资源简介

专题2 化学计量 化学物质及其变化
第一单元 化学计量
第3讲 以物质的量为中心的计算
一、课程标准要求
1．能基于物质的量认识物质组成及其化学变化，运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度之间的相互关系进行简单计算。
2．培养学生的实验探究能力和化学计算能力。
3．提升证据推理与模型认知及科学探究的学科核心素养。
二、在高中化学教材体系中的地位
以物质的量为中心的计算贯穿整个高中化学，设题形式通常是第Ⅱ卷中的计算题。计算题重点考察物质的量应用于化学(离子)方程式的有关计算，通常用来确定物质的组成、物质的含量。
三、思维导图
INCLUDEPICTURE "E:\\周飞燕\\2021\\一轮\\化学\\化学 苏教 江苏\\加1.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\周飞燕\\2021\\一轮\\化学\\化学 苏教 江苏\\加1.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\周飞燕\\2021\\一轮\\化学\\化学 苏教 江苏\\加1.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\2021\\一轮\\化学\\苏教江苏\\word\\加1.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\2021\\一轮\\化学\\苏教江苏\\word\\加1.TIF" \* MERGEFORMATINET
四、课时安排建议
第1课时 以物质的量为中心的计算(1课时)
第1课时 以物质的量为中心的计算(1课时)
一、教学流程
活动一：构建知识体系
问题1： 运用哪些公式，实现其它物理量与物质的量的转换？
[例题1]
(1)标准状况下11.2 L N2的物质的量为 。
(2)28 g氮气所含的原子数为 。
(3)用14.2 g无水硫酸钠配制成500 mL溶液，其物质的量浓度为 mol·L－1。
(4)17 g －OH与17 g OH－所含电子数目分别为 ， 。
[归纳总结]
n＝＝＝＝cBV
问题2：守恒思想是化学定量计算的重要考点和热点， 化学计算中常见的守恒法有哪些？
守恒法是一种整合的思维方法，运用守恒定律，不纠缠过程细节，只考虑反应体系中研究对象化学量的始态和终态(如反应中的原子守恒、得失电子守恒、电荷守恒、化合价升降守恒、能量守恒等)或相互间的关系(如化合物中的化合价规则，电解质溶液中的电中性原则等)，从而达到速解、巧解化学试题的目的。
1．质量守恒(原子守恒)
依据化学反应的实质是原子的重新组合，反应前后各原子的种类和数目保持不变。
2．得失电子守恒
氧化还原反应中，元素原子化合价升高的总价数＝元素原子化合价降低的总价数，即还原剂失电子的总数＝氧化剂得电子的总数。
3．电荷守恒
在离子反应方程式中，反应前后的阴、阳离子所带的电荷总数相等。
[练习1] 碱式碳酸铝镁[MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O]常用作塑料阻燃剂。
(1)MgaAlb(OH)c(CO3)d·xH2O中a、b、c、d的代数关系式为________________________
__________________________________________________________________________。
(2)为确定碱式碳酸铝镁的组成，进行如下实验：
①准确称取3.390 g样品与足量稀盐酸充分反应，生成CO2 0.560 L(已换算成标准状况下)。
②另取一定量样品在空气中加热，样品的固体残留率[(固体样品的剩余质量/固体样品的起始质量)×100%]随温度的变化如下图所示(样品在270 ℃时已完全失去结晶水，600 ℃以上残留固体为金属氧化物的混合物)。
INCLUDEPICTURE "E:\\周飞燕\\2021\\一轮\\化学\\化学 苏教 江苏\\9-129.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\周飞燕\\2021\\一轮\\化学\\化学 苏教 江苏\\9-129.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\周飞燕\\2021\\一轮\\化学\\化学 苏教 江苏\\9-129.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\2021\\一轮\\化学\\苏教江苏\\word\\9-129.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\2021\\一轮\\化学\\苏教江苏\\word\\9-129.TIF" \* MERGEFORMATINET
