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高一化学 物质的量在化学方程式中的计算 教案

高一化学物质的量在化学方程式中的计算教案


1.掌握铝与强酸、强碱反应的性质。(重点)

2.掌握物质的量在化学方程式计算中的应用。(难点)



 铝与酸、碱溶液反应

[基础·初探]

1.铝与盐酸反应的化学方程式为2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,离子方程式为2Al+6H+===2Al3++3H2↑。

2.铝与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,离子方程式为2Al+2OH-+2H2O===2AlO2(-)+3H2↑。

3.金属在化学反应中的变化

电子转移

价态变化

表现性质

发生反应

失去电子

化合价升高

还原性

氧化反应

[探究·升华]

[思考探究]

铝与强酸、强碱反应的实验探究

实验

操作



实验

现象

试管中产生气泡,铝片溶解,点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声

试管中产生气泡,铝片溶解;点燃的木条放在试管口时发出爆鸣声

有关化学

方程式

2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑

2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑

(1)等量的铝分别与足量的稀盐酸、氢氧化钠溶液反应,生成氢气的量有什么关系?

【提示】 铝无论是与稀盐酸反应还是与稀氢氧化钠溶液反应,均存在以下关系:2Al~3H2↑,所以等量的铝分别与足量的稀盐酸、氢氧化钠溶液反应,生成氢气的量相同。

(2)若要除去铜粉中的少量铝粉,可采用什么方法?

【提示】 可利用铜和铝化学性质上的差异除去铝粉,铝可与酸或碱反应,而铜不与稀硫酸、盐酸或强碱反应,可将混合物加入过量盐酸或氢氧化钠溶液中溶解,然后过滤、洗涤、干燥后即可除去铜粉中的铝粉。

(3)将两小块质量相等的金属钠,一块直接放入水中,另一块用铝箔包住,在铝箔上刺些小孔,再投入水中,试分析两者放出的氢气是否相等。

【提示】 不相等。因为用铝箔(刺有小孔)包住的金属钠放入水中时,钠先与水反应,产生的氢气与直接把钠投入水中所产生的氢气的量相同,但生成的氢氧化钠溶液会与铝箔反应产生氢气,故后者产生的氢气总量大于前者。

[认知升华]

铝与盐酸、NaOH溶液反应的比较

(1)反应原理

①铝与盐酸反应:

2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,

Al是还原剂,HCl是氧化剂。

②铝跟氢氧化钠溶液的反应是分步进行的:

a.2Al+6H2O===2Al(OH)3+3H2↑;

b.Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O。

总反应为2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,

Al是还原剂,H2O是氧化剂。

(2)“量”的关系

①等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,消耗HCl和NaOH的物质的量之比为3∶1。

②等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生H2的体积比为1∶1。

③足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应,产生H2的体积比为1∶3。

[题组·冲关]

1.如图所示的实验中,投入铝片后(  )

A.①中产生气泡,②中不产生气泡

B.①和②中都不产生气泡

C.①和②中都产生气泡,①中是H2,②中是O2

D.①和②中都产生气泡,且都是H2

【答案】 D

2.除去镁粉中的少量铝粉,可选用(  )

A.硫酸   B.氨水

C.盐酸  D.氢氧化钠溶液

【解析】 铝粉可与氢氧化钠溶液反应生成可溶性的偏铝酸钠,而镁粉与氢氧化钠溶液不反应。

【答案】 D

3.称取两份铝粉,第一份加入足量的盐酸,第二份加入足量的烧碱。若同温同压下放出相同体积的气体,则两份铝粉的质量比为(  )

A.1∶1   B.1∶2

C.1∶3   D.3∶1

【解析】 铝与盐酸或烧碱溶液反应的化学方程式分别为2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,因为盐酸和烧碱都是足量的,铝粉将全部参加反应,当生成等体积气体时消耗铝的量相同。

【答案】 A


物质的量在化学方程式计算中的应用

[基础·初探]

