1、第五单元 化学方程式 课题 1 质量守恒定律 【知识目标】 1.知道质量守恒定律的内容。 2.能从宏观、微观的角度认识和理解质量守恒定律。 3.能用质量守恒定律解释客观事实。 4.能从质和量两个方面理解,说明某一具体的化学方程式所表示的意义。 【素养目标】 1.在实验探究的过程中,培养合作意识,以及勤于思考、 严谨求实、 对书本知识勇于质疑、 勇于创新和实践的科学精神,逐渐形成尊重客观事实的严谨的科学态度。 2.学习质量守恒定律,培养辩证唯物主义观点,同时感受化学规律之美。 【教学重点】 质量守恒定律的含义。 【教学难点】 质量守恒定律含义的理解和应用。 一、导入新课 【导入 1】 1756
2、年的某一天,俄国化学家罗蒙诺索夫在实验室里做实验,他把锡放在密闭的容器中 煅烧,看见生成了白色的物质,他突发奇想,我何不称一下容器和容器里物质的质量?这一称 不得了,一个伟大的定律就此诞生了。 他发现在煅烧前后总质量并没有发生变化,经过反复的 实验,都得到同样的结果,于是,他认为在化学反应前后物质的总质量是守恒的。可惜的是, 这一发现当时并没有引起科学界的重视。 直到 1777 年,拉瓦锡用精确的定量实验研究了氧化 汞的分解和合成反应中各物质质量间的变化关系,得到了同样的结论,即反应前后各物质的 质量总和没有改变。 【导入 2】 同学们,大家都知道,化学反应的实质是反应物发生化学反应生成了新的
3、物质,如磷燃烧 生成白色固体五氧化二磷:P+O2P2O5;蜡烛燃烧生成二氧化碳和水,蜡烛渐渐变短,石蜡+氧 气二氧化碳+水。那么大家知不知道在一个化学反应中反应前各反应物的质量总和与反 应后各生成物的质量总和之间可能有哪几种关系呢?这就是我们今天要探究的问题,请大家 根据我们学过的知识大胆地作出自己的假设。 过渡当物质发生化学反应并生成新物质时,反应物的质量总和跟生成物的质量总和相 比较,存在什么关系?前后总质量并没有发生变化,难道这是巧合吗?让我们共同揭开这个谜 团。 二、探究新知 探究一、质量守恒定律 学生作出假设: 假设 1:生成物的质量总和大于反应物的质量总和 假设 2:生成物的质量总
4、和小于反应物的质量总和 假设 3:生成物的质量总和等于反应物的质量总和 探究通过什么方式可以验证你的假设呢? 下面请大家结合课本第 9293 页的“探究”讨论一下如何设计这两个实验。 学生:汇报实验方案。 方案一:红磷燃烧前后质量的测定。 方案二:铁钉与硫酸铜溶液反应前后质量的测定。 注意事项: 1.称量时天平应注意调平。 2.红磷燃烧时,锥形瓶底部应预先铺一层沙子。 3.红磷燃烧这个实验中不用橡胶塞而改用在锥形瓶口的橡胶塞上安装一根玻璃管,在其 上端系牢一个小气球,连同红磷一起放在石棉网上加热,待红磷燃烧时移开酒精灯,此时不要 用手拿锥形瓶。 4.在铁与硫酸铜反应这个实验中,铁钉在放入硫酸铜
5、溶液之前要用砂纸打磨干净。 实验方案 方案一 方案二 实验现象 红磷燃烧,产生大量白烟,气球 铁钉表面覆盖一层红色物质,溶液由蓝色变 先膨胀后缩小,天平平衡 成浅绿色,天平平衡 反应前后各物 质质量总和 相等 相等 分析 P+O2P2O5 质量总和=质量总和 Fe+CuSO4Cu+FeSO4 质量总和=质量总和 结论化学反应前后参加反应的各反应物的质量总和与反应后生成的各生成物的质量 总和是相等的。 小结 1.质量守恒定律的内容: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.注意:“各物质”指所有反应物与生成物; “总和”包括各种状态的反应物与生成物; “参加”意味
