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第13讲物质的量在化学方程式计算中的应用
1、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、能结合物质的量在化学方程式计算中的应用。
一、物质的量在化学方程式计算中的应用
1.以物质的量为中心的转化
2.化学方程式中化学计量数与相关物理量的关系
2CO+O2eq\o(=====,\s\up7(点燃))2CO2
化学计量数212
扩大NA倍2NANA2NA
物质的量2mol1mol2mol
质量56g32g88g
标况下气体体积44.8L22.4L44.8L
结论:
(1)同一个化学方程式中各物质的化学计量数之比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化学计量数之比也等于其体积之比。
3.物质的量应用于化学方程式计算中的基本步骤
二、化学计算中的其他常用方法
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”。
(1)根据化学方程式确定关系式
写出发生反应的化学方程式,根据量的关系写出关系式。
(2)根据原子守恒确定关系式
2.守恒法
(1)反应前后元素种类、质量、原子个数不变。
(2)还原剂失电子总数=氧化剂得电子总数
(3)电荷守恒
电解质溶液中,阴离子所带负电荷总数等于阳离子所带正电荷总数,即溶液呈电中性。例如,在0.1mol·L-1的K2SO4溶液中,c(K+)+c(H+)=2c(SOeq\o\al(2-,4))+c(OH-)。
3.差量法
根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化,找出所谓的“理论差量”,如反应前后的质量差、物质的量差、气体体积差等,该差量与反应物的有关量成正比。差量法就是借助这种比例关系求解的方法。
4.方程组法
一般方程组法用于解决两种物质的混合物计算,一般读题时能找到两个已知量时,均可以利用二元一次方程组进行求算未知量。
考点一:应用化学方程式计算
例1.(2023绵阳中学实验学校高一期中)等物质的量的Na、Mg、Al分别与足量的稀盐酸反应,同温同压下,产生气体的体积比为
A.1:2:3B.3:2:1C.6:3:2D.1:1:1
【答案】A
【解析】由化合价升降守恒知,2Na~H2、Mg~H2、2Al~3H2,假设消耗的Na、Mg、Al分别为1mol,则生成的H2分别为0.5mol、1mol、1.5mol,则三者比例关系为1:2:3,同温同压下,产生气体的体积比为1:2:3,A正确。
考点二:关系式法和方程组法计算
例2.(2023湖北省沙市中学高一月考)11.0g铁、铝混合物与足量的盐酸反应,生成标准状况下的氢气8.96L,则混合物中Fe与Al的物质的量之比为()
A.1∶2B.2∶1C.1∶1D.2∶3
【答案】A
【解析】n(H2)=eq\f(8.96L,22.4L·mol-1)=0.4mol,设11.0g混合物中铁和铝的物质的量分别为xmol和
ymol,则有①56g·mol-1×xmol+27g·mol-1×ymol=11.0g;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②xmol+1.5ymol=0.4mol,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,A正确。
考点三:差量法与极限分析
例3.(2023安徽省阜阳颍上一中高一期末)工业纯碱中常含有少量的NaCl杂质,某化学兴趣小组取ag工业纯碱样品与足量稀盐酸充分反应,加热、蒸干、灼烧,得bg固体。则该样品中纯碱的质量分数是()
A.eq\f(b-a,a)×100%B.eq\f(168(a-b),51a)×100%
C.eq\f(84(b-a),11a)×100%D.eq\f(106(b-a),11a)×100%
【答案】D
【解析】根据反应的化学方程式,采用差量法可求出该样品中Na2CO3的质量为eq\f(b-a,11)×106g,其质量分数为eq\f(\f(b-a,11)×106,a)×100%=eq\f(106(b-a),11a)×100%。
考点四:守恒法
例4.
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