高中化学总复习 物质的量在化学方程式计算中的应用教学案

江苏省邳州市第二中学高中化学总复习教学案：物质的量在化学方程式计算中的应用新课指南1.掌握物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积应用于化学方程式计算中的计算方法和格式.2.加深对物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积等概念的理解以及对化学反应规律的认识.3.培养综合运用知识的能力和综合计算能力.本节重点：物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积应用于化学方程式中的计算. 本节难点：物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积应用于化学方程式中的计算.教材解读精华要义相关链接1.化学方程式的意义化学方程式是用化学式表述化学反应事实的化学专业语言，它可以表示什么物质参加反应、反应的条件是什么以及生成了什么物质.它还可以表示反应物和生成物的质量之比、微粒个数之比、气体体积之比等含义.例如： 2H 2+O 2点燃=2H 2O(g)分子个数比 2 ： 1 ： 2 气体体积比 2 ： 1 ： 2物质质量比 4 g ： 32g ： 36 g2.物质(B)的物质的量与其他化学量之间的关系[说明] ①物质的量浓度(c)与溶质的质量分数(w)之间的关系为： c(B)=)()()([/1000B M B w aq B L mL ⨯⨯ρ或w(B)＝c(B)×)]([·1000)(1aq B L mL B M ρ⨯- ②重要的转换关系式： a.n ＝Mm b.n ＝AN N(N 表示微粒数，N A 表示阿伏加德罗常数) c.n ＝mV V(V m 表示标准状况下气体摩尔体积) d.c ＝)(aq V m[V(aq)表示溶液的体积]e.ρ＝Vm(ρ表示溶液的密度) f.w=)()(溶液溶质m m ×100％知识详解知识点1 化学计量数及其应用Ⅰ化学计量数化学计量数就是化学方程式(或离子方程式)中各反应物或生成物的化学式前面的数字(若为1时常常省略).对于任意物质B 来说，化学计量数的符号为γ(B)，单位为1，通常不需写出.如：化学方程式 2H 2+O 2点燃=2H 2O化学计量数(γ) 2 1 2Ⅱ化学计量数与各物质的物质的量的关系 物质是由原子、分子或离子等粒子组成的，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.化学方程式可以明确地表示出化学反应中这些粒子之间的数目关系.这些粒子之间的数目关系，也就是化学计量数γ的关系.如： 2H 2 + O 2 点燃= 2H 2O化学计量数γ之比 2 ： 1 ： 2扩大6.02×1023倍2×6.02×1023 ： 1× 6.02×1023 ： 2×6.02×1023物质的量之比 2 mol ： 1 mol ： 2 mol从这个例子中，我们可以看出，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)、摩尔体积(V m )、物质的量浓度(c)等概念应用于化学方程式进行计算时，对于定量研究化学反应中各物质之间的量的关系，会更加方便.知识点2 物质的量应用于化学方程式的计算(重点)Ⅰ化学计算的一般步骤(难点)进行化学计算，一般按以下三步进行：第一步：认真审题，根据题意书写正确的化学方程式.第二步：深入分析题，充分认清已知条件和未知问题，运用概念分析和列化学方程式，找出已知条件和未知问题之间的联系，设计出正确的解题思路.第三步：规范解题，具体完成该题的计算，应该做到解题要有根据，解法正确，书写工整，计算结果准确，要有明确的回答，以及必要的分析和讨论. 在上述三个解题步骤中，设计解题思路最为重要. Ⅱ物质的量用于化学计算的基本方法 物质的量用于化学计算的基本方法是：首先把已知物的物理量转化为物质的量；其次根据化学方程式或关系式，根据已知物的物质的量求出未知物的物质的量；最后把未知物的物质的量转化为未知物的所求物理量.