高三化學(xué)教案：《化學(xué)計(jì)算的常用方法》教學(xué)設(shè)計(jì)

來(lái)源：學(xué)科網(wǎng) 2018-11-12 17:49:58

[標(biāo)簽：高考教案 2018年高考教案高三化學(xué)教案]

科目	化學(xué)	課題		化學(xué)計(jì)算的常用方法	課型	新授
教師			課時(shí)	1課時(shí)	時(shí)間
三維目標(biāo)	1．掌握化學(xué)計(jì)算中的常用方法和技巧。 2．強(qiáng)化基本計(jì)算技能，提高速算巧解能力和數(shù)學(xué)計(jì)算方法的運(yùn)用能力。
重、難點(diǎn)知識(shí)	重點(diǎn)：化學(xué)計(jì)算中的常用方法和技巧。難點(diǎn)：化學(xué)計(jì)算中的常用方法和技巧。
重點(diǎn)知識(shí)預(yù)習(xí)設(shè)計(jì)	1、化學(xué)計(jì)算常用的方法 2、練習(xí)冊(cè)P24-25
考綱研究（課標(biāo)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(zhì)的量濃度為0.2 mol·L－1，為0.4 mol·L－1，溶液中Na＋的物質(zhì)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(yáng)離子所帶的正電荷總數(shù)等于陰離子所帶的負(fù)電荷總數(shù)，則有3c(Al3＋)＋c(Na＋)＝2c( )，解得c(Na＋)＝0.2 mol·L－1。
本課時(shí)知識(shí)體系構(gòu)建	題型一：差量法的應(yīng)用題型二：守恒法的應(yīng)用題型三：關(guān)系式法的應(yīng)用題型四：平均值法的應(yīng)用題型五：極端假設(shè)法的應(yīng)用題型六：討論法的應(yīng)用
教師授課及學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程教師授課及學(xué) 生學(xué) 習(xí)過(guò) 程	教學(xué)過(guò)程課堂活動(dòng)、反思、評(píng)價(jià)
	【經(jīng)典題型】題型一：差量法的應(yīng)用【例1】10毫升某氣態(tài)烴在80毫升氧氣中完全燃燒后，恢復(fù)到原來(lái)狀況（1.01×105Pa , 270C）時(shí)，測(cè)得氣體體積為70毫升，求此烴的分子式。【點(diǎn)撥】原混和氣體總體積為90毫升，反應(yīng)后為70毫升，體積減少了20毫升。剩余氣體應(yīng)該是生成的二氧化碳和過(guò)量的氧氣，下面可以利用差量法進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。 CxHy + （x+）O2 xCO2 + H2O 體積減少 1 1+ 10 20 計(jì)算可得y=4 ，烴的分子式為C3H4或C2H4或CH4 【規(guī)律總結(jié)】差量法是根據(jù)物質(zhì)變化前后某種量發(fā)生變化的化學(xué)方程式或關(guān)系式，找出所謂“理論差量”，這個(gè)差量可以是質(zhì)量差、氣態(tài)物質(zhì)的體積差、壓強(qiáng)差，也可以是物質(zhì)的量之差、反應(yīng)過(guò)程中的熱量差等。該法適用于解答混合物間的反應(yīng)，且反應(yīng)前后存在上述差量的反應(yīng)體系。【鞏固】 1、現(xiàn)有KCl、KBr的混合物3.87g，將混合物全部溶解于水，并加入過(guò)量的AgNO3溶液，充分反應(yīng)后產(chǎn)生6.63g沉淀物，則原混合物中鉀元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 A.0.241 B.0.259 C.0.403 D.0.487 題型二：守恒法的應(yīng)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(shí)收集到224mLNO氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。求：（1）寫(xiě)出Cu2O跟稀硝酸反應(yīng)的離子方程式。（2）產(chǎn)物中硝酸銅的物質(zhì)的量。（3）如混合物中含0.01moLCu，則其中Cu2O、CuO的物質(zhì)的量分別為多少？（4）如混合物中Cu的物質(zhì)的量為X，求其中Cu2O、CuO的物質(zhì)的量及X的取值范圍。【點(diǎn)撥】本題為混合物的計(jì)算，若建立方程組求解，則解題過(guò)程較為繁瑣。若抓住反應(yīng)的始態(tài)和終態(tài)利用守恒關(guān)系進(jìn)行求解，則可達(dá)到化繁為簡(jiǎn)的目的。（1）利用電子守恒進(jìn)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(zhì)，但參加氧化還原反應(yīng)的只有 Cu、Cu2O，所以利用電子守恒可直接求解。轉(zhuǎn)移電子總數(shù)：n（e-）= n（NO）×3==0.03mol Cu提供電子數(shù)：0.01×2=0.02mol Cu2O提供電子數(shù)：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(jù)（3）解法可得n（Cu2O）=0.015-Xmol n（CuO）=X-0.005mol。根據(jù)電子守恒進(jìn)行極端假設(shè)：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(shuō)明n（Cu）不等于0，另根據(jù)n（CuO）=X-0.005mol要大于0可得n（Cu）>0.005mol。