2019九年级化学上册 第五单元 化学方程式 课题3 利用化学方程式的简单计算素材 6页

1 第五单元 化学方程式 课题 3 利用化学方程式的简单计算 素材一 新课导入 [热点导入] 根据化学方程式所表示的含义，可以知道反应物与生成物之间存在数量关 系。而研究物质的化学变化常涉及量的计算，例如，用一定量的原料最多可以生产出多少产 品，制备一定量的产品最少需要多少原料，等等。通过这些计算，可以加强生产的计划性， 并有利于合理地利用资源，而这些计算的进行都需要根据化学方程式。本节课就是从“量” 的角度来研究化学方程式。 [情景导入] (展示“嫦娥三号”升空场面)，嫦娥三号用长征系列火箭丙发射升空时，若 火箭燃料是液氢，助燃剂是液氧，当火箭被点火时会发生什么反应，请写出化学方程式。 如果你是火箭推进器设计师，如何确定升空的火箭需要多少液氢、液氧的量来满足火箭 的发射呢？ [问题导入] 我们知道，化学方程式可以表示化学反应前、后物质的量的关系。那么，在 工、农业生产中如何通过质量关系来计算产品或原料的质量，达到充分利用、节约原料的目 的呢？ 素材二 教学建言 [建言 1] 有关化学方程式的简单计算 1．有关化学方程式的简单计算首先要严格明确解题格式，其次要帮助学生突破解题过程 的几个误区。 具体的处理策略如下： (1)某同学对“3.25 g Zn 与足量盐酸反应制取氢气(已知，锌与稀盐酸反应生成氯化锌 和氢气)，求可制的氢气质量多少？”计算过程如下： 解：设可制得氢气质量为 x g Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ 65 1 3．25 g x g 65 1 ＝ x 3.25 g x＝211.25 g 答：可制得氢气的质量为 211.25 g 上述解题过程中存在哪些错误？ (2)你认为有关化学方程式计算要注意哪些问题？ 2．有关化学方程式计算中已知量的确定这一难点突破，教师讲授时需要添加如下内容： (1)代入化学方程式计算的已知量必须是纯净的量，且必须是参加反应的量或反应生成的 量。 问题：想一想 3 g H2 完全燃烧，生成多少克水，谁是代入化学方程式的已知量？ (2)若已知量不纯，要根据题给相关物质的质量分数换算成纯量。 问题：100 g 含碳酸钙 80%的石灰石高温煅烧(杂质不参加反应，也不分解)，完全分解后， 求生成氧化钙的质量。代入化学方程式计算已知量是 100 g 还是 100 g×80%，理由是什么？ (3)若题给已知量是体积，要根据题给气体的密度，结合密度公式换算成质量。 问题：如实验室制取 1.12 L 氧气，需要分解多少克 KMnO4(O2 在标准状况下密度为 1.43 2 g/L)。如何确定代入化学方程式计算的已知量？为什么？ (4)若题给数据均是混合物，且没有给出相关物质的质量分数，要根据质量守恒定律，从 反应前后的质量差入手找出解题的已知量。 问题：已知 Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑，现将含杂质锌粒 7 g，加入到 100 g 稀盐酸中，恰 好完全反应后，称得反应后总质量为 106.8 g，求反应生成的氯化锌的质量。题中所给数据 能直接作已知量吗？如何计算代入化学方程式的已知量？ [建言 2] 讲清化学方程式计算应注意的内容 1．审题要细致。化学方程式计算最关键的一步是审题，审题时要抓住关键的字眼和词语， 找出解题所需的已知条件，为解题做好准备。涉及的关键字眼主要有：“适量”“足量”“过 量”“充分反应”“恰好反应”“完全反应”“反应一段时间”等，如 3.6g 锌与足量稀硫酸 反应，问生成氢气多少克，这里的关键字眼“足量”说明锌没有剩余，完全反应。当然审题 时还要明确求什么？题目中涉及化学方程式书写等都要做到心中有数。 2．准确析题。析题时要弄清所发生的化学反应，以及解题所需的已知量，还要特别注意 发掘隐蔽的化学反应。需要强调的是已知量应满足：①必须是纯净量，若不纯，要换算，换 算公式：纯物质的质量＝不纯物质的总质量×纯度＝不纯物质的总质量×(1－杂质的质量分 数)；②必须是参加反应或反应生成的量(没有反应部分或不是反应生成部分要除去)。 3．计算步骤要完整。一般除选择、填空类计算题外，其他大计算题是按步骤给分的，因 此计算时要有完整的解题步骤。