第五单元定量研究化学反应

第五单元 定量研究化学反应第一节 化学反应中的质量守恒【教学目标】(1)知识与技能1 通过实验探究理解质量守恒定律，了解常见化学反应中的质量关系。2 从微观角度认识在一切化学反应中，反应前后原子的种类和原子的数目没有增减。k (2)过程与方法1 增加学生探究性实验，充分调动学生的积极性，通过操作、观察，组织讨论，总结规律。2 加强实验中的各个环节的教学，从而拓展学生的思路。 (3)情感态度与价值观1 培养学生定量研究和分析推理的能力及解决问题的能力。2 通过对化学反应的定量研究、推理，帮助学生认识永恒运动和变化着的物质，既不能凭空产生也不能凭空消失的道理，进行辩证唯物主义观点的教育和自然科学方法的教育。【教学重点】质量守恒定律的含义及应用；【教学难点】(1) 质量守恒定律的理解；(2) 从微观角度认识在一切化学反应中，反应前后原子的种类和原子的数目没有增减；【课时安排 】 1 课时【教学方法】自学研究法、讲述法、讨论法、实验探究法【教学过程】教学活动备注【引入新课】在以前知识的学习中，我们对化学反应中物质质的变化已经有了一定认识，但对反应前后物质量的关系却不清楚，今天我们就共同来研究一个适合任何化学反应的定律：质量守恒定律。【教师讲解】物质发生化学变化时一定有新物质生成，那么参加反应的物质和生成的新物质的质量之间有什么关系呢？反应后各物质的质量总和是增加了、减少了还是不变呢？【演示实验】课本94页实验探究内容探究：下列两个化学反应前后质量的变化【学生活动】观察、记录1.氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应现象： 反应表达式： 2.碳酸钙和盐酸反应（石灰水的作用： ）现象： 反应表达式： 【讨论与思考】 是不是所有的反应都具备相同的实验结果呢？两个实验所得结果是巧合，还是具有普遍意义？人们经过许多年，选用不同的化学反应，做了无数次的实验发现得到的结论都是一样的，因此把它作为了一条定律叫质量守恒定律。【师生总结】 质量守恒定律的内容是参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。【板书】一、质量守恒定律：1.定义:参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。【教师讲解】我们在理解质量守恒定律时应注意以下几个问题：1. 质量守恒定律适用于任何化学变化（物理变化不属于此定律）2. 定律研究的内容是指质量，不能推广到其它物理量；3. 守恒的数量是总质量不是部分质量，不是物质的体积、密度分子数之和。4. 守恒的范围是“参加反应的各物质”，包括固体、液体、气体。【板书】2.深刻理解： 质量守恒定律适用于任何化学变化（物理变化不属于此定律）； 只对参加化学反应的物质而已； 定律研究的内容是指质量总和，不能推广到其它物理量； 守恒的范围是“参加反应的各物质” ，包括固体、液体、气体【提问】为什么参加反应的各物质的质量总和一定等于反应后生成各物质的质量的总和呢？【教师讲解】以电解水为例分析。【学生活动】书写电解水的化学表达式。【教师讲解】画出水电解示意图，引导学生分析分析质量守恒的根本原因。【师生总结】在一切化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，原子的个数没有增减，原子的质量也没有变化.【教师扩展】这些原子在数量、种类、质量上的守恒必然导致由元素组成的宏观物质在质量上存在着守恒关系。【板书】3. “质量守恒定律”成立的根本原因：原子三不变（种类、数目、质量）元素两不变（种类、质量）物质总质量不变【教师引导】引导学生总结质量守恒定律中所隐含的“六个一定不改变”、“两个一定改变”、“两个可能改变”。【师生总结】（1）“六个一定不变”：元素种类；元素质量；物质的总质量； 原子种类；原子数目；原子质量。（2）“两个一定改变”：物质种类；分子种类（由分子构成的物质）（3）“两个可能改变”：分子总数（由分子构成的物质）；元素的化合价。【提问】镁条燃烧后，生成氧化镁的质量增加了。蜡烛燃烧后完全消失了。这些反应符合质量守恒定律吗？【学生回答】符合质量守恒定律并分析质量增加减少的原因。【课堂小结】本节课的重难点【课堂练习】略【布置作业】P104的1、2、3、4题 【板书设计】第一节 化学反应中的质量守恒【演示实验】1. 碳酸钙和盐酸反应现象：产生大量气体，天平保持平衡反应表达式： CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2结论：mCaCO3+ mHCl= mCaCl2+ mH2O+ mCO22. 氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应现象： 产生蓝色絮状沉淀，天平保持平衡 反应表达式： NaOH+ CuSO4Cu(OH)2+ Na2SO4结论：mNaOH+ mCuSO4= mCu(OH)2+ mNa2SO43.