高三化学教案：《化学计算的常用方法》教学设计

来源：学科网 2018-11-12 17:49:58

[标签：高考教案 2018年高考教案高三化学教案]

科目	化学	课题		化学计算的常用方法	课型	新授
教师			课时	1课时	时间
三维目标	1．掌握化学计算中的常用方法和技巧。 2．强化基本计算技能，提高速算巧解能力和数学计算方法的运用能力。
重、难点知识	重点：化学计算中的常用方法和技巧。难点：化学计算中的常用方法和技巧。
重点知识预习设计	1、化学计算常用的方法 2、练习册P24-25
考纲研究（课标研究）
考情分析	(2017·常州模拟)在硫酸钠和硫酸铝的混合溶液中，Al3＋的物质的量浓度为0.2 mol·L－1，为0.4 mol·L－1，溶液中Na＋的物质的量浓度为 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，阳离子所带的正电荷总数等于阴离子所带的负电荷总数，则有3c(Al3＋)＋c(Na＋)＝2c( )，解得c(Na＋)＝0.2 mol·L－1。
本课时知识体系构建	题型一：差量法的应用题型二：守恒法的应用题型三：关系式法的应用题型四：平均值法的应用题型五：极端假设法的应用题型六：讨论法的应用
教师授课及学生学习过程教师授课及学生学习过程	教学过程课堂活动、反思、评价
	【经典题型】题型一：差量法的应用【例1】10毫升某气态烃在80毫升氧气中完全燃烧后，恢复到原来状况（1.01×105Pa , 270C）时，测得气体体积为70毫升，求此烃的分子式。【点拨】原混和气体总体积为90毫升，反应后为70毫升，体积减少了20毫升。剩余气体应该是生成的二氧化碳和过量的氧气，下面可以利用差量法进行有关计算。 CxHy + （x+）O2 xCO2 + H2O 体积减少 1 1+ 10 20 计算可得y=4 ，烃的分子式为C3H4或C2H4或CH4 【规律总结】差量法是根据物质变化前后某种量发生变化的化学方程式或关系式，找出所谓“理论差量”，这个差量可以是质量差、气态物质的体积差、压强差，也可以是物质的量之差、反应过程中的热量差等。该法适用于解答混合物间的反应，且反应前后存在上述差量的反应体系。【巩固】 1、现有KCl、KBr的混合物3.87g，将混合物全部溶解于水，并加入过量的AgNO3溶液，充分反应后产生6.63g沉淀物，则原混合物中钾元素的质量分数为 A.0.241 B.0.259 C.0.403 D.0.487 题型二：守恒法的应用【例2】Cu、Cu2O和CuO组成的混合物，加入100Ml0.6mol/LHNO3溶液恰好使混合物溶解，同时收集到224mLNO气体（标准状况）。求：（1）写出Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式。（2）产物中硝酸铜的物质的量。（3）如混合物中含0.01moLCu，则其中Cu2O、CuO的物质的量分别为多少？（4）如混合物中Cu的物质的量为X，求其中Cu2O、CuO的物质的量及X的取值范围。【点拨】本题为混合物的计算，若建立方程组求解，则解题过程较为繁琐。若抓住反应的始态和终态利用守恒关系进行求解，则可达到化繁为简的目的。（1）利用电子守恒进行配平。3Cu2O+14HNO3==6Cu(NO3)2 + 2NO↑+7H2O （2）利用N原子守恒。n（HNO3）== 0.06mol，n（NO）== 0.01mol，则n（Cu(NO3)2）==（0.06-0.01）/2=0.025mol （3）本题混合物中虽含有Cu、Cu2O和CuO三种物质，但参加氧化还原反应的只有 Cu、Cu2O，所以利用电子守恒可直接求解。转移电子总数：n（e-）= n（NO）×3==0.03mol Cu提供电子数：0.01×2=0.02mol Cu2O提供电子数：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）根据（3）解法可得n（Cu2O）=0.015-Xmol n（CuO）=X-0.005mol。根据电子守恒进行极端假设：若电子全由Cu提供则n（Cu）=0.015mol；若电子全由Cu2O提供则n（Cu2O）=0.015mol，则n（Cu2+）==0.03mol大于了0.025mol，说明n（Cu）不等于0，另根据n（CuO）=X-0.005mol要大于0可得n（Cu）>0.005mol。