当熟练掌握了物质的量运算的技能技巧时，上述计算过程还可以进一步简化.Ⅲ 物质的量用于化学计算的分类指导 (1)简单的基本计算例如：完全中和0.10 mol NaOH 需要H 2SO 4的物质的量是多少?所需H 2SO 4的质量是多少? 〔分析〕本题可先求H 2SO 4的物质的量，再求H 2SO 4的质量. 解:2NaOH + H 2SO 4=Na 2SO 4+2H 2O2 10.01mol n(H 2SO 4),)()()()(4242SO H n NaOH n SO H NaOH =γγm(H 2SO 4)=,050.0210.01mol mol=⨯m(H 2SO 4)= M(H 2SO 4)×n (H 2SO 4)=0.050mol ×98g/mol=4.9g.答：完全中和0.10 mol NaOH 需要0.050 mol H 2SO 4，所需H 2SO 4的质量为4.9 g. 小结 解题的基本步骤为：①写出有关反应的化学方程式；②建立比例或列出数学方程式；③解方程求出未知量；④答.(2)已知固体质量，求某物质的物质的量例如：将4.35 gMnO 2与足量浓盐酸混合加热反应，求参加反应的HCl 的物质的量. 〔分析〕 MnO 2与浓盐酸加热反应的化学方程式为： MnO 2+4HCl ∆=MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O在该反应中，参加反应的MnO 2与HCl 的物质的量之比为： n(MnO 2):n(HCl)＝1 mol:4 mol.1 mol MnO 2的质量是87g ，若用87g MnO 2代换1 mol MnO 2，则以下比例式仍然成立： m(MnO 2)：n(HCl)＝87 g:4 mol.因此，本题可将物质的质量和物质的量直接应用于化学方程式的计算，一步即可求得HCl 的物质的量.解：MnO 2+4HCl(浓) ∆=MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O 87 g 4 mol 4.35 g n(HCl),)(35.4487HCl n g mol g =n(HCl)=ggm ol 8735.44⨯=0.2mol. 答：参加反应的HCl 是0.2 mol.(3)已知固体质量，求生成气体的体积例如：将6.525gMnO 2与足量的浓盐酸混合加热反应，求生成的Cl 2在标准状况下的体积是多少?〔分析〕在MnO 2与浓盐酸的反应中，参加反应的MnO 2与生成的Cl 2的物质的量之比为n(MnO 2):n(Cl 2)＝1 mol:1 mol.1 mol Cl 2在标准状况下的体积为22.4 L ，l mol MnO 2的质量为87 g ，若用 22.4 L Cl 2代换1 mol Cl 2，用87 g MnO 2代换1 mol MnO 2，则以下比例仍然成立： m(MnO 2):V[Cl 2(g)]＝87g:22.4L 因此，本题可将物质的质量和气体的摩尔体积直接应用于化学方程式的计算，直接求得Cl 2的体积.解：MnO 2+4HCl(浓) ∆=MnCl 2+Cl 2↑+2H 2O 87 g 22.4 L 6.525 g V(Cl 2) V(Cl 2)=gLg 874.22525.6⨯=1.68L.答：生成的Cl 2在标准状况下的体积是1.68L.小结 ①在将物质的质量、物质的量、气体的体积中的不同种物理量同时应用于根据化学方程式的计算时，在化学方程式下列出物理量，必须符合“左右数量相当，上下单位相同”的基本原则.左右是否成正比的判断是个难点问题，解决的办法就是看两个物理量之比转化成物质的量之比时，是否等于化学计量数之比.下列几种情况值得参考、借鉴(下表中气体体积均为标准状况下的值).2C + O 2 ∆= 2CO 化学方程式2 1 2 化学计量数 2mol 1mol n(C)与n(O 2)成正比 24g 22.4L m(C)与V （O 2）成正比 1mol 44.8L n (O 2)与V （CO ）成正比 22.4L 44.8L V(O 2)与V （CO ）成正比 24kg 44.8m 3m (C)与V （CO ）成正比 0.024kg 1molm (C)与n(O 2)成正比 24t44.8×106Lm(C)与V （CO ）成正比②在建立比例或方程式时，必须以实际反应的纯净物的量进行计算，如溶液中溶质、混合物中的有关物质的质量等.