3.2.2 物质的量在化学方程式计算中的应用(精品学案)-2022-2023学年高一化学同步学习高效学讲练(人教版2019必修第一册).docx
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- 3.2.2 物质的量在化学方程式计算中的应用精品学案-2022-2023学年高一化学同步学习高效学讲练人教版2019必修第一册 3.2 物质 化学方程式 计算 中的 应用 精品 2022 2023
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1、2022-2023学年高一化学同步学习高效学讲练(精品学案)第三章 铁 金属材料第二节 金属材料第2课时 物质的量在化学方程式计算中的应用课程学习目标1.基于物质的量认识化学变化;2.掌握物质的量在化学方程式计算中的应用。学科核心素养1.知道物质发生化学变化过程中各物理量的关系,并能够进行相关计算,培养“变化观念与平衡思想”。2.通过对化学反应进行定量的计算,能够培养学生的“科学态度和社会责任”。【知识回顾】以物质的量为中心的计算【知识归纳总结】 物质的量与其他物理量之间的计算公式(1)已知物质的质量m(B),n(B) 。(2)已知标准状况时的气体体积VB(g),n(B) 。(3)已知物质的粒
2、子数N(B),n(B)。(4)已知溶液中溶质的物质的量浓度c(B),n(B)c(B)V。【新知学习】一物质的量在化学方程式中的应用物质是由原子、分子、离子等粒子构成的,物质之间的化学反应也是粒子按照一定的数目关系进行的。化学方程式中的化学计量系数可以明确表示出化学反应中粒子之间的数目关系。2Na 2H2O = 2NaOHH2 2 2 2 1 26.02102326.02102326.02102316.021023 2 mol 2 mol 2 mol 1 mol结论:化学方程式中各物质的化学计量数之比等于粒子个数之比,也等于各物质的物质的量之比,对于有气体参与的反应还等于体积之比。【例题1】将0
3、.46g金属钠加入足量水中充分反应,测得反应后溶液的体积为200mL。试计算:(1)反应生成的氢气在标准状况下的体积为多少毫升? _(2)反应所得NaOH溶液的物质的量浓度是多少?_【答案】224mL 0.1mol/L 【解析】(1)根据2Na+2H2O=2NaOH+H2,0.46g金属钠即0.02mol,与足量的水可生成0.01mol氢气,标况下,V(H2)=0.01mol22.4L/mol=0.224L,即224mL;(2)0.02molNa与水反应可生成0.02molNaOH,c(NaOH)=0.1mol/L。二化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系 2COO2 2CO2化学计量数 2
4、 1 2扩大NA倍 2NA NA 2NA物质的量 2 mol 1 mol 2 mol质量 56 g 32 g 88 g 44.8 L 22.4 L 44.8 L1物质的量应用于化学方程式计算的基本步骤转:将已知物理量转化为物质的量设:设所求物质的物质的量为n(B)写:写出相关的化学方程式标:在相关物质化学式下面标出已知量和未知量列:列出比例式解:根据比例式求解答:简明的写出答案2计算过程中的注意事项(1)书写格式规范化:在根据化学方程式计算的过程中,各物理量、物质名称、公式等尽量用符号表示,且数据的运算要公式化并带单位。(2)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
5、,要注意两个量的单位要“上下一致,左右相当”,且单位要注明。(3)如果两种反应物的量都是已知的,求解某种产物的量时,必须先判断哪种物质过量,然后根据不足量的物质进行计算。【例题2】向500 mL NaOH溶液中投入10.8 g Al,二者恰好完全反应后,2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。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_。【答案】(1)0.4 mol(2)0.4 mol0.8 mol/L (3)13.44 L【解析】(1)n(Al)0.4 mol。(2)设参加反应的NaOH物质的