6、着不包括反应物中过量的那部分物质的质量; 质量守恒定律适用于任何化学变化,物理变化不适用此定律。 过渡到底是不是所有的化学反应都遵守质量守恒定律呢?我们再通过下面的实验来验 证一下质量守恒定律是否正确。 实验 5 - 1盐酸与碳酸钠粉末反应前后质量的测定 实验现象描述:产生大量气泡,天平指针向右偏。 分析:因为碳酸钠与盐酸反应后生成了二氧化碳,二氧化碳是气体,逸散到了空气中,所 以盐酸与碳酸钠反应后生成物的质量总和小于反应物的质量总和。 追问:如果把二氧化碳收集起来,结果会怎样? 实验 5 - 2镁条燃烧前后质量的测定 实验现象描述:镁条在空气中燃烧发出耀眼的白光,产生大量的白烟,生成物的质量
7、总和 小于反应物的质量总和。 学生讨论:这是为什么?这与质量守恒定律相违背吗? 分析:镁条燃烧时产生的大量白烟是生成物氧化镁,一部分逸散到了空气中,逸散的 MgO 的质量大于参与反应的氧气的质量。 3.质量守恒的微观解释:在化学反应中,反应前后原子的种类没有改变,原子的数目没有 增减,原子的质量也没有改变。 【例 1】 下列叙述正确的是 ( B ) A.因为质量守恒,所以煤燃烧后产生煤渣的质量一定与所用煤的质量相等 B.镁带在空气中燃烧后,生成物的质量比镁带的质量增加了 C.100 g 酒精和 100 g 水混合在一起,质量等于 200 g,符合质量守恒定律 D.氢气和氧气形成的混合物的质量等
8、于其反应后生成水的质量 解析:煤燃烧生成 CO2气体逸散,致使煤渣的质量小于煤的质量,故 A 错误;镁带燃烧是镁 与氧气反应,生成物的质量为镁带质量与氧气质量的总和,故 B 正确;酒精和水混合是物理变 化,不能用质量守恒定律解释,故 C 错误;氢气和氧气混合,不一定恰好完全反应,故 D 错误。 探究二、化学方程式 1.定义:用化学式表示化学反应的式子,叫作化学方程式。 2.化学方程式的意义 (1)表示出了反应物、生成物以及反应条件,如:C+O2CO2,反应物为 C 和 O2,生成物为 CO2,反应条件为“点燃”。 (2)表示出了反应物与生成物间的粒子个数比。 (3)表示出了反应物与生成物间的质
9、量比。 如: C + O2 CO2 粒子个数比 1 1 1 质量比 12(162)(12+162) 12 32 44 3.化学方程式的三种读法 (1)读出反应物、生成物以及反应条件。 (2)读出反应物与生成物间的粒子个数比。 (3)读出反应物与生成物间的质量比。 如:C+O2CO2 碳和氧气在点燃条件下反应生成二氧化碳; 一个碳原子和一个氧分子在点燃条件下反应生成一个二氧化碳分子; 每 12 份质量的碳和 32 份质量的氧气在点燃条件下反应生成 44 份质量的二氧化碳。 讨论从物质种类、质量和反应条件等方面考虑,下列反应的化学方程式能提供给你哪 些信息? 1.粗铜丝表面的氧化铜与氢气在加热条件
10、下反应。 CuO+H2Cu+H2O 2.金属镁与氧化铜在加热条件下反应生成氧化镁和铜。 Mg+CuOMgO+Cu 学生讨论 回答 (尽量鼓励学生多回答一些信息,只要从这两个化学方程式能得到的都对) 第 1 个反应: (1)铜丝表面的氧化铜可以用氢气除去。 (2)这个反应需在加热的条件下方能进行。 (3)根据前面知识,通入氢气前必须检验氢气的纯度。 (4)每 80 份质量的 CuO 与 2 份质量的 H2反应可生成 64 份质量的 Cu 与 18 份质量的水。 (5)利用这个反应可制取铜。 第 2 个反应: (1)Mg 与 CuO 在加热的条件下可以生成 MgO 和 Cu。 (2)每 24 份质
11、量的 Mg 与 80 份质量的 CuO 反应可生成 40 份质量的 MgO 和 64 份质量的 Cu。 (3)用 Mg 可以制取 Cu。 (4)Mg、H2都能与 CuO 反应得到金属 Cu。 (5)利用 CuO 来制取 Cu 时,可以选择 Mg,也可以选择 H2。 【例 2】 下列关于 2H2O2H2+O2的说法不正确的是 ( D ) A.水在通电的条件下生成氢气和氧气 B.分解的水的质量等于生成的氢气和氧气的质量之和 C.每 2 个水分子分解生成 2 个氢分子和 1 个氧分子 D.每 2 g 水分解生成 2 g 氢气和 1 g 氧气 解析:A、B、C 分别从宏观和微观两个方面解释了化学方程式