(4)根据化学方程式，挖掘隐含条件进行分析计算在化学反应的计算题中，往往不是直接给出相关的量，而是用其他的量以信息的形式给出，让我们把信息和已学过的知识相联系挖掘新的关系量.如Fe 和CuSO 4溶液反应，我们就可能挖掘出金属增多的质量和溶液减少的质量. Fe+CuSO 4=FeSO 4+Cu △m(金属) △m(溶液) 56g 1 mol 1mol 64g 8g 8g这种方法叫“差量法”.用此法可以挖掘出质量差、物质的量差、标准状况下气体的体积差等变化量，使计算过程简单快捷.当然我们还可以应用其他方法(如平均值法、换元法、等效法、设“1”法等)挖掘新的关系量. 例如：现有KCl 和KBr 的混合物3.87 g ，将混合物全部溶于水中，并加入过量的AgNO 3溶液，充分反应后产生6.63g 沉淀物，则原混合物中钾元素的质量分数为 ( ) A.24.1％ B.25.9％ C.40.3％ D. 48.1％ 〔分析〕 如果设KCl 和KBr 的质量分别为一未知数，并根据反应的化学方程式与AgCl 和AgBr 联立解方程，也能求得KCl 和KBr 的质量，进而求得K 元素的质量分数.分析题意知溶质是KCl 和KBr ，而沉淀足AgCl 和AsBr ，而n(KCl)＝n(AgCl)，n(KBr)＝n(AgBr)，溶质的质量和沉淀的质量的差为6.63 g-3.87 g=2.76 g ，质量的增加原因是将溶质中的K +换成了沉淀中的Ag +，那么我们就挖掘出 了一个新的关系量.1 mol K +被1 mol Ag +取代后，产物的质量增加69gK +～Ag +△m39 g 108g 69 g Xg 2.76g ∴x=.56.1693976.2g ggg =⨯则混合物中钾元素的质量分数为%.3.40%10087.356.1=⨯gg答案：C(5)综合计算题对于复杂的综合计算题，解题的关键是要理清各种物理量之间的相互关系，此时以摩尔为单位，可以使有关问题变得简捷、明了.即先把已知量转化为物质的量，然后依据化学方程式进行分析计算.例如：硝酸与Zn 反应的化学方程式如下： 5Zn+12HNO 3=5Zn(NO 3)2+N 2↑+6H 2O 当消耗Zn 13g 时，求： (1)消耗硝酸多少摩尔?(2)被还原的硝酸的物质的量为多少? (3)产生氮气多少克? (4)转移电子数为多少?〔分析〕 本题反应属于氧化还原反应，且必须应用物质的量的关系进行计算.首先将已知量“摩尔化”，可以使解题思路清晰、明了. 解：（1）消耗Zn 的物质的量：n(Zn)=.2.0·65131mol mol g g=-5Zn+12HNO 3=5Zn(NO 3)2+N 2↑6H 2O 5mol 12mol 1mol 0.2mol n (HNO 3)总 n(N 2) 5mol:12mol=0.2mol:n(HNO 3)总， n(HNO 3)总=.48.05122.0mol molmolmol =⨯(2)被还原的硝酸的物质的量为： n(HNO 3)＝n(HNO 3)总×61＝0.48mol ×61＝0.08mol. (3)产生氮气的物质的量为n(N 2)=1×0.2 mol/5=0.04 mol ， 产生氮气的质量为：m(N 2)＝28 g/mol ×0.04 mol ＝1.12 g.(4)5 mol Zn 完全反应，转移电子的物质的量为5 mol ×2＝10 mol ，则 5 mol:10 mol ＝0.2 mol:n(e -)， 转移电子的物质的量： n(e -)=,4.052.010mol molmolmol =⨯转移电子数：0.4 mol ×6.02×1023mol -1＝2.408×1023. 答：略.[说明]HNO 3跟Zn 等金属反应时，HNO 3起两个作用：一部分作氧化剂，参与氧化还原反应，生成物中N 2能证明这一点；一部分作酸性 试剂，其特征是生成物中有Zn(NO 3)2.。