物質(zhì)的量在化學方程式計算中的應(yīng)用
物質(zhì)的量在化學方程式計算
根據(jù)中間物質(zhì)的傳遞關(guān)系，找出原料和最終產(chǎn)物的相應(yīng)關(guān)系式，可以將多步計算轉(zhuǎn)化為一步計算
質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣態(tài)物質(zhì)的體積和壓強、反應(yīng)過程中的熱量等(理論差量)跟實際差量成比例
如質(zhì)量守恒、元素守恒、原子守恒、得失電子守恒、電荷守恒、能量守恒等。
化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比=各物質(zhì)的物質(zhì)的量變化之比=相同狀況下氣體體積變化之比
考點一 物質(zhì)的量在化學方程式計算中應(yīng)用
考點二 化學計算的常用方法
考點一 物質(zhì)的量在化學方程式計算中應(yīng)用
知識點1 以物質(zhì)的量為中心的轉(zhuǎn)化
知識點2　用物質(zhì)的量進行方程式的計算模板
物質(zhì)在發(fā)生化學反應(yīng)時，參加反應(yīng)的各粒子之間是按照一定比例進行的。而這些數(shù)目的粒子又可以用不同的物理量來表示。例如：
物質(zhì)的量應(yīng)用于化學方程式計算類的解題步驟
(1)“審”：審清題目條件和題目要求。
(2)“設(shè)”：設(shè)出的未知數(shù)直接用各物理量的符號表示，并且不帶單位。
(3)“寫”：依據(jù)題意寫出并配平化學方程式。
(4)“標”：在化學方程式中有關(guān)物質(zhì)的化學式下面標出已知物質(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。比較復(fù)雜的數(shù)量關(guān)系可先化簡。
(5)“列”：將有關(guān)的幾個量列出比例式。
(6)“解”：根據(jù)上述比例式求解未知數(shù)。
(7)“答”：根據(jù)題目要求簡明地寫出答案。
考向 根據(jù)化學方程式進行計算
(1)P點溶液中含有的溶質(zhì)的化學式為 。(2)圖像中，m1= 。(3)計算M點時溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù) (結(jié)果保留到0.1%)。
NaCl、CuCl2
P點溶液是HCl恰好完全反應(yīng)時圖像
80 98 117
xg 9.8g yg
40 58.8
40 × 40% zg
設(shè)NaOH溶液與HCl反應(yīng)生成NaCl的質(zhì)量為zg
M點時溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)
1.書寫格式規(guī)范化：在根據(jù)化學方程式計算的過程中，各物理量、物質(zhì)名稱、公式等盡量用符號表示，且數(shù)據(jù)的運算要公式化并帶單位。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.單位運用對應(yīng)化：根據(jù)化學方程式計算時，如果題目所給的兩個量單位不一致，要注意兩個量的單位要“上下一致，左右相當”。
3.如果兩種反應(yīng)物的量都是已知的，求解某種產(chǎn)物的量時，必須先判斷哪種過量。
(1)涉及的化學方程式為 ， 。(2)鈉塊中鈉的質(zhì)量是 g。(3)鈉塊中氧化鈉的質(zhì)量是 g。(4)原來鈉塊中被氧化的鈉的質(zhì)量是 g。(5)設(shè)所得溶液的體積為50 mL，求所得溶液溶質(zhì)物質(zhì)的量濃度是 。
2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑ Na2O＋H2O=2NaOH
2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑
46 2m(Na) 0.2 g
解得m(Na)=4.6 g
m(Na2O)＝17.0 g－4.6 g＝12.4 g
考點二 化學計算的常用方法
1.含義：所謂“守恒”就是物質(zhì)在發(fā)生“變化”或兩物質(zhì)在發(fā)生“相互作用”的過程中某些物理量的總量保持“不變”。
在化學變化中的各種各樣的守恒，如質(zhì)量守恒、元素守恒、原子守恒、得失電子守恒、電荷守恒、能量守恒等。
解題時可利用 ①整體守恒：即反應(yīng)中反應(yīng)物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量守恒；②局部守恒：即反應(yīng)中反應(yīng)物與產(chǎn)物中某元素的原子或離子守恒或元素守恒。
