1、 第 1 页 物质的量在化学方程式计算中的应用（基础班专用） 一、一、计算计算原理原理 我们知道，物质是由原子、分子或离子等粒子组成的，物质之间的化学反应也是这些粒子按一定的数目 关系进行的化学方程式可以明确地表示出化学反应中这些粒子数之间的数目关系这些粒子之间的数目关 系，又叫做化学计量数的关系 【例 1】 2H2 O2 点燃 2H2O 化学计量数之比：化学计量数之比： 2 2 1 1 2 2 分分 子子 数数 N N 之之 比：比： 2 2 1 1 2 2 扩扩 大大 N NA A 倍：倍： 2 2N NA A N NA A 2 2N NA A 物物 质质 的的 量量 n n 之之 比：比
2、： 2mol2mol 1mol1mol 2mol2mol 质质 量量 m m 之之 比：比： 4 4 32 32 3636 由以上分析可知，化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于组成各物质的粒子数之比，因而也等于化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于组成各物质的粒子数之比，因而也等于 各物质的物质的量之比各物质的物质的量之比 二、二、解题解题步骤：步骤：化学方程式化学方程式中中有关物质的量有关物质的量的的计算计算，须按以下步骤进行：须按以下步骤进行： 1 1设未知数设未知数 2.2.写出有关反应方程式写出有关反应方程式 3 3找出相关物质的计找出相关物质的计量数之比量数之比 4 4对应计量
3、数，找出相关物质的物质的量对应计量数，找出相关物质的物质的量或质量或气体体积或质量或气体体积 5 5列比例，列比例，进行计算进行计算。 6.6.写出答案。写出答案。 【例 2】：完全中和 010 mol NaOH 需 H2SO4的物质的量是多少？ 解：设硫酸的物质的量为n(H2SO4) 2NaOH H2SO4=Na2SO42H2O 2 1 0.1mol n(H2SO4) n(H2SO4) 0.05 mol 答：完全中和 0.10 mol NaOH 需 H2SO4 0.05 mol 我们运用有关化学方程式的计算解决问题时，还经常涉及到物质的质量、浓度、体积等物理量的必要换 算而换算的核心就是-物
4、质的量 三三、物质的量与其他物理量之间的关系、物质的量与其他物理量之间的关系 【练习 1】回答下列化学方程式的含义： H2 Cl2 = 2HCl 化学计量数比 粒子数之比 物质的量比 物质的质量比 气体体积比 根据化学方程式进行计算时，要明确已知条件是什么，求解什么，从而合理选择比例量的单位列比例 式时应注意，不同物质使用的单位可以不同，但要相应，同一物质使用的单位必须相同 四四、物质的量在化学方程式计算中的应用、物质的量在化学方程式计算中的应用 2 mol10. 01 )SOH( )NaOH( 42 v v )SOH( )NaOH( 42 n n = 第 2 页 【练习 2】计算例 2 中所
5、需 H2SO4的质量是多少? 2NaOH H2SO4=Na2SO42H2O 2 mol 98 g 0.1mol m(H2SO4) 答：所需 H2SO4的质量为 4.9 g 【例 3】将 30 g MnO2的质量分数为 766%的软锰矿石与足量 12 molL 1 浓盐酸完全反应(杂质不参加反 应)计算：(1)参加反应的浓盐酸的体积 (2)生成的 Cl2的体积(标准状况) 请大家分析比较以下几种解法 解法一： 解：(1)MnO2的摩尔质量为 87 gmol 1 ，设浓盐酸的体积为 VHCl(aq) 4HCl(浓) MnO2 MnCl2 2H2O Cl2 4 1 12 molL 1VHCl(aq)
