第4講-物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用(解析版)

第4講物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用本講·學(xué)習(xí)目標(biāo)1．掌握應(yīng)用物質(zhì)的量在化學(xué)方程式中進(jìn)行計(jì)算的方法。2．體會物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中重要應(yīng)用。新知·知識精講【知識點(diǎn)1】不同物質(zhì)相同物理量之間的計(jì)算關(guān)系1．實(shí)例分析3H2＋N2eq\o(,\s\up11(高溫、高壓),\s\do4(催化劑))2NH3系數(shù)之比3∶1∶2分子數(shù)之比3∶1∶2擴(kuò)大NA倍3NA∶NA∶2NA物質(zhì)的量之比3mol∶1mol∶2mol標(biāo)況下氣體體積67.2L∶22.4L∶44.8L質(zhì)量比6g∶28g∶34g2．計(jì)算依據(jù)(1)化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，等于各物質(zhì)的微粒數(shù)之比，等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比，也等于相同狀況下對應(yīng)氣體的體積之比。(2)化學(xué)方程式中各物質(zhì)的質(zhì)量之比等于各物質(zhì)總的相對式量之比。3．想一想？1．化學(xué)方程式表示了反應(yīng)物和生成物哪些量的關(guān)系？【答案】化學(xué)方程式除可以表示反應(yīng)物、生成物的粒子數(shù)目關(guān)系和質(zhì)量關(guān)系外，還可以表示它們的物質(zhì)的量關(guān)系，如H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2HCl可表示1molH2與1molCl2完全反應(yīng)生成2molHCleq\o(。,\s\do4(,))【課堂練習(xí)】1．醫(yī)療上頗為流行的“理療特效熱”，就是利用鐵緩慢氧化放出均勻、穩(wěn)定的熱，使患處保持溫?zé)釥顟B(tài)。若56g鐵粉完全氧化成氧化鐵，需要消耗氧氣的質(zhì)量為()A．24g B．32gC．21g D．16g【答案】A2．對于反應(yīng)2CO＋O2=2CO2，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，44.8LCO與足量的O2發(fā)生反應(yīng)生成的CO2分子個數(shù)是_________。（請寫出計(jì)算過程）【答案】生成的二氧化碳分子個數(shù)為1.20×1023【解析】4.48L一氧化碳的物質(zhì)的量為：n(CO)＝eq\f(VCO,Vm)＝eq\f(4.48L,22.4L·mol－1)＝0.2mol2CO＋O2=2CO2220.2moln(CO2)eq\f(2,0.2mol)＝eq\f(2,nCO2)n(CO2)＝0.2mol0.2molCO2分子個數(shù)[N(CO2)]為：N(CO2)＝n(CO2)×NA＝0.2mol×6.02×1023mol－1＝1.20×1023【知識點(diǎn)2】不同物質(zhì)不同物理量之間的計(jì)算關(guān)系1．以“物質(zhì)的量”為中心常用計(jì)量之間的換算關(guān)系2．不同物質(zhì)不同物理量之間的比例關(guān)系aA(s)＋bB(aq)=cC(g)＋dD(g)a·MAgbmolc·22.4Ld·NAm(A)n(B)V(C)N(D)則有：比例關(guān)系：eq\f(a·MAg,mA)＝eq\f(bmol,nB)＝eq\f(c·22.4L,VC)＝eq\f(d·NA,ND)即：化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物和生成物的量成正比例關(guān)系。單位關(guān)系：上下相同，左右相當(dāng)。3．物質(zhì)的量應(yīng)用于化學(xué)方程式計(jì)算的基本步驟【課堂練習(xí)】1．1.15g金屬鈉跟水反應(yīng)，得到100mL溶液，試計(jì)算：(1)生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積___________。(2)反應(yīng)后所得溶液的物質(zhì)的量濃度___________。