→ 依據(jù)電解質(zhì)溶液呈電中性，即陽離子所帶正電荷總數(shù)等于陰離子所帶負電荷總數(shù)或離子方程式前后離子所帶電荷總數(shù)不變。
(1)質(zhì)量守恒(原子守恒)
→ 依據(jù)化學反應(yīng)的實質(zhì)是原子的重新組合，因而反應(yīng)前后原子的總數(shù)和質(zhì)量保持不變。
利用電荷守恒法可以①配平離子方程式；②巧解某些化學計算題。
(3)得失電子守恒關(guān)系式
→依據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子得失數(shù)目相等，即氧化劑得到的電子總數(shù)目等于還原劑失去的電子總數(shù)目。
利用得失電子守恒法可以①計算元素的化合價；②計算氧化(或還原)產(chǎn)物的量；③計算氧化劑、還原劑的消耗量；④計算混合物的組成。
第一步：明確題目要求解的量；第二步：根據(jù)題目要求解的量，分析反應(yīng)過程中物質(zhì)的變化，找出守恒類型及相關(guān)的量；第三步：根據(jù)守恒原理，梳理出反應(yīng)前后守恒的量，列式求解。
1.含義：差量法是指根據(jù)化學反應(yīng)前后有關(guān)物理量發(fā)生的變化，找出“理論差量”。這種物理量可以是質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣態(tài)物質(zhì)的體積和壓強、反應(yīng)過程中的熱量等。用差量法解題時先把化學方程式中的對應(yīng)差量(理論差量)跟實際差量列成比例，然后求解。
②分清“差量”是增還是減。在較復(fù)雜的情況，存在多個反應(yīng)，可能差量的增減方向并不一致，這就要取其代數(shù)和。若方向相同，則總差量等于各個分差量之和。
③正確分析形成差量的原因，找出對應(yīng)的根據(jù)方程式得出的“理論差量”是差量法解題的關(guān)鍵。
第一步：準確寫出有關(guān)反應(yīng)的化學方程式；
第三步：根據(jù)反應(yīng)方程式，從“實際差量”尋找比例關(guān)系，列比例式求解。
第二步：深入細致地分析題意，關(guān)鍵在于有針對性地找出產(chǎn)生差量的“對象”及“理論差量”。該“理論差量”可以是質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣體體積、壓強等，且該差量的大小與參加反應(yīng)的物質(zhì)的有關(guān)量成正比；
1.含義：關(guān)系式法是一種巧妙利用已知量與未知量之間關(guān)系進行解題的一種方法。
→ 利用關(guān)系式法免去逐步計算中的麻煩，簡化解題步驟，減少運算量，且計算結(jié)果不易出錯，準確率高。
→ 一般適用于多步進行的連續(xù)反應(yīng)，因前一個反應(yīng)的產(chǎn)物是后一個反應(yīng)的反應(yīng)物，可以根據(jù)中間物質(zhì)的傳遞關(guān)系，找出原料和最終產(chǎn)物的相應(yīng)關(guān)系式。
(1)有關(guān)化學方程式的計量數(shù)關(guān)系式：
(2)原子守恒關(guān)系式：
(3)得失電子守恒關(guān)系式：根據(jù)氧化劑和還原劑得失守恒建立關(guān)系式，再進行一步計算。
在化學反應(yīng)中，任何一種元素的總質(zhì)量是守恒的，即最初反應(yīng)物中該元素的質(zhì)量等于最終產(chǎn)物中該元素的質(zhì)量。
各步反應(yīng)的化學方程式，找出最初反應(yīng)物與最終生成物的物質(zhì)的量的關(guān)系式，再進行一步計算。
3.一般解題步驟如下：
方法1：第一步：準確寫出各步反應(yīng)的化學方程式；第二步：找出“中介”的物質(zhì)，并確定最初反應(yīng)物、中介物質(zhì)、最終生成物之間量的關(guān)系；第三步：確定最初反應(yīng)物和最終生成物之間量的關(guān)系；
方法2：利用電子守恒或原子守恒直接確定關(guān)系式，然后列比例進行求算。
第四步：根據(jù)已知條件及關(guān)系式列出比例式計算求解。
考向1 守恒法在化學計算中的應(yīng)用
【例1】大氣污染物中的氮氧化物可用NaOH溶液吸收，發(fā)生如下反應(yīng)：
NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O
請計算： (1)若33.6 mL(折算為標準狀況下)氮氧化物(只含NO和NO2)與V mL 0.500 ml·L-1 NaOH溶液恰好完全反應(yīng)，則V=______mL。?(2)若V(NO)∶V(NO2)=5∶1，與x ml O2混合，能與60.0 mL 1.00 ml·L-1 NaOH溶液恰好完全反應(yīng)全部轉(zhuǎn)變成NaNO3，則x=______。?