6、 0.26 mol (2)4HCl(浓) MnO2 MnCl22H2OCl2 1 1 0.26 mol n(Cl2) V(Cl2)n(Cl2)V026 mol224 Lmol158 L 答：参加反应的浓 HCl 的体积为 0087 L,生成 Cl2的体积在标况下为 58 L 解法二： 解：(1)MnO2的摩尔质量为 87 gmol 1 4HCl(浓) MnO2 MnCl2 Cl2 H2O 4 1 n(HCl) 0.26 mol n(HCl) 1 mol0.264 104mol VHCl() 1 Lmol121 mol0.264 0087 L (2)4HCl(浓) MnO2 MnCl2 2H2O
7、 Cl2 1 mol 2.4 L 0.26 mol V(Cl2) V(Cl2) mol1 L22.4mol0.26 5.8 L 答：参加反应的浓 HCl 的体积为 0087 L,生成 Cl2的体积在标况下为 58 L mol2 mol0.1g98 m(H2SO4)= =4.9g 1 2 2 molg87 76.5%g30 )MnO( )MnO()( M wm 软锰矿石 n(MnO2) 0.26 mol VHCl(aq) 0.087 L 1 Lmol121 mol0.264 1 1mol0.26 n(Cl2) 026 mol 1 2 2 molg87 76.5%g30 )MnO( )MnO()(
8、 M wm 软锰矿石 n(MnO2) 0.26 mol 第 3 页 解法三： 解：4HCl(浓) MnO2 MnCl2 2H2O Cl2 4 mol 87 g 224 L 12 molL 1VHCl(aq) 30 g766% V(Cl2) VHCl(aq)= g87Lmol12 76.6%g30mol4 1 =0.087 L V(Cl2)= g87 L22.476.6%g30 =5.8 L 答：参加反应的浓 HCl 的体积为 0.087 L，生成 Cl2的体积在标况下为 5.8 L 大家认为以上哪种解法更简单呢？ -第三种解法更简捷！第三种解法更简捷！ 【练习 3】4.6 g Na 与足量的
9、H2O 反应，计算生成的气体在标准状况下的体积(标准状况下 H2的密度为 0.0899 gL1) 【答案：2.24 L 】 【练习 4】106 g Na2CO3和 84 g NaHCO3分别与过量的 HCl 溶液反应，其中 ANa2CO3放出的 CO2多 BNaHCO3放出的 CO2多 CNa2CO3消耗的盐酸多 DNaHCO3消耗的盐酸多 【答案：C 】 五五. .物质的量物质的量应用于化学方程式的计算时，须注意以下几点：应用于化学方程式的计算时，须注意以下几点： 首先首先, ,化学方程式中各物质化学计量数之比等于各物质的物质的量之比化学计量数之比等于各物质的物质的量之比是进行各项计算的最根
10、本依据； 其次其次，计算时要注意物质的量与其他各物理量注意物质的量与其他各物理量(如质量、气体体积、浓度等)之间的的换算换算关系； 第三第三准确把握反应内涵，正确书写化学方程式正确书写化学方程式 第四第四化学方程式表示的是纯净物之间的量的关系，不纯物质必须换算成纯物质的量再进行计算不纯物质必须换算成纯物质的量再进行计算 第五第五，化学方程式所表示的是实际发生反应的物质间实际发生反应的物质间量的关系如反应 2H2O2 点燃 2H2O 表示发生反应的 H2与 O2的物质的量是 21，而不时体系中 H2和 O2的实际含量或量的关系，即使反应体系起始时 H2与 O2的量的关系为 41，反应也是按方程式
11、规定的 21 进行，最后会剩余 H2 第六第六，计算单位单位要做到同一物质上下单位要相同上下单位要相同，不同物质左右单位要对应左右单位要对应 第七第七，存在过量问题时，要根据不过量的物理量来进行计算存在过量问题时，要根据不过量的物理量来进行计算。过量一般有如下两种情况：已知两种反应物 的量求生成物的量此时，应首先判断哪种反应物过量，然后依据不足量进行求解已知某一生成物的量 和反应物总量，求各反应物的量解题的方法要点是法要点是：根据生成物的量求出参加反应的各反应物的量，再与 所给总量比较，得出各反应物的量一般有两个答案 第八第八，关于混合物的计算混合物的计算此类题较复杂，解法各异，但一般的解法要
