物质的量应用于化学方程式的计算

教师活动

学生活动

设计意图

[提问引入]：7.3克HCI气体中含有多少个HCI分子？标况下占有的体积是多少？溶于水制成2L溶液，其摩尔浓度是多少？

[提问]：以上计算中涉及哪些化学量？哪个化学量是计算的关键？它们之间进行怎样的换算？

投影1

[小结]：由此可见，各个化学量之间有区别也有一定的联系，而物质的量是连接宏观(质量)和微观(微粒数)的桥梁，也是不同的量(质量、气体体积、摩尔浓度)变换的桥梁，所以说物质的量是化学计算的中心问题。

[过渡]：物质的量能否在化学方程式的计算中发挥其优势呢？

[板书]：第三节 物质的量应用于化学方程式的计算。

一、化学方程式的意义

[提问]：写出氢气和氧气混合点燃生成水蒸气的化学方程式。说明化学方程式的系数在微观上的意义。

[引导]：

(1)将每种微观粒子扩大6.02×10²³倍，你能有何发现？

(2)根据阿佛加得罗定律，同温同压下，物质的量与哪个化学量有关，由此不能推导出什么结论？

[小结]：由此可见，化学方程式系数的意义，在以前我们研究的基础上，又增加了新的内容，即：化学方程式的系数之比=参加反应的各物质的变化的物质的量之比=同温同压下参加反应的各气态物质的变化的体积之比。

运用各化学量间的换算关系进行计算，得出结果：含HCI分子1.204×10²³在标况下的体积4.48L；溶液的浓度为0.1mol·L^—1。

思考回答问题并完成投影1的内容。

 

 

 

完成方程式：

2H₂+O₂ 2H₂O

指明系数微观意义：2个氢分子与1个氧分子反应生成2个水分子。

思考、回答问题。

化学方程式的系数与参加反应的各物质的变化的物质的量有关。

化学方程式的系数之比与同温同压下参加反应的气体的变化的体积有关。

明确物质的量是化学计算的中心；熟练掌握各化学量之间的换算关系，为其应用于化学方程式的计算打下基础。

 

 

进行物质间既有差异又有联系的辨证唯物主义教育。

 

 

通过教师设问，引导学生发现化学方程式系数各种意义，激发学习兴趣并培养推理能力。

[过渡]：物质的量与化学方程式的系数之间又建立了联系，它在化学方程式的计算中如何应用呢？

[板书]：

二、物质的量在化学计算中的应用

投影：例1：完全中和0.1molNaOH需要H₂SO₄的物质的量是多少？所需H₂SO₄的质量是多少？

[引导]：

读题：请认真阅读题目并复述题意。

 

审题：找出题目已知条件和所求。

 

析题：

NaOH与H₂SO₄之间有何关系？

 

如何突破H₂SO₄物质的量？

如何根据H₂SO₄物质的量求出质量？

 

 

解题

[板书]

解：设所需H₂SO₄的物质的量为n_H2SO4。

2NaOH+H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O

2          1

0.1mol       n_H2SO4

H₂SO₄的相对分子质量是98，其摩尔质量是98g·mol^—1。

m=M·n

=0.05mol×98g·mol^－1

=4.9g

答：（略）。

[提问]：是否还有其他计算方法呢？(可做适当的提示：能否先求出所需H₂SO₄的质量呢？)请在笔记本上完成其规范的解题步骤。

 

小结：

1．  怎样着手进行解题？

认真读题、审题、析题，建立已知和所求之间的关系，运用所学概念和规律进行规范解题。

2．对题设格式有何要求？

设需某某物质的量为n。(不需设需n mol某某物质。)

3．如何正确地在化学方程式的计算中使用单位？

单位可用质量(g)，也可同时取用物质的量(mol)但是使用时不同物质的关系量，单位可以不同，但单位制要同，即：上下单位要一致(同一物质)，左右单位要对应(不同物质：克一摩)。

 

 

 

 

读题并复述题意。找出关键词：完全中和。

 

审题：已知：n_NaOH=0.mol。所求：n_H2SO4及m_H2SO4。

 

析题：2molNaOH与1molH₂SO₄恰好完全中和。根据“化学方程式中各物质的系数之一比等于其变化的物质的量之比”求出H₂SO₄。根据“摩尔质量在数值或相对分子质量”可知m_H2SO4=98g·mol^—1又根据“质量=物质的量×摩尔质量”可求出m_H2SO4。

