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(共37张PPT)
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
学习任务二　化学方程式计算中的常用解题方法
自主学习　认知形成
则关系式为3CO～3CO2～3CaCO3，即CO～CaCO3。
?守恒法
1．原子守恒：反应前后元素种类、质量、原子个数不变。
2．电子守恒：氧化还原反应中，得到电子总数＝失去电子总数。
?差量法
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、气体体积等。结合题目实际差量列出比例式进行解答。
【答案】　3 L
互动探究　能力提升
【实验情境1】关系式法应用
工业上炼铁的反应原理如图所示，用CO还原Fe2O3，并将反应产生的气体CO2通入足量澄清石灰水中，若装置B中得到白色沉淀的质量为10 g，你能快速计算出反应的CO的质量吗？
●问题探究
问题1.写出装置A、B中反应的化学方程式。
问题2.利用(1)中反应的化学方程式，请找出参加反应的CO与生成白色沉淀间的物质的量之间的关系，并计算参加反应的CO的质量。
【实验情境2】差量法应用
铁与硫酸铜溶液反应生成铜树的过程如图所示。已知实验前铁丝的质量为56 g，待铁丝上生成铜树，小心取出铁丝并干燥后，称量其质量为60 g，你能快速算出生成的铜的质量吗？
●问题探究
问题1.请找出固体质量增加与生成铜之间的数量关系。
提示：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu　　固体质量增加(Δm)
56 g 64 g 64 g－56 g＝8 g
由此可知固体质量增加8 g时，生成64 g Cu，即每生成8 g Cu，反应后固体增加1 g。
问题2.由(1)中差量关系，请利用差量法计算出铜的质量。
提示：生成铜的质量为(60－56)×8 g＝32 g。
●要点归纳
化学计算中的常用方法
1．守恒法(质量守恒、电荷守恒、得失电子守恒)。
2．差量法(质量差值法、体积差值法)。
3．关系式法(利用元素守恒建立关系式、利用化学方程式建立关系式、利用得失电子守恒建立关系式)。
4．其他常用方法如平均值法、极值法等，常用于混合物计算。
A．49 g B．64 g
C．98 g D．196 g
题点1
关系式法在化学计算中的应用
●题点例练
【解析】　根据反应方程式可找出已知量与未知量的关系。
S～SO2～SO3～H2SO4
32 98
64 g x g
思维建模 》 关系式法解题的一般步骤
【解析】　根据反应方程式确定关系：Fe～FeS～H2S～H2O即Fe～H2O
Fe　～　H2O
56 g 18 g
x g 9 g
【答案】　28 g
(2024·广东省广州市黄广中学高一期末)向500 mL 2 mol·L－1的CuSO4溶液中插入一片铁片，反应片刻后取出铁片，洗涤、烘干，称其质量比原来增加2.0 g。下列说法错误的是(设反应后溶液的体积不变)(　　)
A．参加反应的铁的质量是14 g
B．析出的铜的物质的量是0.25 mol
C．反应后溶液中c(CuSO4)＝1.5 mol·L－1
D．反应后溶液中c(FeSO4)＝1.5 mol·L－1
题点2
差量法在化学计算中的应用
思维建模 》 用差量法解题的一般步骤
2.(2024·辽宁省部分高中高一期末)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(　　)
A．4.8 g B．5.4 g
C．6.0 g D．6.6 g
(2023·河北省唐山市遵化市期中)16.3 g由Na2O2、Na2O、Na2CO3、NaOH组成的混合物与200 g质量分数为7.3%的盐酸恰好反应，蒸干反应后的溶液，最终得到的固体的质量为(　　)
A．8 g B．15.5 g
C．11.7 g D．23.4 g
题点3
守恒法在化学计算中的应用
思维建模 》 用守恒法解题的一般步骤：
3.(1)Na2CO3、NaHCO3的混合物与100 mL 3 mol·L－1盐酸恰好完全反应，产生4.48 L(标准状况)能使澄清石灰水变浑浊的气体，则混合物中Na＋和Na2CO3的物质的量分别为______________和________________。
(2)87 g MnO2与足量浓盐酸共热制Cl2，在标准状况下生成Cl2的体积为____________L。
0.3 mol
0.1 mol
22.4
知识思维导图
课堂素养评价
1.将足量铁粉放入100 mL 0.1 mol·L－1的CuSO4溶液中，充分反应后析出的铜的质量为(　　)