12、点是般的解法要点是：明确反应原理，写出正确的写出正确的 化学方程式化学方程式，依据某个量守恒(原子个数守恒、电荷守恒、质量守恒等)利用物质的量的关系列等式或利用 质量关系列等式求解列等式求解，或或同时利用以上关系列方程组求解列方程组求解 练习 1.将 0.65 g 锌加到 50 mL 1 molL 1盐酸中，计算： (1)标准状况下，生成 H2的体积 (2)若反应完成后，溶液体积仍为 50 mL，这时溶液中 Zn 2和 H物质的量浓度是多少? 【答：(1) 0.224 L(2)n 2与 H的物质的量浓度分别为 0.2 molL1和 0.6 molL1】 第 4 页 2.根据反应：KClO36H
13、Cl=KCl3Cl23H2O，在标准状况下，若有 2.822 L Cl2生成，则被氧化的 HCl 是 ( ) A0.21 mol B0.25 mol C7.67 g D9.13 g 3.在反应 CaH22H2O=Ca(OH)22H2中，下列叙述正确的是 ( ) AH2只是氧化产物 B此反应中氧化产物和还原产物物质的量之比为 11 CCaH2是氢元素既被氧化又被还原 DH2O 是氧化剂 4根据反应：KClO36HCl=KCl3Cl23H2O，在标准状况下，若有 2.822 L Cl2 生成，则被氧化的 HCl 是 ( ) A0.21 mol B0.25 mol C7.67 g D9.13 g 5
14、把 50 mL 01 mol/L CaCl2溶液和 50 mL 01 mol/L AgNO3 溶液混合，设混合后溶液的总体积不变，反 应后溶液中 Cl 的物质的量浓度为_mol/L；Ca2的物质的量浓度为_mol/L 6已知 H2S 通常为气体，微溶于酸(H )溶液，很难电离出 H；FeS 易与稀盐酸反应，反应的化学方程式为： FeS2HCl=FeCl2H2S。将 8.8 g FeS 固体置于 200 mL 2.0 mol/L 的盐酸中，制备 H2S 气体反应完 全后，溶液中还剩余部分 HCl，H2S 的浓度为 0.10 mol/L，假定溶液体积不变，试计算： (1)收集到的 H2S 气体的体
15、积(标准状况)； (2)溶液中 Fe 2和 H的物质的量浓度 【答案：(1) 1.8 L； (2) Fe 2：0.50 mol/L； H：1.0 mol/L】 7取一定量的纯 MnO2和纯 KClO3混合加热，充分反应后将剩余固体与足量的浓盐酸混合加热，反应完毕后， 将溶液蒸干， 得到固体质量与原混合物质量相等， 求 MnO2在原混合物中的质量分数 【答案： 46.7% 】 8已知黑火药反应的方程式为：2KNO3S3C=K2SN23CO2 求此反应中被 10 mol KNO3氧化的 碳的质量是多少 g？ 【答: 15 g】 9向 100 g 8%的 NaOH 溶液中通入一定量的 CO2，然后将
16、溶液在减压低温下蒸干 (1)将所得固体可能的成分填入下表 (2)如果最后得到的固体质量为 137 g，则标况下通入 CO2的体积是多少？ 【3.36 L】 第 5 页 参考练习参考练习（带详细答案）（带详细答案） 1.将 065 g 锌加到 50 mL 1 molL 1盐酸中，计算： (1)标准状况下，生成 H2的体积 (2)若反应完成后，溶液体积仍为 50 mL，这时溶液中 Zn 2和 H物质的量浓度是多少? 分析溶液中的 Zn 2来自反应生成物 ZnCl 2，H 应是反应后剩余的 HCl 电离出的因此，求(n2) 与(H )应先求出(nCl 2)及反应后的(HCl) (n 2)(nCl 2