1.5×10-3 ml
產(chǎn)物中N和Na原子的個數(shù)比1:1
→則消耗NaOH的物質(zhì)的量為1.5×10-3 ml
n(NaOH)=0.06 ml
①元素質(zhì)量守恒有n(NO)+n(NO2)=n(NaNO3)=0.06 ml，
→n(NO)∶n(NO2)=V(NO)∶V(NO2)=5∶1
故n(NO)=0.05 ml，n(NO2)=0.01 ml
0.05 ml×3+0.01 ml×1=x ml×4
則x ml=0.04 ml
【變式訓練】將13.6gFe、Fe2O3和CuO的混合粉末加入到100ml一定物質(zhì)的量濃度的鹽酸中，充分反應(yīng)，生成標準狀況下的氫氣為896ml，過濾、濾渣經(jīng)洗滌、干燥后得到1.28g固體純凈物，經(jīng)檢驗濾液中只含有一種溶質(zhì)，請回答：
(1)固體中混合物中CuO的質(zhì)量為______。
(2)鹽酸的濃度為_____________。
因反應(yīng)后濾液中只含有一種溶質(zhì)，應(yīng)為FeCl2
得到的1.28g固體純凈物為Cu
n(Cu)=0.02ml
由CuO~Cu，得CuO的質(zhì)量為1.60g
設(shè)Fe、Fe2O3物質(zhì)的量分別為xml、yml
①質(zhì)量關(guān)系:56x+160y+1.60=13.6
②電子得失守恒：2x=2y+2×0.02+0.04×2
解得 x=0.10ml、y=0.04ml
反應(yīng)后濾液中n(FeCl2)= x+2y =0.18ml
根據(jù)FeCl2~2HCl得，n(HCl)=0.36ml，
→c(HCl)=0.36ml/0.10L=3.60ml·L-1。
考向2 差量法在化學計算中的應(yīng)用
【例2】取7.90 g KMnO4，加熱分解后剩余固體7.42 g。該剩余固體與足量的濃鹽酸在加熱條件下充分反應(yīng)，生成單質(zhì)氣體A，產(chǎn)物中錳元素以Mn2+形式存在。請計算：
(2×158) g　　　　　　　　　32 g
m　　　　　　　 7.90 g-7.42 g
即KMnO4的分解率為
KMnO4、K2MnO4、MnO2
(2)氣體A的物質(zhì)的量為_______。
生成K2MnO4、MnO2均為0.015 ml
關(guān)系式 2KMnO4~5Cl2、K2MnO4~2Cl2、MnO2~Cl2
0.05 ml、0.03 ml和0.015 ml
與濃鹽酸反應(yīng)生成的Cl2分別為
差量法是指根據(jù)化學反應(yīng)前后物質(zhì)的相關(guān)量發(fā)生的變化，找出“理論差量”。這種差量可以是質(zhì)量、物質(zhì)的量、氣態(tài)物質(zhì)的體積和壓強、反應(yīng)過程中的熱量等。用差量法解題時先把化學方程式中對應(yīng)的理論差量跟實際差量列成比例，然后求解。如：
2 ml　1 ml　 2 ml　　24 g　　1 ml　22.4 L(標準狀況)
【變式訓練】200℃時將 16.0g NaOH 和 NaHCO3 的混合物放在密閉容器中加熱到質(zhì)量不再減少為止，稱得剩余固體質(zhì)量為 14.8g，試回答：(1)剩余固體的化學式是 。(2)原混合物中 NaOH 的質(zhì)量分數(shù) 。
NaOH 、Na2CO3
假設(shè)NaOH與NaHCO3恰好完全反應(yīng)，則：
40 84 18
x y 16g－14.8g＝1.2g
x＝2.67gy＝5.6g
因x+y＜16g，故16gNaOH和NaHCO3固體混合物不能恰好反應(yīng)
由于NaHCO3受熱能分解，NaOH不能，因而過量物質(zhì)為NaOH
由上述分析可知剩余固體物質(zhì)是NaOH 、Na2CO3
由上述分析可知只發(fā)生反應(yīng)：
且NaHCO3質(zhì)量為5.6g
考向3 關(guān)系式法在化學計算中的應(yīng)用