12、表示的意义,都是正确的。 1.下列现象不能用质量守恒定律解释的是 ( D ) A.锈蚀的铁钉质量变大 B.木炭燃烧后的灰烬比原来的木炭质量轻 C.澄清石灰水露置在空气中变重 D.打开盛放酒精的试剂瓶瓶盖,酒精的质量会变轻 2.下列说法不属于化学方程式意义的是 ( B ) A.符合质量守恒定律 B.原子是化学反应中的最小粒子 C.化学变化符合客观事实 D.反映“质”和“量”的关系 3.将一定量的乙醇(C2H6O)和氧气置于一个封闭的容器中引燃,测得反应前后各物质的质量如 下表: 物质 乙醇 氧气 水 二氧化碳 X 反应前质量/g 4.6 8.0 0 0 0 反应后质量/g 0 0 5.4 4.4
13、 a 下列判断正确的是 ( D ) A.表中a的值为 2.6 B.X 一定是该反应的催化剂 C.X 可能含有氢元素 D.若起始时氧气的质量是 9.6 g,则无 X 生成 课题 2 如何正确书写化学方程式 【知识目标】 1.了解书写化学方程式的原则。 2.通过具体化学反应分析并理解化学方程式的含义。 3.掌握书写化学方程式的基本步骤及配平方法,能够正确熟练地书写已经学过的化学反 应的方程式。 【素养目标】 1.结合化学方程式书写原则的教学让学生形成尊重客观事实的科学态度,克服书写上的 随意性和盲目性,养成良好的习惯,不断培养全面思考问题的能力。 2.培养学生思维的有序性和严密性。 【教学重点】
14、1.化学方程式的书写原则。 2.化学方程式的配平方法。 【教学难点】 化学方程式的配平方法。 一、导入新课 【导入 1】 化学反应的符号表达式,它表示了反应物、生成物和反应条件,这是否就是化学方程式? 为什么?P+O2P2O5这个式子能不能称为化学方程式? 【导入 2】 师:假如你在一个陌生的国家旅行,尽管语言不通,但是看到一些通用标记,比如厕所标 志、公用电话标志、自行车标志、垃圾桶标志等,你肯定不难猜出它们的含义。 借助符号,我们可以用一种简短的形式表示一个概念。“氢气分子和氧气分子反应生成 水分子”这句话可以描述氢气与氧气的反应,但是写法又慢又烦琐。如果用化学方程式表示 就简便多了。 那
15、么,怎样才能写好化学方程式呢?书写化学方程式时有什么准确而快捷的方法 吗?让我们带着这些问题,共同走进本节课的学习。 二、探究新知 探究一、化学方程式的书写原则 1.以客观(实验)事实为基础。 2.遵守质量守恒定律。 【例 1】 请你分析:下列化学方程式违背了什么原则? (1)P+O2PO2违背了以客观事实为基础。 (2)P+O2P2O5违背了质量守恒定律。 解析:(1)违背了客观事实,PO2这种物质不存在。 (2)违背了质量守恒定律,等号两边磷原 子、氧原子的个数都不相等。 探究二、化学方程式的书写步骤 讲解化学方程式的书写步骤 1.写:写化学式,左写反应物,右写生成物,中间“”连。 例:K
16、ClO3KCl+O2 NaOH+CuSO4Cu(OH)2+Na2SO4 2.注:注明反应条件和生成物状态,气体物质用“”符号表示,沉淀物质用“”符号 表示。 例:KClO3 KCl+O2 NaOH+CuSO4Cu(OH)2+Na2SO4 注意:反应物和生成物中都有气体(或固体),生成物中的气体(或固体)不标注“”(或 “”)。 3.配:配平化学方程式,即调整化学式前边的化学计量数,使短线左右两边原子的种类相 同、数目相等,符合质量守恒定律,并将“”改为“”。 切记:绝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。 2KClO32KCl+3O2 2NaOH+CuSO4
