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第3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
导入
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地表示出化学反应中粒子之间的数目关系。
一、根据化学方程式进行计算的基本步骤
1.以物质的量为核心的计算公式
(1)已知物质的质量m(B)，n(B)= 。
m(B)
M
(2)已知标准状况时的气体体积V(B)，n(B)= 。
V(B)
Vm
(3)已知物质的粒子数N (B)，n(B)= 。
N (B)
NA
(4)已知溶液中溶质的物质的量浓度c(B),n(B)=c(B)·V。
一、根据化学方程式进行计算的基本步骤
2.化学方程式中的定量关系
(1)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。
(2)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。
一、根据化学方程式进行计算的基本步骤
小试牛刀 某同学取不同质量的铝合金样品分别与 30 mL 同浓度的盐酸反应,所取合金的质量与产生气体的体积(已转化为标准状况)如下:
通过计算求:
(1)该盐酸的物质的量浓度。
(2)合金中铝的质量分数。
一、根据化学方程式进行计算的基本步骤
一、根据化学方程式进行计算的基本步骤
根据化学方程式进行计算的基本步骤:
1.“审”:审清题目条件和题目要求。
2.“设”:设出的未知数直接用各物理量的符号表示,并且不带单位。
3.“写”:依据题意写出并配平化学方程式。
4.“标”:在化学方程式中有关物质的化学式下面标出已知物质和所求物质有关物理量的关系,并代入已知量和未知量。比较复杂的数量关系可先化简。
5.“列”:将有关的几个量列出比例式。
6.“解”:根据上述比例式求解未知数。
7.“答”:根据题目要求简明地写出答案。
一、根据化学方程式进行计算的基本步骤
【易错提醒】根据化学方程式进行计算需注意的问题:
1.书写格式规范化:在根据化学方程式进行计算的过程中,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。如“M ”表示摩尔质量,而“m”表示质量,“N ”表示微粒数,“n”表示物质的量。
2.单位运用对应化:根据化学方程式进行计算时,如果题目所给的两个量的单位不一致,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,那么在求解某种产物的量时,必须先判断两种反应物的量中哪种过量。
二、化学方程式中常用的计算方法
1.关系式法
(1)纵向关系式:经过多步的连续反应,即后一反应的反应物为前一反应的生成物,采用“加合”将多步运算转化为一步计算。
(2)横向关系式:几种不同的物质中含有相同的量,根据该相同量将几种不同的物质直接联系起来进行运算。有多个平行的化学反应即多个反应的生成物有一种相同,根据这一相同的生成物,找出有关物质的关系式,依此关系式进行计算可简化运算过程。
二、化学方程式中常用的计算方法
小试牛刀
1.250 mL 2 mol·L-1的硫酸与足量的铁屑完全反应。计算:
(1)参加反应的铁屑的物质的量。
(2)生成的H2的体积(标准状况)。(写出解题步骤)
二、化学方程式中常用的计算方法
参加反应的H2SO4 的物质的量n(H2SO4)=0.25 L×2 mol·L-1=0.50 mol
二、化学方程式中常用的计算方法
答:(1)参加反应的铁屑的物质的量为 0.5 mol;(2)生成的H2 的体积(标准状态)是 11.2 L。
二、化学方程式中常用的计算方法
2.将一块表面已被氧化为氧化钠的钠块 17.0 g,投入 50 g 水中,最多能
产生 0.2 g 气体,则:
(1)涉及的化学方程式为_____________________,__________________。
(2)钠块中钠的质量是________g。
(3)钠块中氧化钠的质量是________g。
(4)原来钠块中被氧化的钠的质量是_______g。
(5)设所得溶液的体积为 50 mL,则所得溶液溶质的物质的量浓度是
____________。
2Na+2H2O 2NaOH+H2↑
Na2O+H2O 2NaOH
4.6
12.4
9.2
12 mol·L-1
二、化学方程式中常用的计算方法
二、化学方程式中常用的计算方法
2.守恒法
(1)质量守恒法
宏观特征:反应前后质量守恒。
微观特征:反应前后各元素的原子个数守恒。
(2)电荷守恒法
溶液中阴、阳离子的个数不一定相等,但正负电荷总数一定相等。离子方程式中,反应物所带电荷总数与生成物所带电荷总数相同且电性相同。
(3)得失电子守恒
氧化还原反应中,氧化剂得电子总数与还原剂失电子总数相等。
二、化学方程式中常用的计算方法
小试牛刀
1.称取4.00g氧化铜和氧化铁的固体混合物,加 50.0 mL 2.00 mol·L-1的硫酸溶液充分溶解,往所得溶液中加入 5.60 g 铁粉,充分反应后,得固体的质量为 3.04 g。
请计算:
(1)加入铁粉充分反应后,溶液中溶质的物质的量为________。
(2)固体混合物中氧化铜的质量为________。
0.100 mol
2.4 g
二、化学方程式中常用的计算方法
【解析】向Fe2O3、CuO的混合物中加入硫酸溶液充分反应后,再加入铁粉,剩余固体有两种可能:第1种为单质Cu,第2种为Fe、Cu混合物。根据溶液中硫酸根的物质的量守恒,所得溶质的物质的量为 0.100 mol。而加入溶液体系中的铁元素(氧化铁、铁粉)的总物质的量大于 0.100 mol,故可以判断加入的铁粉有剩余,则剩余固体为Fe、Cu混合物,排除第1种可能,则溶质为单一的FeSO4溶液。(1)根据溶液中硫酸根的物质的量守恒可知,所得溶质的物质的量n(FeSO4)=n(H2SO4)=0.100 mol。(2)设Fe2O3为 x mol,CuO为 y mol,根据质量守恒有:160x+80y=4.00,根据整个体系中金属元素守恒有:56×2x+64y+5.60=0.100×56+3.04,解方程得 x=0.01,y=0.03,故CuO质量为2.40 g。
