
?第3課時(shí) 化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算
目標(biāo)導(dǎo)航
課程標(biāo)準(zhǔn)
課標(biāo)解讀
1.掌握以物質(zhì)的量為中心,微粒個(gè)數(shù)、物質(zhì)的質(zhì)量、氣體體積相關(guān)計(jì)算的思路和方法。
2.掌握物質(zhì)的量在化學(xué)方程式中的應(yīng)用。
3.學(xué)會(huì)化學(xué)計(jì)算的一般方法和步驟。
1.能結(jié)合實(shí)例書寫化學(xué)方程式,能對(duì)化學(xué)反應(yīng)按照物質(zhì)的量的觀點(diǎn)進(jìn)行描述和符號(hào)表征。(宏觀辨識(shí)與微觀探析)
2.能給予物質(zhì)的量認(rèn)識(shí)化學(xué)變化,能用模型、符號(hào)等方式認(rèn)識(shí)和解決化學(xué)問(wèn)題。(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)
3.以物質(zhì)的量為中心,聯(lián)系微粒個(gè)數(shù)、物質(zhì)的質(zhì)量、氣體體積,能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí),關(guān)注知識(shí)的變化和應(yīng)用。(變化觀念與平衡思想)
4.建構(gòu)解題模板,能做到舉一反三,觸類旁通。會(huì)運(yùn)用物質(zhì)的量及相關(guān)物理量根據(jù)方程式進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算,感受定量研究對(duì)化學(xué)科學(xué)的重要作用。(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)
知識(shí)點(diǎn)01 定量分析溶液組成
1.確定未知溶液濃度的具體思路
為確定位置溶液的物質(zhì)的量濃度,將已知物質(zhì)的量濃度的溶液與一定體積未知物質(zhì)的量濃度的溶液反應(yīng),根據(jù)反應(yīng)時(shí)消耗的已知物質(zhì)的量濃度溶液的體積,通過(guò)計(jì)算確定未知濃度溶液的物質(zhì)的量濃度。
2.實(shí)例分析
實(shí)驗(yàn)室為確定一瓶稀鹽酸的濃度,用0.100mol·L-1NaOH溶液中和25.00mL該鹽酸,當(dāng)酸與堿恰好完全反應(yīng)時(shí),消耗NaOH溶液24.50mL。求該鹽酸的物質(zhì)的量濃度。
解題思路:
消耗的NaOH溶液的物質(zhì)的量n(NaOH)=24.50mL×10-3L·mL-1×0.1000 mol·L-1=2.45×10-3mol。
由NaOH+HCl=NaCl+H2O可知,NaOH與HCl的化學(xué)計(jì)量數(shù)相等(均為1),根據(jù)n=可知,化學(xué)計(jì)量數(shù)之比等于物質(zhì)的量之比,由此可得:
n(HCl)=n(NaOH)= 2.45×10-3mol。
該鹽酸的物質(zhì)的量濃度為:c(HCl)==0.0980mol·L-1。
【即學(xué)即練1】為測(cè)定K2SO4溶液的濃度,取25.00 mL待測(cè)溶液,向其中加入過(guò)量的BaCl2溶液,充分反應(yīng)后過(guò)濾并干燥,得到BaSO4沉淀1.165 g,則該K2SO4溶液的物質(zhì)的量濃度為( )
A.0.200 0 mol·L-1 B.0.100 0 mol·L-1
C.0.500 0 mol·L-1 D.0.020 0 mol·L-1
答案:A
解析:發(fā)生反應(yīng)方程式為K2SO4+BaCl2===BaSO4↓+2KCl,n(BaSO4)===0.005 mol,n(K2SO4)=0.005 mol,c(K2SO4)===0.200 0 mol·L-1,A項(xiàng)正確。
知識(shí)點(diǎn)02 化學(xué)反應(yīng)中的計(jì)量關(guān)系
1.物質(zhì)的量與各物理量之間的關(guān)系
(1)物質(zhì)的量與各物理量之間的關(guān)系:
(2)物質(zhì)的量與各物理量之間的計(jì)算公式:
①已知物質(zhì)的質(zhì)量:n= ;
②已知標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)的氣體體積:n = ;
③已知物質(zhì)的粒子數(shù):n= ;
④已知溶液中的物質(zhì)的量濃度:n=c·V。
2.物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用
化學(xué)反應(yīng)中參加反應(yīng)的的各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比等于化學(xué)方程式中對(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。