17、)02 molL 1 答：(1)标准状况下，生成 H2 0224 L (2)反应后溶液中n 2与 H的物质的量浓度分别为 02 molL1和 06 molL1 2.根据反应：KClO36HCl=KCl3Cl23H2O，在标准状况下，若有 2822 L Cl2生成，则被氧化的 HCl 是 （ ） A021 mol B025 mol C767 g D913 g 分析在氧化还原反应中，反应前后，同种元素的化合价改变不能交错，故 KClO3中的 Cl 在反应时由 5 价转化为 0 价，生成 Cl2,6 mol HCl 中有 5 mol 被氧化共失 5 mol 电子转化为 0 价，生成 Cl2，还有 1
18、 mol HCl 转化为 KCl，这样生成 3 mol Cl2，只有 5 mol HCl 被氧化，故被氧化的 HCl 与生成 Cl2的关系为： 5HCl - 3Cl2 5 mol 3224 L n(HCl) 2822 L n(HCl)= L22.43 L2.822mol5 =021 mol m(HCl)=n(HCl)m(HCl)=021 mol365 gmol 1=767 g 故答案为 AC 3.在反应 CaH22H2O=Ca(OH)22H2中，下列叙述正确的是 （ ） AH2只是氧化产物 BH2O 是氧化剂 CCaH2是氢元素既被氧化又被还原 D此反应中氧化产物和还原产物物质的量之比为 11
19、 解析 本题考查氧化还原反应中氧化剂、 还原剂、 氧化产物和还原产物以及它们的量的关系等知识 从 化学反应方程式中可看出，CaH2中的 H 为1 价，在反应中1 价的 H 被氧化成 H2，H2O 中 H 为1 价，在反 应中被还原成 H2，因此 H2O 为氧化剂，氧化产物和还原产物均为 H2，它们的物质的量之比为 11 答案：BD 4根据反应：KClO36HCl=KCl3Cl23H2O，在标准状况下，若有 2822 L Cl2 生成，则被氧化的 HCl 是 （ ） A021 mol B025 mol C767 g D913 g 5把 50 mL 01 mol/L CaCl2溶液和 50 mL
20、01 mol/L AgNO3 溶液混合，设混合后溶液的总体积不变，反 应后溶液中 Cl 的物质的量浓度为_mol/L；Ca2的物质的量浓度为_mol/L 解析：两溶液混合后的化学反应为： Cl Ag=AgCl 在已知条件中n(Cl )是 n(Ag )的两倍，反应后还剩余一半的 Cl 答案：c(Cl )为 005 mol/L，c(Ca2)为 005 mol/L 第 6 页 6.已知 H2S 通常为气体，微溶于酸(H )溶液，很难电离出 H；FeS 易与稀盐酸反应，反应的化学方程式为： FeS2HCl=FeCl2H2S 将 88 g FeS 固体置于 200 mL 20 mol/L 的盐酸中，制备
21、 H2S 气体反应完全后，溶液中还剩余部分 HCl， H2S 的浓度为 010 mol/L，假定溶液体积不变，试计算： (1)收集到的 H2S 气体的体积(标准状况)； (2)溶液中 Fe 2和 H的物质的量浓度 解析：(1)设生成的 H2S 的物质的量为x FeS2HCl=FeCl2H2S 88 g 1 mol 8.8 g x x= =0.10 mol 溶液中溶解的 H2S 的物质的量为：0.10 mol/L0.20 L=0.020 mol 收集到 H2S 在标准状况下的体积：(0.10 mol0.020 mol)22.4 L/mol=1.8 L (2)由于 FeS 完全反应，故溶液 Fe
22、2的物质的量就是 FeS 的物质的量 c(Fe 2)= 1 molg88 g8.8 0.20 L=0.50 mol/L 由于反应后盐酸过量，故溶解的 H2S 所电离出的 H 可以忽略，溶液中的 H就是原来的 H与消耗掉的 H 之差 生成 0.10 mol H2S 消耗 H 0.20 mol，原盐酸中含有 H的物质的量为 0.20 L2.0 mol/L=0.40 mol c(H )= L0.20 mol0.20mol0.40 =1.0 mol/L 答案：(1)收集到的 H2S 在标准状况下的体积为 1.8 L； (2)溶液中 Fe 2的物质的量浓度是 0.50 mol/L，H的物质的量浓度是 1