 

 

解：设所需H₂SO₄的质量为m_H2SO4

2NaOH——H₂SO₄

2mol      98g

0.1mol    m_H2SO4

H₂SO₄的相对分子质量是98，其摩尔质量是98g·mol^－1。

N=m/M

 =4.9g/98g·mol^－1

 =0.05mol

答：（略）

 

归纳小结

提出问题，引发兴趣。

 

 

 

指导学生读题、审题、析题是培养学生解题能力和完成解题的关键。

 

 

强化结论和概念的指导作用；培养运用知识解决实际问题的能力。

 

在读题、审题、析题的基础上，规范解题的全过程，培养其严谨求学的科学态度。

 

培养学生多角度思考问题的发散思维能力。训练规范的书写计算题的格式，培养严谨认真的科学态度。

 

根据具体例题，小结出解决一般化学计算题的步骤和格式，培养学生由个别到一般归纳问题的能力，为解决综合计算题建立基础。

投影：例2

(1)0.2gH₂在足量的O₂中完全燃烧，求生成的H₂O的物质的量是多少？

(2)现有标况下2.24LH₂与2.24LO₂的混合气体，点燃使之充分反应，求出生成的水的质量为多少？

读题：请认真阅读题目并复述题意。

 

审题：找出题目已知条件和所求，并将已知条件中的化学量转为物质的量。

 

析题：0.1molH₂可与多少摩O₂恰好完全反应？

0.1molO₂可与多少摩H₂恰好完全反应？

0.1molH₂与0.1molO₂是否能够恰好完全反应？生成水的量由谁来决定？

 

[归纳]

根据析题进行解题：

首先通过计算判断出题目所给出的哪个量是过量；再以不过量的已知条件为标准进行计算。请计算出本小题的结果。

(3)现有标况下3.36LH₂与1.12LO₂的混合气体，点燃使之充分发反应，求生成的水的质量为多少？

提问：请按照问题(2)来分析问题(3)。

(4)现有标况下4.48LH₂与O₂的混合气体，点燃使之充分反应，生成的水的质量为1.8g，求混合气中H₂与O₂的体积各多少？

[引导]：请按照解综合计算题的步骤进行读题、审题。

 

析题：

在问题(2)的(3)的基础上，思考生成0.1molH₂O至少需要多少molH₂，多少molO₂？

依据问题(2)和(3)题，讨论题目给出的H₂与O₂的总量大于所需要的量，原因何在？

本题答案是否唯一？

 

请按照析题过程进行解题得出答案。

 

学生按照计算题格式完成。得出答案：0.1mol。

读题并复述题意。

 

审题：已知：n_H2=0.1mol,n_O2=0.1mol。所求：生成的物质的量。

 

思考并回答问题。

0.1molH₂可与0.05molO₂恰好完全反应；

0.1molO₂可与0.2摩H₂恰好完全反应；

0.1molH₂与0.1molO₂不能够恰好完全反应，显然O₂是过量的，生成水的量由H₂来决定。

 

计算并得出结果：生成水的质量为1.8g。

 

重现过量计算的思维过程进行计算，得出结果：生成水的质量为1.8g。

 

读题：找出重要词“充分反应”“体积”。

审题：找出已知条件。

V_H2+V_O2=4.48L；m_H2O=1.8g中心问题：生成的H₂O的量有谁来决定？

 

生成0.1molH₂O至少需要H₂0.1mol、O₂0.05mol。

题目给出的H₂、O₂的总量大于0.15mol，其原因：H₂过量或O₂过量。

本题的答案并不唯一：当H₂过量时，水的量由O₂决定，根据H₂O的量计算出O₂的量，由混合气体总量可求出H₂的量；同理可求得另一组解。

解题亲得出答案：

V_H2=2.24L、V_O2=2.24L

V_H2=3.36L、V_O2=1.12L。

检查学生计算题格式的落实情况。

 

 

熟练运用化学量之间的转化关系。再现解决综合计算的思维步骤。

 

在析题和解题过程中培养学生过量计算的思维过程。

 

根据(2)(3)题的结果，结合教师的在析题过程中的设问，逐步引导学生建立起逆向思维。

[小结]：请回忆一下本节课的研究内容。

根据我们自己推导出的化学方程式新的意义，初步研究了物质的量在化学方程式计算中的应用，注意解题格式和单位的正确使用；要掌握综合计算题的解题步骤—读题、审题、析题和解题；通过例2中的(4)题初步建立逆向思维过程。