化學(xué)方程式
CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g)
化學(xué)計(jì)量數(shù)之比
1∶2∶1∶2
擴(kuò)大NA倍之后
NA∶2NA∶NA∶2NA
物質(zhì)的量之比
1mol∶2mol∶1mol∶2mol
結(jié)論
化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比=各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比
【即學(xué)即練2】將1.15 g鈉置于足量的水中,充分反應(yīng)后,生成的NaOH的物質(zhì)的量是多少?生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下占多大體積?已知Na與H2O發(fā)生反應(yīng):2Na+2H2O===2NaOH+H2↑。
答案:0.05 mol、0.56 L
解析:n(Na)==0.05 mol
2Na+2H2O===2NaOH+H2↑
2 2 1
0.05 mol n(NaOH) n(H2)
2∶2=0.05 mol∶n(NaOH),n(NaOH)=0.05 mol;
2∶1=0.05 mol∶n(H2),n(H2)=0.025 mol,V(H2)=0.025 mol×22.4 L·mol-1=0.56 L。
能力拓展
考法01 物質(zhì)的量濃度的相關(guān)計(jì)算
1.根據(jù)定義式計(jì)算物質(zhì)的量濃度
2.物質(zhì)的量濃度與質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系
(1)推導(dǎo)過(guò)程:設(shè)溶液體積為1 L,溶液密度為ρ g·mL-1,溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為w,溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M g·mol-1。
則c=== mol·L-1。
(2)結(jié)論:c= mol·L-1(ρ的單位為g·mL-1或g·cm-3)。
【典例1】某市售鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36.5%,密度為1.18 g·cm-3,該鹽酸中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度是( )
A.3 mol·L-1 B.8.4 mol·L-1
C.11.8 mol·L-1 D.0.5 mol·L-1
答案:C
解析:c===11.8 mol·L-1。
考法02 化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算
1.化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算的基本步驟
寫——寫出相關(guān)的化學(xué)方程式
標(biāo)——在化學(xué)方程式中有關(guān)物質(zhì)的化學(xué)式下面標(biāo)出已知物質(zhì)和所求物質(zhì)有關(guān)物理量的關(guān)系,并代入已知量和未知量
列——列出比例式
解——根據(jù)比例式求解
答——簡(jiǎn)明地寫出答案
2.物質(zhì)的量應(yīng)用于化學(xué)計(jì)算的基本方法
(1)把已知物的物理量轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量;
(2)根據(jù)化學(xué)方程式或關(guān)系式,和已知物的物質(zhì)的量求出未知物的物質(zhì)的量;
(3)把未知物的物質(zhì)的量轉(zhuǎn)化為未知物的所求物理量。
3.有關(guān)物質(zhì)的量的計(jì)算中的“三個(gè)規(guī)范”
(1)書寫規(guī)范:
各種符號(hào)的書寫要規(guī)范,大寫字母與小寫字母的意義各不相同。如“M”表示摩爾質(zhì)量,而“m”表示質(zhì)量,“N”表示微粒數(shù),而“n”表示物質(zhì)的量。
(2)符號(hào)規(guī)范:
①設(shè)未知數(shù)直接用各物理量的符號(hào)表示,且要注明物質(zhì)(或粒子)的符號(hào)。如設(shè)參加反應(yīng)HCl溶液的體積為V[HCl(aq)]。
②各物理量及單位、物質(zhì)的名稱、公式等盡量用符號(hào)表示。
如已知NaOH溶液的體積和物質(zhì)的量濃度,求NaOH溶液的質(zhì)量時(shí)就寫成:m(NaOH)=c(NaOH)×V[NaOH(aq)]×M(NaOH)。
(3)單位規(guī)范:
把已知量代入計(jì)算式中計(jì)算時(shí)都要帶單位且單位要統(tǒng)一。
