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第三章 物質(zhì)構(gòu)成的奧秘 第二節(jié) 定量認(rèn)識(shí)化學(xué)變化

時(shí)間:2021-09-29 16:00:01 化學(xué)教案 我要投稿

第三章 物質(zhì)構(gòu)成的奧秘 第二節(jié) 定量認(rèn)識(shí)化學(xué)變化

第二節(jié) 定量認(rèn)識(shí)化學(xué)變化

第三章 物質(zhì)構(gòu)成的奧秘 第二節(jié) 定量認(rèn)識(shí)化學(xué)變化

教學(xué)目標(biāo) :

知識(shí)與技能:

1.理解并能運(yùn)用質(zhì)量守恒定律;

2.能正確書寫簡單的化學(xué)反應(yīng)方程式,并據(jù)此進(jìn)行簡單的計(jì)算。

過程與方法:

1.進(jìn)一步理解科學(xué)探究的過程;

2.認(rèn)識(shí)書寫化學(xué)方程式的依據(jù),理解內(nèi)容和形式的辨證關(guān)系。

情感態(tài)度價(jià)值觀:

認(rèn)識(shí)定量研究對(duì)化學(xué)科學(xué)發(fā)展的意義。

教學(xué)內(nèi)容:

1.無數(shù)實(shí)驗(yàn)證明,參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。這個(gè)規(guī)律叫做質(zhì)量守恒定律(law of conservation of mass)。

2.在化學(xué)變化中,組成物質(zhì)的元素種類不變、原子數(shù)目不變、各原子質(zhì)量不變。因此,參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。

3.用化學(xué)方程式可以表示化學(xué)變化。書寫化學(xué)方程式遵循的原則是:(1)以客觀事實(shí)為依據(jù);(2)符合質(zhì)量守恒定律。

4.依據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)簡單計(jì)算的方法。

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn):

教學(xué)重點(diǎn):

1.質(zhì)量守恒定律的理解、應(yīng)用和成立原因;

2.化學(xué)反應(yīng)方程式的書寫及配平

3.有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算

教學(xué)難點(diǎn) :

1.化學(xué)方程式的配平

2.化學(xué)方程式的計(jì)算

探究活動(dòng):

質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)及成立原因

教學(xué)過程 :

一、質(zhì)量守恒定律

1.探究學(xué)習(xí):質(zhì)量守恒原理的證明

發(fā)現(xiàn)問題:酒精燈內(nèi)的液體燃燒后會(huì)逐漸減少,生銹的鐵釘質(zhì)量比原先質(zhì)量增加,鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)后總質(zhì)量卻沒有變;那么化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量會(huì)發(fā)生什么變化?增加,減少還是不變?

提出假設(shè):化學(xué)變化前后質(zhì)量的總質(zhì)量不變。

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):

(1)參照課本P96頁圖4-13 氫氧化鈉溶液和硫酸銅溶液反應(yīng)

現(xiàn)象:在藍(lán)色的硫酸銅溶液中,滴入無色氫氧化鈉溶液后,錐形瓶中產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,天平保持平衡。

文字表達(dá)式:硫酸銅(CuSO4) + 氫氧化鈉(NaOH) → 硫酸鈉(Na2SO4) + 氫氧化銅[Cu(OH)2]

結(jié)論:參加反應(yīng)的硫酸銅和氫氧化鈉質(zhì)量總和等于生成物硫酸鈉和氫氧化銅質(zhì)量之和。

  (2)參照課本P96頁圖4-14 碳酸鈣和稀鹽酸反應(yīng)

現(xiàn)象:膠皮滴管中的稀鹽酸滴入到小試管中的碳酸鈣上,產(chǎn)生大量氣泡,錐形瓶中的氫氧化鈣溶液逐漸變渾濁,天平仍然保持平衡狀態(tài)。

文字表達(dá)式:碳酸鈣(CaCO3) + 鹽酸(HCl) → 氯化鈣(CaCl2) + 二氧化碳(H2O) + 水(H2O)

            二氧化碳(H2O) + 氫氧化鈣[Ca(OH)2] → 碳酸鈣(CaCO3) + 水(H2O)

結(jié)論:化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量總量沒有發(fā)生改變。

形成結(jié)論:參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和,即質(zhì)量守恒定律(law of conservation of mass)

