初中化学九年级鲁教版上册第五单元定量研究化学反应·知识清单

初中化学九年级鲁教版上册第五单元定量研究化学反应·知识清单

课题3：基于质量守恒的定量推算——宏观质量与微观粒子间的计算

一、学科本质与核心素养定位

本部分内容属于化学学科中的“定量研究”范畴，是连接宏观世界（可称量的物质质量）与微观世界（看不见的原子、分子）的桥梁。其学科价值在于揭示了化学反应在质变发生的同时，伴随的严格的数量关系。在核心素养导向下，学习本知识清单不仅仅是掌握计算技能，更重要的是建立“变化观”与“定量观”，培养模型认知能力（即建立“化学方程式——质量比——未知量求解”的思维模型）以及严谨求实的科学态度。

二、计算的基石：三大核心依据

化学反应中的有关计算并非简单的数学比例运算，其背后的科学原理是计算的灵魂，也是确保计算结果具有实际意义的根本保障。

（一）【基础】理论依据：质量守恒定律

1.核心内容：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。

2.在计算中的体现：这是建立化学反应中各物质质量比例关系的前提。它告诉我们，反应前后元素的种类、质量以及原子的种类、数目、质量均保持不变。因此，我们可以通过已知物质的质量，利用比例关系推算出其他未知物质的质量。

（二）【基础】根本依据：化学反应中各物质间的固定质量比例关系

1.内涵阐释：对于任何一个确定的化学反应，各反应物和生成物之间的质量比是固定不变的。这个质量比是由化学方程式中各物质的化学计量数与各物质的相对分子质量（或相对原子质量）的乘积构成的。

2.定量关系示例：以电解水的反应为例，化学方程式为2H2O==通电==2H2↑+O2↑。它不仅仅表示了“水通电生成氢气和氧气”，更重要的是，它还精确地表达了每36份质量的水完全反应，必然生成4份质量的氢气和32份质量的氧气。这个36:4:32的关系是恒定不变的，无论我们是用36g水、72g水还是18g水，只要完全反应，生成物的质量都严格遵循这一比例。

（三）【重要】直接依据：化学方程式的“量”的含义

化学方程式提供了三重定量信息：

1.宏观质量关系：如上文所述，表示各物质之间的质量比。

2.微观粒子关系：表示各反应物、生成物之间的粒子个数比（即化学计量数之比）。

3.推导关系（高频考点）：借助相对分子质量，可以将粒子个数比转化为实际可称量的质量比。这正是化学计算能够进行的桥梁。

三、解题程序与规范（模型化思维）

遵循严格的解题步骤，是保证计算正确率的关键。这不仅是格式要求，更是一种逻辑思维的训练。

（一）【非常重要】标准解题七步法

[1]设：根据题意，设未知量。

原则：设未知数时不能带单位。例如：“设可生成氧气的质量为x”，而不能写成“设可生成氧气的质量为xg”。

[2]写：正确书写并配平反应的化学方程式。

易错警示：这是计算的基础，若化学方程式书写错误（如化学式写错、未配平、条件或箭头标错），则后续所有计算均为无效劳动。

[3]标：标出相关物质的相对分子质量与已知量、未知量。

操作要点：

a.先计算相关物质的相对分子质量（注意：要乘以化学计量数，此时的量称为“化学计量数与相对分子质量的乘积”，代表的是在该反应关系下的“理论质量”）。

b.将对应该理论质量的已知量和未知量（设为x）垂直对齐写在相应物质的正下方。

c.已知量必须是纯净物的质量，且必须是完全反应的量。

[4]列：列出比例式。

依据：理论质量比=实际质量比。

即：(A的理论质量)/(B的理论质量)=(A的实际质量)/(B的实际质量)

[5]解：求解出未知量。

注意：计算过程要带单位进行运算，确保最终结果的单位准确。

[6]检：检查结果是否合理，化学方程式、比例式、计算过程是否有误。

[7]答：简明扼要地写出答案。

（二）【难点】书写与格式的常见失分点剖析

1.“设”的不规范：设未知量时带有单位，或设得过于笼统（如设“质量为x”而不是具体指明“生成物氧气的质量”）。

2.相对分子质量计算错误：特别是漏乘化学计量数。例如在计算2KClO3==加热==2KCl+3O2↑时，计算氯酸钾的理论质量应为2×(39+35.5+16×3)=245，而不是122.5。