（請寫出計(jì)算過程）【答案】(1)0.56L(2)0.5mol·L－1【解析】設(shè)生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積為V，物質(zhì)的量濃度為c。2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑2×23g2mol22.4L1.15g0.1L×cVeq\f(2×23g,1.15g)＝eq\f(2mol,0.1L×c)＝eq\f(22.4L,V)V＝eq\f(22.4L×1.15g,2×23g)＝0.56L，c＝eq\f(2mol×1.15g,2×23g×0.1L)＝0.5mol·L－1。2．把1.1g鐵、鋁混合物溶于200mL5mol·L－1鹽酸中，反應(yīng)后鹽酸的濃度變?yōu)?.6mol·L－1(溶液體積變化忽略不計(jì))。求：(1)反應(yīng)中消耗HCl的物質(zhì)的量。(2)該混合物中鋁、鐵的物質(zhì)的量。（請寫出計(jì)算過程）【答案】(1)消耗HCl的物質(zhì)的量：0.2L×5mol·L－1－0.2L×4.6mol·L－1＝0.08mol。(2)設(shè)Al、Fe的物質(zhì)的量分別為x、y。2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑2mol6molx3xFe＋2HCl=FeCl2＋H2↑1mol2moly2yeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(27g·mol－1×x＋56g·mol－1×y＝1.1g,3x＋2y＝0.08mol))解之，得x＝0.02mol，y＝0.01mol。歸納總結(jié)有關(guān)混合物反應(yīng)的計(jì)算方法設(shè)出混合物中各物質(zhì)的物質(zhì)的量分別為x、y、z，按照化學(xué)方程式的量的關(guān)系，并用x、y、z表示，列出方程組解答。eq\o(,,\s\do4(,))3．將11.2g鐵粉投入到盛有500mL2mol·L－1稀鹽酸的燒杯中發(fā)生反應(yīng)，計(jì)算在標(biāo)準(zhǔn)狀況下生成_________LH2。（請寫出計(jì)算過程）【答案】4.48L【解析】由于兩種反應(yīng)物的量都是已知的，所以應(yīng)首先判斷哪種物質(zhì)過量，然后再按完全反應(yīng)的物質(zhì)的量進(jìn)行計(jì)算。500mL2mol·L－1的稀鹽酸中含有HCl的物質(zhì)的量為0.5L×2mol·L－1＝1mol，設(shè)鹽酸完全反應(yīng)時需要鐵粉的質(zhì)量為x，則有：Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑56g2molx1mol56g/x＝2mol/1mol，x＝28g。由此說明鹽酸過量，應(yīng)根據(jù)鐵粉的量計(jì)算生成H2的體積，則有：Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑56g22.4L11.2gV(H2)56g/11.2g＝22.4L/V(H2)，V(H2)＝4.48L。歸納總結(jié)(1)過量反應(yīng)的計(jì)算原則物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)是按化學(xué)方程式確定的比例關(guān)系進(jìn)行的，若題目給出兩個或兩個以上反應(yīng)物的量，則應(yīng)先判斷反應(yīng)物誰過量，然后按不足量的反應(yīng)物的量進(jìn)行計(jì)算。(2)過量物質(zhì)的判斷方法①先求出給定反應(yīng)物的物質(zhì)的量之比，再與化學(xué)方程式中相應(yīng)反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比作比較進(jìn)行過量判斷。②假設(shè)其中一種反應(yīng)物的量不足，完全反應(yīng)，求出另一反應(yīng)物的量，然后把另一反應(yīng)物的所求量與已知量相比較，若小于已知量，說明假設(shè)正確；若大于已知量，說明假設(shè)不正確。鞏固·課后精練1．等物質(zhì)的量的鐵分別與足量的鹽酸、水蒸氣在一定條件下充分反應(yīng)，則在相同的條件下，產(chǎn)生氫氣的體積比是()A．1∶1 B．3∶4C．2∶3 D．