2.質(zhì)量守恒定律成立的原因

(1)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì),原子的重組,即參加反應(yīng)的各原子的種類、數(shù)目不變,質(zhì)量也基本不變

(2)在宏觀上,元素的種類和質(zhì)量也不變

3.質(zhì)量守恒定律的適用范圍

(1)必須在化學(xué)反應(yīng)中,如:100g酒精和100g水混合形成200g酒精溶液,并不能用質(zhì)量守恒定律解釋

(2)在利用質(zhì)量守恒定律時(shí),一定要注意是參加反應(yīng)的總質(zhì)量和生成物的總質(zhì)量才相等

如:酒精燃燒后,質(zhì)量逐漸減少,用質(zhì)量守恒定律來解釋的話,參加反應(yīng)的酒精和氧氣的質(zhì)量總和應(yīng)該與生成的二氧化碳及水的總質(zhì)量相等,而二氧化碳和水散失在空氣中,無法稱得質(zhì)量,所以質(zhì)量減少。

而鐵釘生銹后質(zhì)量會(huì)增加,則是因?yàn)閰⒓臃磻?yīng)的鐵和氧氣的質(zhì)量總和等于生成的鐵銹的質(zhì)量,當(dāng)然鐵銹的質(zhì)量就會(huì)大于原先金屬鐵的質(zhì)量

例題:4.6g某物質(zhì)R在空氣燃燒后,能夠生成8.8gCO2和5.4gH2O,請(qǐng)你分析該物質(zhì)的元素組成

分析:我們可以用化學(xué)式表示該反應(yīng):R+O2→CO2+H2O,生成物中含有碳、氫、氧三種元素,所以根據(jù)質(zhì)量守恒原理,反應(yīng)物中的碳、氫、氧元素質(zhì)量應(yīng)該和生成物中的質(zhì)量分別相等。首先能夠判斷在反應(yīng)物R中,一定含有碳、氫元素,可能含有氧元素。我們就要根據(jù)質(zhì)量來算了:

m(C)=m(CO2)×ω(C)=8.8g× =2.4g;m(H)=m(H2O)×ω(H)=5.4g× =0.6g

故,氫元素與碳元素質(zhì)量總和只有3g,而R中有4.6g,所以在該物質(zhì)中氧元素就要占1.6g。

綜合上述,該物質(zhì)中含有碳、氫、氧三種元素。

二、化學(xué)方程式的書寫

1.化學(xué)方程式的原則

(1)嚴(yán)格遵循質(zhì)量守恒定律,即需要化學(xué)方程式配平

(2)嚴(yán)格尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí),不可主觀臆造

2.化學(xué)方程式的意義

以P為例: 4P     +    5O2       點(diǎn)燃===     2P2O5

          4×31       5×32        2×142

(1)磷和氧氣在點(diǎn)燃的情況下,完全燃燒,生成了五氧化二磷

(2)每4個(gè)磷原子在點(diǎn)燃條件下能與5個(gè)氧分子完全反應(yīng),生成2個(gè)五氧化二磷分子

(3)每124份質(zhì)量的磷在點(diǎn)燃的情況下,能與160份質(zhì)量氧氣完全反應(yīng),生成284份質(zhì)量五氧化二磷

3.化學(xué)方程式的配平

書寫化學(xué)方程式必須遵守質(zhì)量守恒定律。因此,在化學(xué)方程式兩邊的化學(xué)式前面要配適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)計(jì)量數(shù),使化學(xué)方程式左、右兩邊每一種元素的原子總數(shù)相等;瘜W(xué)方程式配平后,短線改成等號(hào)。

配平化學(xué)方程式的方法有多種,這里介紹幾種簡單的方法

(1)最小公倍數(shù)法

例如配平化學(xué)方程式:NH3+Cl2—N2+NH4Cl

觀察上式:左邊有3H,右邊有4H,氫原子的最小公倍數(shù)是12。因此,在NH3前配上化學(xué)計(jì)量數(shù)4,在NH4Cl前配上化學(xué)計(jì)量數(shù)3,即:4NH3+Cl2—N2+3NH4Cl

上式中:右邊有3Cl,所以在左邊的Cl2前配“3/2”(使Cl原子個(gè)數(shù)相等);左邊有4N,右邊的3NH4Cl中有3N,所以在N2前應(yīng)配“1/2”(使N原子數(shù)相等),即:4NH3+ Cl2— N2+3NH4Cl