根据以上实验数据计算碱式碳酸铝镁样品中的n(OH－)∶n(CO)(写出计算过程)。
(练习1出处：2014·江苏，18(2)(3)。推荐理由：本题考查了镁铝化合物的知识，根据物质的性质、物质之间的反应来分析解答，同时需理解图像中曲线变化趋势及其含义并要结合原子守恒进行分析，考察内容全面，能培养学生的实验探究分析能力和化学计算能力。)
活动二：重难点突破
问题3：在定量滴定中，对于多步反应， 如何快速处理并正确计算？
关系式法——一种快速高效的化学方程式计算方法
(1)关系式法是一种巧妙利用已知量与未知量之间的关系进行解题的一种方法，一般适用于多步进行的连续反应，因前一个反应的产物是后一个反应的反应物，可以根据中间物质的传递关系，找出原料和最终产物的相应关系式。
(2)列关系式通常有如下几种方法：
①有关化学方程式的计量数关系；②原子守恒关系；③得失电子守恒关系。
典例简析
[典型题例] 次氯酸钠溶液和二氯异氰尿酸钠(C3N3O3Cl2Na)都是常用的杀菌消毒剂。NaClO可用于制备二氯异氰尿酸钠。二氯异氰尿酸钠优质品要求有效氯大于60%。通过下列实验检测二氯异氰尿酸钠样品是否达到优质品标准。实验检测原理为
C3N3O3Cl＋H＋＋2H2O===C3H3N3O3＋2HClO
HClO＋2I－＋H＋===I2＋Cl－＋H2O
I2＋2S2O===S4O＋2I－
准确称取1.120 0 g样品，用容量瓶配成250.0 mL溶液；取25.00 mL上述溶液于碘量瓶中，加入适量稀硫酸和过量KI溶液，密封在暗处静置5 min；用0.100 0 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定至溶液呈微黄色，加入淀粉指示剂，继续滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液20.00 mL。
(1)通过计算判断该样品是否为优质品。
(写出计算过程，该样品的有效氯＝×100%)
(典型题例出处：[2020年高考化学江苏卷，18(2)])
[解析]： (1)n(S2O)＝0.100 0 mol·L－1×0.020 00 L＝2.000×10－3 mol
根据物质转换和电子得失守恒关系：C3N3O3Cl～2HClO～2I2～4S2O
得n(Cl)＝0.5n(S2O)＝1.000×10－3 mol
氯元素的质量：
m(Cl)＝1.000×10－3 mol×35.5 g·mol－1＝0.035 50 g
该样品的有效氯为：×100%≈63.39%
该样品的有效氯大于60%，故该样品为优质品。
[答案] 该样品为优质品 。
[小结] 本题涉及化合物中元素的质量分数的计算，通过滴定原理的拓展应用，考察了实验探究能力和化学计算能力。
[练习2] 水中溶解氧的测定方法如下：向一定量水样中加入适量MnSO4和碱性KI溶液，生成MnO(OH)2沉淀，密封静置，加入适量稀H2SO4，待MnO(OH)2与I－完全反应生成Mn2＋和I2后，以淀粉作指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点，测定过程中物质的转化关系如下：
O2MnO(OH)2I2S4O
①写出O2将Mn2＋氧化成MnO(OH)2的离子方程式：
________________________________________________________________________。
②取加过一定量CaO2·8H2O的池塘水样100.00 mL，按上述方法测定水样的溶解氧，消耗0.010 00 mol·L－1Na2S2O3标准溶液13.50 mL。计算该水样中的溶解氧(以mg·L－1表示)，写出计算过程。
(练习2出处：[2016·江苏，18(3)]。)
[例题2] 聚合硫酸铁[Fe2(OH)6-2n(SO4)n]m广泛用于水的净化。以FeSO4·7H2O为原料，经溶解、氧化、水解聚合等步骤，可制备聚合硫酸铁 。
(2)测定聚合硫酸铁样品中铁的质量分数：准确称取液态样品3.000 g，置于250 mL锥形瓶中，加入适量稀盐酸，加热，滴加稍过量的SnCl2溶液(Sn2+将Fe3+还原为Fe2+)，充分反应后，除去过量的Sn2+。用5.000×10 2 mol·L 1 K2Cr2O7溶液滴定至终点(滴定过程中与Fe2+反应生成Cr3+和Fe3+)，消耗K2Cr2O7溶液22.00 mL。
②计算该样品中铁的质量分数(写出计算过程)。
(例题2出处：[2019·江苏，18(2)] )
问题4： 通过题目练习，归纳总结化学综合计算题可以分为哪几类。
1.
