有关化学方程式的计算

有关化学方程式的计算

学习目标

1、掌握反应物中一种过量的计算。 2、掌握多步反应的计算。

3、通过化学计算，训练解题技能，培养分析问题和解决问题的能力。 重点难点 （一）重点： 关于过量问题的计算 （二）难点

关于多步反应的计算 讲解：

一、有一种反应物过量的计算

课本例题：8mol H2与6mol O2充分反应，求生成水的质量。

此题给出了在化学反应中两种反应物的量，计算时应以哪种为标准呢？下面是两位同学的不同解法： 解法1：2H2+O2

2H2

1 2 6mol n(H2O)

n(H2O)= =12mol，

m(H2O)=n(H2O)·M(H2O)=12mol×18g/mol=216g。 答：可生成216g水。 解法2：2H2+O2

2H2O

2 2 8mol n(H2O)

n(H2O)= =8mol。

m(H2O)= n(H2O)·M(H2O)=8mol×18g/mol=144g。 答：可生成144g水。

上述两种解法，结果各不相同，至少有一种结果错误的，对于解法1，我们可以作如下分析：

根据题意，H2的物质的量为8mol，可知反应物中H2的质量为16g,而上述计算所得216g H2O中H的质量为24g（即

），明显大于题中所给反应物

H2的质量，这显然是不合理的。可见，本题中O2是过量的，不应以过量的O2的量来计算生成物H2O的量，而应以H2的量来计算。所以，当两种反应物的量都给出时，就必须考虑谁过量的问题，并以不过量的物质为依据进行计算。如果直接采用解法2所示的方法也有不妥之处，就是没有确定或难以确定计算结果的正确性。那么，对于过量问题究竟应该怎样进行化学计算呢？

实际上，广义地讲，任何化学计算都涉及到过量问题，都必须以完全反应的物质为依据进行计算，如通常说的“一定量的物质X和过量的Y充分反应??”这就明示了Y过量，应以X为依据进行化学计算。当两种反应物的量都给出时，就必须亲自判断哪种反应物过量或哪种反应物完全反应。再用不过量的那种反应物的量来进行计算，如上例的正确解法如下： 解：设恰好跟8mol H2反应的O2的物质的量为x。 2H2 + O2

2H2O

2 1 2 8mol x n(H2O) x=

=4mol，

题目给出的反应物O2为6mol，所以O2是过量的，应以H2的量来计算。

n(H2O)= =8mol，

m(H2O)=n(H2O)·M(H2O)=8mol×18g/mol=144g。 答：可生成144g水。 [问题讨论]

①过量计算的一般步骤有哪些？ 过量计算通常分为两大步：

a．判断哪种反应物过量，判断时要以化学方程式为依据，根据两种已知物质的数量，运用比较的方法进行判断，所以这一步又可以分为设定未知数、写化学方程式、比较判断三个小步骤。正确判断哪种物质过量是计算的关键。 b．根据不过量（完全反应的）物质的数量进行计算，计算时仍要以化学方程式为依据，通过比例关系求出最终结果。 ②什么情况下需考虑过量问题？

a．题目给了两种反应物的量需考虑过量问题。

b．题目给出了一种反应物的量和一种生成物的量，需考虑过量问题（使所给反应物完全消耗掉）。

c．如果原题中某反应物的量以字母代替，则很多时候要通过分段讨论，进行计算。

d．如果原题给出的是两种反应物的总量，一般要通过极端假设法，进行讨论并计算。

③怎样判断反应物中哪一种过量？

判断过量物质的方法有多种，这里介绍两种最基本的方法：

a．设未知数法。基本思路是设一反应物A的量为未知数x，由另一种反应物B的量为已知量求出x。将x值与题中所给出的反应物A的量比较大小，若计算的x值比题中给出的量小，表明另一种反应物B完全反应；若计算出来的x值大于题中给出的已知量，表明反应物A完全反应。这种方法思路清晰，易于理解，为初学者必须掌握的基本方法。

如：将1.62g铝粉放入30mL 2.5mol/L的稀硫酸中，标准状况下生成氢气多少升？

解：n(Al)= =0.06mol，

n(H2SO4)=2.5mol/L×0.03L=0.075mol，

设0.06mol Al可消耗H2SO4的物质的量为x，生成H2的体积为y。 2Al + 3 H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2↑ 2mol 3mol 3×22.4L 0.06mol x y

∵x= =0.09mol>0.075mol。

∴Al过量，应以H2SO4的量进行计算。

y= =1.68L

答：生成标准状况下的氢气1.68L。

b．比值比较法。基本思路是写出化学方程式，在有关物质的化学式下面写出化学关系量，在化学关系量的下面列出题目中给出的反应物的已知量，将各反应物的化学关系量与已知量相比，求比值。比较两个比值的大小，比值小者，该反应物过量。该方法形式简单，为许多学生所采用。只是要注意理解过程，培养思维。

如：把3.0g NaI固体溶于水，通入标准状况下Cl2 0.28L，充分反应后生成I2多少克？

解：n(NaI)= =0.020mol，

n(Cl2)= =0.0125mol，

2NaI + Cl2 = 2NaCl+I2 2 1 0.020mol 0.0125mol

> ，0.28L Cl2过量，以NaI的量进行计算。

2NaI + Cl2 = 2NaCl + I2 2mol 254g 0.020mol m(I2)

m(I2)= =2.54g。

答：生成I2 2.54g。

[问题拓展]

①分段讨论法：在化学计算中，当已知两种反应物的用量，且其中一种或两种以字母或其他代数符号给出时，往往需要根据数量的变化，分段讨论哪一种物质过量，并根据不过量的物质进行计算。

如：1.0 L H2S气体和a L空气混合后点燃，若反应前后气体的温度和压强都同（20℃ 1.01×10Pa），讨论当a的取值范围不同时，燃烧后气体的总体积V为多少。（用含a的表达式表示，假定空气中N2和O2的体积比为4∶1，其他成分可忽略不计）

【分析】已知反应前气体总体积为(1.0+a)L，其中O2为 L，求反应后气体总体积V，所以关键是要求出反应过程中体积的变化量，由于空气体积为a L是一个变量，所以必须根据化学方程式讨论当a L空气不过量和过量时的两种情况。为直观起见，我们用数轴帮助分析。 解：可能发生的反应为：

2H2 S+ O2 = 2S + 2H2O △V减 ① 2 1 3

5

1.0L L （？）

S+O2=SO2 △V ② 1 1 0

由于②式反应前后气体体积不变，所以分析体积变化只需以①式为依据，当H2S跟O2体积比为2∶1时，反应恰好按①式进行，此时有：

，a=2.5

以数轴表示a的范围：

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