上式兩邊分別乘以2,使各項(xiàng)化學(xué)計(jì)量數(shù)變成最小整數(shù)比,即:8NH3+3Cl2==N2+6NH4Cl

(2)觀察法

先找出化學(xué)方程式中原子數(shù)目多的化學(xué)式,令該化學(xué)式的化學(xué)計(jì)量數(shù)為1

例如:配平化學(xué)方程式NH3+O2—NO+H2O

NH3的原子數(shù)目比較多,令其化學(xué)計(jì)量數(shù)為1;依據(jù)“等號(hào)”兩邊各種原子的數(shù)目相等確定其他各項(xiàng)的化學(xué)計(jì)量數(shù)。上式中有1N和3H,所以右邊的NO前面應(yīng)配“1”(使N原子個(gè)數(shù)相等),H2O前面應(yīng)配“ ”(使H原子的個(gè)數(shù)相等),此時(shí),右邊有5O,所以左邊的O2前面應(yīng)配“ ”(使氧原子個(gè)數(shù)相等),即:

NH3+ O2—NO+ H2O,將其化學(xué)方程式前的化學(xué)計(jì)量數(shù)轉(zhuǎn)化為最小整數(shù)比:4NH3+5O2==4NO+6H2O

注:注明反應(yīng)條件和生成物的狀態(tài)

(1)許多化學(xué)反應(yīng)需要一定的條件才能發(fā)生,因此,需要在化學(xué)方程式中注明反應(yīng)發(fā)生的基本條件。如把點(diǎn)燃、加熱(常用“△”號(hào)表示)、催化劑、通電等,寫在“等號(hào)”的上方或下方

(2)如果化學(xué)反應(yīng)中有氣體生成,在該氣體物質(zhì)的化學(xué)式右邊要注“↑”;如果生成物中有不溶于水的固體時(shí),則在該固體物質(zhì)的化學(xué)式右邊要注“↓”號(hào)。

(3)如果反應(yīng)物和生成物中都有氣體時(shí),氣體生成物中就不需注“↑”;同樣,如果反應(yīng)物和生成物都有不溶于水的固體時(shí),固體生成物也不需注“↓”。

書寫化學(xué)方程式常見的錯(cuò)誤

(1)       寫錯(cuò)物質(zhì)的化學(xué)式;

(2)       隨意臆造生成物或事實(shí)上不存在的化學(xué)反應(yīng);

(3)       化學(xué)方程式?jīng)]有配平;

(4)       漏標(biāo)或錯(cuò)標(biāo)氣體生成物或沉淀生成物的記號(hào);

(5)       錯(cuò)寫或漏寫反應(yīng)必需的條件。

練習(xí):

1.C2H6 + O2 — CO2 + H2O     2.Al + MnO2  — Al2O3 + Mn

3.C2H2 + O2 — CO2 + H2O     4.Fe + H2O — Fe3O4 + H2

5.Fe2O3 + CO — Fe + CO2     6.Mg + N2 — Mg3N2

7.NO2 + H2O — HNO3 + NO   8.KNO3 + S + C — K2S + N2 + CO2

9.FeS+ O2 — Fe2O3 + SO2     10.Fe2O3 + HCl — FeCl3 + H2O

三.根據(jù)化學(xué)方程式的計(jì)算

1.根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算的步驟

(1)設(shè):根據(jù)題意設(shè)未知數(shù);

(2)寫:書寫正確的化學(xué)方程式;

(3)找:找出已知量和未知量的質(zhì)量關(guān)系;

(4)列:列出比例式并求解;

(5)答:檢查結(jié)果,簡明作答。

2.根據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算應(yīng)該注意的事項(xiàng)

(1)正確書寫化學(xué)方程式,準(zhǔn)確列出有關(guān)反應(yīng)物或生成物的質(zhì)量比;

(2)列式時(shí),各物質(zhì)的質(zhì)量單位必須統(tǒng)一,對(duì)應(yīng)關(guān)系要正確;

(3)反應(yīng)物、生成物都必須是純凈物,如果是混合物,應(yīng)該不純物的質(zhì)量按題意轉(zhuǎn)化為純凈物的質(zhì)量;

(4)解題的過程要完整,規(guī)范

(5)設(shè)未知數(shù)是要指明物理量,不要帶單位。

例題:某實(shí)驗(yàn)室中需要1.6g氧氣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。若用電解水的方法制取這些氧氣,需要消耗水多少克?同時(shí)可生成氫氣多少克?

