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高一~高中二年级 (15-17岁)

高中化学 化学方程式与化学计量

从化学方程式中不仅能看出哪些物质反应、生成什么，还能读出各自按多少的量参加反应。 化学计量数之比就是物质的量之比，同温同压下的气体，体积之比也相同。 某种反应物先用完时反应就停止，这种限量试剂决定生成物的量，另一种反应物则有剩余。不过反应前后各种原子的数目不变，所以总质量守恒。 在图中改变氢气和氧气的量，可以依次确认物质的量之比、先用完的反应物和质量守恒。

从化学方程式中能读出什么

2 mol
💡 计量数 = 物质的量之比
①2H₂ + O₂ → 2H₂O 的计量数之比是 2 : 1 : 2
②它既是分子数之比，也是物质的量之比，所以 2 mol H₂ 与 1 mol O₂ 反应生成 2 mol H₂O
③增加 H₂ 时，三根柱子始终保持 2 : 1 : 2 一起变高
④从质量看，4 g H₂ 与 32 g O₂ 生成 36 g H₂O；物质的量的总和从 3 mol 减为 2 mol，质量总和却不变

限量试剂

4 mol
1.5 mol
找出限量试剂
比较各反应物的mol 投入系数 → 最小者为限量试剂
限量试剂用完，反应就停止，生成物的量由限量试剂决定
🔍 用图中的初始值检验
①4 mol H₂ 要全部反应，需要 4 ÷ 2 = 2 mol O₂，但只加入了 1.5 mol O₂
②所以 O₂ 先用完，是限量试剂：1.5 mol O₂ 与 3 mol H₂ 反应，生成 3 mol H₂O
③没能反应的 1 mol H₂ 剩了下来，这样剩余的反应物叫过量试剂
④把 O₂ 调到 2 mol，两种反应物恰好完全反应；再多加，H₂ 就变成限量试剂

质量守恒定律

质量守恒
反应物的质量总和 = 生成物的质量总和
反应只是重新组合原子，既不产生也不消灭原子
物质的量 → 质量
m = n × M
n：物质的量，M：摩尔质量（g/mol）
💡 解定量关系题的步骤
①配平化学方程式，使反应前后每种元素的原子数相等
②把已知量（质量、气体体积、粒子数）换算成物质的量
③用计量数之比求出所求物质的物质的量
④再把它换算成题目要求的单位（质量、体积等）

动手算一算

例题 1
在 2H₂ + O₂ → 2H₂O 中，4 mol H₂ 完全反应时生成多少摩尔 H₂O？
1
计量数之比就是物质的量之比，写出 H₂ 与 H₂O 的比。
H₂ : H₂O = 2 : 2 = 1 : 1
2
比为 1 : 1，所以参加反应的 H₂ 的物质的量就是生成的 H₂O 的物质的量。
4 mol H₂ → 4 mol H₂O
▸ 4 mol
在第一张图中把 H₂ 设为 4 mol，H₂O 的柱子也是 4 mol，此时需要的 O₂ 是 2 mol。
例题 2
在 C + O₂ → CO₂ 中，6 g 碳（C）完全燃烧生成多少克 CO₂？（C = 12，O = 16）
1
把碳的质量换算成物质的量。
n(C) = 6 g ÷ 12 g/mol = 0.5 mol
2
用 C : CO₂ = 1 : 1 求出 CO₂ 的物质的量，再乘以摩尔质量 M(CO₂) = 12 + 2 × 16 = 44 g/mol。
0.5 mol × 44 g/mol = 22 g
▸ 22 g
按质量 → 物质的量 → 计量数之比 → 物质的量 → 质量的顺序走了一遍。6 g 碳加上 16 g 氧，得到 22 g CO₂，质量也守恒。

总结

定量关系的核心
计量数之比 = 物质的量之比 = 分子数之比 = 体积之比（同温同压的气体）
一切定量关系都从化学方程式的计量数出发
2022 评价院模考化学Ⅰ类题改编
在 N₂ + 3H₂ → 2NH₃ 中，使 2 mol N₂ 与 3 mol H₂ 反应，最多生成多少摩尔 NH₃？（有一种反应物不足）
①1 mol
②2 mol
③3 mol
④4 mol
⑤6 mol
▸ ② 2 mol
1
要用完 2 mol N₂ 需要 2 × 3 = 6 mol H₂，但 H₂ 只有 3 mol，所以 H₂ 是限量试剂。
2
对限量试剂 3 mol H₂ 应用计量数之比 NH₃ : H₂ = 2 : 3。
3 mol H₂ × 23 = 2 mol NH₃
🎯 考试重点
①计量数之比就是物质的量之比，同温同压的气体也是体积之比
②限量试剂是物质的量除以计量数所得值最小的反应物
③反应前后总质量不变，但总物质的量可以改变
④物质的量 → 质量：m = n M；0 ℃、1 个大气压下气体的物质的量 → 体积：V = 22.4 L × n
⑤配平：使每种元素在反应前后的原子数相等
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