【典例2】把1.1 g鐵、鋁混合物溶于200 mL 5 mol·L-1鹽酸中,反應(yīng)后鹽酸的濃度變?yōu)?.6 mol·L-1(溶液體積變化忽略不計(jì))。求:
(1)反應(yīng)中消耗HCl的物質(zhì)的量。
(2)該混合物中鋁、鐵的物質(zhì)的量。
解析:(1)消耗HCl的物質(zhì)的量:0.2 L×5 mol·L-1-0.2 L×4.6 mol·L-1=0.08 mol。
(2)設(shè)Al、Fe的物質(zhì)的量分別為x、y。
解得:x=0.02 mol,y=0.01 mol。
答案:(1)0.08 mol (2)Al:0.02 mol;Fe:0.01 mol
分層提分
題組A 基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練
1.物質(zhì)的量濃度相同的NaCl、MgCl2、AlCl3三種溶液,當(dāng)溶液的體積比為3:2:1時(shí),三種溶液中Cl-的物質(zhì)的量濃度之比為( ?。?br />
A.1:1:1 B.1:2:3 C.3:2:1 D.3:4:3
答案:B
解析:由于物質(zhì)的量濃度與體積無(wú)關(guān),三種溶液的物質(zhì)的量濃度相同,Cl-個(gè)數(shù)之比為1:2:3,因此Cl-的物質(zhì)的量濃度之比為1:2:3。
2.分別用0.20mol·L-1的AgNO3溶液10mL與相同體積的下列溶液恰好完全反應(yīng)。則物質(zhì)的量濃度最大的是( )
A.KCl B.MgCl2 C.BaCl2 D.AlCl3
答案:A
解析:相同物質(zhì)的量的AgNO3,需要4種選項(xiàng)中各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為1:1/2:1/2:1/3,又溶液體積相同,所以KCl的物質(zhì)的量濃度最大。
3.將5 mol·L-1的鹽酸10 mL稀釋到200 mL,再取出5 mL,這5 mL溶液的物質(zhì)的量濃度是( )
A.0.05 mol·L-1 B.0.25 mol·L-1
C.0.1 mol·L-1 D.0.5 mol·L-1
答案:B
解析:根據(jù)稀釋定律,c(濃溶液)×V(濃溶液)=c(稀溶液)×V(稀溶液),得:5 mol·L-1×10 mL=c(稀溶液)×200 mL,解得c(稀溶液)=0.25 mol·L-1,從中取出5 mL溶液,其濃度不變。
4.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,500體積的氯化氫氣體溶于水形成1體積的鹽酸,則鹽酸中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度是( )
A.500 mol·L-1 B. mol·L-1 C.5 mol·L-1 D.無(wú)法計(jì)算
答案:B
解析:設(shè)V(HCl)=500 L,則V(溶液)=1 L,則c(HCl)==== mol·L-1。
5.硫酸鈉和硫酸溶液等體積混合后,H+濃度為0.3 mol·L-1,SO濃度為0.4 mol·L-1,則混合溶液中Na+濃度為( )
A.0.15 mol·L-1 B.0.2 mol·L-1 C.0.25 mol·L-1 D.0.5 mol·L-1
答案:D
解析:設(shè)Na+濃度為x,根據(jù)電荷守恒可知,0.3 mol·L-1×1+x×1=0.4 mol·L-1×2,解得x=0.5 mol·L-1。
6.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,3.25 g鋅與足量的鹽酸反應(yīng)生成x L氫氣,下列比例式正確的是( )
答案:B
解析:比例式應(yīng)注意單位要“上下一致,左右相當(dāng)”。
7.在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,0.224 L CH4氣體充分燃燒時(shí),消耗氧氣的物質(zhì)的量為______ mol,生成水______ g。
答案:0.02 0.36
解析:設(shè)消耗氧氣的物質(zhì)的量為x,生成水的質(zhì)量為y。
CH4?。?O2CO2+2H2O
22.4 L 2 mol 36 g
0.224 L x y
==
解得x=0.02 mol,y=0.36 g。
即消耗0.02 mol O2,生成0.36 g水。
8.將澄清石灰水加入250mL碳酸鈉溶液中,過(guò)濾、干燥后得到10g沉淀。求此碳酸鈉溶液的物質(zhì)的量濃度。
解析:Na2CO3 + Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH
1mol 100g
c(Na2CO3)×0.25L 10g
解得:c(Na2CO3)= 0.40mol·L-1
9.實(shí)驗(yàn)室使用的濃鹽酸的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為36.5%,密度為1.19g·cm-3。
(1)將多少升氯化氫(標(biāo)準(zhǔn)狀況)通入1.00L水中可得到36.5%的濃鹽酸?