解:設(shè)消耗水的質(zhì)量為x,得到氫氣的質(zhì)量為y

2H2O通電===2H2↑+O2↑

36     4    32

x      y    1.6g

 ,x=1.8g; ,y=0.2g

答:電解消耗1.8g水,同時(shí)生成0.2g氫氣。

常見題型

1.利用質(zhì)量守恒定律的相關(guān)信息,如何求反應(yīng)物的質(zhì)量及相互質(zhì)量比?

例1 已知在反應(yīng)3A+2B=2C+D中,反應(yīng)物A、B的質(zhì)量比為3:4。當(dāng)反應(yīng)生成C和D的質(zhì)量共140g時(shí),B消耗的質(zhì)量為_________g。

分析:此題能根據(jù)質(zhì)量守恒定律,由于生成物C和D的質(zhì)量共140g,所以A和B的質(zhì)量之和也應(yīng)為140g。由于反應(yīng)物A、B的質(zhì)量比為3:4,則可將物質(zhì)總質(zhì)量視為7份(3+4=7),A占其中3份,B占其中4份。所以消耗B的質(zhì)量為140÷7×4=80g。

例2 在化學(xué)反應(yīng)3X+4Y=2Z中,已知X和Z的相對(duì)分子質(zhì)量分別是32和102,則Y的相對(duì)分子質(zhì)量為_____。

分析:此題是根據(jù)質(zhì)量守恒定律確定Y的相對(duì)分子質(zhì)量。解題時(shí),首先要確定4Y的值,即3×32+4Y=2×102  4Y=2×102-3×32=108  Y=27

2.已知反應(yīng)物(或生成物)的質(zhì)量(或密度、體積),如何求另一反應(yīng)物(或生成物)的質(zhì)量(或體積)?

例3 中國登山協(xié)會(huì)為紀(jì)念我們首次攀登珠穆朗瑪峰成功50周年,再次組織攀登珠峰活動(dòng)。阿旺扎西等一行登山運(yùn)動(dòng)員于2003年5月21日13:40成功登頂。假如每位運(yùn)動(dòng)員沖頂時(shí)消耗自帶的液氧4.8g。求:

(1)這些氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是多少升?(標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣密度為1.43g/L)

(2)若在實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀為原料制取相同質(zhì)量的氧氣,需要多少千克的高錳酸鉀?

(3)用這種方法給登山運(yùn)動(dòng)員供氧,是否可行?簡述理由。

答:(1)4.8kg氧氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

(2)設(shè)需要高錳酸鉀的質(zhì)量的質(zhì)量為x

     2KMnO4 △=== K2MnO4 + MnO2 + O2↑

       316                      32

        x                      4.8kg

        

(3)不行。此法成本太高,經(jīng)濟(jì)上不合算;或在實(shí)驗(yàn)室制如此多氧氣,耗時(shí)太長。

分析:此題難度不高,主要考查學(xué)生有關(guān)化學(xué)方程式計(jì)算的兩個(gè)重要的注意點(diǎn):1.氣體體積和氣體質(zhì)量的換算(即氣體體積=氣體質(zhì)量÷氣體密度);2.化學(xué)方程式中單位的換算,如題目中出現(xiàn)“kg”與“g”之間的換算。此題中不僅僅是一道有知識(shí)背景的簡單計(jì)算,還考查了學(xué)生仔物質(zhì)制備時(shí)是否考慮原料成本和反應(yīng)時(shí)間的因素。

3.已知混合物中的一反應(yīng)物(或生成物)的質(zhì)量,如何求混合物中另一反應(yīng)物(或生成物)的質(zhì)量?

例4 煅燒含碳酸鈣80%的石灰石100t,生成二氧化碳多少噸?若石灰石中的雜質(zhì)全部進(jìn)入生石灰中,可以得到這樣的生石灰多少噸?

解:設(shè)生成二氧化碳的質(zhì)量為x

CaCO3 高溫=== CaO + CO2↑

100