一般分六个步骤：(1)设未知量；(2)准确书写化学方程式； (3)写出与计算有关的物质的相对分子质量和已知量、未知量；(4)列比例式；(5)求解；(6) 简明地写出答案。 4．计算要准确。除了数学计算要准确，还要注意计算时物质的单位是否统一，计算结果 是否按要求保留。 5．检查要仔细。做完题后，检查也是一个不可缺少的环节。检查的内容一般有：化学式 书写是否有误、化学方程式是否配平、相对分子质量计算是否有误；已知量是否准确；是否 带单位运算等。 素材三 板书设计 [设计 1] 一、根据化学方程式计算的解题步骤： ①设：根据题意设未知数； ②写：写出化学方程式； ③找：找出已知量与未知量的质量关系； ④列：列出比例式，求解； ⑤答：简明地写出答案。 二、根据化学方程式计算的四种类型： ①已知反应物的质量求生成物的质量； ②已知生成物的质量求反应物的质量； ③已知一种反应物的质量求另一种反应物的质量； ④已知一种生成物的质量求另一种生成物的质量。 三、根据化学方程式计算的三个要领和三个关键： 三个要领：①步骤要完整；②格式要规范；③得数要准确。 3 三个关键：①准确书写化学式；②化学方程式要配平；③准确计算相对分子质量。 [设计 2] ①解题步骤要规范 ②配平化学方程式 ③代入量是纯净物 ④相对质量算正确 ⑤计算单位要统一 注 意 事 项 ⇦ 利用化 学方程 式的简 单计算 ⇨ 计 算 步 骤 “设”：未知数 “写”：方程式 “找”：相关量 “列”：比例式 “答”：题中问 素材四 课后“练习与应用”变式题 1．[1 题 (1)变式] 氢气是最清洁的燃料。计算 200 g 氢气完全燃烧消耗氧气的质量。 [答案] 1600 g 2．[1 题(3)变式] 相同质量的 H2、CH4 和 CO 分别完全燃烧需要氧气的质量( ) A．CO 最多，H2 最少 B．H2 最多，CH4 最少 C．H2 最多，CO 最少 D．CH4 最多，CO 最少 [答案] C 3．[2 题变式] 电解水生成氢气和氧气。当生成 1 g 氢气时，生成氧气的质量是( ) A．32 g B．16 g C．8 g D．4 g [答案] C 4．[3 题变式] 小夏在实验室取 10 g 锌粒和 93.7 g 稀盐酸放在气体发生装置中制取氢 气。实验过程中，收集到的氢气与反应时间的关系如右图所示。求反应后所得氯化锌的质量。 [答案] 13.6 g 素材五 教材参考答案 [教材 P103 练一练·参考答案] 解：设参加反应的 Cl2 的质量为 x，同时生成的 HCl 的质量为 y。 Cl2＋H2=====点燃2HCl 71 2 73 x 100 g y 71 2 ＝ x 100 g x＝3550 g 73 2 ＝ y 100 g y＝3650 g 4 答：需要氯气的质量为 3550 g，生成氯化氢气体的质量为 3650 g。 [教材 P103 练习与应用·参考答案] 1．(1)B (2)D (3)D 2．解：设需要消耗水的质量为 x。 2H2O =====通电2H2↑＋O2↑ 36 32 x 100 kg 36 32 ＝ x 100 kg x＝112.5 kg 同时可得到氢气的质量为：112.5 kg－100 kg＝12.5 kg 答：需消耗水 112.5 kg，同时可以得到的氢气的质量为 12.5 kg。 3．解：设制得 H2 的质量为 x，ZnCl2 的质量为 y。 Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ 65 136 2 6．5 g y x 65 2 ＝6.5 g x x＝0.2 g 65 136 ＝6.5 g y y＝13.6 g 答：可制得氢气的质量为 0.2 g，ZnCl2 的质量为 13.6 g。 素材六 化学与生活 疲倦的化学原理 从化学角度来看，疲倦与碳水化合物的代谢有密切关系。人体各 项生理功能，需要高能量的化合物{如三磷酸腺苷（ATP）}。人在运动 时，如果人体肌肉里储存的 ATP 很快被消耗掉，又来不及补充，人就 感到疲倦；另外，若血液对肌肉所需要的氧气供应不足，就会导致葡 萄糖分解，产生乳酸，增加疲倦的感觉。 素材七 能力培优 【培优训练题】 1.（广东初赛）为解决水中氧气不足的问题，某同学发现养鱼师傅通常向鱼池中撒一种微黄 色的固体，这种固体的主要成分是过氧化钙（CaO2），是为了解决鱼塘中氧气不足的问题。 