2023年高考化学二轮复习化学计算全套教学案.pdf
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1、优秀学习资料 欢迎下载 化学基本计算技能技巧 教学目标 知识技能:通过对一些例题的解析,进行化学基本计算数量关系的复习;通过对一些解题方法的归纳,训练化学基本计算的技能技巧;通过对部分高考试题的介绍,明确高考化学计算的内容与要求。能力培养:挖掘、处理信息的自学能力;将化学问题抽象为数学问题,利用数学工具解决化学问题的思维能力;表达能力。科学思想:化学计算的基础是相关化学知识的正确理解与应用,数学计算只是工具和手段,只有“明确化学涵义”,才能“理解数量关系”。科学品质:求实、创新的科学精神;敏捷性、严密性、整体性、创造性等思维能力品质;重视量纲和规范使用有效数字等科学态度。科学方法:形象抽象思维
2、;求异求同思维;直觉批判思维;集中发散思维;通过数学抽象和简明的文字表述,解决化学问题。重点、难点 化学基本计算解题思维的建立;化学基本计算技能技巧的综合应用。教学过程设计 教师活动【引入】今天继续进行化学计算复习,内容是化学基本计算技能技巧。化学计算的基本技能,就是考试说明中所列化学计算的前七项考试内容,它们是极重要的化学计算技能,是全部化学计算的基础。优秀学习资料 欢迎下载 化学计算的基本技能有哪些?学生活动 聆听并回答:有关原子量、分子量及确定分子式的计算;有关物质的量的计算;有关气体摩尔体积的计算;有关物质溶解度的计算;有关溶液浓度(质量分数和物质的量浓度)的计算;有关溶液 pH与氢离
3、子浓度、氢氧根离子浓度的简单计算;利用化学方程式的计算。【讲述并提问】化学计算的技巧,一般指的是各种基本计算技能的巧用。请问主要有哪些?讨论并回答:关系式法,方程或方程组法,守恒法,差量法,平均值法,极值法,讨论法,十字交叉法等。【板书】一、关系式法【讲述】关系式法是根据化学方程式计算的巧用,其解题的核心思想是化学反应中质量守恒,各反应物与生成物之间存在着最基本的比例(数量)关系。【投影】例题 1 某种 H2和 CO的混合气体,其密度为相同条件下 再通入过量 O2,最后容器中固体质量增加了 A3.2 g B4.4 g C5.6 g D6.4 g【提问】此题应根据化学方程式计算。谁能不“算”而“
4、估”出?倾听、读题、思考,学生甲解答:此题宜根据以下关系式巧解:优秀学习资料 欢迎下载 固体增加的质量即为 H2的质量。固体增加的质量即为 CO的质量。所以,最后容器中国体质量增加了 3.2g,应选 A。解析此题估算即可。解题关键是找出反应中量的关系。【投影】例题 2 FeS2 与硝酸反应产物有 Fe3+和 H2SO4,若反应中FeS2 和 HNO3 物质的量之比是 18 时,则 HNO3 的唯一还原产物是 ANO2 BNO CN2O DN2O3【提问】此题可运用氧化还原关系式计算。若反应中 FeS2 和 HNO3 的物质的量之比是 18,则 FeS2 和被还原的 HNO3 的物质的量之比是几
5、比几?哪位同学能快速解出?审题,思考,热烈讨论。学生乙解答:由于生成了 Fe(NO3)3,则FeS2 和被还原的 HNO3 的物质的量之比是 15。设 N元素的变价为 x,可列以下氧化还原关系式并解析:优秀学习资料 欢迎下载 【评价】很好,关键是找出隐含的关系。【板书】二、方程或方程组法【讲述】根据质量守恒和比例关系,依据题设条件设立未知数,列方程或方程组求解,是化学计算中最常用的方法,其解题技能也是最重要的计算技能。【投影】例题 3 (MCE 1999 24)用惰性电极电解 M(NO3)x 的水溶液,当阴极上增重 a g 时,在阳极上同时产生 bL氧气(标准状况),从而可知 M的原子量为 学