A．3.2 g B．6.4 g
C．0.64 g D．3.2 g
【解析】　根据反应方程式CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu可知n(Cu)＝n(CuSO4)＝0.1 L×0.1 mol·L－1＝0.01 mol，则m(Cu)＝0.01 mol×64 g·mol－1＝0.64 g。故选C。
2.(2024·北京市第一六六中学高一期末)等量的铁粉分别与足量的盐酸、水蒸气在一定的条件下充分反应，则在相同的条件下，产生氢气的体积比是(　　)
A．1∶1 B．3∶4
C．2∶3 D．4∶3
3.(2024·辽宁省辽南协作体高一期末)将5.0 g碳酸钙加入足量的盐酸中，并将生成的气体全部通入足量的红热的炭中充分反应，得到气体的体积(标准状况下)为(　　)
A．1.12 L B．2.24 L
C．11.2 L D．22.4 L
【解析】　设生成的气体体积为V，则根据化学方程式第三章　第二节　第2课时
课时达标分层练
学业考达标练
1.标准状况下，3.25 g锌与足量的盐酸反应生成x L氢气，下列比例式正确的是( 　 )
A．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
1 mol 1 mol
3．25 g x L
B．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
65 g 1 L
3．25 g x L
C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
1 mol 22.4 L
0．05 mol x L
D．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
65 g 1 mol
3．25 g x L
【答案】　C
2.(2023·江苏扬州邗江区期中)有BaCl2和NaCl的混合溶液a L，将它均分成两份。一份滴加稀硫酸，使Ba2＋完全沉淀；另一份滴加AgNO3溶液，使Cl－完全沉淀。反应中消耗x mol H2SO4、y mol AgNO3。据此得知原混合溶液中的c(Na＋)(单位：mol·L－1)为(　　)
A． B．
C． D．
【解析】　n(Ba2＋)＝n(H2SO4)＝x mol，n(Cl－)＝n(AgNO3)＝y mol，根据电荷守恒：n(Ba2＋)×2＋n(Na＋)×1＝n(Cl－)×1，n(Na＋)＝(y－2x)mol，c(Na＋)＝＝ mol·L－1，D正确。故选D。
3.(2024·江苏省江都中学高一月考)11.0 g铁、铝混合物与足量的盐酸反应，生成标准状况下的氢气8.96 L，则混合物中Fe与Al的物质的量之比为(　　)
A．1∶2 B．2∶1
C．1∶1 D．2∶3
【解析】　n(H2)＝＝0.4 mol，设11.0 g混合物中铁和铝的物质的量分别为x mol和y mol，则有①56x＋27y＝11.0；根据化学方程式Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑可得关系式：Fe～H2、2Al～3H2，则有②x＋1.5y＝0.4，由①②可得：y＝0.2，x＝0.1，则混合物中Fe和Al的物质的量之比为1∶2。故选A。
4.(2024·湖南省邵阳市武冈市高一期末)250 mL 2 mol/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1.12 L的氢气，则参加反应的铁屑的质量是(　　)
A．2.8 g B．5.6 g
C．11.2 g D．78.4 g
【解析】　由Fe＋2HCl===FeCl2＋H2，可知n(Fe)＝n(H2)＝＝0.05 mol，参加反应的Fe的质量为0.05 mol×56 g/mol＝2.8 g，A正确。故选A。
5.化学实验中残余的氯气可以用氢氧化钠溶液吸收，以防污染空气。已知Cl2与NaOH发生反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。若有3.20 g氢氧化钠发生了化学反应，试求：
(1)生成NaCl的质量为 2.34　g。
(2)生成NaClO的物质的量为 0.04　mol。
(3)被吸收的氯气在标况下的体积为 0.896　L。
【解析】　n(NaOH)＝＝0.08 mol；
Cl2　＋　2NaOH===NaCl　＋　NaClO＋H2O
1 mol 2 mol 1 mol 1 mol
n(Cl2) 0.08 mol n(NaCl) n(NaClO)
(1)＝，得n(NaCl)＝0.04 mol，故m(NaCl)＝0.04 mol×58.5 g·mol－1＝2.34 g。
