2.2.3化學(xué)反應(yīng)的計算學(xué)案2023-2024學(xué)年高一上學(xué)期化學(xué)蘇教版（2019）必修第一冊

新蘇教版高中化學(xué)必修1PAGEPAGE1第3課時化學(xué)反應(yīng)的計算[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.熟練以物質(zhì)的量為中心的計算與轉(zhuǎn)換。2.利用化學(xué)方程式找出各物質(zhì)的量的關(guān)系并進行計算。一、以物質(zhì)的量為中心的計算1．物質(zhì)的量是聯(lián)系宏觀量(如質(zhì)量、體積)與微觀量(如粒子數(shù)目)的橋梁和紐帶：2．要緊緊抓住“物質(zhì)的量”這個計算的核心。牢固建立把“其他物理量轉(zhuǎn)化為物質(zhì)的量”的這一思維模式，充分利用下列“萬能恒等式”及其變形，進行各物理量的相互求算：n＝eq\f(m,M)＝eq\f(Vg,Vm)＝eq\f(N,NA)＝c·V(aq)3．在解題的過程中，根據(jù)條件找出已知量與未知量之間的物質(zhì)的量關(guān)系，就可使復(fù)雜的問題簡單化、技巧化。其解題方法是依據(jù)變化前后某一粒子物質(zhì)的量保持不變，列出守恒關(guān)系求解。1．36.5g氯化氫溶解在1L水中(水的密度近似為1g·mL－1)，所得溶液的密度為ρg·mL－1，質(zhì)量分數(shù)為w，物質(zhì)的量濃度為cmol·L－1，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，則下列敘述正確的是()A．所得溶液的物質(zhì)的量濃度為1mol·L－1B．36.5g氯化氫含有NA個原子C．36.5g氯化氫氣體占有的體積為22.4LD．所得溶液的質(zhì)量分數(shù)w＝eq\f(36.5c,1000ρ)答案D解析所得溶液的物質(zhì)的量濃度為1mol÷eq\f(36.5＋1000g,1000ρg·L－1)＝eq\f(1000ρ,36.5＋1000)mol·L－1，A項錯誤；36.5g氯化氫物質(zhì)的量為1mol，含有2NA個原子，B項錯誤；36.5g氯化氫氣體在標(biāo)準狀況下的體積為22.4L，C項錯誤；設(shè)溶液的體積為VL，則w＝eq\f(36.5cV,1000Vρ)×100%＝eq\f(36.5c,1000ρ)，D項正確。2．在標(biāo)準狀況下，13g某氣體所含的分子數(shù)與14gCO所含的分子數(shù)相等。此氣體在標(biāo)準狀況下的密度約為()A．1.25g·L－1 B．2.32g·L－1C．1.65g·L－1 D．1.16g·L－1答案D解析14gCO的物質(zhì)的量為0.5mol，則13g某氣體的物質(zhì)的量也為0.5mol，該氣體的摩爾質(zhì)量為eq\f(13g,0.5mol)＝26g·mol－1，該氣體的密度ρ＝eq\f(m,V)＝eq\f(26g·mol－1×1mol,22.4L·mol－1×1mol)≈1.16g·L－1。二、依據(jù)化學(xué)方程式的計算1．化學(xué)反應(yīng)計算的方法2CO＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2CO2化學(xué)計量數(shù)212物質(zhì)的量2mol1mol2mol(1)同一個化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)之比等于其物質(zhì)的量之比。(2)對于有氣體參加的反應(yīng)，在同溫同壓下各氣體的化學(xué)計量數(shù)之比等于其體積之比。例1實驗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，消耗NaOH溶液24.50mL，試求該鹽酸的物質(zhì)的量濃度。答案0.098mol·L－1解析n(NaOH)＝2.450×10－2L×0.100mol·L－1＝2.45×10－3mol，則NaOH＋HCl=NaCl＋H2O化學(xué)計量數(shù)11物質(zhì)的量2.45×10－3moln(HCl)n(HCl)＝eq\f(2.45×10－3mol×1,1)＝2.45×10－3mol則c(HCl)＝eq\f(nHCl,V)＝eq\f(2.45×10－3mol,2.5×10－2L)＝0.098mol·L－1。2．依據(jù)化學(xué)方程式列方程組法方程組法用于解決兩種物質(zhì)的混合物計算，讀題時找到兩個已知量時，利用各物質(zhì)的關(guān)系建立二元一次方程組求算未知量。例2把1.1g鐵、鋁混合物溶于200mL5mol·L－1鹽酸中，反應(yīng)后鹽酸的濃度變?yōu)?.6mol·L－1(溶液體積變化忽略不計)。