6、生们点头同意方程或方程组法是最常用最不易出错的化学计算方法。他们分别写出阴阳两极的电极反应:阴极:4Mx+4xe=4M 阳极:4xOH-4xe=2xH2O+xO2 学生丙解答:设 M的原子量为 y 【提问】此电解反应阴阳两极的电极反应分别是什么?你如何将题解出?优秀学习资料 欢迎下载 正确答案是 C。【投影】例题 4 有某碱金属 M及其相应氧化物的混合物共 10 g,跟足量水充分反应后,小心地将溶液蒸干,得到 14 g 无水晶体。该碱金属M可能是 A锂 B钠 C钾 D铷(锂、钠、钾、铷的原子量分别为:6.94、23、39、85.47)【提问】碱金属及其氧化物跟水反应的关系分别是什么?此题有多种
7、解法,哪位同学能将此题解出?有些同学苦思冥想,不得其解。有些同学奋笔疾书,写出以下反应式:2M+2H2O=2MOH+H2 M2O+H2O=2MOH 经过热烈讨论,学生丁在黑板上写出以下特殊解法:设 M的原子量为x 优秀学习资料 欢迎下载 解得 42.5 x14.5 分析所给锂、钠、钾、铷的原子量,推断符合题意的正确答案是 B、C。【评价】丁同学实际上是设未知数列不等式解析,此法甚好。这与例题 3 列方程解析具有异曲同工之妙。【板书】三、守恒法【讲述】化学方程式既然能够表示出反应物与生成物之间物质的量、质量、气体体积之间的数量关系,那么就必然能反映出化学反应前后原子个数、电荷数、得失电子数、总质
8、量等都是守恒的。巧用守恒规律,常能简化解题步骤、准确快速将题解出,收到事半功倍的效果。【投影】例题 5 某烃 0.1mol,与在标准状况下为 20 L的氧气(过量)充分反应后,迅速将混合气体通入足量 Na2O2粉末中,在一定设备中使气体完全反应,此时粉末增重 15 g。经处理后得到气体 14.4 L(标准状况)。该烃能使溴水褪色,试通过计算求出该烃的分子式,并写出可能的结构简式。【提问】此题解法颇多,哪位同学能运用守恒法解出?聆听、审题、思考。多数同学认为可用方程组法解析。学生戌在教师指导和学生讨论的启发下,提出以下守恒法妙解:解:设该烃的分子量为 M 经分析可推断 14.4 L 气体均为氧气
9、。根据质量守恒:优秀学习资料 欢迎下载 解得 M=70 所以该烃化学式为 C5H10。因为该烃能使溴水褪色,故为烯烃。戊烯共有 5 种可能的结构简式:CH2=CH CH2 CH2 CH3 CH3 CH=CH CH2 CH3 【投影】例题 6 酸雨是因为过度燃烧煤和石油,生成的硫的氧化物与氮的氧化物溶于水生成硫酸和硝酸的缘故。某次雨水的分析数据如下:Cl-=6.0 10-6mol/L Na+=3.0 10-6mol/L 则此次雨水的 pH大约为 A3 B4 C5 D6【提问】此题结合环保考查化学计算,我们根据什么建立解题思维?请讨论并推举一位同学解答。优秀学习资料 欢迎下载 经讨论,多数同学认为
10、应根据雨水中阴、阳离子所带负、正电荷守恒(溶液呈电中性)解析,并推举学生己解答如下:根据电荷守恒:pH=-lgH+=5-lg8 4 此题的正确答案为 B。学生己还认为例题 3 的解题关键是根据阴阳两极得失电子数相等从而找出关系式的。【板书】四、差量法【讲述】找出化学反应前后某种差量和造成这种差量的实质及其关系,列出比例式求解的方法,即为差量法。其差量可以是质量差、气体体积差、压强差等。【讨论】差量法的实质是什么?此法有哪些突出的优点?回忆、讨论,踊跃回答:差量法的实质是根据化学方程式计算的巧用。此法可有用呢。它最大的优点是:只要找出差量,就可求出各反应物消耗的量或各生成物生成的量。【投影】例题
11、 7 (TCE 199515)加热碳酸镁和氧化镁的混合物mg,使之完全反应,得剩余物 ng,则原混合物中氧化镁的质量分数为 优秀学习资料 欢迎下载 【提问】此题宜用差量法解析,哪位同学来解?学生庚解答:设 MgCO3 的质量为 x MgCO3 gO+CO2 混合物质量减少 应选 A。【投影】例题 8 150时,将 1L混合烃与 9L氧气混合,在密闭容器内充分燃烧,当恢复至 150,体积恒定时,容器内压强增大 8,则该混合烃的组成是 优秀学习资料 欢迎下载 A甲烷与乙烷体积比是 14 B丙炔与乙炔体积比是 14 C乙烯与丁烷体积比是 14 D乙烯与丁烯体积比是 14【讲解】此题宜运用差量法解析。