2. 物质含量的计算。
3. 确定物质化学式的计算。
4. 热重曲线计算。
5. 多步滴定计算。
活动三：巩固提升
1．NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 (　　)
A．22.4 L(标准状况)氮气中含有7NA个中子
B．1 mol重水比1 mol水多NA个质子
C．12 g石墨烯和12 g金刚石均含有NA个碳原子
D．1 L 1 mol·L－1 NaCl溶液含有28NA个电子
2．34 g FeSO4·7H2O(相对分子质量为278)样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示，下列说法正确的是 (　　)
INCLUDEPICTURE "E:\\周飞燕\\2021\\一轮\\化学\\化学 苏教 江苏\\1-5.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\周飞燕\\2021\\一轮\\化学\\化学 苏教 江苏\\1-5.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\周飞燕\\2021\\一轮\\化学\\化学 苏教 江苏\\1-5.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\2021\\一轮\\化学\\苏教江苏\\word\\1-5.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\2021\\一轮\\化学\\苏教江苏\\word\\1-5.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．温度为78 ℃时固体物质M的化学式为FeSO4·5H2O
B．取适量380 ℃时所得的样品P，隔绝空气加热至650 ℃得到一种固体物质Q，同时有两种无色气体生成，Q的化学式为Fe3O4
C．在隔绝空气条件下，N得到P的化学方程式为FeSO4·H2OFeSO4＋H2O(g)
D．温度为159 ℃时固体N的化学式为FeSO4·2H2O
3．把200 mL NH4HCO3和Na2CO3的混合溶液分成两等份，取一份加入含a mol NaOH的溶液恰好反应完全；取另一份加入含b mol HCl的盐酸恰好反应完全。该混合溶液中c(Na＋)为(　　)
A．(10b－5a)mol·L－1 B．(2b－a)mol·L－1
C．(－)mol·L－1 D．(5b－)mol·L－1
4．分别称取2.39g(NH4)2SO4和NH4Cl固体混合物两份。
(1)将其中一份配成溶液，逐滴加入一定浓度的Ba(OH)2溶液，产生的沉淀质量与加入Ba(OH)2溶液体积的关系如图。混合物中n[(NH4)2SO4]:n(NH4Cl)为___________。
(2)另一份固体混合物中NH4+与Ba(OH)2溶液(浓度同上)恰好完全反应时，溶液中c(Cl-)=_____(溶液体积变化忽略不计)。
[参考答案]
1．C
解析：A项，标准状况下22.4 L氮气的物质的量是1 mol,1个N2中有14个中子，则1 mol氮气有14NA个中子；B项，重水和水中的质子数相同；C项，石墨烯和金刚石是碳元素的同素异形体，是由碳元素组成的不同单质，12 g石墨烯和12 g金刚石均含有1 mol碳原子，即NA个碳原子，正确；D项，1 L 1 mol·L－1 NaCl溶液中含有1 mol NaCl(含有28NA个电子)和大量的水(水分子也含有电子)。
2．C
解析：本题考查以物质的量为核心的计算，解答该题的关键是求出FeSO4·7H2O失去全部结晶水后的质量及对应的温度。8.34 g FeSO4·7H2O样品的物质的量为＝0.03 mol，其中m(H2O)＝0.03 mol×7×18 g·mol－1＝3.78 g，如果晶体失去全部结晶水，固体的质量应为8.34 g－3.78 g＝4.56 g，可知在加热到373 ℃之前，晶体失去部分结晶水。可根据不同温度下失水的质量计算相应的化学式，373 ℃之后为FeSO4的分解，生成的产物为铁的氧化物，根据铁原子守恒和质量守恒计算出氧原子的物质的量，确定Fe与O原子数之比来判断分解后氧化物的化学式。
3．.A
解析：NH4HCO3和a mol NaOH恰好完全反应，则NH4HCO3的物质的量为0.5a mol，取另一份加入含b mol HCl的盐酸恰好反应完全，由NH4HCO3反应掉的HCl为0.5a mol，则由Na2CO3反应掉的HCl为b mol－0.5a mol，Na2CO3的物质的量为(b mol－0.5a mol)×0.5，则c(Na＋)＝(b mol－0.5a mol)÷0.1 L＝(10b－5a)mol·L－1。