回忆本节课的内容，进行归纳小结。

明确学习内容和目的。

[作业]课本第106页2题—5题；第107页1题和2题。

 

 

投影：实验室欲制备一定量的氯气，现有2.61g MnO₂和12mol·L^－1的浓盐酸50mL，可制得标况下的氯气多少升？(M_MnO2=87g·mol^－1)

若有足量的MnO₂和12mol·L^－1的浓盐酸10mL，可否制得标况下的Cl₂0.672L？

若要制得标况下的Cl₂0.672L，理论上需要MnO₂的物质的量和12mol·L^－1的浓盐酸的体积各是多少？实际哪个量必须是过量的？

加强学生理论联系实际的辨证唯物主义思想。

教师活动

学生活动

设计意图

[复习引入]：前面我们学习了物质的量在化学方程式计算中的应用，中心问题是化学方程式的系数与物质的量之间建立了联系，请问这种联系是什么？

过渡：这节课我们将通过一些综合计算题，提高物质的量在化学方程式计算中的计算能力。

 

投影：例1：有盐酸和CuSO₄混合溶液，向其中加入一定量的Ba(NO₃)₂后，得到4.66g白色沉淀，过渡后的滤液经检验有Ba²⁺等；向滤液中加入1mol·L^－1的AgNO₃溶液150mL，刚好把CI^－全部沉淀完全。将沉淀过滤后，继续向滤液中加入1mol·L^－1的NaOH溶液 ，恰好可得到最大数量的蓝色沉淀。计算混合溶液中盐酸和CuSO₄的物质的量及 的值。

引导：

读题：请认真阅读题目。

化学方程式的系数之比=各物质的变化的物质的量之比=同温同压下变化的气体的体积之比。

 

 

 

 

 

 

阅读题目。找出重要词：滤液中有Ba²⁺、CI^－刚好沉淀完全；最大数量的蓝色沉淀。

通过复习加深理论的指导作用。

 

 

明确本节课的学习目的。

审题：找出题目已知条件及关键问题。

 

 

 

 

 

析题：

(1)滤液中有Ba²⁺说明什么？与所求之间有无联系。？

 

(2)所加AgNO₃溶液将CI^－全部沉淀意味着什么？与所求之间有无关系？

 

(3)最大数量的蓝色沉淀意味着什么？Cu²⁺要想沉淀下来，溶液中能否还存在大量的H⁺？NaOH溶液要与哪些物质发生反应？

 

小结：通过寻找题目中的一些关键点，建立已知与未知之间的关系，就可突破所求。

 

 

析题：如果采用从所求出发向前推导直至已知的逆向思维，我们再来展开分析：

(1)所求CuSO₄与已知中的哪个量有关系？

 

(2)所求盐酸与题设中的哪个量有关？

 

 

(3)欲求NaOH的体积，需先求出NaOH的哪个化学量，而此化学量又与题设中的哪些物质有关？

 

 

 

 

解题：请根据正向或逆向思维过程进行解题，得出答案。

 

 

 

 

 

小结：

(1)本题易出错误的环节在哪儿？

提醒学生考虑问题要周全，注意思维的全面性。

 

 

(2)通过例题1谈谈如何进行正向思维和逆向思维？

 

 

 

[概括]：

无论采用正向思维还是逆向思维，都要通过题设明确已知和所求之间的关系，建立它们之间的关系式或化学方程式。再者注意物质的量是化学方程式计算的中心问题，是首先要考虑的。

审题：找出已知条件4.66g白色沉淀为BaSO₄；n_AgNO3=0.15mol。关键问题：如何能够得到最大数量的蓝色沉淀？

 

思考并回答问题：

滤液中有Ba²⁺说明SO₄^2－全部沉淀，可通过沉淀量计算出混合液中CuSO₄的物质的量。

与AgNO₃发生反应的CI^－1全部来自盐酸，根据AgNO₃的物质的量可计算出混合溶液中盐酸的量。

NaOH不仅仅与Cu²⁺发生反应，形成蓝色沉淀之前，首先要中和溶液中的H⁺。故可根据溶液中的H⁺(即HCI)和Cu²⁺(即CuSO₄)的量计算出NaOH的量，并由此求出 的值。