所以0.005mol < n（Cu）<0.015mol。【规律总结】化学反应的实质是原子间重新组合，依据质量守恒定律在化学反应中存在一系列守恒现象，如：质量守恒、元素守恒、电荷守恒、电子得失守恒等，利用这些守恒关系解题的方法叫做守恒法。质量守恒就是化学反应前后各物质的质量总和不变，在配制或稀释溶液的过程中，溶质的质量不变。元素守恒即反应前后各元素种类不变，各元素原子个数不变，其物质的量、质量也不变。电荷守恒即对任一电中性的体系，如化合物、混和物、溶液等，电荷的代数和为零，即正电荷总数和负电荷总数相等。电子得失守恒是指在发生氧化—还原反应时，氧化剂得到的电子数一定等于还原剂失去的电子数，无论是自发进行的氧化—还原反应还是原电池或电解池中均如此。【巩固】 2、碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸，转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解成氧化铜。溶解28.4g上述混合物，消耗1mol/L盐酸500mL。燃烧等质量的上述混合物，得到氧化铜的质量是 A.35g B.30 g C.20 g D.15 g 题型三：关系式法的应用【例3】为了预防碘缺乏病，国家规定每千克食盐中应含有40～50毫克的碘酸钾。为检验某种食盐是否为加碘的合格食盐，某同学取食盐样品428克，设法溶解出其中全部的碘酸钾。将溶液酸化并加入足量的碘化钾淀粉溶液，溶液呈蓝色，再用0.030mol/L的硫代硫酸钠溶液滴定，用去18.00mL时蓝色刚好褪去。试通过计算说明该加碘食盐是否为合格产品。有关反应如下： IO3－＋5I－＋6 H＋→3I2＋3H2O I2＋2S2O32－→2I－＋S4O62－【点拨】本题为多步反应的计算，可根据反应方程式直接建立IO3－和S2O32－的关系式进行求解。解： 6S2O32－ ------- IO3－ 6mol 1mol 0.030mol/L×18.00mL×10-3 n n（I2）==0.09×10-3mol 每千克食盐中含KIO3： ∴该加碘食盐是合格的【规律总结】实际化工生产中以及化学工作者进行科学研究时，往往涉及到多步反应：从原料到产品可能要经过若干步反应；测定某一物质的含量可能要经过若干步中间过程。对于多步反应体系，依据若干化学反应方程式，找出起始物质与最终物质的量的关系，并据此列比例式进行计算求解方法，称为“关系式”法。利用关系式法可以节省不必要的中间运算步骤，避免计算错误，并能迅速准确地获得结果。用关系式解题的关键是建立关系式，建立关系式的方法主要有：1、利用微粒守恒关系建立关系式，2、利用方程式中的化学计量数间的关系建立关系式，3、利用方程式的加合建立关系式。【巩固】 3、已知脊椎动物的骨骼中含有磷。以下是测定动物骨灰中磷元素含量的实验方法。称取某动物骨灰样品0.103 g，用硝酸处理，使磷转化成磷酸根。再加入某试剂，使磷酸根又转化成沉淀。沉淀经灼烧后得到组成为P2Mo24O77的固体（其式量以3.60 ×103计）0.504 g。试由上述数据计算该骨灰样品中磷的质量分数。（磷的相对原子质量以31.0 计。）题型四：平均值法的应用【例4】由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混和物10克，与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2升，则混和物中一定含有的金属是 A.锌B.铁C.铝D.镁【点拨】本题利用平均摩尔电子质量求解，据10克金属与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2升可得金属平均摩尔电子质量为10g/mol。四种金属的摩尔电子质量分别为：Zn：32.5g/mol、Fe：28g/mol、Al：9g/mol、Mg：12g/mol，其中只有Al的摩尔电子质量小于10g/mol，故答案为C。【规律总结】所谓平均值法是一种将数学平均原理应用于化学计算的解题方法。它所依据的数学原理是：两个数Mr1和Mr2（Mr1大于Mr2）的算术平均值Mr，一定介于两者之间。