(2)＝，得n(NaClO)＝0.04 mol。
(3)＝，得n(Cl2)＝0.04 mol，故V(Cl2)＝0.04 mol×22.4 L·mol－1＝0.896 L。
选择考提升练
6.(2024·湖北省A9高中联盟高一期末联考)在一定条件下7 g炭粉与14 g氧气完全反应生成21 g氧化物，则生成物中CO与CO2的物质的量之比是(　　)
A．1∶1 B．2∶1
C．2∶3 D．3∶2
【解析】　设生成物中CO与CO2的物质的量分别为x mol、y mol，则x＋y＝，x＋2y＝(或28x＋44y＝21)，解得x＝，y＝。故选A。
7.(2024·湖北省黄石市第二中学高一月考)用铝箔包着2.3 g金属钠，放入50 mL水中，放出的H2体积(标准状况)是(　　)
A．2.24 L B．1.12 L
C．大于1.12 L D．小于1.12 L
【解析】　2.3克钠即0.1 mol Na和水反应：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，生成0.05 mol H2和0.1 mol NaOH，铝会和氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，即2Al＋2NaOH＋6H2O===Na[Al(OH)4]＋3H2↑，生成H2为×0.1 mol＝0.15 mol，共生成H2为0.15 mol＋0.05 mol＝0.2 mol，所以标准状况下氢气的体积为4.48 L，故选C。
8.(2023·北京市通州区期末)22.250 mL 2 mol·L－1的硫酸与56 g铁屑完全反应。下列说法中正确的是(　　)
A．发生反应的离子方程式是：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
B．产生H2的体积是11.2 L(标准状况下)
C．反应后溶液中Fe2＋的浓度是4 mol·L－1(忽略溶液体积变化)
D．向反应后的溶液中滴加过量BaCl2溶液，生成116.5 g沉淀
【解析】　硫酸与铁反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，A正确；22.250 mL 2 mol·L－1的硫酸即0.044 5 mol硫酸，56 g铁屑即1 mol铁，根据化学方程式的系数关系Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，酸不足，故产生H2的体积由酸计算，V(H2)＝0.044 5 mol×22.4 L·mol－1＝0.996 8 L，B错误；根据化学方程式的系数关系Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，酸不足，反应后，n(Fe2＋)＝n(H2SO4)＝0.044 5 mol，则c(Fe2＋)＝＝2 mol·L－1，C错误；向反应后的溶液中滴加过量BaCl2溶液，生成BaSO4沉淀，m(BaSO4)＝0.044 5 mol×233 g·mol－1＝10.368 5 g，D错误。故选A。
9.(2024·安徽省舒城晓天中学高一月考)一定质量FeO、Fe3O4的混合物，在足量H2气流中加热充分反应，冷却后称得剩余固体比原固体混合物减轻了1.6 g，且全为铁单质；将等质量的原混合物与硫酸反应，欲使之完全溶解，需0.5 mol·L－1的硫酸的体积至少为(　　)
A．0.1 L B．0.2 L
C．0.4 L D．0.5 L
【解析】　FeO、Fe3O4的混合物，在足量H2气流中加热充分反应，冷却后称得剩余固体比原混合物减轻1.6 g为混合物中氧原子的质量，n(O)＝1.6 g÷16 g/mol＝0.1 mol；将等质量的FeO、Fe3O4的混合物与硫酸反应，生成FeSO4、Fe2(SO4)3和H2O，生成的H2O中的O与FeO、Fe3O4的混合物中O原子物质的量相等，H2O中的H与H2SO4中的H相等，故n(H2SO4)＝n(H2O)＝0.1 mol，需0.5 mol·L－1的硫酸的体积至少为0.1 mol÷0.5 mol/L＝0.2 L，B正确。故选B。
10.(2024·广东省湛江市第二十一中学高一期末)向一定量的Cu、FeO、Fe2O3的混合物中加入100 mL 3 mol·L－1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中加入KSCN溶液无红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，固体质量减少为(　　)
A．1.6 g B．2.4 g