白磷在空气中燃烧现象： 产生黄色火焰，有大量白烟生成，天平保持平衡。 反应表达式： P +O2 P2O5结论：mP+ mO2= m P2O5一、质量守恒定律：1.定义:参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。注意： 质量守恒定律适用于任何化学变化（物理变化不属于此定律）； 定律研究的内容是指质量总和，不能推广到其它物理量； 守恒的范围是“参加反应的各物质” ，包括固体、液体、气体。 验证质量守恒定律时，凡是有气体参加或生成的反应都要在密闭容器中完成。2.运用质量守恒定律解释常见化学变化。例：铁丝在氧气中燃烧后质量增加，该反应是否遵守质量守恒定律？为什么？答：遵守质量守恒定律。根据质量守恒定律，铁丝质量+氧气质量=四氧化三铁质量，所以四氧化三铁的质量大于铁丝质量。二、“质量守恒定律”成立的根本原因：1.化学变化的微观本质：原子的重新组合过程。2.化学反应前后质量守恒的原因：化学变化前后原子的种类、原子的数目、原子的质量都没有发生改变，所以化学反应前后物质的总质量不变。注意：化学反应前后：原子三不变（种类、数目、质量）元素两不变（种类、质量）物质总质量不变（1）“六个一定不变”：元素种类；元素质量；物质的总质量； 原子种类；原子数目；原子质量。（2）“两个一定改变”：物质种类；分子种类（由分子构成的物质）（3）“两个可能改变”：分子总数（由分子构成的物质）；元素的化合价【教学反思】第二节 化学反应的表示【教学目标】(1)知识与技能通过具体化学反应分析，使学生理解化学方程式的涵义。理解书写化学方程式要遵守的两条原则，能初步掌握用最小公倍数法配平化学方程式的方法。 (2)过程与方法加强各个环节的教学，从而拓展学生的思路。 (3)情感态度与价值观培养学生定量研究和分析推理的能力及解决问题的能力。通过对化学反应的定量研究、推理，帮助学生认识永恒运动和变化着的物质，既不能凭空产生也不能凭空消失的道理，进行辩证唯物主义观点的教育和自然科学方法的教育。认识到定量和定性研究物质及变化规律是相辅相成的，质和量是统一的辩证观点【教学重点】 (1)化学方程式的意义；(2)正确书写化学方程式；【教学难点】化学方程式的配平方法；【课时安排 】 1课时【教学方法】自学研究法、讲述法、讨论法、实验探究法【教学过程】教学活动备注【复习引入】1什么是质量守恒定律？2为什么在化学反应前后，各物质的质量总和必然是相等的呢？（用原子、分子的观点说明。）【引言】我们已经知道质量守恒定律，那么在化学上有没有一种式子，既能表示出反应物和生成物是什么，又能反映出遵循质量守恒定律呢？回答是肯定的，这就是化学方程式。【板书】一、化学反应的式子化学方程式1 定义：用化学式来表示化学反应的式子。【教师讲解】例如，木炭在氧气中充分燃烧的化学方程式为：C+O2CO2【设疑】化学方程式的写法是否只要写出反应物和生成物的化学式就可以呢？请看磷在氧气中燃烧的反应。【板书】磷+氧气五氧化二磷（改成化学式）P+O2P2O5【组织讨论】这个式子能称为化学方程式吗？为什么？（由学生回答。）怎样才能把上式改为化学方程式呢？【提问】书写化学方程式必须遵守哪些原则？具体的书写步骤是怎样的？【阅读】让学生带着问题阅读教材有关内容，然后指定学生回答问题。【板书】2.遵循原则：符合客观事实质量守恒定律【教师讲解】以磷在空气中燃烧生成五氧化二磷的反应为例，说明书写化学方程式的具体步骤。【板书】3.书写步骤：（以红磷燃烧为例） 写：根据实验事实写出反应物及生成物的化学式P+O2P2O5 平：配平化学方程式，确定系数（根据是质量守恒守律，使左右两边原子个数相等）4P+5O22P2O5 等：把短线改等号4P+5O2= 2P2O5 标：注明反应发生的条件和生成物的状态4P+5O22P2O5【教师讲解】“”“”“”等符号表示的意义，及“”“”符号的使用范围）。反应条件常见的有：点燃、加热（）、高温、催化剂等。“”“”号的使用范围：在反应物中无气态物质参加反应，如果生成物中有气体，则在气体物质的化学式右边要注“”号；在溶液中进行的化学反应，反应物无难溶性物质参加反应，如果生成物中有固体难溶性物质生成，在固体物质的化学式右边要注“”号。（强调要防止随意乱标）【板书】注意：在反应物中无气态物质参加反应，如果生成物中有气体，则在气体物质的化学式右边要注“”号；在溶液中进行的化学反应，反应物无难溶性物质参加反应，如果生成物中有固体难溶性物质生成，在固体物质的化学式右边要注“”号。