所以，只要求出平均值Mr，就可以判断出Mr1和Mr2的取值范围，再结合题给条件即可迅速求出正确答案。常见方法有：求平均原子量、平均式量、平均摩尔电子质量、平均组成等。【巩固】 4、由10g含有杂质的CaCO3和足量的盐酸反应，产生CO20.1mol，则此样品中可能含有的杂质是 A.KHCO3和MgCO3 B.MgCO3和SiO2 C.K2CO3和SiO2 D.无法计算题型五：极端假设法的应用【例5】将一定质量的Mg、Zn、Al混合物与足量稀H2SO4反应，生成H2 2.8 L（标准状况），原混合物的质量可能是 A.2 g B.4 g C.8 g D.10 g 【点拨】本题给出的数据不足，故不能求出每一种金属的质量只能确定取值范围。三种金属中产生等量的氢气质量最大的为锌，质量最小的为铝。故假设金属全部为锌可求的金属质量为8.125g，假设金属全部为铝可求的金属质量为2.25g，金属实际质量应在2.25g ~~8.125g之间。故答案为B、C。【规律总结】 “极端假设法”是用数学方法解决化学问题的常用方法，一般解答有关混合物计算时采用，可分别假设原混合物是某一纯净物，进行计算，确定最大值、最小值，再进行分析、讨论、得出结论。【巩固】 5、0.03mol铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物NO、NO2、N2O4混合气体共0.05mol。该混合气体的平均相对分子质量可能是 A．30 B．46 C．50 D．66 题型六：讨论法的应用【例6】向300mL KOH溶液中缓慢通入一定量的CO2气体，充分反应后，在减压低温下蒸发溶液，得到白色固体。请回答下列问题：（1）由于CO2通入量不同，所得到的白色固体的组成也不同，试推断有几种可能的组成，并分别列出。（2）若通入CO2气体为2.24L（标准状况下），得到11.9g的白色团体。请通过计算确定此白色固体是由哪些物质组成的，其质量各为多少？所用的KOH溶液的物质的量浓度为多少【点拨】（1）由于CO2和KOH反应时物质的量之比不同则产物不同，故可根据CO2和KOH反应时物质的量之比对产物进行讨论。由：①CO2＋2KOH＝K2CO3＋H2O ②CO2＋KOH＝KHCO3可知n（CO2）/n（KOH）=1/2时产物为K2CO3，n（CO2）/n（KOH）=1时产物为KＨCO3，所以n（CO2）/n（KOH）<1/2时，KOH 过量则产物为K2CO3＋KOH ； 1/2< n（CO2）/n（KOH）<１时，对于①反应来说二氧化碳过量而对于②反应来说二氧化碳量不足，所以产物为K2CO3＋KHCO3 ；n（CO2）/n（KOH）>１时，二氧化碳过量，则固体产物为KHCO3。答案为：①K2CO3＋KOH ②K2CO3 ③K2CO3＋KHCO3 ④KHCO3 （2）由：①CO2＋2KOH＝K2CO3＋H2O ②CO2＋KOH＝KHCO3 22.4L(标态) 138g 22.4L(标态) 100g 2.24L(标态) 13.8g 2.24L(标态) 10.0g ∵ 13.8g＞11.9g＞10.0g ∴ 得到的白色固体是 K2CO3和KHCO3的混合物。设白色固体中 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 （白色固体）解此方程组，得 x＝0.0500mol （K2CO3） y＝0.0500mol （KHCO3） ∴ 白色固体中，K2CO3 质量为 138g•mol—1 × 0.0500mol＝6.90g KHCO3质量为 100 g•mol—1 ×0.0500mol＝5.00g 消耗 KOH 物质的量为 2x mol＋y mol＝2×0.0500mol＋0.0500mol＝0.150mol ∴所用 KOH 溶液物质的量浓度为 0.150mol/0.300L ＝ 0.500 mol•L—1 【规律总结】有一类化学计算题，由于某一条件的不确定，结果可能是两个或两个以上，也可能在某个范围内取值，这类题需要用讨论的方法求解。常见的类型：1、讨论反应发生的程度；2、讨论反应物是否过量；3、讨论反应物或生成物的组成范围；4、讨论不定方程的解。【巩固】 6、常温下盛有10ml NO2和10 ml NO 组成的混合气体的大试管倒立于水中，当向其中缓缓通入O2一段时间后，试管内残留有2mL气体，则通入O2的体积可能为多少升?