4 ．(1)1:2 (2)0.1mol/L
解析：
(1)产生的沉淀是硫酸钡，物质的量是2.33g÷233g/mol=0.01mol，根据原子守恒可知硫酸铵的质量是0.01mol×132g/mol＝1.32g，则氯化铵的质量是2.39g－1.32g＝1.07g，物质的量是1.07g÷53.5g/mol＝0.02mol，因此混合物中n[(NH4)2SO4]:n(NH4Cl)为1:2；
(2)每一份中硫酸铵和氯化铵分别是0.01mol、0.02mol，另一份固体混合物中NH4+与Ba(OH)2溶液(浓度同上)恰好完全反应时，消耗氢氧化钡是0.02mol，因此溶液体积是200mL，则溶液中c(Cl-)=0.02mol÷0.2L＝0.1mol/L。
二、教学建议
1．复习课不是把学过的知识简单罗列、机械重复，而是把学过的知识进行归纳、分析、对比，达到在原有基础上进一步提高的目的。
2．解题过程中培养学生的实验探究能力和化学计算能力，提升证据推理与模型认知及科学探究的学科核心素养。
3．为了更有效地进行高中化学复习，教师要将课堂教学中心由“老师的复习”向“学生的学”和“对学生的评”转移，切实转变教与学的方式。
三、情境素材
水中溶解氧对鱼类的影响
养鱼池塘水中的溶解氧高低是水质好坏的主要指标，所有地球陆生动物、海洋水产动物都必须在有氧的条件下才能生存繁衍，如果缺氧就要死亡。在池塘养鱼中水体缺氧可使鱼虾浮头，严重时泛池窒息死亡，造成重大经济损失。
1.养鱼虾水体溶氧要求标准
经水产业者在长期的养殖实践中总结，一般池塘水体的溶解氧应保持在5mg/L~8mg/L，最低也要保持3mg/L，低于此值就会发生鱼虾泛塘死亡。在养殖中，水质轻度缺氧虽不致鱼虾死亡，但也严重影响其生长速度，使饵料系数提高，生产成本增加，养殖效益下降。有人测定以草鱼为例，草鱼在主要生长期内要求水中溶氧量5mg/L以上或饱和度大于70%为正常范围，最低为2mg/L，0.4mg/L为致死点。2mg/L时草鱼开始浮头。草鱼在溶氧量为2.72 mg/L的情况下比在5.56mg/L的情况下，其生长速度降低98%，饲料系数提高4倍。
2.引起养殖水质中溶氧不足的原因
(1)气温高
氧气在水中溶解度随温度升高而降低，如在一个大气压下，水温由10℃上升到35℃时，空气中的氧在纯水中的溶解度可以由11.27mg/L降至6.93mg/L，高温会引起溶氧降低。
此外，鱼类和其它生物在高温时因摄食运动量加大耗氧多也是一个重要原因。
(2)养殖密度过大
养鱼一味追求高产量，苗种亩放养量过大，超出正常放养量。这样，鱼类和水中生物活动呼吸作用加大，耗氧量当然也加大。
(3)有机物的分解
大量有机物的分解作用，造成细菌活动大，消耗了水中大量的氧气，因此容易造成缺氧。
(4)无机物的氧化作用造成缺氧
养殖池塘水中和池塘淤泥存在的硫化氢、亚硝酸盐等会发生氧化作用，导致消耗大量溶解氧。
(5)池塘淤泥过深过肥
其实，池塘淤泥过深过肥也是消耗水体溶氧的一大因素。据有人测验，水中溶解氧主要消耗因素不是鱼类和水生生物，而是水中与底泥中的有机物质氧化作用的消耗，一般鱼类消耗12%~15%，而淤泥耗氧量占到40%以上。因此，清淤消毒工作很重要，不可等闲视之。
3.鱼类缺氧反应状况
轻度缺氧时，鱼虾出现烦躁，从水面明显看出鱼虾游动的波浪，个别鱼虾头部浮出水面，呼吸加快；重度缺氧时，大量鱼虾会浮头,甚至死亡。有人测定鲢鱼在溶氧0.6mg/L时开始大批死亡。鱼类长期处于溶氧1mg/L~3mg/L时，基本停止摄食，生长速度减慢，抗病能力下降，发生鱼病和死亡。这就是经常浮头的池塘饲料系数升高的原因之所在。
4.溶氧量高低对有毒物质的影响
保持水中足够的溶氧量，可抑制生成有毒物质的化学反应，转化或降低有毒物质(如氨、亚硝酸盐和硫化氢)的含量。例如：水中有机物(粪便、残饵、尸体等)产生的氨和硫化氢，在充足的溶氧条件下，经微生物的分解作用下，氨会转化为亚硝酸盐,再转化成硝酸盐。硫化氢则被转化成硫酸盐，均产生无毒的最终产品，并被浮游植物光合作用所吸收。因此，水中保持足够的溶氧对水产养殖非常重要。假如缺氧的话，这些有毒物质极易迅速达到危害的程度。据测定，当水中溶氧1.54 mg/L提高到2.2mg/L时，NH3的含量由0.4mg/L降到0.2mg/L，亚硝酸盐可由0.04mg/L降到0.01mg/L。
3

展开更多......

收起↑