17、Cu(OH)2+Na2SO4 小结书写化学方程式口诀: 左写反应物,右写生成物。 写好化学式,再把系数填。 短线改等号,莫忘加条件。 练习判断下列化学方程式是否正确,说明原因。 KClO3KCl+O2 C+O2CO2 Fe3+O4Fe3O4 S+O2SO2 归纳 1:化学方程式正误判断的方法。 一查化学式;二查条件;三查“”“”;四查配平(原子守恒)。 归纳 2:配平化学方程式的方法:一写、二注、三配。 方法 1:最小公倍数法。 讲解找出短线左右两边出现次数较多、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。 例如:在KClO3KCl+O2中,先找出氧原子个数的最小公倍数是6
18、,于是在O2前边加上化学 计量数 3,在 KClO3前边加上化学计量数 2,使左右两边氧原子个数相等后再调整 KCl 前边的 化学计量数 2,使短线左右两边所有元素的原子种类相同、个数相等,符合质量守恒定律。 2KClO32KCl+3O2 方法 2:观察法。 方法 3:令系数为“1”法。先令较复杂化学式前的化学计量数为“1”,先配平,后化整。 如: 2C3H6+9O26CO2+6H2O 令“1”法: 1 3 3 【例 2】 下列化学方程式中,书写完全正确的是 ( D ) A.用二氧化锰催化分解过氧化氢溶液:2H2O22H2+O2 B.铁丝燃烧:4Fe+3O22Fe2O3 C.镁条燃烧:Mg+O
19、2MgO D.高锰酸钾受热分解:2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2 解析:过氧化氢分解产物是水和氧气,故 A 错误;铁丝燃烧产物是Fe3O4,故 B错误;反应物 Mg 和生成物 MgO 都是固体,MgO 右边不需标注“”,故 C 错误;化学式正确,方程式配平,反 应条件和生成物状态都正确,故 D 正确。 1.下列化学方程式中,完全正确的是 ( D ) A.P+O2P2O5 B.C+2OCO2 C.Mg2+O22MgO D.3Fe+2O2Fe3O4 2.化学方程式 2H2+O22H2O 中“等号”表示 ( C ) A.水由氢气和氧气组成 B.参加反应的氢、氧分子数之和等于生成的水的分子数
20、C.参加反应的氢气、氧气质量之和等于生成的水的质量 D.参加反应的氢质量等于水中氢气的质量 3.小明从化学方程式 4P+5O22P2O5中总结的信息有:参加反应的物质是磷和氧气;反 应条件是点燃;反应前后分子的总数不变;反应前后元素的种类不变。其中正确的是 ( B ) A. B. C. D. 课题 3 利用化学方程式的简单计算 【知识目标】 1.在正确书写化学方程式的基础上,进行简单的计算。 2.认识定量研究对于化学科学发展的重大作用。 【素养目标】 1.认识定量研究对于化学科学发展的重大作用。 2.培养学生严谨求实、勇于创新和实践的学习态度和科学精神。 【教学重点】 1.由一种反应物(或生成
21、物)的质量求生成物(或反应物)的质量。 2.根据化学方程式计算的书写格式要规范化。 【教学难点】 在正确书写化学方程式的基础上,进行简单的计算。 一、导入新课 【导入 1】 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。 【导入 2】 展示“长征三号”运载火箭的示意图。 提出问题火箭中的燃料是液氢,助燃剂是液氧,当火箭被点火时发生什么反应?请写出 反
