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3-1-3 物质的量在化学方程式计算中的应用学习目标1．通过对化学方程式多角度地理解，提高对各种化学量相互转化的运用能力；通过对例题的分析、讲解，培养综合运用知识和综合计算能力；通过一题多解，培养思维的多样性和灵活性。
2．通过对计算题格式、方法、思维过程的规范化要求、示范和训练，培养严谨、认真的科学态度。
学习重点物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积各物理量间的换算及应用于化学方程式中的计算能力的培养学习难点物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积各物理量间的换算及应用于化学方程式中的计算能力的培养学法指导预习、小组合作讨论、练习12式34．200L 2 mol/L的盐酸溶液中所含溶质的物质的量为。
5．100g24．5％的H2SO4溶液的体积为80mL，该稀硫酸的物质的量浓度为，所含硫酸的物质的量为。
自主梳理一、物质的量在化学方程式计算中的应用[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υ的关系。
例如： 2Na ＋ 2H2O === 2NaOH＋ H2化学计量数υ之比： 2 ∶ 2 ∶２∶１扩大N A倍： 2N A ∶∶∶物质的量之比： 2mol ∶ mol ∶ mol∶ mol互动探究2CO + O2 == 2CO2这个反应方程式表示哪些意义？化学计量数之比：粒子数目之比：物质的量之比：气体体积之比：质量之比：【结论】化学方程式中各物质的化学计量数之比，等于之比，等于之比，在同一条件下也等于之比。
例1：把6．5gZn放入足量稀盐酸中，锌完全反应，计算：⑴6．5gZn的物质的量；⑵参加反应的HCl的物质的量；⑶生成H2的体积(标况下)当堂达标基础巩固1．将等物质的量的镁和铝相混合，取四份等质量的该混合物分别加到足量的下列溶液中，充分反应后，放出氢气最多的是A．3 mol/L HCl B．4 mol/L HNO3C．8 mol/L NaOH D．18 mol/L H2SO42．等体积、等物质的量浓度的硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积比为5∶6，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是A．甲、乙中都是铝过量 B．甲中铝过量、乙中碱过量C．甲中酸过量、乙中铝过量 D．甲中酸过量、乙中碱过量3．铁、铝、铜的合金8．94g，投入足量的稀硫酸中，在标准状况下收集到5600mL氢气，并从溶液中捞出不溶解的金属0．64g，往溶液中加入过量氢氧化钠溶液，产生沉淀，过滤，称得沉淀物质量为9g，铁、铝、铜三种金属物质的之比为A．1∶1∶1 B．5∶5∶1C．10∶10∶1 D．4∶4∶14．两份铝粉，第一份和足量的NaOH溶液反应，第二份与足量HCl反应。
专题讲座(六) 物质的量应用于化学方程式的计算步骤和类型1．化学计算的基本步骤。
2．有关化学方程式的计算的三个等式关系。
各物质的化学计量数之比＝各物质的物质的量之比＝各粒子的粒子数之比＝相同条件下的气体的体积之比。
3．过量计算。
(1)过量计算是指题干给出几种物质的有关量，不知按照哪种物质的有关量进行计算的情景。
(2)过量计算一般先估算，初步判断哪种物质是不过量的，然后根据化学方程式化学计量数确定谁过量→根据不足量进行有关计算。
4．计算中应注意事项。
(1)化学方程式中各物质的化学计量数之比等于各物质的物质的量之比，而非质量之比。
(2)各种符号的书写要规范，大写字母与小写字母的含义各不相同。
如“M ”表示摩尔质量，而“m ”表示质量；“N ”表示微粒数；而“n ”表示物质的量。
(3)当已知物理量与被求物理量不一致时，计算时题目的数据必须带单位，以体现“上下一致，左右相当”的原则。
5．技巧方法——关系式进行有关计算的方法。
(1)含义：当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系，即“关系式”。
(2)关系式的确定。
①根据化学方程式确定关系式：写出发生反应的化学方程式，根据量的关系写出关系式。
如把CO 还原Fe 2O 3生成的CO 2通入澄清的石灰水中，求生成沉淀的量。
发生反应的化学方程式：3CO ＋Fe 2O 3=====高温2Fe ＋3CO 2，CO 2＋Ca(OH)2===CaCO 3↓＋H 2O ，则关系式为3CO ～3CO 2～3CaCO 3，即CO ～CaCO 3。