C．3.8 g D．无法计算
【解析】　向一定量的Cu、FeO、Fe2O3的混合物中加入100 mL 3 mol·L－1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中加入KSCN溶液无红色出现，说明全部变为了氯化铜和氯化亚铁，根据质量守恒分析盐酸中的氢和氧化物中氧形成了水，若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，固体质量减少为氧元素的质量，氧化物中氧的物质的量等于盐酸的物质的量的一半即0.15 mol，则氧化物中氧的质量为0.15 mol×16 g·mol－1＝2.4 g，B正确。故选B。
11.(2023·天津市河北区期末节选)有碳酸钠、碳酸氢钠的混合物19.0 g，把它们加热到质量不再减轻，冷却后称量为15.9 g。求：
(1)原混合物中碳酸钠的质量分数为 55.8%　。
(2)将原混合物19.0 g完全溶解于蒸馏水中，配成500 mL溶液，则其中钠离子的物质的量浓度为 0.6 mol/L　。
【解析】　(1)混合物加热只有碳酸氢钠分解2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，减少的质量19.0 g－15.9 g＝3.1 g为水和二氧化碳的质量，设混合物中含有的NaHCO3的质量为x，则根据化学方程式有
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　　Δm
2×84 g 106 g 44 g 18 g 62 g
x 3.1 g
＝，解得x＝8.4 g，则碳酸钠的质量为19.0 g－8.4 g＝10.6 g，所以原混合物中碳酸钠的质量分数为×100%≈55.8%。
(2)19.0 g原混合物中n(Na2CO3)＝＝0.1 mol，n(NaHCO3)＝＝0.1 mol，故溶液中n(Na＋)＝0.1 mol×2＋0.1 mol＝0.3 mol，溶液中c(Na＋)＝＝0.6 mol/L。
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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
课程标准要求 1.巩固物质的量与微粒数目、质量、阿伏加德罗常数之间的换算关系。
2．掌握物质的量在化学方程式计算中的一般步骤和方法。
3．通过对化学方程式多角度地理解，提高对各种化学量相互转化的运用能力。
学科核心素养 1.证据推理与模型认知：能从物质的量的角度认识物质的组成及化学变化，能运用物质的量与其他物理量之间的换算关系进行有关计算。
2．宏观辨识与微观探析：能结合物质的量在化学方程式计算中的应用，体会守恒思想。
学习目标 1.通过结合物质的量在化学方程式计算中的应用，逐步构建以物质的量为中心的各物理量之间关系的知识网络。
2．通过解题格式及思维过程的规范训练，能掌握物质的量在化学方程式中的应用。
学习任务一　物质的量在化学方程式计算中的应用
自主学习　认知形成
●化学方程式中的化学计量系数与粒子数目(气体体积)之间的关系
1．　　　　　　　　　2Na　＋　 2H2O ===2NaOH　＋　H2↑
化学计量数之比 2 ∶ 2 ∶ 2 ∶ 1
扩大NA倍 2×NA ∶ 2×NA ∶ 2×NA ∶ 1×NA
物质的量之比 2 mol ∶ 2 mol ∶ 2 mol ∶ 1 mol
化学计量数之比 2 ∶ 1 　 ∶ 2
物质的量之比 2 mol ∶ 1 mol ∶ 2 mol
体积(SPT)之比 44.8 L ∶ 22.4 L ∶ 44.8 L
结论：①化学方程式中各物质的化学计量数之比＝____________之比＝____________之比。
②对于有气体参与的反应，在同温同压下各气体的体积之比＝______________之比＝______________之比。
粒子数目
物质的量
气体分子数
化学计量数
2 mol Na与水完全反应放出的氢气在标准状况下的体积是多少升？
提示：根据上面分析知2 mol Na完全反应放出1 mol H2，在标准状况下的体积是22.4 L。
1．正误判断
(1)化学方程式中各物质的化学计量数之比只等于其粒子数目之比。( 　　)
提示：化学方程式中各物质的化学计量数之比等于其粒子数目之比，也等于其物质的量之比。
(2)对于有气体参加的反应，在同温同压下各气体的体积之比就是化学计量数之比。( 　　)
提示：对于有气体参加的反应，在同温同压下各气体的化学计量数之比等于其体积之比。
×
√
(3)2 mol Na与水完全反应一定产生22.4 L H2。( 　　)