(1)加入鐵粉充分反應(yīng)后，溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量__________。
(2)固體混合物中CuO的質(zhì)量______。
Fe2O3、CuO混合物加入硫酸充分反應(yīng)后，再加入鐵粉，剩余固體有兩種可能
根據(jù)溶液中SO42-守恒，所得溶質(zhì)的物質(zhì)的量為0.100 ml
而加入溶液體系中的鐵元素(氧化鐵、鐵粉)總物質(zhì)的量大于0.100 ml，故可以判斷加入鐵粉有剩余，
剩余固體為 Fe、Cu 混合物
溶質(zhì)為單一的FeSO4溶液
且n(FeSO4)=n(H2SO4)=0.100 ml
(2)設(shè)Fe2O3為x ml，CuO為y ml
①質(zhì)量守恒：160x+80y=4.00
②整個體系中金屬元素守恒：56×2x+64y+5.60=0.100×56+3.04
解方程得x=0.01，y=0.03
故CuO質(zhì)量為2.40 g
【變式訓練】銅是人類發(fā)現(xiàn)最早并廣泛使用的一種金屬。溶液中Cu2+的濃度可采用碘量法測得：
①2Cu2++5I-=2CuI↓+I3-，②I3-+2S2O32-=S4O62-+3I-
現(xiàn)取20.00 mL某含 Cu2+ 的溶液。加入足量的 KI 充分反應(yīng)后，用0.100 0 m1·L-1的 Na2S2O3 標準溶液滴定至終點，消耗 Na2S2O3 溶液的體積如表所示。
(1)溶液中Cu2+的濃度為_________ml·L-1。?
平均值是25.00 mL
消耗Na2S2O3溶液體積
(2)用移液管量取20.00 mL Cu2+的溶液時俯視刻度線，最終測得的Cu2+的濃度將_______ (填“偏高”“偏低”或“無影響”)。?
導致消耗Na2S2O3溶液的體積偏小
合0.002 5 ml
(1)每完全分解100kg石灰石(含CaCO3 90%，雜質(zhì)不參與反應(yīng))，需要投料______kg焦炭。
完全分解上述石灰石需要吸收的熱量是
所以需要投料焦炭的質(zhì)量是
＝10800g＝10.8kg
(2)每生產(chǎn)106kg純堿，同時可獲得____kgCaO(列式計算)。
根據(jù)(1)中計算可知消耗焦炭的物質(zhì)的量是
參加反應(yīng)的 CaCO3物質(zhì)的量是 900ml
即，參加反應(yīng)的 CaCO3 和焦炭的物質(zhì)的量之比為1：1
根據(jù)原子守恒可知生成CaO的質(zhì)量是
3S+6KOH 2K2S+K2SO3+3H2O(x-1)S+K2S K2Sx(x=2~6)S+ K2SO3 K2S2O3
(1)0.480 g硫單質(zhì)與V mL 1.00 ml·L-1熱KOH溶液恰好完全反應(yīng)，只生成K2S和K2SO3，則V=______。
則需要消耗KOH的物質(zhì)的量n=2n(S)=0.03ml
(2)2.560 g硫單質(zhì)與60.0 mL 1.00 ml·L-1熱KOH溶液恰好完全反應(yīng)，只生成K2Sx和K2S2O3，則x=____。(寫出計算過程)
已知：3MnO4-＋5FeC2O4·2H2O＋24H+=3Mn2+＋5Fe3+＋10CO2↑＋22H2O
解析:根據(jù)關(guān)系式 3MnO4-～5FeC2O4·2H2O
(1)銅與濃硝酸反應(yīng)的裝置如下圖，儀器A的名稱為_________，裝置B的作用為_______。
銅和濃硝酸反應(yīng)生成硝酸銅和NO2，其中NO2易溶于水，需要防倒吸，則裝置B的作用為防倒吸；
Cu+H2O2+2H+= Cu2++2H2O
既不是氧化劑，又不是還原劑
【解析】在該反應(yīng)中銅的質(zhì)量
(1)滴定結(jié)束的時候，單質(zhì)碘消耗完
關(guān)系式：CuO2~2I2~4S2O32-
=0.000375ml

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