所以0.005mol < n（Cu）<0.015mol。【規(guī)律總結(jié)】化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是原子間重新組合，依據(jù)質(zhì)量守恒定律在化學(xué)反應(yīng)中存在一系列守恒現(xiàn)象，如：質(zhì)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(guān)系解題的方法叫做守恒法。質(zhì)量守恒就是化學(xué)反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和不變，在配制或稀釋溶液的過(guò)程中，溶質(zhì)的質(zhì)量不變。元素守恒即反應(yīng)前后各元素種類(lèi)不變，各元素原子個(gè)數(shù)不變，其物質(zhì)的量、質(zhì)量也不變。電荷守恒即對(duì)任一電中性的體系，如化合物、混和物、溶液等，電荷的代數(shù)和為零，即正電荷總數(shù)和負(fù)電荷總數(shù)相等。電子得失守恒是指在發(fā)生氧化—還原反應(yīng)時(shí)，氧化劑得到的電子數(shù)一定等于還原劑失去的電子數(shù)，無(wú)論是自發(fā)進(jìn)行的氧化—還原反應(yīng)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(zhuǎn)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(zhì)量的上述混合物，得到氧化銅的質(zhì)量是 A.35g B.30 g C.20 g D.15 g 題型三：關(guān)系式法的應(yīng)用【例3】為了預(yù)防碘缺乏病，國(guó)家規(guī)定每千克食鹽中應(yīng)含有40～50毫克的碘酸鉀。為檢驗(yàn)?zāi)撤N食鹽是否為加碘的合格食鹽，某同學(xué)取食鹽樣品428克，設(shè)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(lán)色，再用0.030mol/L的硫代硫酸鈉溶液滴定，用去18.00mL時(shí)藍(lán)色剛好褪去。試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明該加碘食鹽是否為合格產(chǎn)品。有關(guān)反應(yīng)如下： IO3－＋5I－＋6 H＋→3I2＋3H2O I2＋2S2O32－→2I－＋S4O62－【點(diǎn)撥】本題為多步反應(yīng)的計(jì)算，可根據(jù)反應(yīng)方程式直接建立IO3－和S2O32－的關(guān)系式進(jìn)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(guī)律總結(jié)】實(shí)際化工生產(chǎn)中以及化學(xué)工作者進(jìn)行科學(xué)研究時(shí)，往往涉及到多步反應(yīng)：從原料到產(chǎn)品可能要經(jīng)過(guò)若干步反應(yīng)；測(cè)定某一物質(zhì)的含量可能要經(jīng)過(guò)若干步中間過(guò)程。對(duì)于多步反應(yīng)體系，依據(jù)若干化學(xué)反應(yīng)方程式，找出起始物質(zhì)與最終物質(zhì)的量的關(guān)系，并據(jù)此列比例式進(jìn)行計(jì)算求解方法，稱(chēng)為“關(guān)系式”法。利用關(guān)系式法可以節(jié)省不必要的中間運(yùn)算步驟，避免計(jì)算錯(cuò)誤，并能迅速準(zhǔn)確地獲得結(jié)果。用關(guān)系式解題的關(guān)鍵是建立關(guān)系式，建立關(guān)系式的方法主要有：1、利用微粒守恒關(guān)系建立關(guān)系式，2、利用方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)間的關(guān)系建立關(guān)系式，3、利用方程式的加合建立關(guān)系式。【鞏固】 3、已知脊椎動(dòng)物的骨骼中含有磷。以下是測(cè)定動(dòng)物骨灰中磷元素含量的實(shí)驗(yàn)方法。稱(chēng)取某動(dòng)物骨灰樣品0.103 g，用硝酸處理，使磷轉(zhuǎn)化成磷酸根。再加入某試劑，使磷酸根又轉(zhuǎn)化成沉淀。沉淀經(jīng)灼燒后得到組成為P2Mo24O77的固體（其式量以3.60 ×103計(jì)）0.504 g。試由上述數(shù)據(jù)計(jì)算該骨灰樣品中磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（磷的相對(duì)原子質(zhì)量以31.0 計(jì)。）題型四：平均值法的應(yīng)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(yīng)產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)撥】本題利用平均摩爾電子質(zhì)量求解，據(jù)10克金屬與足量的鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為11.2升可得金屬平均摩爾電子質(zhì)量為10g/mol。四種金屬的摩爾電子質(zhì)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(zhì)量小于10g/mol，故答案為C。【規(guī)律總結(jié)】所謂平均值法是一種將數(shù)學(xué)平均原理應(yīng)用于化學(xué)計(jì)算的解題方法。