他回家后查阅资料得知：CaO2 与 Na2O2 都属于过氧化物，过氧化钠与水反应的化学方程式是： 2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑，且 CaO2 与 Na2O2 的化学性质非常相似。 （1）写出 CaO2 与 H2O 反应的化学方程式 。 （2）现称取 20 g 样品加入到足量的水中，结果生成 3.2 g O2（样品中其他成分与水不反应）。 请计算该样品中 CaO2 的质量分数。 5 2.（齐齐哈尔竞赛题）已知相对原子质量：Li 为 6.9；Na 为 23；K 为 39；Rb 为 85。今有某 碱金属 M 及其氧化物 M2O 组成的混合物 10.8 g，加足量水充分反应后，溶液经蒸发和干燥得 固体 16 g。据此可确定金属 M 为何种元素？（提示：2M+2H2O===2MOH+H2↑，M2O+H2O ===2MOH） （上海科技 P208） 3．（全国复赛）航天技术中的火箭推进剂可用醇类为燃料，液态氧为氧化剂，但后者的沸点 较低（-183℃），需要额外的隔热装置，因而增加了火箭的重量。为了避免此缺点，可用过 氧化氢（H2O2）代替液态氧，它具有相对高的沸点和较低的凝固点，而且没有毒性，和醇反应 时也能放出很高的能量。现有一液体推进剂以醇（含碳 52%，含氢 13%，含氧 35%）为燃料， 质量分数为 90%的过氧化氢作氧化剂，欲使 1 kg 该醇燃料完全燃烧，计算需消耗质量分数为 90%的过氧化氢的质量。（提示：①醇消耗氧的质量可按它的各元素消耗的氧来计算；②H2O2 提供的氧可按 2H2O2=====MnO2 2H2O + O2↑来计算） 【情景创新题】 4.（原创题）中国第一个目标飞行器“天宫一号”，在酒泉卫星发射 中心发射成功，它的发射标志着中国迈入中国航天“三步走”战略的 第二步第二阶段。据了解发射“天宫一号”目标飞行器是用长征二号 F 运载火箭，火箭所用燃烧剂是偏二甲肼（C2H8N2），氧化剂是四氧化 二氮。 （1）反应的化学方程式为：2N2O4+ C2H8N2 点燃 ===3N2+4R+2CO2，则 R 的化学式为 。 （2）请计算 6.0 kg C2H8N2 完全燃烧生成 CO2 的质量。（写出计算过程） （3）为倡导“节能减排、低碳生活”， 减低二氧化碳的排放量，请你对发射卫星的火箭所 用燃料提出一点可行性建议 。 参考答案 1．（1）2CaO2＋2H2O === 2Ca(OH)2＋O2↑ （2）解：根据题意设 20 g 样品中CaO2的质量为x。 2CaO2＋2H2O===2Ca(OH)2＋O2↑ 144 32 x 3.2 g 144 32 ＝ x 3.2 g x=14.4 g 该样品中CaO2的质量分数为：14.4 g 20 g ×100%=72% 2．解：设金属 M 的相对原子质量为 a，若 10.8 g 混合物全为 M，由 M~MOH 产关系可知：可产 6 生 MOH 的质量为 10.8 g×a+17 a ；若 10.8 g 混合物全为 M2O，则可产生 MOH 的质量为 10.8 g×2（a+17） 2a+16 。因此产生 MOH 的质量为：10.8 g×a+17 a+8 ＜16 g＜10.8 g×a+17 a ，即：a+17 a+8 ＜ 16 10.8 ＜a+17 a ，解得：10.7＜a＜35.3，因此 M 为 Na 元素（相对原子质量为 23）。 3．解：设 1 kg 该醇燃料中的碳和氢完全燃烧分别消耗氧气的质量为 x 和 y。 C + O2 点燃 === CO2 2H2 + O2 点燃 === 2H2O 12 32 4 32 1000 g×52% x 1000 g×13% y 12 32 =1000 g×52% x x= 1387 g 4 32 =1000 g×13% y y = 1040g 则 1 kg 该醇燃料完全燃烧消耗氧气的质量为：1387 g + 1040 g－1000 g×35% = 2077 g 设需 H2O2 的质量为 w。 2H2O2 =====MnO2 2H2O + O2↑ 68 32 w×90% 2077 g 68 32 = w×90% 2077 g w = 4904 g 4.（1）H2O （2）解：设 6.0 kg C2H8N2 完全燃烧生成 CO2 的质量为 x。 2N2O4+ C2H8N2 点燃 ===3N2+4H2O+2CO2 60 88 6.0 kg x 60 88 =6.0 kg x x=8.8 kg （3）使用不含碳的新型燃料