【板书】CuSO4+2NaOH=Na2SO4+Cu(OH)22KMnO4K2MnO4+MnO2+O2【小结】书写化学方程式具体步骤（口诀）左边反应物，右边生成物写好化学式，方程要配平短线改等号，条件要注明生成气体或沉淀，上下箭头来分清。【强调】书写化学方程式的关键和难点是方程式的配平，并要注意其规范化。【教师讲解】配平化学方程式即调整化学式前边的化学计量数系数，使短线左右两边达到原子的种类相同、数目相等，符合质量守恒定律。配平化学方程式是一个难点，方法很多，下面简单介绍几种配平方法。在配平的过程中切记，决不能改变化学式右下角的数字，所配化学式前边的化学计量数比应是最简整数比。【板书】4.配平方法：（1）最小公倍数法【讲解】找出短线左右两边出现机会较多、原子数目变化较大的原子的最小公倍数，然后再调整其他原子的个数。例题：在KClO3KClO2中，先找出氧原子个数的最小公倍数是，于是在O2前边加上系数，在KClO3前边加上系数，使左右两式中氧原子个数相等后再调整KCl前面的系数，使短线左右两边所有元素的原子种类相同、个数相等、质量也相等，符合质量守恒定律。2KClO3=KCl3O2【学生活动】练习【板书】（2）奇偶法：规则：找出方程式中两端出现次数较多的元素。 该元素的原子在各端的总数是否一个奇数一偶数，选定这一元素作为配平的起点。由已推出的系数决定其它化学式的系数（调整）例：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2【板书】（3）观察法：（适用与CO,H2还原金属氧化物）例：3CO+ Fe2O3=2Fe+3CO2（结论：CO，H2前面的计量数=氧化物中氧原子个数）【板书】三、化学方程式所表示的意义和读法【讲解】以磷在空气中燃烧的反应讲解化学方程式所表示的质和量方面的涵义【板书】4P+5O22P2O5意义：质的方面：表示反应物，生成物，反应条件。量的方面：微粒个数之比：4:5:2物质间的质量之比：124:160:284读法：（“+”读作和，“=”读作生成）质的方面：磷和氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷。量的方面：4个磷原子和五个氧分子在点燃的条件下反应生成两个五氧化二磷分子。每124份质量的磷和160份质量的氧气在点燃的条件下反应生成284份质量的五氧化二磷。【过渡】根据化学方程式所表示的各物质间的量的关系，可以用于化学计算，这将在下一节讲。【课堂小结】本节课的重难点【课堂练习】略【布置作业】P108的在线测试和挑战自我【板书设计】第二节 化学反应的表示一、表示化学反应的式子化学方程式1定义：用化学式来表示化学反应的式子。2.书写原则：符合客观事实质量守恒定律3.书写步骤：（以红磷燃烧为例） 写：根据实验事实写出反应物及生成物的化学式P+O2P2O5 平：配平化学方程式，确定系数（根据是质量守恒守律，使左右两边原子个数相等）4P+5O22P2O5 等：把短线改等号4P+5O2= 2P2O5 标：注明反应发生的条件和生成物的状态4P+5O22P2O5注意：在反应物中无气态物质参加反应，如果生成物中有气体，则在气体物质的化学式右边要注“”号；在溶液中进行的化学反应，反应物无难溶性物质参加反应，如果生成物中有固体难溶性物质生成，在固体物质的化学式右边要注“”号。2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2CuSO4+2NaOH=Na2SO4+Cu(OH)24. 配平方法：（调整化学式前边的化学计量数系数，使短线左右两边达到原子的种类相同、数目相等，符合质量守恒定律。）（1）最小公倍数法：例：2KClO3=2KCl3O2（2）奇偶法：找出方程式中两端出现次数较多的元素，该元素的原子在各端的总数满足一个奇数一个偶数在奇数个原子的化学式前加计量数“2”确定其它化学式的计量数。例：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2(3）观察法：（适用与CO,H2还原金属氧化物）例：3CO+ Fe2O3=2Fe+3CO2（结论：CO，H2前面的计量数=氧化物中氧原子个数）二、化学方程式所表示的意义和读法1.化学方程式中各物质的质量之比：相对分子质量X化学式前的计量数例：4P+5O22P2O531X4:16X2X5:(31X2+16X5)X2124: 160 : 284注意：化学反应方程式中各物质的质量成正比例关系。2.化学方程式的意义：质的意义：表示反应物与生成物的种类和反应条件。量的意义：表示反应物和生成物的质量比关系。微观意义：表示反应物和生成物的微粒个数比。