高中化学 （大纲版）第二册 第一章氮族元素 第五节有关化学方程式的计算(第二课时)

1 高中化学高中化学 大纲版 第二册 大纲版 第二册 第一章第一章 氮族元素氮族元素 第五节有关化第五节有关化 学方程式的计算学方程式的计算 第二课时第二课时 复习提问 解关于化学方程式的计算问题的一般步骤有哪些 解过量计算问题的基 本特点有哪些 解过量计算问题的一般步骤是什么 生 回忆并回答 回答内容略 导入新课 在实际生产或科学实验中 不仅存在所投物料是否过量的问题 而且往 往从原料到最终产物 一般都不是一步完成的 中间需经过多个连续的反应过程 像这样 的连续反应 我们称之为多步反应 工业上如制硫酸 硝酸 乙醇 酒精 等许多过程都 是经多步反应实现的 本节课讨论的主要话题就是关于多步反应的计算 板书 三 多步反应计算 师 和解决过量计算问题类似 我们还是通过典型例题的分析来总结解多步反应计 算问题的基本方法和步骤 投影显示 例 3 用 CO 还原 5 0 g 某赤铁矿石 主要成分为 Fe2O3 杂质不参加反 应 样品 生成的 CO2再跟过量的石灰水反应 得到 6 8 g 沉淀 求赤铁矿石中 Fe2O3的质 量分数 生 阅读题目 思考如何下手解决问题 引导 很显然 这是一个多步反应问题 要想求出赤铁矿中 Fe2O3的质量分数 应 先搞清楚整个过程都发生了哪些反应 生 思考 写出所涉及的两个化学反应方程式 Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 CO2 Ca OH 2 CaCO3 H2O 师 下面我们分成四个小组进行讨论 把你们讨论的解决方案总结出来 生 进行分组讨论 最后基本上得到两种方案 分别由两个学生代表陈述 方案之一 逆推法 设通入澄清石灰水中的 CO2的质量为x 则由方程式 CO2 Ca OH 2 CaCO3 H2O 44 100 x 6 8 得 解得x 2 992 g 8 6 100 x 44 再设被 CO 还原的 Fe2O3的质量为y 则由方程式 Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 160 3 44 y 2 992 g 得 解得y 3 6 g g992 2 443 y 160 所以w Fe2O3 72 100 g0 5 g6 3 方案之二 根据两步反应的化学方程式 用 CO2作 中介 得出下列关系 Fe2O3 3CO2 3CaCO3 高温 高温 2 即 Fe2O3 3CaCO3 160 3 100 m Fe2O3 6 8 g 所以m Fe2O3 3 6 g 1003 g8 6160 则w Fe2O3 100 72 g0 5 g6 3 师 评讲讨论结果 大家不难看出两种方案中第一种计算起来比较麻烦 而第二种 方案则简单明了 充分利用反应过程中各物质之间的量的关系 实现了从已知量和待求量 之间的直接对话 这就叫关系式法 它是解决多步反应计算的一种好方法 下边就请同学 们尤其是刚才用方案一思考的同学们把例题 3 用关系式法规范地解在练习本上 并从中体 会并总结解多步反应计算题的一般步骤 生 在练习本上规范地练习 并归纳总结用关系式法解多步反应的一般步骤 一位 同学举手回答 内容见板书 师 从学生的回答中整理板书内容 板书 用关系式法解多步反应计算的一般步骤 1 写出各步反应的化学方程式 2 根据化学方程式找出可以作为中介的物质 并确定最初反应物 中介物质 最终生 成物之间的量的关系 3 确定最初反应物和最终生成物之间的量的关系 4 根据所确定的最初反应物和最终生成物之间的量的关系和已知条件进行计算 提示 利用关系式法解多步反应的关键是正确建立已知量 未知量之间的物质的量 或质量的比例关系 投影显示 例 4 工业上制硫酸的主要反应如下 4FeS2 11O2 2Fe2O3 8SO2 2SO2 O2 2SO3 SO3 H2O H2SO4 煅烧 2 5 t 含 85 FeS2的黄铁矿石 杂质不参加反应 时 FeS2中的 S 有 5 0 损失而 混入炉渣 计算可制得 98 硫酸的质量 师 这里提醒大家一点 FeS2中的 S 有 5 0 损失也就相当于 FeS2有 5 0 损失 下 边大家还是分小组讨论 开动脑筋 想一想如何利用关系式法来解决这一工业问题 生 展开热烈的讨论 各抒己见 最后大致还是得到两种方案 方案之一 先找关系式 根据题意列化学方程式 可得如下关系 FeS2 2SO2 2SO3 2H2SO4 即 FeS2 2H2SO4 120 2 98 2 5 t 85 95 m 98 H2SO4 98 得m 98 H2SO4 t4 3 120 98 95982 85t5 2 故可制得 98 硫酸 3 4 t 方案之二在找关系式时 根据 S 元素在反应前后是守恒的 即由 FeS22H2SO4可以 高温 400 500 催化剂 3 直接变为 S H2SO4 由于有 5 0 的 S 损失 2 5 t 含 85 FeS2的黄铁矿石中参加反应的 S 的质量为 m S m FeS2 w S FeS M S Ar2 2r 2 5 t 85 95 120 322 1 08 t 则由 S H2SO4 32 98 1 08 