合价由元素化合价由-1
12、价升高到价升高到0价价,若转移了若转移了0.3 mol电子电子,则生成氯气的物质的量则生成氯气的物质的量为为 =0.15 mol,在标准状况在标准状况下的体积为下的体积为0.15 mol22.4 Lmol-1=3.36 L;反应中反应中HCl被氧被氧化化,生成氯气生成氯气,被氧化的被氧化的HCl的物质的量为的物质的量为0.15 mol2=0.3 mol。有关物质的量的计算中的有关物质的量的计算中的“三个规范三个规范”(1)书写规范书写规范:各种符号的书写要规范各种符号的书写要规范,大写字母与小写字母大写字母与小写字母的意义各不相同。如的意义各不相同。如“M”表示摩尔质量表示摩尔质量,而而“m”
13、表示质量表示质量,“N”表示粒子数表示粒子数,而而“n”表示物质的量。表示物质的量。(2)符号规范符号规范:各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量用符号表示。如已知用符号表示。如已知NaOH溶液的体积和物质的量浓度溶液的体积和物质的量浓度,求求NaOH溶液的质量时就写成溶液的质量时就写成:m(NaOH)=c(NaOH) VNaOH(aq)M(NaOH)。(3)单位规范单位规范:把已知量代入计算式中计算时都要带单位且把已知量代入计算式中计算时都要带单位且单位要统一。单位要统一。【变式训练【变式训练1】 1.将将3.1 g Na2O 与与5.3 g Na2CO
14、3溶于水溶于水,向得向得到的溶液中加入到的溶液中加入100 mL盐酸盐酸,正好完全反应正好完全反应,并放出气体。则并放出气体。则:(1)Na2O的物质的量为的物质的量为;(2)放出气体的体积在标准状况下为放出气体的体积在标准状况下为;(3)盐酸中盐酸中c(HCl)=。 答案答案:(1)0.05 mol(2)1.12 L(3)2 molL-12.向向500 mL NaOH溶液中投入溶液中投入10.8 g Al,两者恰好完全反应两者恰好完全反应,计算计算:(1)Al的物质的量的物质的量;(2)参加反应的参加反应的NaOH的物质的量和溶液中的物质的量和溶液中NaOH的物质的的物质的量浓度量浓度;(3
15、)生成的生成的H2在标准状况下的体积。在标准状况下的体积。解解:(1)Al的摩尔质量是的摩尔质量是27 gmol-1, (2)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H22 20.4 mol n(NaOH)(3)2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2 2 mol322.4 L 0.4 mol V(H2)答答:(1)Al的物质的量为的物质的量为0.4 mol。(2)参加反应的参加反应的NaOH的物质的量为的物质的量为0.4 mol,NaOH的物质的的物质的量浓度为量浓度为0.8 molL-1。(3)生成的生成的H2在标准状况下的体积为在标准状况下的体积为13.44 L。探究任务
16、探究任务2 化学化学计算中的常用方法计算中的常用方法问题问题引领引领提示提示:方法一方法一:根据化学方程式得根据化学方程式得4FeS28SO28SO38H2SO4,即即FeS22H2SO4。方法二方法二:由硫元素守恒得由硫元素守恒得,FeS22H2SO4。2.将质量为将质量为100 g的铁棒插入的铁棒插入1 L 0.5 molL-1的的CuSO4溶液中溶液中,足够长的时间后足够长的时间后,铁棒的质量将变为多少铁棒的质量将变为多少?提示提示:可以采用差量法。设铁棒增大的质量为可以采用差量法。设铁棒增大的质量为x,则则Fe+CuSO4FeSO4+Cum56 g 1 mol 64 g 8 g 0.5
17、 mol xx=4 g,故铁棒质量变为故铁棒质量变为100 g+4 g=104 g。归纳提升归纳提升1.关系式法关系式法当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时,可直接确定可直接确定已知量物质和未知量物质之间的已知量物质和未知量物质之间的“关系式关系式”。(1)根据化学方程式确定关系式根据化学方程式确定关系式:写出发生反应的化学方程写出发生反应的化学方程式式,根据量的关系写出关系式。根据量的关系写出关系式。如如:把把CO还原还原Fe2O3生成的生成的CO2通入澄清石灰水中通入澄清石灰水中,求生成求生成沉淀的量。沉淀的量。则关系式为则关系式为3CO3CO2
18、3CaCO3,即即COCaCO3。(2)根据原子守恒确定关系式根据原子守恒确定关系式:上述例子中也可直接根据碳上述例子中也可直接根据碳原子守恒得出原子守恒得出COCaCO3。2.守恒法守恒法化学反应的实质是原子的重新组合化学反应的实质是原子的重新组合,依据质量守恒定律依据质量守恒定律,在在化学反应中存在一系列守恒关系化学反应中存在一系列守恒关系,如质量守恒、电荷守恒、如质量守恒、电荷守恒、电子得失守恒等电子得失守恒等,利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。(1)质量守恒质量守恒:化学反应前后各物质的质量总和不变。化学反应前后各物质的质量总和不变。(2)电荷