②根据原子守恒确定关系式。
上述①中也可直接根据碳原子守恒得出CO～CaCO3。
6．常用计量之间换算关系。
[练习]________________________________________1．标准状况下，3.25 g锌与足量的盐酸反应生成x L氢气，下列比例式正确的是( )解析：A项，上下单位不同，左右不成比例；C项，上下单位不同，左右不成比例；D项，上下单位不同，左右不成比例。
解析硝酸与金属反应计算的五个角度周口市第一高级中学 466000 赵亮硝酸与金属反应的计算是教学的重点和难点,常常作为考察学生对氧化还原等双基掌握程度的知识载体而受到命题者青睐，具有较高的综合性和区分度。
本文试从五个角度加以阐释,仅供参考。
一、氧化还原反应角度1. 部分氧化还原反应分析硝酸在反应中的作用知：参加反应的硝酸一部分显酸性,生成硝酸盐,另一部分作氧化剂,一般还原为氮的氧化物(NO或NO 2),所以硝酸与金属的反应均为部分氧化还原反应，可以此得出两个结论：⑴根据原子守恒推出关系式①：n(总HNO3) = a×n(金属) + n(NO x)（a为金属化合价）⑵硝酸的还原率α= n(NO x)÷n(总HNO3)。
如果只生成NO2,还原率为50%；如果只生成NO,还原率为25%。
例1.将25.6 mg Cu 与1.4×10-3mol 的浓硝酸恰好完全反应,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为 ml。
(假设反应中只产生NO或NO 2)解析：因为n(总HNO3) = a×n(金属) + n(NO x)，所以n(NO x) = n(总HNO3) －a×n(金属)＝1.4×10-3－2×0.0256÷64＝6×10-4mol V(NO x)=22.4 n(NO x)=22.4 ×6×10-4 =13.44 mL.。
例2.在Cu与稀硝酸反应中,如果有1 mol 硝酸被还原,则被氧化的铜的物质的量为mol。
A . 3/8 B. 8/3 C . 3/2 D. 2/3解析：因为Cu与稀硝酸反应，硝酸还原率为25%，所以参加反应的硝酸共4mol，只有3mol与Cu结合生成Cu(NO3)2，故选C练习1.将1.92 g 铜粉与一定量浓硝酸恰好完全反应,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为1120 mL。
专题讲座(十)金属与硫酸和硝酸反应的计算
1．反应通式。
M ＋H 2SO 4(浓)―→M(SO 4)n ＋还原产物＋H 2O
3M ＋4x HNO 3(稀)===3M(NO 3)x ＋x NO ↑＋2x H 2O
M ＋2x HNO 3(浓)= ==M(NO 3)x ＋x NO 2↑＋x H 2O
x 为金属的化合价。
由以上两通式可以看出，稀硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的14；浓硝酸与金属反应时，显示氧化性的硝酸占总量的12。
2．还原产物。
浓硫酸―→SO 2
浓硝酸―→NO 2
稀硝酸―→NO(H NO 3越稀，还原产物的价态越低，如Zn 和很稀的HNO 3反应，还原产物可能是NH 4NO 3)。
3．溶液中的酸。
(1)起氧化性作用的酸转化为气体(NO 、NO 2、SO 2等)，起氧化性作用的酸的物质的量等于生成气体的物质的量。
(2)起酸性作用的酸转移到生成物的盐中，其物质的量可以由阳离子的物质的量求得。
(3)没参加反应的酸，可根据溶液中H ＋
的物质的量求得。
4．常用方法。
(1)电子守恒法。
硝酸与金属的反应属于氧化还原反应，N 原子得到的电子数等于金属原子失去的电子数。
(2)原子守恒法。
硝酸与金属反应后，一部分以NO －3的形式存在，一部分转化为还原产物(NO 、NO 2等)，这两部分中氮原子的物质的量与反应消耗的HNO 3中氮原子的物质的量相等。
以Cu 与硝酸反应为例来说明：
Cu ＋4HNO 3(浓)===Cu(NO 3)2＋2NO 2↑＋2H 2O
反应中转移的n (e －)＝2n (Cu)＝n (NO 2)，消耗的n (HNO 3)＝2n [Cu(NO 3)2]＋n (NO 2)。
3Cu ＋8HNO 3(稀)===3Cu(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O
反应中转移的n (e －)＝2n (Cu)＝3n (NO)，消耗的n (HNO 3)＝2n [Cu(NO 3)2]＋n (NO)。
若还原产物为NO 2和NO 的混合气体，则反应中转移的n (e －)＝2n (Cu)＝n (NO 2)＋3n (NO)，消耗的n (HNO 3)＝2n [Cu(NO 3)2]＋n (NO 2)＋n (NO)。
