高中化學學案專題2第二單元第2課時化學反應(yīng)的計算

第2課時化學反應(yīng)的計算化學反應(yīng)的計算1．物質(zhì)的量相關(guān)概念的關(guān)系：2．物質(zhì)的量在化學方程式計算中的應(yīng)用：化學方程式2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2H2O(g)計量數(shù)之比：2∶1∶2物質(zhì)微粒數(shù)之比：2∶1∶2擴大NA：2NA∶NA∶2NA物質(zhì)的量之比：2mol∶1_mol∶2_moleq\a\vs4\al(標準狀況下,體積之比)：44.8L∶22.4_L∶44.8_Leq\a\vs4\al(相同狀況下,體積之比)：2∶1∶21．(知識關(guān)聯(lián))“化學反應(yīng)前后質(zhì)量是守恒的，那么物質(zhì)的量也肯定守恒”，這種說法對嗎？為什么？提示：不對?；瘜W方程式中各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比＝各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比，所以，化學反應(yīng)后物質(zhì)的量可能增大，可能減小，也可能不變。2．(情境思考)甲、乙兩位同學就物質(zhì)的量應(yīng)用于化學方程式計算，產(chǎn)生了以下討論：你同意哪位同學的說法？舉例說明。提示：甲、乙兩位同學的觀點均不全面。若題目所給物質(zhì)的物理量單位不一致，換算成同一個單位，有時顯得很煩瑣，這時只要做到各個量的單位“上下一致，左右相當”即可。如：物質(zhì)的量在化學方程式計算中的應(yīng)用1．計算步驟：2．有關(guān)物質(zhì)的量的計算中的“三個規(guī)范”：(1)書寫規(guī)范：各種符號的書寫要規(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)符號規(guī)范：①設(shè)未知數(shù)直接用各物理量的符號表示，且要注明物質(zhì)(或粒子)的符號。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：把已知量代入計算式中計算時都要帶單位且單位要統(tǒng)一。(思維升華)觀察化學方程式及各物質(zhì)對應(yīng)的物理量，思考并回答相關(guān)問題。Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑65g2mol1mol22.4Lm(Zn)n(HCl)n(ZnCl2)V(H2)則有eq\f(65g,m（Zn）)＝eq\f(2mol,n（HCl）)＝eq\f(1mol,n（ZnCl2）)＝eq\f(22.4L,V（H2）)，(1)為什么利用化學方程式進行計算時，同一種物質(zhì)的單位必須統(tǒng)一，而不同的物質(zhì)則不必統(tǒng)一？(證據(jù)推理與模型認知)提示：同一種物質(zhì)用不同的物理量表示時，比例是相同的。例如1mol鋅和65g鋅完全相同。(2)判斷上述反應(yīng)是在常溫常壓下發(fā)生嗎？說明你的判斷理由。(證據(jù)推理與模型認知)提示：不是。因為在計算中1mol氫氣的體積是22.4L，說明一定不是在常溫常壓下進行的?！竞献魈骄俊?教材二次開發(fā))教材中描述的化學反應(yīng)中的計量關(guān)系如下：eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(微粒數(shù),,質(zhì)量,,標準狀況下,,氣體體積,,物質(zhì)的量,,濃度與體積))eq\a\vs4\al(已知,物質(zhì))——eq\a\vs4\al(物質(zhì)的,,量之比)——eq\a\vs4\al(未知,物質(zhì))eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(微粒數(shù),,質(zhì)量,,標準狀況下,,氣體體積,,物質(zhì)的量,,濃度與體積))根據(jù)如上計量關(guān)系，某同學計算用鋅與鹽酸反應(yīng)制得標準狀況下的氫氣4.48L，需2mol·L－1的鹽酸多少mL？解法如下：Zn＋2HCl=ZnCl2＋H2↑1L22.4LV[HCl(aq)]4.48Leq\f(1L,22.4L)＝eq\f(V[HCl（aq）],4.48L)，V[HCl(aq)]＝eq\f(1L×4.48L,22.4L)＝0.2L其中鹽酸的體積為1L，是根據(jù)HCl的化學計量數(shù)是2mol，然后根據(jù)V＝n/c，即V＝eq\f(2mol,2mol·L－1)＝1L。請你判斷上述計算過程有無錯誤？若有，錯在哪里？為什么？(證據(jù)推理與模型認知)提示：有錯誤。其中鹽酸的體積與氫氣的體積換算關(guān)系不對。正確的解法應(yīng)是氫氣的體積與HCl的物質(zhì)的量的換算關(guān)系，然后根據(jù)氫氣的體積求出HCl的物質(zhì)的量，然后再根據(jù)濃度求出需要的鹽酸的體積。