4∶3【答案】B【解析】由化學(xué)方程式得如下關(guān)系：Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑①1molVL3Fe＋4H2O(g)=Fe3O4＋4H2②3mol4VL①式中3molFe產(chǎn)生3VLH2，②式中3molFe產(chǎn)生4VLH2，故氫氣的體積比為3∶4。2．使相同物質(zhì)的量濃度的NaCl、MgCl2、AlCl3溶液中的Cl－完全沉淀時，若用去相同濃度的AgNO3溶液的體積比為3∶2∶1，則上述三種溶液的體積比是()A．9∶4∶1 B．3∶2∶1C．6∶3∶2 D．9∶3∶1【答案】D【解析】設(shè)V(NaCl)＝V1，V(MgCl2)＝V2，V(AlCl3)＝V3NaCl＋AgNO3=AgCl↓＋NaNO3cV1molcV1molMgCl2＋2AgNO3=2AgCl↓＋Mg(NO3)2cV2mol2cV2molAlCl3＋3AgNO3=3AgCl↓＋Al(NO3)3cV3mol3cV3mol由題意可知，cV1∶2cV2∶3cV3＝3∶2∶1，故V1∶V2∶V3＝9∶3∶1。]3．鋁、鈉混合物投入足量的水中，充分反應(yīng)后，得到澄清溶液，并收集到4.48LH2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，若鈉的物質(zhì)的量為0.1mol，則鋁的物質(zhì)的量為()A．0.2mol B．0.1molC．0.05mol D．0.025mol【答案】B【解析】0.1molNa產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量為0.05mol，生成0.1molNaOH，而反應(yīng)共釋放H2為4.48L/22.4L·mol－1＝0.2mol，因此Al與NaOH反應(yīng)放出0.15molH2，2Al～3H223x0.15molx＝0.1mol。4．2mol·L－1的鹽酸和硫酸各100mL，分別加入等質(zhì)量的鐵粉，反應(yīng)后生成的氣體質(zhì)量比為2∶3，則加入的鐵粉的物質(zhì)的量為()A．0.05mol B．0.075molC．0.15mol D．0.2mol【答案】C【解析】n(HCl)＝0.2mol，n(H2SO4)＝0.2mol，若酸均不足，即酸完全反應(yīng)，則生成H2的質(zhì)量比為1∶2，若酸均過量，即金屬完全反應(yīng)，則生成H2的質(zhì)量比為1∶1。題中生成H2的質(zhì)量比為2∶3，說明鹽酸不足，硫酸過量。根據(jù)鹽酸中HCl的物質(zhì)的量可求出與鹽酸反應(yīng)生成的H2為0.1mol，則與H2SO4反應(yīng)生成的H2為0.15mol，故加入的鐵粉為0.15mol。5．相同質(zhì)量的Mg和Al分別與足量的鹽酸反應(yīng)，所生成的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積之比為()A．2∶3 B．1∶1C．3∶4 D．24∶27【答案】C【解析】設(shè)Mg、Al的質(zhì)量均為m，可由化學(xué)方程式計(jì)算：Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑24g1molmn1(H2)則n1(H2)＝eq\f(m,24)mol2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑54g3molmn2(H2)則n2(H2)＝eq\f(3m,54)mol＝eq\f(m,18)mol，則生成的H2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積之比＝物質(zhì)的量之比＝eq\f(m,24)∶eq\f(m,18)＝3∶4。6．將5g鎂、鋅、鐵三種金屬的混合物投入40mL稀硫酸中，恰好完全反應(yīng)，生成的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是2.8L，則這三種金屬的物質(zhì)的量之和為()A．0.25mol B．0.125molC．0.1mol D．0.5mol【答案】B【解析】Mg、Zn、Fe均用R表示，這三種金屬與稀硫酸反應(yīng)符合通式R＋H2SO4=RSO4＋H2↑，故這三種金屬的物質(zhì)的量之和等于氫氣的物質(zhì)的量，為eq\f(2.8L,22.4L·mol－1)＝0.125mol。7．200mL0.5mol·L－1的鹽酸與14.3gNa2CO3·xH2O恰好完全反應(yīng)生成CO2，則x為()A．5 B．6C．9 D．