二、化学方程式中常用的计算方法
2.已知溶液中可发生反应:2FeBr2+Br2 2FeBr3,现向 100 mL 的FeBr2溶液中通入 3.36 L Cl2(标准状况),充分反应后测得溶液中Cl- 和Br- 的物质的量浓度相等,则原FeBr2溶液的物质的量浓度为 ( )
A.2 mol·L-1 B.1 mol·L-1
C.0.4 mol·L-1 D.0.2 mol·L-1
A
二、化学方程式中常用的计算方法
【解析】3.36 L Cl2的物质的量是 0.15 mol,由题意可知,Fe2+ 的还原性强于Br- ,所以通入氯气先发生反应2Fe2+ +Cl2 2Fe3+ +2Cl- ,Fe3+ 完全反应后,剩余的氯气再发生反应Cl2+2Br- Br2+2Cl- ,溶液中有Br- ,说明Cl2 完全反应,若Br- 没有参与反应,则n(FeBr2)=0.5n(Br-) = n(Cl2)=0.15 mol,而 0.15 mol Fe2+ 只能消耗 0.075 mol 氯气,故部分Br- 被氧化。设FeBr2的物质的量为 x,转移电子的物质的量共 0.3 mol。则根据电子守恒得:x+(2x-0.3 mol)=0.3 mol,解得 x=0.2 mol,故FeBr2溶液的物质的量浓度为 2 mol·L-1。
二、化学方程式中常用的计算方法
3.差量法(差值法)
化学反应都必须遵循质量守恒定律,此定律是根据化学方程式进行计算的依据。但有的化学反应在遵循质量守恒定律的同时,会出现固体、液体、气体质量在化学反应前后有所改变的现象,根据该变化的差值与化学方程式中反应物、生成物的质量成正比,可求出化学反应中反应物或生成物的质量,这一方法叫差量法。此法解题的关键是分析物质变化的原因及规律,建立差量与所求量之间的对应关系。
二、化学方程式中常用的计算方法
小试牛刀
1.(液体质量差)天平两端各放一只质量相等的烧杯,内盛等体积等浓度的足量稀盐酸,将物质的量都为 a mol 的铝和镁分别放入左盘和右盘的烧杯中,反应完毕后,在哪一盘的烧杯中加入多少克砝码才能平衡
右盘 2a g
二、化学方程式中常用的计算方法
二、化学方程式中常用的计算方法
2.将 19.5 g 锌粒投入 250 mL 2 mol·L-1的硫酸溶液中,试计算:
(1)产生的氢气在标准状况下的体积为_______L。
(2)忽略溶液体积变化,反应后溶液中氢离子浓度是____________。
(3)要配制 250 mL 2 mol·L-1的硫酸溶液,需用溶质质量分数为 98%,密度为 1.84 g·cm-3的浓硫酸的体积为_________(保留三位有效数字)。
6.72L
1.6mol·L-1
27.2mL
二、化学方程式中常用的计算方法
总结
1.化学方程式中的定量关系
(1)各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比。
(2)化学计量数之比等于同温同压下相应气体的体积之比。
2.根据化学方程式进行计算的基本步骤
总结
3.物质的量在化学方程式计算中应用的注意事项
4.化学方程式中常用的计算方法
(1)关系式法
(2)守恒法
(3)差量法
课堂练习
1.甲、乙两烧杯中各盛有 100 mL 3 mol·L-1的盐酸和氢氧化钠溶
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
体体积比为甲∶乙=1∶2,则加入的铝粉质量为 ( )
A.5.4 g B.3.6 g
C.2.7 g D.1.8 g
A
课堂练习
2.等质量的两份铝分别与适量的稀H2SO4 和NaOH溶液完全反应,
若消耗两溶液的体积相同,则稀H2SO4与NaOH溶液的物质的量浓
度之比为 ( )
A.3∶2 B.2∶3
C.2∶1 D.1∶2
A
课堂练习
3.将铁加入 100 mL 某浓度的盐酸中恰好完全反应,反应后生成的气体
为V L(标准状况),将铝加入到 100 mL 2 mol·L-1的NaOH 溶液中恰好完
全反应,充分反应后生成的气体为3V L(标准状况)。下列说法正确
的是 ( )
A.原铁和铝的物质的量相等
B.原盐酸的浓度为 2 mol·L-1
C.铁加入盐酸中的离子方程式为2Fe+6H+ 2Fe3+ +3H2↑
D.盐酸与氢氧化钠的物质的量浓度之比为1∶3
B
课堂练习
4.在MgCl2 和AlCl3 的混合溶液中,逐滴加入NaOH溶液直至过量。经测
定,加入的NaOH 的物质的量(mol)和所得沉淀的物质的量(mol)的关系
如图所示。则
课堂练习
(1)写出代表各线段发生的反应的离子方程式:
OD 段____________________________________________________,
DC 段__________________________________________________ 。
(2)原溶液中Mg2+ 、Al3+ 物质的量浓度之比为__________。
(3)图中C 点表示当加入_______mol NaOH时,Al3+ 已经转化成________ (填离子符号)。
(4)图中线段OA∶AB=___________。
Mg2+ + 2OH- Mg(OH)2 ↓
、Al3+ +3OH- Al(OH)3↓
Al(OH)3+OH- [Al(OH)4]-
2∶1
0.8
[Al(OH)4]-
7∶1
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