(2)求該濃鹽酸的物質(zhì)的量濃度。
解析:(1)根據(jù)溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的定義:V(HCl)22.4L?mol-1×36.5g?mol-1V(HCl)22.4L?mol-1×36.5g?mol-1+1000mL×1g?mL-1=36.5%
得V(HCl)=352L
(2)c(HCl)=1000mL?L-1×1.19g?mL-1×36.5%36.5g?mol-1=11.9mol?L-1
題組B 能力提升練
1.300 mL Al2(SO4)3溶液中,含Al3+為1.62 g,在該溶液中加入0.1 mol/L Ba(OH)2溶液300 mL,反應(yīng)后溶液中SO的物質(zhì)的量濃度約為( )
A.0.4 mol/L B.0.3 mol/L C.0.2 mol/L D.0.1 mol/L
答案:D
解析:n(Al3+)==0.06 mol,n(SO)=0.09 mol。加入的Ba(OH)2溶液中含Ba2+ 0.03 mol,剩余SO 0.06 mol,此時(shí)溶液的體積為600 mL,c(SO)==0.1 mol/L。
2.等體積的硫酸鋁、硫酸鋅、硫酸鈉溶液分別與足量氯化鋇溶液反應(yīng),若生成硫酸鋇沉淀的質(zhì)量比為1∶2∶3,則三種硫酸鹽的物質(zhì)的量濃度之比為( )
A.1∶2∶3 B.1∶6∶9 C.1∶3∶3 D.1∶3∶6
答案:B
解析:設(shè)Al2(SO4)3、ZnSO4、Na2SO4生成BaSO4的物質(zhì)的量分別為3 mol、6 mol、9 mol,則Al2(SO4)3為1 mol,ZnSO4為6 mol,Na2SO4為9 mol,所以三種硫酸鹽的物質(zhì)的量濃度之比為1∶6∶9。
3.在NaCl、MgCl2、MgSO4形成的混合溶液中,c(Na+)=0.10 mol·L-1,c(Mg2+)=0.25 mol·L-1,c(Cl-)=0.20 mol·L-1,則c(SO)為( )
A.0.15 mol·L-1 B.0.10 mol·L-1
C.0.25 mol·L-1 D.0.20 mol·L-1
答案:D
解析:溶液為電中性,根據(jù)電荷守恒可得c(Na+)+2c(Mg2+)=c(Cl-)+2c(SO)。
4.V L K2SO4溶液中含有K+ m g,則溶液中SO的物質(zhì)的量濃度為( )
A. mol·L-1 B. mol·L-1 C. mol·L-1 D. mol·L-1
答案:D
解析:由溶液中c(K+)= mol·L-1可知,溶液中c(SO)=c(K+)=× mol·L-1= mol·L-1。
5.將標(biāo)準(zhǔn)狀況下的HCl氣體4.48 L溶于水配成100 mL溶液,然后與足量的鐵屑充分反應(yīng)。計(jì)算:
(1)所得鹽酸的物質(zhì)的量濃度。
(2)參加反應(yīng)的鐵的質(zhì)量。
(3)生成H2的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。
(4)將生成的FeCl2配成400 mL溶液,此溶液中FeCl2的物質(zhì)的量濃度是多少?
解析:(1)n(HCl)===0.2 mol,c(HCl)==2 mol·L-1。
m(Fe)=5.6 g。
(3)V(H2)==2.24 L。
(4)n(FeCl2)==0.1 mol,
c(FeCl2)==0.25 mol·L-1。
答案:(1)2 mol·L-1 (2)5.6 g (3)2.24 L (4)0.25 mol·L-1
題組C 培優(yōu)拔尖練
1.由鋅、鐵、鋁、鎂四種金屬的兩種組成的混合物10克,與足量的鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2升,則混合物中一定含有的金屬是( )
A.鋅 B.鐵 C.鋁 D.鎂
答案:C
解析:用極端假設(shè)法求解。根據(jù)方程式,分別用0.5mol氫氣計(jì)算需要4種金屬的質(zhì)量。滿足條件的兩種金屬中一種質(zhì)量大于10g,另一種小于10g。
Zn ~ H2 Fe ~ H2 2Al ~ 3H2 Mg ~ H2
65g 1mol 56g 1mol 54g 3mol 24g 1mol
32.5g 0.5mol 28g 0.5mol 9g 0.5mol 12g 0.5mol
其中只有Al小于10g,故一定有Al。
2.把1.0 mol·L-1 CuSO4溶液和0.50 mol·L-1 H2SO4溶液等體積混合(假設(shè)混合后的溶液的體積等于混合前兩種溶液的體積之和),計(jì)算:
(1)混合溶液中CuSO4和H2SO4的物質(zhì)的量濃度c(CuSO4)=____________;c(H2SO4)=____________。
(2)混合液中H+、SO的物質(zhì)的量濃度:c(H+)=____________;c(SO)=____________。
(3)向溶液中加入鐵粉,經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間,鐵粉有剩余。此時(shí)溶液中Fe2+的物質(zhì)的量濃度c(Fe2+)=____________。