22、应的化学方程式。 二、探究新知 探究、利用化学方程式的简单计算 教师前面我们学过根据化学式的简单计算,今天我们进一步学习根据化学方程式的计 算。如何利用化学方程式进行计算呢?计算时有哪些步骤和方法呢?请看例 1。 【例 1】 加热分解 6 g 高锰酸钾,可以得到多少克氧气? 解:设加热分解 6 g 高锰酸钾,可以得到氧气的质量为x。 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2 2158 32 6 g x = ,x= 0.6 g。 答:加热分解 6 g 高锰酸钾,可以得到 0.6 g 氧气。 思考根据对例 1 的阅读和讲解说出根据化学方程式计算的解题步骤分为几步? 学生思考、讨论并回答 教师总结并
23、板书 1.根据化学方程式计算的解题步骤 (1)根据题意设未知量; (2)写出反应的化学方程式并配平; (3)写出相关物质的化学计量数与相对分子质量的乘积和已知量、未知量; (4)列比例式,求解; (5)简明地写出答案。 讲解并补充刚才同学们总结出了根据化学方程式计算的步骤和方法,接下来对一些问 题进行补充。 (1)设未知量时一定要注意质量单位,已知量和未知量单位不一致的,一定要进行单位换 算,单位必须一致才能计算。 (2)写出的方程式一定要注意配平,而且要注意方程式的完整,反应条件、气体和沉淀的 符号要注意标明,用不完整的方程式计算时是要扣分的。 (3)相关物质的相对分子质量写在相应化学式的下
24、面,一定要注意用相对分子质量乘以 化学式前面的化学计量数,已知量和未知量写在相应相对分子质量总和的下面。 (4)比例式有两种列法,可以横列也可以纵列。 例 1 中采用的是纵列,即 = ;还可以 采用横列,即(2158)32=6 gx。一般情况下采用纵列比较好,因为有时题中所给的质量 数字会和相对分子质量有某种关系,从而使得计算简单。 如用 158 g 高锰酸钾加热分解,可以 制得多少克氧气?采用纵列法得: = ,计算非常简便。 计算结果的小数位保留按题中要求进行,若题中没有要求,又得不到整数时,一般保留一 位小数,如例 1。 教师在实际运算过程中,我们往往需要把过程再简化些,具体格式可以参照下
25、面的例 2。 【例 2】 工业上高温煅烧石灰石(CaCO3)可制得生石灰(CaO)和二氧化碳,如果要制取 10 t 氧化钙,需要碳酸钙多少吨? 解:设需要碳酸钙的质量为x。 CaCO3CaO+CO2 100 56 x 10 t = ,x= 17.9 t。 答:需要碳酸钙 17.9 t。 教师总结并板书 2.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。 【例 3】 氢气在氯气中燃烧生成氯化氢气体,燃烧 100 g 氢气需要氯气多少克?
26、生成氯 化氢气体多少克? 解:设需要氯气的质量为x,生成氯化氢气体的质量为y。 H2 + Cl22HCl 2 71 73 100 g x y = ,x= =3550 g, = ,y= =3650 g。 答:需要氯气 3550 g,生成氯化氢气体 3650 g。 1.某学生计算 30 g 碳与足量的氧气反应,可以得到多少克 CO2时,出现了以下几种算式,其中 正确的是 ( B ) A. = B. = C. = D. = 2.将干燥的氯酸钾与二氧化锰混合固体 16 g 放到大试管中加热,完全反应后,冷却到反应前 的温度,称量得剩余固体的质量为 11.2 g。 (1)根据质量守恒定律可得生成氧气的质量为 4.8 g。 (2)氯酸钾的质量为 12.25 g。 3.用氢气还原氧化铜,要得到 6.4 g 铜,需要多少克氧化铜? 解:设需要氧化铜的质量为x。 H2+CuOCu+H2O 80 64 x 6.4 g = . ,x=8 g。 答:需要氧化铜的质量为 8 g。
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