物质的量在化学方程式计算中的应用(整理)

一、计算原理

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ν的关系．

【例1】

2H 2 ＋ O 2 点燃====== 2H 2O

化学计量数ν之比： 2 ∶ 1 ∶ 2 分 子 数N 之 比： 2 ∶ 1 ∶ 2

扩 大 N A 倍：

2N A ∶ N A ∶ 2N A

物 质 的 量n 之 比： 2mol ∶ 1mol ∶ 2mol 质 量 m 之 比： 4 ∶ 32 ∶ 36

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，因而也等于各物质的物质的量之比．

二、解题步骤：化学方程式中有关物质的量的计算，须按以下步骤进行：

1．设未知数 2.写出有关反应方程式 3．找出相关物质的计量数之比 4．对应计量数，找出相关物质的物质的量或质量或气体体积 5．列比例，进行计算。 6.写出答案。

【例2】：完全中和0．10 mol NaOH 需H 2SO 4的物质的量是多少？ 解：设硫酸的物质的量为n (H 2SO 4) 2NaOH ＋ H 2SO 4====Na 2SO 4＋2H 2O

2 1

0.1mol n (H 2SO 4)

n (H 2SO 4)

＝

＝0.05 mol

答：完全

中和0.10 mol NaOH 需H 2SO 4 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——物质的量．

三、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： H 2 ＋ Cl 2 ==== 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、物质的量在化学方程式计算中的应用 【练习2】计算例2中所需H 2SO 4的质量是多少?

2NaOH ＋ H 2SO 4====Na 2SO 4＋2H 2O 2 mol 98 g

0.1mol m(H 2SO 4) 答：所需H 2SO 4的质量为4.9 g ．

【例3】：将30 g MnO 2的质量分数为76．6%的软锰矿石与足量12 mol·L －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Cl 2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)MnO 2的摩尔质量为87 g·mol －1

，设浓盐酸的体积为V ［HCl(aq)］

4HCl(浓) ＋ MnO 2 ∆

=====MnCl 2 ＋ 2H 2O ＋ Cl 2↑

4

1

12 mol·L －1

×V ［HCl(aq)］ 0.26 mol (2)4HCl(浓) ＋ MnO 2 ∆=====MnCl 2＋2H 2O ＋Cl 2↑

1

1 0.26 mol

n(Cl 2) V(Cl 2)＝n(Cl 2)V ｍ＝0．26 mol×22．4 L·mol－1＝5．8 L

答：参加反应的浓HCl 的体积为0．087 L,生成Cl 2的体积在标况下为5．8 L ． 解法二： 解：(1)MnO 2的摩尔质量为87 g·mol －1

2

mol

10.01⨯)SO H ()

NaOH (42v v )

SO H ()NaOH (42n n =

m(H 2SO 4)=＝0．26 mol

4HCl(浓) ＋ MnO 2 ∆

=====MnCl 2 ＋ Cl 2 ＋ H 2O ↑

4 1 n(HCl)

0.26 mol

n(HCl)＝1mol

0.264⨯＝1．04mol V ［HCl(ａｑ)］＝1

L mol 121mol 0.264-•⨯⨯＝0．087 L

(2)4HCl(浓) ＋ MnO 2 ∆

=====MnCl 2 ＋ 2H 2O ＋ Cl 2↑

1 mol 2.4 L

0.26 mol

V(Cl 2)

V(Cl 2)＝

mol

1L

22.4mol 0.26⨯＝5.8 L

答：参加反应的浓HCl 的体积为0．087 L,生成Cl 2的体积在标况下为5．8 L ． 解法三：

解：4HCl(浓) ＋ MnO 2 ∆=====MnCl 2 ＋ 2H 2O ＋ Cl 2↑

4 mol 87 g 22．4 L 12 mol·L －1

×V ［HCl(aq)］

30 g×76．6% V(Cl2)

V ［HCl(aq)］=g 87L mol 1276.6%

g 30mol 41

⨯•⨯⨯-=0.087 L

V (Cl 2)=

g

87L

22.476.6%g 30⨯⨯=5.8 L 答：参加反应的浓HCl 的体积为0.087 L ，生成Cl 2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！

【练习3】4.6 g Na 与足量的H 2O 反应，计算生成的气体在标准状况下的体积(标准状况下H 2的密度为0.0899 g·L－1)． 【答案：2.24 L 】 【练习4】106 g Na 2CO 3和84 g NaHCO 3分别与过量的HCl 溶液反应，其中 A ．Na 2CO 3放出的CO 2多 B ．NaHCO 3放出的CO 2多 C ．Na 2CO 3消耗的盐酸多

D ．NaHCO 3消耗的盐酸多 【答案：C 】

五.物质的量应用于化学方程式的计算时，须注意以下几点：

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是进行各项计算的最根本依据； 其次，计算时要注意物质的量与其他各物理量(如质量、气体体积、浓度等)之间的换算关系； 第三．准确把握反应内涵，正确书写化学方程式．

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．

第五，化学方程式所表示的是实际发生反应的物质间量的关系．如反应2H 2＋O 2点燃

======2H 2O 表示发生反

应的H 2与O 2的物质的量是2∶1，而不时体系中H 2和O 2的实际含量或量的关系，即使反应体系起始时H 2与O 2的量的关系为4∶1，反应也是按方程式规定的2∶1进行，最后会剩余H 2． 第六，计算单位要做到同一物质上下单位要相同，不同物质左右单位要对应．

第七，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：①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．②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：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，关于混合物的计算．此类题较复杂，解法各异，但一般的解法要点是：明确反应原理，写出正确的化学方程式，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，或同时利用以上关系列方程组求解．

六、参考练习

1．完全燃烧4 mol CH 4，生成的H 2O 的物质的量是多少？【答案：8 mol H 2O 】

2．500 mL KI 溶液中通入足量的Cl 2，反应后蒸发溶液，灼烧固体，最后剩余固体7.45 g ．试计算： (1)原溶液中KI 的物质的量浓度； (2)在标准状况下通入Cl 2的体积． 【答案：(1)0.2 mol/L (2)1.12 L 】