 

思考并分析问题：

(1)所求CuSO₄与所加Ba(NO₃)₂全部反应产生沉淀BaSO₄，故可通过已知中的BaSO₄的沉淀量来求CuSO₄。

(2)所求的盐酸的物质的量与AgNO₃恰好完全反应，故可通过已知的AgNO₃的物质的量来求出盐酸的物质的量。

(3)欲求NaOH的体积，则需求出NaOH的物质的量，题设中NaOH先中和HCI而后与CuSO₄反应。

按照析题过程进行解题。得出答案：

n_CuSO4=0.02mol；

n_HCI=0.15mol；

归纳小结：

(1)NaOH不仅仅与Cu²⁺发生反应，形成蓝色沉淀之前，首先要中和溶液中的H⁺。

 

 

(2)在采取正向思维时，注意抓住题设中所给的关键点进行突破，从已知推知所求；而在采用逆向思维时从所求出发向前推导直至已知，从而建立已知与所求之间的关系。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

示范学生如何找出题目的各个突破口，建立正向思维结构模式，通过思考教师的设问，提高学生分析问题能力。

 

 

 

 

 

 

建立逆向思维结构模式，培养逆向思维能力。

 

 

 

 

 

 

 

 

培养学生思维的全面性。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

培养学生多向思维能力。

投影：

例2：有NaCI和KCI的混合物25g，溶与水形成溶液，加入1000g 7.14%的AgNO₃溶液，充分反应后滤出沉淀，再向混合物加入100g Cu片，过一段时间取出（反应完全），洗涤干燥称其质量为101.52g，求原混合物中NaCI和KCI的物质的量各为多少？

 

读题。

 

审题。

 

 

 

 

分析：

1 Cu与AgN₃O之间的反应如何进行？反应前后Cu片质量有何变化？

2 题设中Cu片质量增加，说明什么？由增加的量可求得什么？

3 NaCI、KCI与AgNO₃之间的反应关系式是什么？

4 求出NaCI和KCI的总物质的量，结合题目中NaCI和KCI的总质量，如何求出各自的量？

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

解题。

 

 

 

 

 

 

 

 

[提问]：在求得NaCI和KCI的总物质的量为0.4mol后，结合题设所给出的总质量25g，可否有其它方法？

 

读题：找出重要用词：25g、加入Cu片后质量增加了1.52g。

 

审题：找出已知条件。应找出混合物的总质量；AgNO₃的总物质的量；加入Cu片前后质量变化量；AgNO₃与NaCI、KCI及Cu之间的反应关系。找出未知条件：与NaCI、KCI反应的AgNO₃的物质的量。关键问题：Cu片质量为什么会增加。

 

思考并回答问题：Cu片质量增加，说明AgNO₃溶液在与NaCI、KCI反应之后还剩余，根据增加的量可求得与Cu片反应的AgNO₃的量，从而根据AgNO₃的总量求出与NaCI、KCI反应的AgNO₃的量。再根据NaCI、KCI与AgNO₃反应的关系式求出NaCI的KCI的总物质的量。结合题设中的NaCI、KCI的总质量建立二元一次方程组。由此求出各自的物质的量。

 

根据题设，可知：

Cu—2AgNO₃—2Ag △m

64   2mol  2×108  152

xmol        1.52g

解得：x=0.02mol

所加入的AgNO₃的总量为0.42mol，故与NaCI、KCI反应的AgNO₃的总量为0.4mol。设NaCI的物质的量为xmol，KCI的物质的量为ymol。则：

解得x=0.3mol

y=0.1mol。

方法(二)通过求平均摩尔质量采取十字交叉的方法。

。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

通过教师的设问，提高学生分析问题能力。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

在形式训练的同时，培养学生思维的灵活性和变通性。

[作业]：课本第107页(二)1题—7题；第107页(三)3题。

 

 

[随堂检测]

用8.70gMnO₂和36.5%盐酸125g作用制取CI₂，问：(1)最多生成CI₂的质量。(2)把反应后溶液稀释至1.00L后取出20.0mL(不考虑HCI损失)，在20.0mL的溶液中加入足量AgNO₃，可得AgCI沉淀的质量。(思考此题有哪些解法？哪种方法简单？)

培养学生严谨求学的态度和多角度思考问题的能力。