6、量是n。则2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22204 mol n则,n0.4 mol,c(NaOH)0.8 mol/L。(3)设生成标准状况下H2的体积是V。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H22 mol322.4 L04 molVV13.44 L。【点睛】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。【知识进阶】化学计算中常用的解题方法 (1)关系式法当已知量和未知量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”。根据化学方程
7、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。根据原子守恒确定关系式。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:a.写出反应方程式:3COFe2O32Fe3CO2,CO2Ca(OH)2=CaCO3H2Ob列关系式3CO3CO23CaCO3,即COCaCO3。(2)守恒法电子守恒:氧化还原反应中得电子总数等于失电子总数。电荷守恒:电解质溶液中,阳离子所带正电荷总数阴离子所带负电荷总数;离子方程式中,反应物所带电荷总数生成物所带电荷总数。(3)差量法原理:根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化,找出“理论差量”,如反应前后的质量、物质的量
8、、气体体积等。结合题目实际差量列出比例式进行解答。示例:2Na2O22CO2=2Na2CO3 O2固体差值 2 mol 2106 g 1 mol 228 g n(Na2O2) m(Na2CO3) n(O2) 5.6 g则:【例题3】将2.3 g钠投入97.8 g水中,反应完毕后,得到100 mL溶液,计算:(1)产生的氢气在标准状况下的体积。(2)所得氢氧化钠溶液的溶质质量分数。(3)所得氢氧化钠溶液中溶质的物质的量浓度。【答案】(1)1.12 L(2)4%(3)1 molL1【解析】(1)2.3 g Na的物质的量为0.1 mol,则2Na2H2O=2NaOHH22 mol 22.4 L 0
9、.1 mol V(H2)产生的氢气在标准状况下的体积V(H2)1.12 L。(2)0.1 mol Na完全反应生成0.1 mol NaOH,氢氧化钠的质量为40 gmol10.1 mol4 g,所得溶液质量为100 g,则所得溶液中氢氧化钠的质量分数为100%4%。(3)所得氢氧化钠溶液的物质的量浓度为1 molL1。【点拨】解答本题要注意以下两点:(1)明确题目中涉及的化学反应。(2)明确相关的物理量和计算方法,利用相关的化学方程式计算。【效果检测】1(2021青铜峡市高级中学高一学业考试)6.5 g的锌片置于足量的稀盐酸中完全反应方程式为Zn+2HCl=ZnCl2+H2,产生的气体在标准状
10、况下的体积是A2.24 mLB22.4 mLC224 mLD2240 mL【答案】D【详解】6.5 g Zn的物质的量n(Zn)=0.1 mol,根据方程式可知0.1 mol Zn反应产生0.1 mol H2,其在标准状况下的体积V(H2)=0.1 mol22.4 L/mol=2.24 L=2240 mL,故合理选项是D。2(2021江苏高一期中)常温下,将0.23g金属钠投入100mL水中充分反应。下列说法正确的是A0.23g金属钠中所含电子的总物质的量为0.01molB消耗水的质量为0.36gC所得NaOH的物质的量为0.01molD生成气体的体积为0.112L【答案】C【详解】A0.23
11、g金属钠的物质的量为=0.01mol,所含电子的总物质的量为0.01mol11=0.11mol,故A错误;B由方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2可知,0.01molNa消耗0.01molH2O,质量为0.01mol18g/mol=0.18g,故B错误;C由方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2可知,0.01molNa反应完生成0.01mol NaOH,故C正确;D由方程式2Na+2H2O=2NaOH+H2可知,0.01molNa反应完生成0.005mol氢气,该选项没有说明是否为标况,不能计算生成氢气的体积,故D错误;故选C。3将2.3g金属钠放入100g水中,完全反应后溶液的质量分数
