高三化學教案：《化學計算的常用方法》教學設計

來源：學科網 2018-11-12 17:49:58

[標簽：高考教案 2018年高考教案高三化學教案]

科目	化學	課題		化學計算的常用方法	課型	新授
教師			課時	1課時	時間
三維目標	1．掌握化學計算中的常用方法和技巧。 2．強化基本計算技能，提高速算巧解能力和數學計算方法的運用能力。
重、難點知識	重點：化學計算中的常用方法和技巧。難點：化學計算中的常用方法和技巧。
重點知識預習設計	1、化學計算常用的方法 2、練習冊P24-25
考綱研究（課標研究）
考情分析	(2017·常州模擬)在硫酸鈉和硫酸鋁的混合溶液中，Al3＋的物質的量濃度為0.2 mol·L－1，為0.4 mol·L－1，溶液中Na＋的物質的量濃度為 A.0.1 mol·L－1 B.0.2 mol·L－1 C.0.3 mol·L－1 D.0.4 mol·L－1 解析　在任何溶液中，陽離子所帶的正電荷總數等于陰離子所帶的負電荷總數，則有3c(Al3＋)＋c(Na＋)＝2c( )，解得c(Na＋)＝0.2 mol·L－1。
本課時知識體系構建	題型一：差量法的應用題型二：守恒法的應用題型三：關系式法的應用題型四：平均值法的應用題型五：極端假設法的應用題型六：討論法的應用
教師授課及學生學習過程教師授課及學生學習過程	教學過程課堂活動、反思、評價
	【經典題型】題型一：差量法的應用【例1】10毫升某氣態烴在80毫升氧氣中完全燃燒后，恢復到原來狀況（1.01×105Pa , 270C）時，測得氣體體積為70毫升，求此烴的分子式。【點撥】原混和氣體總體積為90毫升，反應后為70毫升，體積減少了20毫升。剩余氣體應該是生成的二氧化碳和過量的氧氣，下面可以利用差量法進行有關計算。 CxHy + （x+）O2 xCO2 + H2O 體積減少 1 1+ 10 20 計算可得y=4 ，烴的分子式為C3H4或C2H4或CH4 【規律總結】差量法是根據物質變化前后某種量發生變化的化學方程式或關系式，找出所謂“理論差量”，這個差量可以是質量差、氣態物質的體積差、壓強差，也可以是物質的量之差、反應過程中的熱量差等。該法適用于解答混合物間的反應，且反應前后存在上述差量的反應體系。【鞏固】 1、現有KCl、KBr的混合物3.87g，將混合物全部溶解于水，并加入過量的AgNO3溶液，充分反應后產生6.63g沉淀物，則原混合物中鉀元素的質量分數為 A.0.241 B.0.259 C.0.403 D.0.487 題型二：守恒法的應用【例2】Cu、Cu2O和CuO組成的混合物，加入100Ml0.6mol/LHNO3溶液恰好使混合物溶解，同時收集到224mLNO氣體（標準狀況）。求：（1）寫出Cu2O跟稀硝酸反應的離子方程式。（2）產物中硝酸銅的物質的量。（3）如混合物中含0.01moLCu，則其中Cu2O、CuO的物質的量分別為多少？（4）如混合物中Cu的物質的量為X，求其中Cu2O、CuO的物質的量及X的取值范圍。【點撥】本題為混合物的計算，若建立方程組求解，則解題過程較為繁瑣。若抓住反應的始態和終態利用守恒關系進行求解，則可達到化繁為簡的目的。（1）利用電子守恒進行配平。3Cu2O+14HNO3==6Cu(NO3)2 + 2NO↑+7H2O （2）利用N原子守恒。n（HNO3）== 0.06mol，n（NO）== 0.01mol，則n（Cu(NO3)2）==（0.06-0.01）/2=0.025mol （3）本題混合物中雖含有Cu、Cu2O和CuO三種物質，但參加氧化還原反應的只有 Cu、Cu2O，所以利用電子守恒可直接求解。轉移電子總數：n（e-）= n（NO）×3==0.03mol Cu提供電子數：0.01×2=0.02mol Cu2O提供電子數：0.03-0.02=0.01mol n（Cu2O）=0.01/2=0.005mol n（CuO）=0.0025-0.01-0.005×2=0.005mol （4）根據（3）解法可得n（Cu2O）=0.015-Xmol n（CuO）=X-0.005mol。根據電子守恒進行極端假設：若電子全由Cu提供則n（Cu）=0.015mol；若電子全由Cu2O提供則n（Cu2O）=0.015mol，則n（Cu2+）==0.03mol大于了0.025mol，說明n（Cu）不等于0，另根據n（CuO）=X-0.005mol要大于0可得n（Cu）>0.005mol。