10【答案】D【解析】二者恰好完全反應(yīng)生成CO2的化學(xué)方程式為2HCl＋Na2CO3·xH2O=2NaCl＋CO2↑＋(x＋1)H2O，則n(Na2CO3·xH2O)＝eq\f(1,2)×0.5mol·L－1×0.2L＝0.05mol，即106＋18x＝eq\f(14.3,0.05)，解得x＝10。]8．在一定條件下7g炭粉與14g氧氣完全反應(yīng)生成21g氧化物，則生成物中CO與CO2的物質(zhì)的量之比是()A．1∶1 B．2∶1C．2∶3 D．3∶2【答案】A【解析】設(shè)生成物中CO與CO2的物質(zhì)的量分別為x、y，則x＋y＝eq\f(7,12)，x＋2y＝eq\f(14,16)(或28x＋44y＝21)，解得x＝eq\f(7,24)mol，y＝eq\f(7,24)mol。9．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，5.6L氯氣和6.72L氫氣的混合氣體充分反應(yīng)后，所得混合氣體若用2.50mol·L－1的NaOH溶液完全吸收，則需要NaOH溶液的體積為_________mL。【答案】200【解析】n(Cl2)＝eq\f(5.6L,22.4L·mol－1)＝0.25mol；n(H2)＝eq\f(6.72L,22.4L·mol－1)＝0.3mol。由H2＋Cl2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))2HCl可知H2過量0.05mol，由Cl2的物質(zhì)的量0.25mol可求出生成的HCl為0.5mol。再根據(jù)HCl＋NaOH=NaCl＋H2O，可確定需要NaOH的物質(zhì)的量為0.5mol。故所需NaOH溶液的體積為：eq\f(0.5mol,2.50mol·L－1)＝0.2L，即200mL。10．過氧化鈉能與水發(fā)生反應(yīng)，某同學(xué)欲用該反應(yīng)制取標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣1.12L。(1)計(jì)算至少需要稱取過氧化鈉的質(zhì)量為_________________________。(2)反應(yīng)后生成NaOH的物質(zhì)的量是_____________________________。【答案】(1)7.8g(2)0.2mol【解析】2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑(2×78)g4mol22.4Lm(Na2O2)n(NaOH)1.12Leq\f(2×78g,mNa2O2)＝eq\f(22.4L,1.12L)，m(Na2O2)＝7.8g，eq\f(4mol,nNaOH)＝eq\f(22.4L,1.12L)，n(NaOH)＝0.2mol。11．(1)等物質(zhì)的量的鈉、鎂、鋁分別與足量鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生的氫氣在相同條件下的體積比為_________。(2)等質(zhì)量的鈉、鎂、鋁分別與足量鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生的氫氣在相同條件下的體積比為_________。(3)將物質(zhì)的量均為0.2mol的鈉、鎂、鋁分別投入100mL1mol·L－1的鹽酸中，三者產(chǎn)生的氫氣在相同條件下的體積比為_________?！敬鸢浮?1)1∶2∶3(2)eq\f(1,23)∶eq\f(1,12)∶eq\f(1,9)(或36∶69∶92)(3)2∶1∶1【解析】(1)金屬完全反應(yīng)，令金屬的物質(zhì)的量均為1mol，根據(jù)得失電子守恒，Na反應(yīng)生成氫氣的物質(zhì)的量為eq\f(1mol×1,2)＝0.5mol，Mg反應(yīng)生成氫氣的物質(zhì)的量為eq\f(1mol×2,2)＝1mol，Al反應(yīng)生成氫氣的物質(zhì)的量為eq\f(1mol×3,2)＝1.5mol，相同條件下，氣體體積之比等于物質(zhì)的量之比，則等物質(zhì)的量的Na、Mg、Al生成氫氣體積之比＝0.5mol∶1mol∶1.5mol＝1∶2∶3。(2)金屬完全反應(yīng)，令金屬的質(zhì)量均為1g，則利用反應(yīng)關(guān)系式：2Na～H2↑4621gm列比例式可得：m＝eq\f(1g×2,46)＝eq\f(1,23)g；同理可得1gMg、Al反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量分別為eq\f(1,12)g、eq