3.已知量与未知量位置不对应：写在了错误的物质下方，导致比例关系错乱。

4.比例式列反：比例关系颠倒，例如写成(实际质量)/(理论质量)=(理论质量)/(实际质量)。

5.单位不统一或缺失：在比例计算过程中单位处理不当。

四、计算模型与题型全解析

根据题目中已知量和未知量的不同呈现形式，可以将计算题归纳为以下几种基本模型。

（一）【基础】纯净物之间的直接计算

1.考查方式：已知一种纯净反应物或生成物的质量，求另一种纯净的生成物或反应物的质量。

2.解题要点：直接套用“七步法”，关键在于找出已知物质和未知物质在化学方程式中的质量比。

3.典型例题：6.2g红磷在空气中充分燃烧，需要消耗多少克氧气？（写出计算过程）

（二）【高频考点】含一定量杂质的反应物或生成物的计算（杂质不参加反应）

1.模型特征：题目给出的反应物或生成物是样品，含有不参加反应的杂质。如工业上用赤铁矿（主要成分Fe2O3）炼铁，实验室用含杂锌粒与酸反应等。

2.核心原则：代入化学方程式计算的质量必须是纯净物的质量。

3.解题步骤：

a.先求出纯净物的质量：公式为纯物质质量=不纯样品总质量×该物质的纯度（质量分数）。

b.若要求的是不纯物的质量（如求可炼出多少吨含杂质的生铁），则需先用方程式求出纯净物质量（如纯铁的质量），再根据纯度定义反推不纯物质量。公式为不纯物质量=纯净物质量÷该物质的纯度。

4.【非常重要】易错点：学生常常忘记换算，直接将含杂质的样品质量代入方程式计算，这是此类题型的“致命错误”。

（三）【热点】涉及质量守恒定律的“差量法”计算

1.模型特征：题目中往往无法直接获得某纯净物的质量，但可以通过反应前后物质总质量的变化，利用质量守恒定律推算出气体或沉淀等生成物的质量。

2.原理：反应前总质量-反应后剩余总质量=生成气体（或沉淀）的质量（即体系减少的质量）。或者，如果反应体系增重，通常是吸收了某种气体。

3.常见题型：

a.实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气：反应前总质量-反应后剩余混合物总质量=生成氧气的质量。

b.固体与液体反应，有气体产生，常使用差量法确定气体质量。

c.固体加热分解，固体减少的质量即为生成气体的质量。

4.解题关键：准确找到实际参加反应或反应生成的纯净物质量，再通过方程式求解其他量。

（四）【综合应用】与溶液溶质质量分数相结合的计算

1.模型特征：将化学方程式的计算与溶液配制的计算相结合。已知量往往涉及溶液的溶质质量分数，或者要求计算反应后所得溶液中溶质的质量分数。

2.考查方式：

a.已知某溶液质量和溶质质量分数，求溶质质量，再代入方程式计算。公式：溶质质量=溶液质量×溶质质量分数。

b.计算反应后所得溶液的溶质质量分数。这是本专题的综合性最高的题型。

3.【难点】反应后溶液质量的计算方法：

方法一（质量守恒法）：反应前所有加入的物质的总质量（包括溶液、固体、气体等）——生成气体或沉淀的质量（若有不溶杂质，也应减去）=反应后所得溶液质量。

方法二（组成法）：反应后溶液中溶质质量+反应后溶液中溶剂质量。溶剂质量通常来源于原溶液中的水加上反应生成的水。

4.注意事项：若反应生成气体或沉淀，在计算溶液质量时必须扣除；若反应物中有不参加反应的杂质，在计算溶液质量时也应扣除。

五、解题策略与思维进阶

针对复杂的计算情境，需要掌握更高阶的思维方法。

（一）【难点】多步反应的计算（关系式法）

1.适用情境：题目涉及多个连续的化学反应，已知第一个反应物A的质量，要求最后一个生成物D的质量。

2.原理：无需一步步按方程式计算，而是利用各步化学方程式，找出最初反应物与最终生成物之间直接的关系式。

3.解题步骤：

a.写出并配平涉及的各步化学方程式。

b.根据各方程式中相关物质的化学计量数，找出最初反应物与最终生成物之间的“物质的量”或“原子个数”的关系。在初中阶段，通常使用“元素守恒法”，即追踪关键元素在整个反应流程中的质量守恒。