教材整理1 化学方程式中化学计量数与各物质之间量的关系

       2Na+2H2O ===2NaOH+H2↑

质量之比: 46 g ∶36 g  ∶ 80 g ∶2 g

计量数之比: 2  ∶ 2   ∶ 2     ∶1

扩大NA倍: 2NA∶2NA  ∶  2NA  ∶NA

物质的量之比:2 mol∶2 mol∶2 mol  ∶1 mol

结论:化学方程式中化学计量数之比等于粒子数之比,也等于物质的量之比,对于气体参与的反应还等于体积之比。

教材整理2 物质的量与各物理量之间的关系

(1)图示


(2)计算公式

n=M(m)=NA(N)=Vm(V(气体))=c·V(溶液)

[探究·升华]

[思考探究]

物质的量在化学方程式计算中的基本步骤

向500 mL NaOH溶液中投入10.8 g Al,二者恰好完全反应后,计算:

(1)Al的物质的量。

(2)参加反应的NaOH的物质的量和溶液中溶质的物质的量浓度。

(3)生成标准状况下H2的体积。

【解析】 (1)n(Al)=27 g·mol-1(10.8 g)=0.4 mol。

(2)2Al + 2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑

 2     2

 0.4 mol   n

则0.4 mol(2)=n(2),n=0.4 mol,

c(NaOH)=0.5 L(0.4 mol)=0.8 mol/L。

(3)2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑

2 mol        3×22.4 L

0.4 mol      V(H2)

0.4 mol(2 mol)=V(H2)(3×22.4 L)

V(H2)=13.44 L。

【答案】 (1)Al的物质的量为0.4 mol;(2)参加反应的NaOH的物质的量为0.4 mol,物质的量浓度为0.8 mol/L;(3)生成标准状况下H2的体积为13.44 L。

[认知升华]

物质的量在化学方程式计算中的方法

(1)基本步骤


(2)物质的量在化学方程式计算中应用的注意事项:

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计算时,各种物质不一定都用物质的量表示,也可以用质量表示,气态物质还可以用体积表示,但要注意物质的量与其他各物理量之间的换算关系;只要做到“上下一致,左右相当”即可。

[题组·冲关]

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(  )

A.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑

  1 mol   1 mol

  3.25 g  x L

B.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑

  65 g   1 L

  3.25 g  x L

C.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑

  1 mol   1 mol

  0.05 mol  x L

D.Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑

  65 g   22.4 L

  3.25 g  x L

【解析】 比例式应注意单位要“上下一致,左右相当”。

【答案】 D

2.1.15 g金属钠与水反应,得到100 mL溶液,试计算:

(1)生成的气体在标准状况下的体积;

(2)反应后所得溶液中溶质的物质的量浓度。

【解析】 n(Na)=23 g/mol(1.15 g)=0.05 mol,设生成标准状况下气体的体积为V,溶液物质的量浓度为c。

2Na+2H2O===2NaOH + H2↑

2 mol   2 mol    22.4 L

0.05 mol   0.1 L×c  V

V=2 mol(22.4 L×0.05 mol)=0.56 L;

c=2 mol×0.1 L(2 mol×0.05 mol)=0.5 mol/L。

【答案】 (1)0.56 L (2)0.5 mol/L

3.将20 g含杂质25%的大理石(杂质与盐酸不反应)投入150 mL盐酸中恰好完全反应,计算:

(1)反应生成的CO2的体积(标准状况);

(2)原盐酸的物质的量浓度。

【解析】 n(CaCO3)=100 g·mol-1(20 g×(1-25%))=0.15 mol

CaCO3  +  2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑

  1              2                   1

  0.15 mol       0.3 mol            0.15 mol

故V(CO2)=0.15 mol×22.4 L/mol=3.36 L

c(HCl)=0.15 L(0.3 mol)=2 mol/L

【答案】 (1)3.36 L (2)2 mol/L

【题后归纳】 有关物质的量计算中的“三个”规范

(1)书写规范:各种符号的书写要规范,大写字母与小写字母的意义各不相同。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。

(2)符号规范

①设未知数直接用各物理量的符号表示,且要注明物质(或粒子)的符号。如设参加反应HCl溶液的体积为V[HCl(aq)]。

②各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量用符号表示。如已知NaOH溶液的体积和物质的量浓度,求NaOH溶液的质量时就写成:m(NaOH)=c(NaOH)×V[NaOH(aq)]×M(NaOH)。

(3)单位规范:把已知量代入计算式中计算时都要带单位且单位要统一。

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