【典例】將20g含雜質(zhì)25%的大理石(雜質(zhì)與鹽酸不反應(yīng))投入150mL鹽酸中恰好完全反應(yīng)，計算：(1)反應(yīng)生成的CO2的體積(標準狀況)；(2)原鹽酸中HCl的物質(zhì)的量濃度。【解題指南】解答本題需要注意理解以下兩個方面：(1)代入化學方程式的必須是純凈物的量。(2)明確相關(guān)的物理量和計算方法，利用相關(guān)的化學方程式計算。【解析】n(CaCO3)＝eq\f(20g×（1－25%）,100g·mol－1)＝0.15mol。CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑1mol2mol22.4L0.15moln(HCl)V(CO2)eq\f(1mol,0.15mol)＝eq\f(2mol,n（HCl）)＝eq\f(22.4L,V（CO2）)故：n(HCl)＝0.3mol，V(CO2)＝3.36L，c(HCl)＝eq\f(0.3mol,0.15L)＝2mol·L－1。答案：(1)3.36L(2)2mol·L－1【規(guī)律方法】物質(zhì)的量在化學方程式計算中應(yīng)用的注意事項(1)化學方程式中各物質(zhì)的化學計量數(shù)之比等于各物質(zhì)的物質(zhì)的量之比，而非質(zhì)量之比。(2)計算時，各種物質(zhì)不一定都用物質(zhì)的量表示，也可以用質(zhì)量表示，氣態(tài)物質(zhì)還可以用體積表示，但要注意物質(zhì)的量與其他各物理量之間的換算關(guān)系；只要做到“上下一致，左右相當”即可。已知：①碳酸鈉高溫下不分解；②碳酸氫鈉受熱發(fā)生分解反應(yīng)：2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑。充分加熱碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物19g，完全反應(yīng)后固體質(zhì)量減輕了3.1g，求：(1)原混合物中碳酸鈉的質(zhì)量是________g。(2)在剩余固體中，加入過量鹽酸，反應(yīng)后放出二氧化碳的體積(標準狀況)是________L。【解析】(1)設(shè)混合物中碳酸氫鈉的質(zhì)量為m，則：2NaHCO3eq\o(=,\s\up7(△))Na2CO3＋H2O＋CO2↑Δm168g106g62gm3.1g故m＝eq\f(3.1g,62g)×168g＝8.4g，則碳酸鈉的質(zhì)量為19g－8.4g＝10.6g。(2)剩余固體為碳酸鈉，質(zhì)量為19g－3.1g＝15.9g，物質(zhì)的量為eq\f(15.9g,106g·mol－1)＝0.15mol，根據(jù)碳原子守恒可知，生成二氧化碳的物質(zhì)的量為0.15mol，標準狀況下的體積為0.15mol×22.4L·mol－1＝3.36L。答案：(1)10.6(2)3.36三言兩語話重點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)的量之比＝各物質(zhì)構(gòu)成粒子的粒子數(shù)之比＝相同條件下的氣體的體積之比。1．(2021·蘇州高一檢測)為測定K2SO4溶液的濃度，取25.00mL待測溶液，向其中加入過量的BaCl2溶液，充分反應(yīng)后過濾并干燥，得到BaSO4沉淀1.165g，則該K2SO4溶液的物質(zhì)的量濃度為()A．0.2000mol·L－1B．0.1000mol·L－1C．0.5000mol·L－1D．0.0200mol·L－1【解析】選A。發(fā)生反應(yīng)方程式為K2SO4＋BaCl2=BaSO4↓＋2KCl，n(BaSO4)＝eq\f(m,M)＝eq\f(1.165g,233g·mol－1)＝0.005mol，n(K2SO4)＝0.005mol，c(K2SO4)＝eq\f(n,V)＝eq\f(0.005mol,0.025L)＝0.2000mol·L－1，A項正確。2．(2021·無錫高一檢測)某物質(zhì)的量濃度為0.05mol·L－1的金屬氯化物溶液20mL，恰好與20mL0.15mol·L－1的AgNO3溶液完全反應(yīng)，則該氯化物中金屬的化合價為()A．＋1B．＋2C．＋3D．＋4【解析】選C。設(shè)該金屬氯化物為AClx，與AgNO3反應(yīng)的關(guān)系為AClx～xAgNO3，eq\f(1,0.05×0.02)＝eq\f(x,0.15×0.02)，得x＝3，則A的化合價為＋3價，C項正確。3．(2021·常州高一檢測)CuCO3和CuCO3·Cu(OH)2的混合物34.6g，可恰好完全溶解于300mL2mol·L－1的鹽酸中，若加熱分解等量的這種混合物可得CuO的質(zhì)量是()A．16gB．19.2gC．24gD.30.6g【解析】選C。CuCO3和CuCO3·Cu(OH)2溶于HCl，生成CuCl2，由氯守恒知，n(HCl)＝2mol·L－1×0.3L＝0.6mol，n(Cu)＝0.3mol，加熱分解時，所得n(CuO)＝0.3mol，m(CuO)＝0.3mol×80g·moL－1＝24g，C項正確?！狙a償訓練】1．(2021·南通高一檢測)為測定某銅器表面Cux(OH)yClz(Cu為＋2價，x、y、z為正整數(shù))的組成，現(xiàn)進行如下實驗：取少量Cux(OH)yClz，將其完全溶解于稀硝酸中，將所得溶液分成兩等份。