提示：标准状况时，2 mol Na与水完全反应一定产生22.4 L H2。
×
2．(2023·湖南永州高一永州市第一中学校考期中)4 mol Fe和3 mol Cl2完全反应，生成FeCl3的物质的量是(　　)
A．2 mol B．3 mol
C．4 mol D．1 mol
【解析】　先判断哪种物质过量，根据：
互动探究　能力提升
●情境创设
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这些粒子按一定的数目关系进行的。化学方程式中的化学计量数可以明确地表示出化学反应中粒子之间的数目关系。
向500 mL 1 mol/L的NaOH溶液中投入10.8克铝，二者充分反应。
●问题探究
问题1.写出铝和NaOH溶液发生的化学反应方程式。
提示：2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑
问题2.铝和溶液中NaOH的物质的量各是多少？
问题3.参加反应的NaOH的物质的量是多少？生成的H2(STP)体积是多少？
提示：根据化学方程式判断，NaOH过量，铝完全反应，因此有
●要点归纳
物质的量应用于化学方程式计算的注意事项
(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，要注意两个量的单位要“上下一致，左右相当”。
(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。
A．2.24 L B．4.48 L
C．44.8 L D．6.72 L
题点1
物质的量应用于化学方程式计算
●题点例练
思维建模 》 根据化学方程式进行计算的基本步骤
1.(2024·北京师范大学附属实验中学高一月考)把5.1 g镁铝合金的粉末放入过量的盐酸中，得到5.6 L H2(标准状况)该合金中铝和镁的物质的量之比为(　　)
A．1∶1 B．2∶1
C．3∶2 D．2∶3
(2024·重庆市七校高一期末联考)21 g铁粉与8 g硫粉混合加热，若不考虑其他损失，可生成硫化亚铁的质量为(　　)
A．33 g B．24 g
C．29 g D．22 g
题点2
化学方程式计算中的过量计算
思维建模 》
如果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，流程如下：
2.(2024·湖南省怀化市第一中学高一月考)4 mol Na2O2和3 mol CO2完全反应，生成Na2CO3的质量是(　　)
A．318 g B．21.2 g
C．3.8 g D．31.8 g
【解析】　先判断哪种物质过量，根据2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2可知3 mol CO2能与3 mol Na2O2恰好完全反应，故Na2O2过量。应按CO2的量计算，m(Na2CO3)＝3 mol×106 g·mol－1＝318 g，A正确。故选A。
(2024·华师大二附中校考高一期中)甲、乙两烧杯各盛有200 mL 3 mol·L－1的盐酸和氢氧化钠溶液，向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甲∶乙＝3∶4，则加入铝粉的质量为(　　)
A．3.6 g B．5.4 g
C．7.2 g D．10.8 g
新题剖析
铝与盐酸、NaOH溶液反应生成氢气关系
【思路分析】　由化学反应关系2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑，2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑可知，(1)向过量的两者溶液中加入等量铝，两者生成的氢气在相同条件下的体积之比为1∶1；(2)向含等物质的量HCl和NaOH的两种溶液中加入过量铝，两者生成的氢气在相同条件下的体积之比为1∶3；(3)若在HCl和NaOH的两种溶液中加入一定量的铝，两者生成的氢气在相同条件下的体积之比为大于1∶3而小于1∶1时，铝与盐酸反应，盐酸全反应，铝剩余；铝与NaOH溶液反应，铝全反应，NaOH溶液剩余；然后可根据反应的物质进行相关计算。
3.(2024·辽宁沈阳月考)甲、乙两个烧杯中分别盛有100 mL 4.0 mol/L的盐酸和100 mL 4.0 mol/L的NaOH溶液，向两个烧杯中均加入5.4 g铝粉，在相同状况下产生气体的体积之比为(　　)
A．1∶1 B．2∶3
C．3∶2 D．3∶1

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