答案:(1)0.50 mol·L-1 0.25 mol·L-1 (2)0.50 mol·L-1 0.75 mol·L-1 (3)0.75 mol·L-1
解析:1.0 mol·L-1CuSO4溶液和0.50 mol·L-1 H2SO4溶液等體積混合,假設(shè)混合前溶液的體積都為V,則混合后溶液的體積為2V。
(1)在混合溶液中CuSO4的物質(zhì)的量為(1.0 mol·L-1×V),H2SO4的物質(zhì)的量為(0.50 mol·L-1×V),則溶
液中CuSO4的物質(zhì)的量濃度c(CuSO4)==0.5 mol·L-1,H2SO4的物質(zhì)的量濃度 c(H2SO4)==0.25 mol·L-1。
(2)由電解質(zhì)的電離方程式H2SO4===2H++SO可知,在混合溶液中H+的物質(zhì)的量濃度為c(H+)=2c(H2SO4)=2×0.25 mol·L-1=0.5 mol·L-1,SO的物質(zhì)的量濃度為c(SO)==0.75 mol·L-1。
(3)向溶液中加入鐵粉后,F(xiàn)e與混合溶液中的CuSO4和H2SO4發(fā)生如下反應(yīng):Fe+CuSO4===FeSO4+Cu、Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑。經(jīng)過(guò)足夠長(zhǎng)的時(shí)間,鐵粉有剩余,則CuSO4和H2SO4反應(yīng)完全,生成的Fe2+的物質(zhì)的量濃度c(Fe2+)=c(SO)=0.75 mol·L-1。
3.有一硫酸與硝酸的混合溶液,取出10.0mL加入足量BaCl2溶液,過(guò)濾、洗滌、烘干后得到9.32g的沉淀;濾液與4.00 mol·L-1 NaOH溶液反應(yīng),用去35.0mL堿液時(shí)恰好完全中和。試求混合液中H2SO4、HNO3的物質(zhì)的量濃度各是多少?
解析:n(BaSO4)=9.32g/233g·mol-1=0.0400mol
由 H2SO4+BaCl2=BaSO4↓+2HCl
1mol 1mol 2mol
n(H2SO4) 0.0400mol n(HCl)
解得:n(H2SO4)=0.0400mol n(HCl)=0.0800mol
n(NaOH)=4.00 mol·L-1×0.035L=0.0140mol
由NaOH+HCl=NaCl+H2O HNO3+NaOH=NaNO3+H2O
n(NaOH)=n(HCl)+n(HNO3)=0.0800mol+ n(HNO3)=0.0140mol
得:n(HNO3)=0.0600mol
c(H2SO4)=0.0400mol/0.0100L=4.00mol·L-1 c(HNO3)=0.0600mol/0.0100L=6.00mol·L-1。
4.某化工廠分析人員從生產(chǎn)車間取過(guò)氧化氫樣品1.00 mL于錐形瓶中,加25 mL水稀釋,再用稀H2SO4酸化后,逐滴加入0.1 mol·L-1的KMnO4溶液。當(dāng)反應(yīng)完全時(shí),消耗KMnO4溶液20.20 mL?;瘜W(xué)方程式為2KMnO4+5H2O2+3H2SO4===K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O。試計(jì)算該過(guò)氧化氫樣品的物質(zhì)的量濃度。
答案:過(guò)氧化氫樣品的物質(zhì)的量濃度為5.05 mol·L-1。
解析:依據(jù)題意,有 2KMnO4 ~ 5H2O2
2 mol 5 mol
0.1 mol·L-1×20.20 mL c×1.00 mL
2∶5=(0.1 mol·L-1×20.20 mL)∶(c×1.00 mL)
解得c=5.05 mol·L-1。
這是一份化學(xué)蘇教版 (2019)第二單元 微粒之間的相互作用學(xué)案,文件包含522共價(jià)鍵教師版-高一化學(xué)同步講義蘇教必修第一冊(cè)docx、522共價(jià)鍵學(xué)生版-高一化學(xué)同步講義蘇教必修第一冊(cè)docx等2份學(xué)案配套教學(xué)資源,其中學(xué)案共23頁(yè), 歡迎下載使用。
這是一份蘇教版 (2019)必修 第一冊(cè)第二單元 微粒之間的相互作用學(xué)案,文件包含521離子鍵教師版-高一化學(xué)同步講義蘇教必修第一冊(cè)docx、521離子鍵學(xué)生版-高一化學(xué)同步講義蘇教必修第一冊(cè)docx等2份學(xué)案配套教學(xué)資源,其中學(xué)案共18頁(yè), 歡迎下載使用。
這是一份高中化學(xué)蘇教版 (2019)必修 第一冊(cè)第二單元 金屬鈉及鈉的化合物學(xué)案及答案,文件包含321鈉的性質(zhì)與制備教師版-高一化學(xué)同步講義蘇教必修第一冊(cè)docx、321鈉的性質(zhì)與制備學(xué)生版-高一化學(xué)同步講義蘇教必修第一冊(cè)docx等2份學(xué)案配套教學(xué)資源,其中學(xué)案共23頁(yè), 歡迎下載使用。
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