所以0.005mol < n（Cu）<0.015mol。【規律總結】化學反應的實質是原子間重新組合，依據質量守恒定律在化學反應中存在一系列守恒現象，如：質量守恒、元素守恒、電荷守恒、電子得失守恒等，利用這些守恒關系解題的方法叫做守恒法。質量守恒就是化學反應前后各物質的質量總和不變，在配制或稀釋溶液的過程中，溶質的質量不變。元素守恒即反應前后各元素種類不變，各元素原子個數不變，其物質的量、質量也不變。電荷守恒即對任一電中性的體系，如化合物、混和物、溶液等，電荷的代數和為零，即正電荷總數和負電荷總數相等。電子得失守恒是指在發生氧化—還原反應時，氧化劑得到的電子數一定等于還原劑失去的電子數，無論是自發進行的氧化—還原反應還是原電池或電解池中均如此。【鞏固】 2、碳酸銅和堿式碳酸銅均可溶于鹽酸，轉化為氯化銅。在高溫下這兩種化合物均能分解成氧化銅。溶解28.4g上述混合物，消耗1mol/L鹽酸500mL。燃燒等質量的上述混合物，得到氧化銅的質量是 A.35g B.30 g C.20 g D.15 g 題型三：關系式法的應用【例3】為了預防碘缺乏病，國家規定每千克食鹽中應含有40～50毫克的碘酸鉀。為檢驗某種食鹽是否為加碘的合格食鹽，某同學取食鹽樣品428克，設法溶解出其中全部的碘酸鉀。將溶液酸化并加入足量的碘化鉀淀粉溶液，溶液呈藍色，再用0.030mol/L的硫代硫酸鈉溶液滴定，用去18.00mL時藍色剛好褪去。試通過計算說明該加碘食鹽是否為合格產品。有關反應如下： IO3－＋5I－＋6 H＋→3I2＋3H2O I2＋2S2O32－→2I－＋S4O62－【點撥】本題為多步反應的計算，可根據反應方程式直接建立IO3－和S2O32－的關系式進行求解。解： 6S2O32－ ------- IO3－ 6mol 1mol 0.030mol/L×18.00mL×10-3 n n（I2）==0.09×10-3mol 每千克食鹽中含KIO3： ∴該加碘食鹽是合格的【規律總結】實際化工生產中以及化學工作者進行科學研究時，往往涉及到多步反應：從原料到產品可能要經過若干步反應；測定某一物質的含量可能要經過若干步中間過程。對于多步反應體系，依據若干化學反應方程式，找出起始物質與最終物質的量的關系，并據此列比例式進行計算求解方法，稱為“關系式”法。利用關系式法可以節省不必要的中間運算步驟，避免計算錯誤，并能迅速準確地獲得結果。用關系式解題的關鍵是建立關系式，建立關系式的方法主要有：1、利用微粒守恒關系建立關系式，2、利用方程式中的化學計量數間的關系建立關系式，3、利用方程式的加合建立關系式。【鞏固】 3、已知脊椎動物的骨骼中含有磷。以下是測定動物骨灰中磷元素含量的實驗方法。稱取某動物骨灰樣品0.103 g，用硝酸處理，使磷轉化成磷酸根。再加入某試劑，使磷酸根又轉化成沉淀。沉淀經灼燒后得到組成為P2Mo24O77的固體（其式量以3.60 ×103計）0.504 g。試由上述數據計算該骨灰樣品中磷的質量分數。（磷的相對原子質量以31.0 計。）題型四：平均值法的應用【例4】由鋅、鐵、鋁、鎂四種金屬中的兩種組成的混和物10克，與足量的鹽酸反應產生的氫氣在標準狀況下為11.2升，則混和物中一定含有的金屬是 A.鋅B.鐵C.鋁D.鎂【點撥】本題利用平均摩爾電子質量求解，據10克金屬與足量的鹽酸反應產生的氫氣在標準狀況下為11.2升可得金屬平均摩爾電子質量為10g/mol。四種金屬的摩爾電子質量分別為：Zn：32.5g/mol、Fe：28g/mol、Al：9g/mol、Mg：12g/mol，其中只有Al的摩爾電子質量小于10g/mol，故答案為C。【規律總結】所謂平均值法是一種將數學平均原理應用于化學計算的解題方法。它所依據的數學原理是：兩個數Mr1和Mr2（Mr1大于Mr2）的算術平均值Mr，一定介于兩者之間。所以，只要求出平均值Mr，就可以判斷出Mr1和Mr2的取值范圍，再結合題給條件即可迅速求出正確答案。常見方法有：求平均原子量、平均式量、平均摩爾電子質量、平均組成等。【鞏固】 4、由10g含有雜質的CaCO3和足量的鹽酸反應，產生CO20.1mol，則此樣品中可能含有的雜質是 A.KHCO3和MgCO3 B.MgCO3和SiO2 C.K2CO3和SiO2 D.