它所依據(jù)的數(shù)學(xué)原理是：兩個(gè)數(shù)Mr1和Mr2（Mr1大于Mr2）的算術(shù)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(jié)合題給條件即可迅速求出正確答案。常見(jiàn)方法有：求平均原子量、平均式量、平均摩爾電子質(zhì)量、平均組成等。【鞏固】 4、由10g含有雜質(zhì)的CaCO3和足量的鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生CO20.1mol，則此樣品中可能含有的雜質(zhì)是 A.KHCO3和MgCO3 B.MgCO3和SiO2 C.K2CO3和SiO2 D.無(wú)法計(jì)算題型五：極端假設(shè)法的應(yīng)用【例5】將一定質(zhì)量的Mg、Zn、Al混合物與足量稀H2SO4反應(yīng)，生成H2 2.8 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），原混合物的質(zhì)量可能是 A.2 g B.4 g C.8 g D.10 g 【點(diǎn)撥】本題給出的數(shù)據(jù)不足，故不能求出每一種金屬的質(zhì)量只能確定取值范圍。三種金屬中產(chǎn)生等量的氫氣質(zhì)量最大的為鋅，質(zhì)量最小的為鋁。故假設(shè)金屬全部為鋅可求的金屬質(zhì)量為8.125g，假設(shè)金屬全部為鋁可求的金屬質(zhì)量為2.25g，金屬實(shí)際質(zhì)量應(yīng)在2.25g ~~8.125g之間。故答案為B、C。【規(guī)律總結(jié)】 “極端假設(shè)法”是用數(shù)學(xué)方法解決化學(xué)問(wèn)題的常用方法，一般解答有關(guān)混合物計(jì)算時(shí)采用，可分別假設(shè)原混合物是某一純凈物，進(jìn)行計(jì)算，確定最大值、最小值，再進(jìn)行分析、討論、得出結(jié)論。【鞏固】 5、0.03mol銅完全溶于硝酸，產(chǎn)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(duì)分子質(zhì)量可能是 A．30 B．46 C．50 D．66 題型六：討論法的應(yīng)用【例6】向300mL KOH溶液中緩慢通入一定量的CO2氣體，充分反應(yīng)后，在減壓低溫下蒸發(fā)溶液，得到白色固體。請(qǐng)回答下列問(wèn)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(biāo)準(zhǔn)狀況下），得到11.9g的白色團(tuán)體。請(qǐng)通過(guò)計(jì)算確定此白色固體是由哪些物質(zhì)組成的，其質(zhì)量各為多少？所用的KOH溶液的物質(zhì)的量濃度為多少【點(diǎn)撥】（1）由于CO2和KOH反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的量之比不同則產(chǎn)物不同，故可根據(jù)CO2和KOH反應(yīng)時(shí)物質(zhì)的量之比對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行討論。由：①CO2＋2KOH＝K2CO3＋H2O ②CO2＋KOH＝KHCO3可知n（CO2）/n（KOH）=1/2時(shí)產(chǎn)物為K2CO3，n（CO2）/n（KOH）=1時(shí)產(chǎn)物為KＨCO3，所以n（CO2）/n（KOH）<1/2時(shí)，KOH 過(guò)量則產(chǎn)物為K2CO3＋KOH ； 1/2< n（CO2）/n（KOH）<１時(shí)，對(duì)于①反應(yīng)來(lái)說(shuō)二氧化碳過(guò)量而對(duì)于②反應(yīng)來(lái)說(shuō)二氧化碳量不足，所以產(chǎn)物為K2CO3＋KHCO3 ；n（CO2）/n（KOH）>１時(shí)，二氧化碳過(guò)量，則固體產(chǎn)物為KHCO3。答案為：①K2CO3＋KOH ②K2CO3 ③K2CO3＋KHCO3 ④KHCO3 （2）由：①CO2＋2KOH＝K2CO3＋H2O ②CO2＋KOH＝KHCO3 22.4L(標(biāo)態(tài)) 138g 22.4L(標(biāo)態(tài)) 100g 2.24L(標(biāo)態(tài)) 13.8g 2.24L(標(biāo)態(tài)) 10.0g ∵ 13.8g＞11.9g＞10.0g ∴ 得到的白色固體是 K2CO3和KHCO3的混合物。設(shè)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(zhì)量為 138g•mol—1 × 0.0500mol＝6.90g KHCO3質(zhì)量為 100 g•mol—1 ×0.0500mol＝5.00g 消耗 KOH 物質(zhì)的量為 2x mol＋y mol＝2×0.0500mol＋0.0500mol＝0.150mol ∴所用 KOH 溶液物質(zhì)的量濃度為 0.150mol/0.300L ＝ 0.500 mol•L—1 【規(guī)律總結(jié)】有一類(lèi)化學(xué)計(jì)算題，由于某一條件的不確定，結(jié)果可能是兩個(gè)或兩個(gè)以上，也可能在某個(gè)范圍內(nèi)取值，這類(lèi)題需要用討論的方法求解。常見(jiàn)的類(lèi)型：1、討論反應(yīng)發(fā)生的程度；2、討論反應(yīng)物是否過(guò)量；3、討論反應(yīng)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(dāng)向其中緩緩?fù)ㄈ隣2一段時(shí)間后，試管內(nèi)殘留有2mL氣體，則通入O2的體積可能為多少升?