12、为A100B100C100D100【答案】D【详解】2.3g钠的物质的量是0.1mol,根据2Na+2H2O=2NaOH+H2可知生成氢氧化钠是0.1mol,质量是4g,氢气是0.05mol,氢气质量是0.1g,所以完全反应后溶液的质量分数为,答案选D。4(2020广州市南武中学高一月考)一块表面已被氧化为Na2O的钠块10.8g,将其投入100g水中,产生0.2gH2,则这块钠表面的氧化钠的质量为A9.2gB10.6gC6.2gD4.6g【答案】C【详解】一块表面己被缓慢氧化的金属钠,其质量为10.8g,投入100g水中,发生反应:Na2O+H2O2NaOH,2Na+2H2O2NaOH+H2
13、;收集到氢气02g,则n(H2)0.2g2g/mol0.1mol,根据方程式的关系可知n(Na)2n(H2)0.2mol,m(Na)0.2mol23g/mol4.6g,所以氧化钠的质量是10.8g-4.6g6.2g;故答案为C。5在一定温度和压强下,20mlX2气体与30mlY2气体恰好完全反应,生成20ml气体化合物Z,则Z的化学式可能是AX2Y3BXYCX3YDXY3【答案】A【详解】在一定温度和压强下,20mlX2气体与30mlY2气体恰好完全反应,生成20ml气体化合物Z,假设气体摩尔体积为Vm,则mol X2气体与mol Y2气体恰好完全反应,生成mol气体化合物Z,根据原子守恒可知
14、,Z的化学式为X2Y3,故答案选A。6(2021吉林长春市长春外国语学校高一期末)250mL 2mol/L的稀盐酸与一定量的铁屑充分反应,铁屑全部溶解,生成标准状况下1.12L的氢气,则参加反应的铁屑的质量是A2.8gB5.6gC11.2gD78.4g【答案】A【详解】铁与稀盐酸反应过程中Fe作还原剂,HCl作氧化剂,Fe元素化合价由0升高至+2,H元素化合价由+1降低至0,根据化合价升降守恒及原子守恒可列出关系式为Fe2H+H2,生成H2的物质的量为=0.05mol,稀盐酸中氢离子的物质的量为0.25L2mol/=0.5mol,则氢离子过量,则消耗Fe的物质的量为0.05mol,Fe的质量为
15、0.05mol56g/mol=2.8g,故答案为A。7(2021河南宏力学校高一期末)标准状况下,把4.48 L CO2通过一定量的过氧化钠固体后收集到3.36 L气体,则这3.36 L气体 的质量是A4.8 gB5.4 gC6.0 gD6.6 g【答案】C【详解】令参加反应的CO2气体的体积为a,生成的O2的体积为b,则:解得:a=2.24L,b=1.12L生成氧气的体积1.12L,小于3.36L,故二氧化碳有剩余,所以:3.36L气体中CO2体积为4.48L-2.24L=2.24L,O2的体积为1.12L,所以3.36L气体的质量为:;答案选C。8(2021云南高一期末)A、B两个烧杯中分
16、别盛有浓度和体积均相同(100ml 3mol/L)的稀盐酸和氢氧化钠溶液,向两烧杯中分别加入等质量的铝粉,反应结束后测得生成的气体体积比为A:B,则加入铝粉的质量为A7gB6gC4gDg【答案】C【详解】盐酸和氢氧化钠溶液中溶质的物质的量均为0.1L3mol/L=0.3mol,又两烧杯中分别加入等质最的铝粉,反应结束后测得生成的气体体积比为A:B=1:2,设铝与酸反应时酸完全反应,生成的氢气的物质的量为x,则:,解得x=0.15mol;一定条件下,气体的物质的量之比等于体积之比,则碱与金属铝反应生成的氢气的物质的量为0.15mol2=0.3mol;碱与金属铝反应时铝完全反应,设与碱反应的铝的物
17、质的量为y,则:,解得y=0.2mol,则铝的质量为0.2mol27g/mol=5.4g,故答案为C。9将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol/L的FeCl3溶液中,充分反应后,其结果是:A铁剩余,溶液呈浅绿色B往溶液中滴入无色KSCN溶液,显红色CFe2+和Fe3+物质的量的比为1:6D氧化产物和还原产物的物质的量比为2:5【答案】B【分析】1.12 g铁的物质的量是n(Fe)=0.02 mol;25 mL 2 mol/L的FeCl3溶液中含有溶质的物质的量n(FeCl3)=2 mol/L0.025 L=0.05 mol,根据二者反应方程式:2FeCl3+Fe=3FeCl2,可知二者反
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