向其中一份滴加足量AgNO3溶液，將所得沉淀過濾、洗滌、干燥，得到固體0.1435g。向另一份中加入0.1000mol·L－1EDTA(已知Cu2＋與EDTA反應(yīng)的化學計量數(shù)比為1∶1)，恰好完全反應(yīng)時消耗EDTA20mL。則Cux(OH)yClz的化學式中y的值為()A．1B．2C．3D．4【解析】選C。n(Cl－)＝eq\f(m,M)＝eq\f(0.1435g,143.5g·mol－1)＝0.001mol，n(Cu2＋)＝n(EDTA)＝0.1mol·L－1×0.020L＝0.002mol，n(Cl－)∶n(Cu2＋)＝0.001mol∶0.002mol＝1∶2，由電荷守恒有2c(Cu2＋)＝c(OH－)＋c(Cl－)，c(OH－)＝0.003mol，x∶y∶z＝0.002∶0.003∶0.001＝2∶3∶1，y＝3，C項正確。2．將28g鐵粉放入100mL0.1mol·L－1的CuSO4溶液中，充分反應(yīng)后析出的銅的質(zhì)量為()A．32gB．6.4gC．0.64gD．3.2g【解析】選C。n(Fe)＝eq\f(28g,56g·mol－1)＝0.5mol，n(CuSO4)＝0.100L×0.1mol·L－1＝0.01mol，由CuSO4＋Fe=FeSO4＋Cu，可知Fe過量，所以應(yīng)該按照CuSO4的量進行計算。n(Cu)＝n(CuSO4)＝0.01mol，m(Cu)＝0.01mol×64g·mol－1＝0.64g。3．在催化劑存在下發(fā)生反應(yīng)：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(Pt),\s\do5(△))4NO＋6H2O，完成下列計算：10molNH3和10molO2反應(yīng)生成8molNO，過量的氨溶于產(chǎn)物水中成為氨水，則該氨水中氨的質(zhì)量分數(shù)是多少？【解析】設(shè)參加反應(yīng)的氨氣為nmol、生成的水為bmol，則：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(Pt),\s\do5(△))4NO＋6H2O4mol4mol6molnmol8molbmol所以4∶4＝nmol∶8mol，解得n＝8，4∶6＝8mol∶bmol，解得b＝12，故剩余氨氣為10mol－8mol＝2mol，所得氨水的質(zhì)量分數(shù)為eq\f(2mol×17g·mol－1,2mol×17g·mol－1＋12mol×18g·mol－1)×100%＝13.6%。答：該氨水中氨的質(zhì)量分數(shù)是13.6%。答案：13.6%4．(2021·蘇州高一檢測)摩爾鹽是一種重要的化工原料，化學組成可表示為x(NH4)2SO4·yFeSO4·zH2O。為確定摩爾鹽的組成，進行如下實驗：步驟一：稱取一定量的新制摩爾鹽，溶于水配制成100.00mL溶液A。步驟二：準確量取25.00mL溶液A，加入足量BaCl2溶液，充分反應(yīng)后過濾、洗滌、干燥，得白色固體2.330g。步驟三：另取25.00mL溶液A，加入0.05000mol·L－1KMnO4酸性溶液，發(fā)生反應(yīng)：Fe2＋＋MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))＋H＋→Fe3＋＋Mn2＋＋H2O(未配平)。當兩者恰好完全反應(yīng)時，消耗KMnO4溶液的體積為20.00mL。(1)步驟一中，必須使用到的玻璃儀器有玻璃棒、膠頭滴管、燒杯和__________。(2)檢驗溶液A中含有NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的實驗方法是___________________________________________________________________________________________________。(3)步驟二中，證明所加BaCl2溶液已經(jīng)過量的實驗方法為_______________________________________________________________________________________。(4)通過計算確定摩爾鹽中x∶y的值(寫出計算過程)?！窘馕觥?1)配制溶液需要用到一定規(guī)格的容量瓶。(2)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的檢驗：加入OH－與NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))在加熱條件下反應(yīng)生成NH3，NH3是唯一的堿性氣體，通過石蕊、酚酞或pH試紙來測定氣體是否顯堿性，從而來判斷NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的存在。(3)當加入BaCl2已過量時，說明溶液中已沒有SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))，故再加入BaCl2