例：4P+5O22P2O5质的意义：表示反应物，生成物，反应条件。量的意义：反应物和生成物间的质量之比：124:160:284微观意义：反应物和生成物间的微粒个数之比：4:5:23.化学方程式的读法：读法：（“+”读作和，“=”读作生成）质的读法：磷和氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷。量的读法：每124份质量的磷和160份质量的氧气在点燃的条件下反应生成284份质量的五氧化二磷。微观读法：每4个磷原子和五个氧分子在点燃的条件下反应生成两个五氧化二磷分子。【教学反思】第三节 化学反应中的有关计算【教学目标】（1）知识与技能认识化学反应中各物质之间质量关系；初步学会根据化学方程式进行简单计算。（2）过程与方法 通过理解有关化学方程式计算的解题步骤和思路，提高学生分析问题和解决问题的能力。（3）情感、态度与价值观 初步认识定量研究化学反应对于社会生产和生活的重要意义。质量守恒定律的含义 及应用；【教学难点】根据化学方程式计算的解题步骤和思路【课时安排 】 2 课时【教学方法】讲述法、讨论法、练习法【教学过程】教学活动备注【引入新课】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到量的计算，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。本节就是从“量”的角度来研究化学方程式的计算的。【教师】 夏天，同学们喜欢吃烧烤，你知道烧烤时用的燃料是什么吗？你能写出木炭在氧气中燃烧反应的化学方程式吗？【学生】思考，回答，写出正确的化学反应方程式。【教师提问】谁能说出这个方程式所表示的意义？【师生活动】从微观的角度分析化学反应中分子之间的定量关系。从宏观的角度分析化学反应中各物质之间的质量关系。【师生总结】化学反应中各物质的质量比等于化学反应方程式各物质的相对分子质量与相应化学计量数乘积之比。【教师】我们已经知道化学反应中各物质的质量关系，那么你能否根据这个质量关系计算一下：.如果有g木炭完全燃烧，可生成多少克二氧化碳?.如果要生成22g二氧化碳需燃烧多少克木炭？3.已知每瓶氧气的质量大约是0.16g，根据前面的探究你试着求一下：（）要制两瓶氧气需要多少克过氧化氢？ （）3.4g过氧化氢完全分解可生成多少克氧气？【师生小结】根据化学方式计算的解题步骤：（）设未知量；（）写出反应的化学方程式（）找出已知量和未知量之间的关系；（）列比利式求解；（）写出简明答案；（）回顾检查。【教师】根据前面你掌握的计算方法，尝试解决下列问题。.工业上通过电解Al2O3制金属铝，反应方程式为Al2O3通电AlO2如果加工一个铝锅需要kg铝，至少需电解多少千克Al2O3？2.氢气是未来理想的汽车燃料，1kg氢气就能供一辆功率为50kw的汽车跑大约100 km。水是氢之源，找到合适的催化剂，即可利用光能分解水制取氧气。一桶水大约18kg，请你自编一道有关化学方程式的计算题。3.饲养观赏鱼可以陶冶人的情操，增进人们对生活的热爱。空运观赏鱼是必须密封，为了解决鱼的吸氧问题，可在鱼箱的水中投入过氧化钙（化学式为CaO2）。过氧化钙与水反应的方程式为：2CaO2+2H2O=2Ca(OH)2+O2若每只鱼箱每天需耗氧气52.8g，则需要投入过氧化钙多少克？【学生活动】动手动脑练习。【课堂小结】本节课的重难点【课堂练习】略【布置作业】P112挑战自我1、2、3题【板书设计】第三节 化学反应中的有关计算一、化学方程式计算的步骤：1.设未知量；2.写出反应的化学方程式3.找出已知量和未知量之间的关系；4.列比利式求解；5.写出简明答案； 6.回顾检查。第二课时：有关化学方程式计算的题型教学活动备注【复习】有关化学方程式计算的解题步骤及格式。【讲解】化学方程式计算的常见题型1.已知反应物（或生成物）质量，求其他反应物（或生成物）质量。【学生活动】动手动脑练习。【讲解】2. 涉及气体的有关化学方程式的计算：先根据化学方程式求出气体的质量，再将质量换算为体积。公式：质量=密度体积【学生活动】动手动脑练习。【讲解】3. 涉及用字母表示的化学方程式的计算：先根据已知条件找出已知量和未知量的质量比关系，再根据质量成正比的关系求所需质量。【学生活动】动手动脑练习。【讲解】4. 根据质量守恒定律进行计算【学生活动】动手动脑练习。【讲解】5. 含一定杂质（杂质不参加反应）的反应物或生成物的计算：化学方程式中带入的质量必须是纯净物的质量。纯净物的质量=混合物质量纯净物在混合物中所占质量分数【学生活动】动手动脑练习。【讲解】6. 有关过量问题的计算：当已知两种反应物质量时，一定要首先判断是否有反应物过剩，计算时要用不过剩的反应物质量求未知质量。