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。答案(1)0.08mol(2)n(Al)＝0.02mol，n(Fe)＝0.01mol解析(1)消耗HCl的物質(zhì)的量：0.2L×5mol·L－1－0.2L×4.6mol·L－1＝0.08mol。(2)設(shè)Al、Fe的物質(zhì)的量分別為x、y。2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑26x3xFe＋2HCl=FeCl2＋H2↑12y2yeq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(27g·mol－1×x＋56g·mol－1×y＝1.1g,3x＋2y＝0.08mol))解得x＝0.02mol，y＝0.01mol，即n(Al)＝0.02mol，n(Fe)＝0.01mol。3．依據(jù)反應(yīng)前后的差量計算根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的有關(guān)物理量發(fā)生的變化，找出所謂的“理論差量”，如反應(yīng)前后的質(zhì)量差、物質(zhì)的量差、氣體體積差等，該差量與反應(yīng)物的有關(guān)量成正比。差量法就是借助這種比例關(guān)系求解的方法。例3把鐵棒插入CuSO4溶液，一段時間后取出，鐵棒質(zhì)量增加了4g，參加反應(yīng)的Fe的質(zhì)量為。答案28g解析Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu質(zhì)量增加Δm56g64g64g－56g＝8gm(Fe)4g則eq\f(56g,mFe)＝eq\f(8g,4g)，m(Fe)＝28g。1．0.56g氧化鈣恰好與20mL鹽酸完全反應(yīng)，則此鹽酸的物質(zhì)的量濃度是()A．0.10mol·L－1 B．0.20mol·L－1C．0.50mol·L－1 D．1.00mol·L－1答案D解析CaO＋2HCl=CaCl2＋H2O56g2mol0.56gn(HCl)則n(HCl)＝0.02mol，c(HCl)＝eq\f(0.02mol,20×10－3L)＝1.00mol·L－1。2．鎂和鋁分別與等濃度、等體積的過量稀硫酸反應(yīng)，產(chǎn)生氣體的體積(V)與時間(t)的關(guān)系如圖所示，則下列關(guān)于反應(yīng)中鎂和鋁的敘述正確的是()A．物質(zhì)的量之比為3∶2B．質(zhì)量之比為3∶2C．摩爾質(zhì)量之比為2∶3D．密度之比1∶1答案A解析根據(jù)題圖，Mg、Al產(chǎn)生H2的體積相等，設(shè)產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量為nmol，則Mg＋H2SO4=MgSO4＋H2↑nn2Al＋3H2SO4=Al2(SO4)3＋3H2↑eq\f(2,3)nnn(Mg)∶n(Al)＝n∶eq\f(2,3)n＝3∶2m(Mg)∶m(Al)＝24n∶eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2,3)n×27))＝4∶3M(Mg)∶M(Al)＝24∶27＝8∶9ρ(Mg)∶ρ(Al)＝eq\f(mMg,VMg)∶eq\f(mAl,VAl)，鎂和鋁的體積未知，不能確定其密度之比。3．2mol·L－1鹽酸和硫酸各100mL，分別加入等質(zhì)量的鐵粉，反應(yīng)后生成的氣體質(zhì)量之比為2∶3，則向鹽酸中加入的鐵粉的物質(zhì)的量為()A．0.05mol B．0.075molC．0.15mol D．0.2mol答案C解析n(HCl)＝0.2mol，n(H2SO4)＝0.2mol。若酸均不足，即完全反應(yīng)生成H2的質(zhì)量之比是1∶2；若酸均過量，即金屬不足，則生成H2的質(zhì)量之比是1∶1?，F(xiàn)生成H2的質(zhì)量之比為2∶3，則說明鹽酸不足，硫酸過量。根據(jù)鹽酸中HCl的物質(zhì)的量可求出生成H2的物質(zhì)的量為0.1mol，則H2SO4反應(yīng)生成0.15molH2，則鐵粉為0.15mol。4．今有11.2g鐵與500mL的鹽酸恰好完全反應(yīng)。(1)在標(biāo)準狀況下，生成氫氣的體積是多少升？(2)反應(yīng)前，鹽酸的物質(zhì)的量濃度是多少？答案(1)4.48L(2)0.8mol·L－1解析n(Fe)＝eq\f(11.2g,56g·mol－1)＝0.2mol，則Fe＋2HCl=FeCl2＋H