c.依据关系式列比例求解。

4.示例：用含杂质10%的硫铁矿（主要成分FeS2）为原料，通过接触法制硫酸。欲制取98%的浓硫酸490t，至少需要这种硫铁矿多少吨？

分析：硫元素在FeS2→2SO2→2SO3→2H2SO4过程中是守恒的。因此可以建立关系式：FeS2~2H2SO4。然后根据此关系式进行计算。

（二）【重要】无具体数据型计算（巧用“赋值法”或“设1法”）

1.适用情境：题目中没有给出任何具体质量数据，只给出相对质量、质量比或纯度等，要求计算产率、质量分数等。

2.解题策略：

a.赋值法：给某个未知量赋予一个便于计算的数值（如设反应物质量为100g，或设混合物总质量为1等）。

b.设1法：对于涉及化学方程式的比例问题，可以设参加反应的某反应物的质量为1份（或1g），然后根据质量比求出其他物质的质量。

（三）【热点】图像/表格数据分析型计算

1.考查方式：题目以坐标曲线图或数据表格的形式呈现反应过程。

2.解题关键：

a.识图：认清横纵坐标含义，找出曲线的拐点。拐点通常对应反应恰好完全进行的时刻。拐点处的纵坐标数据往往是解题的关键纯净物质量。

b.析表：分析表格数据的递变规律，判断哪一次加入物质后反应物已完全消耗，或者哪一次加入后质量不再变化，以此为依据确定用于计算的纯净物质量。

c.原则：选取完全反应的那一组数据进行计算。

六、易错点深度剖析与规避策略

1.【致命错误】化学方程式未配平：

规避：计算前务必检查原子种类和数目是否守恒。养成写完后“回头看”的习惯。

2.【概念混淆】相对分子质量与“理论质量”混淆：

规避：理解在化学方程式中，写在物质下方的数字是“各物质的质量关系”，即(化学计量数×相对分子质量)，它代表的是在该反应的这个比例下的特定质量，而非简单的相对分子质量。

3.【审题失误】单位换算问题：

规避：题目中如果质量是kg、t等，而相对分子质量是g/mol的概念（但初中不引入物质的量），只要保证单位一致即可，但在涉及密度和体积时（ρ=m/V），必须先将体积（L或mL）通过密度换算成质量（g或kg），才能代入计算。

4.【逻辑不清】数据选择错误：

规避：在表格或图像题中，切忌使用“未完全反应”的那组数据。要分析出“恰好完全反应”的点或行，使用该数据。

5.【思维定势】忽视“过量”问题：

规避：题目给出两种或多种反应物的质量时，不能随意选用一种代入计算，必须先判断哪种物质是过量的，哪种物质是完全反应的。必须以完全反应的那种物质的质量作为计算依据。

判断方法：假设法。分别用两种物质的质量计算同一生成物的质量，若计算结果一致，则恰好完全反应；若不一致，则计算结果较小的那种物质是完全反应的，另一种是过量的。

七、思维导图式总结

为了构建系统化的知识结构，可以从以下维度对本专题内容进行复盘：

1.一个依据：质量守恒定律。

2.一个桥梁：化学方程式（揭示质量比）。

3.一个核心：纯净物质量代入计算。

4.两类题型：纯净物计算、不纯物计算。

5.三种方法：常规比例法、差量法、关系式法（元素守恒）。

6.四个易错点：方程式未配平、杂质未剔除、数据选错、设答不规范。

八、命题趋势与展望

在新课程改革背景下，单纯的数学运算类计算题比重正在下降，取而代之的是基于真实情境