t m 98 H2SO4 98 得m 98 H2SO4 3 4 t 9832 t08 1 98 故可制得 98 硫酸 3 4 t 师 评价两种方案 两种方案都能比较方便地找到最初反应物和最终生成物之间的 直接关系 从而使问题简单地得到解决 我们还是要求同学们在下边练习时注意解题格式 的规范化 补充说明 在进行多步反应计算时 往往还需要搞清楚以下几个关系 1 原料的利用率 或转化率 100 实际投入原料总量 原料量或转化实际利用 2 产物产率 100 产品理论产量 产品实际产量 3 已知中间产物的损耗量 或转化率 利用率 都可归为起始原料的损耗量 或转化 率 利用率 4 元素的损失率 该化合物的损失率 投影练习 某合成氨厂 日生产能力为 30 吨 现以 NH3为原料生产 NH4NO3 若硝酸 车间的原料转化率为 92 氨被吸收为 NH4NO3的吸收率为 98 则硝酸车间日生产能力应 为多少吨才合理 解析 设日产 HNO3的质量为x NH3用于生产 HNO3的质量为 35 t y 由各步反应方程式得氨氧化制 HNO3的关系为 NH3 NO NO2 HNO3 17 63 y 92 x y 9263 x17 用于被 HNO3吸收的 NH3的质量为 30 t y 30 t 9263 x17 由 NH3 HNO3 NH4NO3 17 63 30 t 98 x 9263 x17 得 30 t 17x 63 92 98 63 x17 4 解之得x 52 76 t 答案 硝酸车间日生产能力为 52 76 t 才合理 本节小结 本节课我们重点讨论的是关于多步反应的计算 通过讨论和比较 得出 关系式法是解决多步反应计算的一种较好的方法 具体地在找关系式时 一方面可以根据 各步反应中反映出的各物质的物质的量或质量的关系 如例 3 也可以根据某元素原子的 物质的量守恒规律 找出起始物与终态物的关系 如例 4 布置作业 P26二 4 5 板书设计 三 多步反应计算 用关系式法解多步反应计算的一般步骤 1 写出各步反应的化学方程式 2 根据化学方程式找出可以作为中介的物质 并确定最初反应物 中介物质 最终生 成物之间的量的关系 3 确定最初反应物和最终生成物之间的量的关系 4 根据所确定的最初反应物和最终生成物之间的量的关系和已知条件进行计算 教学说明 多步反应计算的基本解法就是关系式法 为了得出这种方法以及展示这种方法的优越 性 在教学中让学生进行分组讨论 充分发挥同学们的想象力 创造力 然后得出两种比 较典型的方案 将这两种方案进行比较 自然地得出结论 还是利用关系式法解决简单 既解决了问题 又增强了学生的分析问题能力 参考练习 1 用黄铁矿制取硫酸 再用硫酸制取化肥硫酸铵 燃烧含 FeS2为 80 的黄铁矿 75 t 生产出 79 2 t 硫酸铵 若在制取硫酸铵时硫酸的利用率为 90 则用黄铁矿制取硫 酸时 FeS2的利用率是多少 2 向溶解了 90 g Nal 的溶液中加入 40 g Br2 再向溶液中通人适量的 C12 充分反 应后 反应过程中被还原的 C12的质量是多少 答案 21 3 g 3 C02和 NO 的混合气体 30 mL 反复缓缓通过足量的 Na2O2后 发生化学反应 假设不 生成 N2O4 2CO2 2Na2O2 2Na2CO3 02 反应后气体体积变为 15 mL 温度 压强相同 则原混合气体中 CO2和 NO 的体积比可 能是 l l 2 l 2 3 5 4 A B C D 备课资料 在有关矿石的计算中 常出现这样三个概念 矿石的损失率 矿石中化合物的损失率 矿石中某元素的损失率 三者的涵义不完全相同 但它们有着本质的 必然的定量关 系 下面通过汁算说明它们的关系 题目 某黄铁矿含 FeS2 x 在反应中损失硫 y 试求 FeS2的损失率 矿石的损 失率各是多少 解 设矿石的质量为 m t 则 FeS2的质量为 m x 硫的质量为 m x m x t 120 64 15 8 损失硫的质量 m x y t 15 8 5 损失 FeS2的质量 中硫的质量分数 损失硫的质量 2 FeS 100 120 64 15 8 yxm 损失矿石的质量 m y t 2 2 x yxm FeS FeS 的含量矿石中 的质量损失 因此有 FeS2的损失率 m x y m x 100 y 矿石的损失率 m y m y 从上述计算中可知 矿石的损失率 矿石中化合物的损失率 矿石中某元素的损失率 三者的数值是相等的 在计算中完全可以代换 综合能力训练 1 在一定条件下 将 m 体积 NO 和 n 体积 O2同时通人倒立于水中且盛满水的容器内 充分反应后 容器内残留 m 2 体积的气体 该气体与空气接触后变为红棕色 则 m 与 n 的 比 A 3 2 B 2 3 C 8 3 D 3 8 答案 C 2 为消除 NO NO2对大气污染 常用碱液吸收其混合气 a mol NO2和 b mol NO 组成 的混合气体 用 NaOH 溶液使其完全吸收 无气体剩余 现有浓度为 c mol L 1 NaOH 溶液 则需此 NaOH 溶液的体积是 A a c L B 2a c L C 2 a b 3c L D a b c L 答案 D 3 200 t 含 FeS2 75