19、守恒电荷守恒:电荷守恒即对任一电中性的体系电荷守恒即对任一电中性的体系,如化合物、如化合物、混合物、溶液等混合物、溶液等,正电荷总数和负电荷总数相等。如正电荷总数和负电荷总数相等。如K2SO4和和NaCl的混合溶液中的混合溶液中,n(K+)+n(Na+)=2n( )+n(Cl-)。(3)电子得失守恒电子得失守恒:电子得失守恒是指在发生氧化还原反应电子得失守恒是指在发生氧化还原反应时时,氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数。如氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数。如反应反应2Al+6H+2Al3+3H2中中,2 mol Al失去失去6 mol电子电子,H+得得到到6 mol电子生
20、成电子生成3 mol H2。3.差量法差量法根据反应前后物质有关物理量发生的变化根据反应前后物质有关物理量发生的变化,找出所谓找出所谓“理论理论差量差量”,该差量的大小与反应物的有关量成正比。差量法就是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借助这种比例关系,解决问题的计算方法。解决问题的计算方法。如如Fe+CuSO4Cu+FeSO4固体质量增大固体质量增大 56 g 64 g 64 g-56 g=8 g x m g4.平均值法平均值法(1)摩尔电子质量摩尔电子质量:某物质在反应中转移某物质在反应中转移1 mol电子消耗该物电子消耗该物质的质量质的质量,如镁的摩尔电子质量
21、如镁的摩尔电子质量为为 gmol-1=12 gmol-1。(2)平均摩尔质量平均摩尔质量:两种或两种以上的物质的混合物中两种或两种以上的物质的混合物中,1 mol该混合物的质量。组分中一定有物质的摩尔质量大于平均摩该混合物的质量。组分中一定有物质的摩尔质量大于平均摩尔质量尔质量,一定有物质的摩尔质量小于平均摩尔质量。如一定有物质的摩尔质量小于平均摩尔质量。如25 g镁、镁、铁的混合物与足量盐酸反应产生铁的混合物与足量盐酸反应产生1 mol氢气氢气,则该混合物的平则该混合物的平均摩尔质量均摩尔质量为为 =25 gmol-1。典型例题典型例题【例题【例题2】 将某份铁铝合金样品均分为两份将某份铁铝
22、合金样品均分为两份,一份加入足量一份加入足量盐酸盐酸,另一份加入足量另一份加入足量NaOH溶液溶液,同温同压下产生的气体体同温同压下产生的气体体积比为积比为3 2,则样品中铁、铝物质的量之比为则样品中铁、铝物质的量之比为()A.3 2B.2 1C.3 4D.4 3答案答案:C解析解析:设每份铁铝合金样品中含铁、铝的物质的量分别为设每份铁铝合金样品中含铁、铝的物质的量分别为【变式训练【变式训练2】 等物质的量的常见金属等物质的量的常见金属A、B、C分别与足分别与足量的稀盐酸反应量的稀盐酸反应,所得氢气的体积依次为所得氢气的体积依次为V(A)、V(B)、V(C),已知已知V(B)=2V(C),且且
23、V(A)=V(B)+V(C),则在金属则在金属C的生成物中的生成物中,该金属的化合价为该金属的化合价为()A.+1价价B.+2价价C.+3价价 D.+4价价答案答案:A解析解析:V(B)=2V(C),V(A)=V(B)+V(C)=3V(C),根据得失电子守根据得失电子守恒恒,等物质的量的等物质的量的A失去的电子数为失去的电子数为C的的3倍倍,金属最外层电子金属最外层电子数一般数一般4,故故A的化合价为的化合价为C的的3倍倍,C的化合价只能为的化合价只能为+1价。价。【例题【例题3】 把足量的铁粉加入硫酸和硫酸铜的混合溶液中把足量的铁粉加入硫酸和硫酸铜的混合溶液中,充分反应后充分反应后,剩余金属
24、粉末的质量与原加入铁粉的质量相等剩余金属粉末的质量与原加入铁粉的质量相等,求原溶液中求原溶液中H+与与 的的物质的量浓度之比。物质的量浓度之比。解解:设原溶液中设原溶液中H2SO4和和CuSO4的物质的量分别为的物质的量分别为x、y。Fe +H2SO4FeSO4+H2m(固体质量减小固体质量减小)56 g1 mol 56 g x 56xFe + CuSO4FeSO4+Cu m(固体质量增大固体质量增大)56 g1 mol 64 g 8 g y 8y因为固体在反应前后质量相等因为固体在反应前后质量相等,所以所以m(减减)=m(增增)【变式训练【变式训练3】 将足量铁粉加入一定浓度的氯化铁和氯化将
25、足量铁粉加入一定浓度的氯化铁和氯化铜的混合溶液中铜的混合溶液中,充分反应后充分反应后,剩余固体的质量与加入铁粉的剩余固体的质量与加入铁粉的质量相同质量相同,求原溶液中氯化铜和氯化铁的物质的量浓度之比。求原溶液中氯化铜和氯化铁的物质的量浓度之比。解解:设设原溶液中原溶液中CuCl2和和FeCl3的物质的量分别为的物质的量分别为x、y。Cu2+FeFe2+Cum(固体质量增大固体质量增大)1 mol (64 g-56 g)=8 g x 8x2Fe3+Fe3Fe2+m(固体质量减小固体质量减小)2 mol 56 g y 28y反应前后固体质量相等得反应前后固体质量相等得:8x=28y,解得解得x y=28 8=7 2。答答:原溶液中氯化铜和氯化铁的物质的量浓度之比为原溶液中氯化铜和氯化铁的物质的量浓度之比为7 2。课课 堂堂 小小 结结1.有关化学方程式的计算的三个等式关系有关化学方程式的计算的三个等式关系各物质的化学计量数之比各物质的化学计量数之比=各物质的物质的量之比各物质的物质的量之比=各粒子各粒子的粒子数之比的粒子数之比=相同条件下的气体的体积之比。相同条件下的气体的体积之比。2.化学方程式的一般计算步骤化学方程式的一般计算步骤设设写写标标列列解解答答