無法計算題型五：極端假設法的應用【例5】將一定質量的Mg、Zn、Al混合物與足量稀H2SO4反應，生成H2 2.8 L（標準狀況），原混合物的質量可能是 A.2 g B.4 g C.8 g D.10 g 【點撥】本題給出的數據不足，故不能求出每一種金屬的質量只能確定取值范圍。三種金屬中產生等量的氫氣質量最大的為鋅，質量最小的為鋁。故假設金屬全部為鋅可求的金屬質量為8.125g，假設金屬全部為鋁可求的金屬質量為2.25g，金屬實際質量應在2.25g ~~8.125g之間。故答案為B、C。【規律總結】 “極端假設法”是用數學方法解決化學問題的常用方法，一般解答有關混合物計算時采用，可分別假設原混合物是某一純凈物，進行計算，確定最大值、最小值，再進行分析、討論、得出結論。【鞏固】 5、0.03mol銅完全溶于硝酸，產生氮的氧化物NO、NO2、N2O4混合氣體共0.05mol。該混合氣體的平均相對分子質量可能是 A．30 B．46 C．50 D．66 題型六：討論法的應用【例6】向300mL KOH溶液中緩慢通入一定量的CO2氣體，充分反應后，在減壓低溫下蒸發溶液，得到白色固體。請回答下列問題：（1）由于CO2通入量不同，所得到的白色固體的組成也不同，試推斷有幾種可能的組成，并分別列出。（2）若通入CO2氣體為2.24L（標準狀況下），得到11.9g的白色團體。請通過計算確定此白色固體是由哪些物質組成的，其質量各為多少？所用的KOH溶液的物質的量濃度為多少【點撥】（1）由于CO2和KOH反應時物質的量之比不同則產物不同，故可根據CO2和KOH反應時物質的量之比對產物進行討論。由：①CO2＋2KOH＝K2CO3＋H2O ②CO2＋KOH＝KHCO3可知n（CO2）/n（KOH）=1/2時產物為K2CO3，n（CO2）/n（KOH）=1時產物為KＨCO3，所以n（CO2）/n（KOH）<1/2時，KOH 過量則產物為K2CO3＋KOH ； 1/2< n（CO2）/n（KOH）<１時，對于①反應來說二氧化碳過量而對于②反應來說二氧化碳量不足，所以產物為K2CO3＋KHCO3 ；n（CO2）/n（KOH）>１時，二氧化碳過量，則固體產物為KHCO3。答案為：①K2CO3＋KOH ②K2CO3 ③K2CO3＋KHCO3 ④KHCO3 （2）由：①CO2＋2KOH＝K2CO3＋H2O ②CO2＋KOH＝KHCO3 22.4L(標態) 138g 22.4L(標態) 100g 2.24L(標態) 13.8g 2.24L(標態) 10.0g ∵ 13.8g＞11.9g＞10.0g ∴ 得到的白色固體是 K2CO3和KHCO3的混合物。設白色固體中 K2CO3 x mol，KHCO3 y mol，即 ①CO2＋2KOH＝K2CO3＋H2O ②CO2＋KOH＝KHCO3 x mol 2x mol x mol y mol y mol y mol x mol＋y mol＝2.24L/22.4mol•L—1＝0.100 mol （CO2） 138g•mol—1 × x mol 100 g•mol—1 × y mol＝11.9g （白色固體）解此方程組，得 x＝0.0500mol （K2CO3） y＝0.0500mol （KHCO3） ∴ 白色固體中，K2CO3 質量為 138g•mol—1 × 0.0500mol＝6.90g KHCO3質量為 100 g•mol—1 ×0.0500mol＝5.00g 消耗 KOH 物質的量為 2x mol＋y mol＝2×0.0500mol＋0.0500mol＝0.150mol ∴所用 KOH 溶液物質的量濃度為 0.150mol/0.300L ＝ 0.500 mol•L—1 【規律總結】有一類化學計算題，由于某一條件的不確定，結果可能是兩個或兩個以上，也可能在某個范圍內取值，這類題需要用討論的方法求解。常見的類型：1、討論反應發生的程度；2、討論反應物是否過量；3、討論反應物或生成物的組成范圍；4、討論不定方程的解。【鞏固】 6、常溫下盛有10ml NO2和10 ml NO 組成的混合氣體的大試管倒立于水中，當向其中緩緩通入O2一段時間后，試管內殘留有2mL氣體，則通入O2的體積可能為多少升?