5．金属与稀硝酸和稀硫酸的混合酸反应
金属与硝酸和硫酸的混合酸反应时，金属与硝酸反应生成的硝酸盐在酸性条件下，相当于稀
硝酸，金属会继续被NO－3氧化，故计算有关物质的量时，要按离子方程式进行。
例如，Cu与硝酸和硫酸的混合酸反应时，要按离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO－3===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O进行计算。
一般有以下几种情况：
3Cu ～2NO－3～8H＋被还原的HNO3量被氧化的Cu量
①足量不足足量HNO3总量3
2
n(HNO3)
②不足足量足量2
3
n(Cu) Cu总量
③足量足量不足1
4
n(H＋)
3
8
n(H＋)
由此看出，在不同的情况，HNO3可部分被还原，也可全部被还原，Cu也是可部分或可全部被氧化。
[练习]________________________________________
1．38.4 mg Cu与适量的浓硝酸反应，Cu全部反应后，共收集到22.4 mL气体(标准状况下)，反应消耗的HNO3的物质的量可能是( )
A．1.0×10－3 mol B．1.6×10－3 mol
C．2.2×10－3 mol D．2.4×10－3 mol
答案：C
2．0.3 mol Cu2S跟HNO3溶液恰好完全反应，生成Cu(NO3)2、H2SO4、NO2、NO和H2O，则未被还原的HNO3的物质的量是( )
A．1.0 mol B．1.2 mol
C．0.3 mol D．2.2 mol
解析：根据原子守恒可知，未被还原的HNO3中氮原子的物质的量＝反应后硝酸铜中氮原子的物质的量。
由Cu2S～2Cu(NO3)2得，n[Cu(NO3)2]＝0.6 mol，所以未被还原的HNO3的物质的量是1.2 mol。
答案：B
3．在稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中，加入铜粉。
(1)若将100 mL 2 mol/L HNO3溶液和100 mL 1 mol/L H2SO4溶液混合后，加入19.2 g铜粉，微热，充分反应。
①若忽略溶液体积变化，溶液中c(Cu2＋)＝________mol/L；
②生成气体折合成标准状况下的体积为________L；
③若使铜粉全部溶解，还需加入1 mol/L H2SO4溶液________mL。
(2)若c(SO2－4)＋c(NO－3)＝5.0 mol·L－1。
取200 mL该混合酸，则能溶解铜的最大质量为________ g。
解析：(1)①n (HNO 3)＝0.1 L×2 mol/L＝0.2 mol ，n (H 2SO 4)＝0.1 L×1 mol/L＝0.1 mol ，n (NO －3)＝n (HNO 3)＝0.2 mol ，溶液中的氢离子既包括硝酸电离的氢离子和硫酸电离的氢离子，所以n (H ＋)
＝0.2 mol ＋2×0.1 mol ＝0.4 mol 。
n (Cu)＝19.2 g 64 g ·mol
－1＝0.3 mol ，则 3Cu ＋ 2NO －3 ＋ 8H ＋===3Cu 2＋＋2NO ↑＋4H 2O
3 mol 2 mol 8 mol
0．3 mol 0.2 mol 0.8 mol
由反应关系可以看出，NO －3过量，H ＋不足，根据H ＋计算生成的铜离子，则生成的n (Cu 2＋)＝0.4 mol ×38＝0.15 mol ，c (Cu 2＋)＝0.15 mol 0.2 L
＝0.75 mol/L 。
②根据①中离子方程式分析可知，生成的NO 是0.1 mol ，折合成标准状况下的体积为2.24 L 。
③根据①中分析可知，完全溶解铜需要0.8 mol H ＋，因此还缺少0.4 mol H ＋，则还需要0.2 mol 硫酸，即还需要200 mL 1 mol/L 硫酸。
(2)反应的离子方程式为3Cu ＋2NO －3＋8H ＋===3Cu 2＋＋2NO↑＋4H 2O ，要使溶解铜的质量最大，则氢离子和硝酸根浓度满足化学计量数关系，即物质的量之比为4∶1，硝酸全部起氧化剂作用，设硫酸浓度为x mol/L ，则硝酸浓度为(5.0－x ) mol/L ，溶液中氢离子浓度为[2x ＋(5.0－x )]
mol/L ，则2x ＋（5.0－x ）5.0－x
＝4，解得x ＝3，硝酸浓度为2 mol/L ，硝酸的物质的量为0.2 L×2 mol/L ＝0.4 mol ，根据方程式可知溶解铜0.6 mol ，质量是0.6 mol ×64 g/mol ＝38.4 g 。
答案：(1)①0.75 ②2.24 ③200
(2)38.4。