12、应注意:150时水呈气态,容器内压强增大 8即为气体物质的量增大 8。【提问】此题考查思维的灵活性及严密性,谁能将此题解出?认真审题,思考如何找出差量。学生辛在讨论中理清思路,举手上黑板解析:设此混合烃的平均分子组成为 CxHy 根据氢原子数判断,选项 A、B可排除。运用十字交叉法,推断 C、D中哪个选项符合题意?优秀学习资料 欢迎下载 此题正确答案为 D。【评价】解法甚好。运用差量法求出组成中平均氢原子数是 7.2,是解题关键。【板书】五、平均值法【讲述】平均值法是巧解方法,它也是一种重要的解题思维和解题 断 MA或 MB的取值范围,从而巧妙而快速地解出答案。【投影】例题 9 (MCE 19
13、98 20)由锌、铁、铝、镁四种金属中的两种组成的混合物 10 g 与足量的盐酸反应产生的氢气在标准状况下为11.2 L,则混合物中一定含有的金属是 A锌 B铁 C铝 D镁 倾听、思考,均认为是重要的思维方法和解题技能。不少同学已经做过例题 9,学生壬解答如下:此题可运用平均值法巧解。各金属跟盐酸反应的关系式分别为:ZnH2 Fe H2 2Al3H2 MgH2 若单独跟足量盐酸反应,生成 11.2LH2(标准状况)需各金属质量分别为:Zn32.5g;Fe28 g;Al9g;Mg 12g。其中只有铝的质量小于10g,其余均大于 10g,说明必含有的金属是铝。应选 C。优秀学习资料 欢迎下载【投影
14、】例题 10 含有杂质的乙烯 2.8 g,与氢气发生加成反应时,充分反应后用去氢气 0.25 g,则乙烯中所含杂质可能是 A乙炔 B1,3-丁二烯 C丙烷 D甲烷【提问】此题考查有机物分子式的确定,解析此题的思路是什么?读题,思考片刻,学生癸迅速解答出:此题可运用反应量平均值法解析,由于 2.8 g 纯乙烯加氢消耗氢气质量为 0.20g,已知 2.8g 样品气体加氢用去氢气 0.25g,说明 2.8g 杂质加氢消耗氢气质量必大于 0.25g。丙烷、甲烷不能发生加成反应。正确答案是 A。【评价】回答正确,很好。【投影】例题 11 现有某氯化物与氯化镁的混合物,取 3.8g 粉末完全溶于水后,与足
15、量的硝酸银溶液反应后得到 12.4 g 氯化银沉淀,则该混合物中的另一氯化物是 ALiCl BKCl CCaCl2 DAlCl3【讲解并提问】优秀学习资料 欢迎下载 若 3.8g 纯 MgCl2生成 AgCl 沉淀的质量为:说明 3.8g 纯净某氯化物所生成 AgCl 沉淀质量必大于 12.4 g。即 1molCl-所结合其它金属阳离子质量应小于 12 g(Mg2+质量)。因为 1molCl-所结合 Li+、K+、Ca2+Al3+质量分别为 7g、39g、20g、9g。所以 LiCl、AlCl3 为可能。此题应选 A、D,对吗?1999 年北京市化学会考曾考过此题,当时大部分同学运用平均值法解
16、析,计算的结果跟老师左侧表述相符,很多同学选 A、D。现听老师提出问题,立即活跃起来,并进行热烈的讨论。学生甲提出异议,认为选 A、D不正确。他认为 1molCl-结合 Li+、Al3+的质量小于 12g 并不是充分必要条件,还必须分别严密计算 3.8gLiCl、3.8gAlCl3 分别生成 AgCl 沉淀的质量是否大于 12.4g。3.8gLiCl生成 AgCl 沉淀质量为:3.8g lCl3生成 AgCl 沉淀质量为:优秀学习资料 欢迎下载 所以只有 A选项符合题意。【评价】此题既考查思维的敏捷性,又考查思维的严密性。我对甲表示赞许。很多同学表示“深受启发,应注意培养优良的思维品质”。【板