23、.0 mol/L 混合物中 Na2CO3质量=100 g42 g5 g=53 g 答案：混合物中 NaHCO3质量分数为 42%，Na2CO3质量分数为 53%，NaCl 质量分数为 5% 7取一定量的纯 MnO2和纯 KClO3混合加热，充分反应后将剩余固体与足量的浓盐酸混合加热，反应完毕后， 将溶液蒸干，得到固体质量与原混合物质量相等，求 MnO2在原混合物中的质量分数 解析：取 KClO3与 MnO2质量和为 100 g，设其中 MnO2的质量为x 1 molg88 g8.8 第 7 页 答案：MnO2的质量分数为 467% 8.已知黑火药反应的方程式为：2KNO3S3C=K2SN23C
24、O2 求此反应中被 10 mol KNO3氧化的碳 的质量是多少 g？ 解答：本题以化学反应方程式为依据，考查氧化还原反应的概念及有关计算 分析所给化学方程式中各元素的化合价可知，该反应中的氧化剂是 KNO3和 S，还原剂是 C根据得失电 子关系，C 的化合价升高 4 价，即 1 mol 碳单质在反应中失去 4 mol e ，3 mol 碳单质共失去 12 mol e，而 2 mol KNO3共得到 10 mol e ，1 mol 硫单质只得到 2 mol e由反应方程式分析可知，被 2 mol KNO 3氧化 的碳占总物质的量的12 10 ，即6 5 ，而反应中总共被氧化的碳的物质的量为 3
25、 mol，所以被 2 mol KNO3氧化的碳 的物质的量=6 5 3 mol=25 mol故被 10 mol KNO3氧化的碳的物质的量为 2 5 . 2 mol 解： 2KNO3 S 3C=K2SN23CO2 2 mol 36 5 mol 1 mol n(C) n(C)= mol2 mol 6 5 3mol1 =125 mol m(C)=n(C)m(C)=125 mol12 gmol 1=15 g 答:1.0 mol KNO3氧化的碳的质量是 15 g 9向 100 g 8%的 NaOH 溶液中通入一定量的 CO2，然后将溶液在减压低温下蒸干 (1)将所得固体可能的成分填入下表 (2)如果
26、最后得到的固体质量为 137 g，则标况下通入 CO2的体积是多少？ 解析：(1)CO2通入 NaOH 溶液后有以下反应发生 2NaOHCO2=Na2CO3H2O 第 8 页 NaOHCO2=NaHCO3 当n(NaOH)n(CO2)=21 时，二者恰好按式进行，所得固体为 Na2CO3 当n(NaOH)n(CO2)21 时，NaOH 过量，固体为 NaOH 与 Na2CO3的混合物 当n(NaOH)n(CO2)=11 时，反应恰好按式进行，固体产物为 NaHCO3 当 11n(NaOH)n(CO2)21 时，既有式反应，又有式反应，所得固体为 Na2CO3与 NaHCO3的混 合物 当n(N
27、aOH)n(CO2)11 时，反应按式进行，产物为 NaHCO3 (2)若固体产物全为 Na2CO3时，设其质量为x g 2NaOHCO2 = Na2CO3H2O 2 106 40 %8100 x x=106 g 若固体产物全为 NaHCO3时，设其质量为y g NaOHCO2 = NaHCO3 1 84 40 %8100 y y=16X g 因为实际得到固体 137 g，而 106137 g16X g，所以固体物质应是 Na2CO3和 NaHCO3的混合物 设 137 g 混合物中有 Na2CO3 a mol、NaHCO3 b mol n(CO2)=ab=015 mol(C 原子守恒) V(CO2)=015 mol224 Lmol 1=336 L 答案：(1) (2)通入的 CO2在标准状况下的体积为 336 L