17、书】六、极值法【讲述】巧用数学极限知识进行化学计算的方法,即为极值法。请看例题 12。倾听、回忆数学极限概念,明确极值法即化学与数学极限运算的结合。【投影】例题 12 有一系列-氨基酸按如下特点排列:该同系列中所含碳元素的质量分数最大值接近 A32.0 B46.6 C85.7 D92.3 【提问】此题欲求 w(C)的最大值,明显为求极值问题,哪位同学解答此题?仔细审题,认真分析此一系列-氨基酸的结构特点。学生丙做如下解答:此题可以用极限法求碳元素质量分数的最大值。该同系列通式为:优秀学习资料 欢迎下载 若 n 正确答案为 C。【板书】七、十字交叉法【讲述】若用 A、B分别表示二元混合物两种组分
18、的量,混合物总量为 A+B(例如 mol)。若用 xa、xb 分别表示两组分的特性数量(例如分子量),x 表示混合物的特性数量(例如平均分子量)则有:十字交叉法是二元混合物(或组成)计算中的一种特殊方法,它由二元一次方程计算演变而成。若已知两组分量和这两个量的平均值,求这两个量的比例关系等,多可运用十字交叉法计算。【提问】使用十字交叉法的关键是必须符合二元一次方程关系。它多用于哪些计算?倾听,认真思考。明确运用十字交叉法计算的条件是能列出二元一次方程的,特别要注意避免不明化学涵义而滥用。经讨论后回答,十字交叉法多用于:优秀学习资料 欢迎下载 有关两种同位素原子个数比的计算。有关混合物组成及平均
19、式量的计算。有关混合烃组成的求算。有关某组分质量分数或溶液稀释的计算等。【投影】例题 13 (MCE 1999 4)已知自然界中铱有两种质量数分别为 191 和 193 的同位素,而铱的平均原子量为 192.22,这两种同位素的原子个数比应为 A3961 B6139 C11 D3911【提问】此题如何解能快速解出?学生丁抢答:此题可列二元一次方程求解,但运用十字交叉法最快捷:【评价】既快又正确,好!【投影】例题 14 (MCE 1997 26)一定量的乙醇在氧气不足的情况下燃烧,得到 CO、CO2和水的总质量为 27.6g,若其中水的质量为 10.8g,则 CO的质量是 A1.4g B2.2g
20、 C4.4g D在 2.1g 和 4.4g 之间 优秀学习资料 欢迎下载【讲解并板书】此题考查有机物的不完全燃烧,解析过程中可运用十字交叉法:(方法一)CO与 CO2总质量:27.6g-10.8g=16.8g 生成 CO、CO2共 0.2 mol 2=0.4 mol m(CO)=28 g/mol 0.05 mol=1.4 g 答案:A【提问】此题解法甚多,谁还有其他解法?仔细审题,找出思路。认真观看老师讲解的解题过程,怀着极大热情构思与老师不同的解法。学生乙提出另一种解法:(方法二)列关系式 C2H5OH 3H2O 1mol 54 g 优秀学习资料 欢迎下载 x 10.8g 解得 x=0.2m
21、ol 设 0.2 mol乙醇不充分燃烧,生成 CO、CO2的物质的量分别为 y、z 则 CO质量为:28g/mol 0.05 mol=1.4g 还有同学提出其他解法。【投影】例题 15 (MCE 1999 21)右图中横坐标表示完全燃烧时耗用可燃气体 X(X=A、B、C)的物质的量 n(X),纵坐标表示消耗 O2的物质的量 n(O2),A、B是两种可燃性气体,C是 A和 B图 6-1 的混合气体,则 C中 n(A)n(B)为 A21 B12 优秀学习资料 欢迎下载 C11 D任意比 仔细地观察图示,认真地分析数据,热烈地进行讨论。学生辛提出以下解法:分析图象可以看出:1molA完全燃烧消耗 0
22、.5 molO2 1molB 完全燃烧消耗 2 molO2 1molC(C是 A、B混合气)完全燃烧消耗 1molO2 可以利用 1mol 气体燃烧耗 O2进行十字交叉计算:应选 A。【提问】此题较全面地测试了观察能力、自学能力和思维能力。如何快速解出此题。【板书】八、讨论法【讲述】讨论法是一种发现思维的方法。解计算题时,若题设条件充分,则可直接计算求解;若题设条件不充分,则需采用讨论的方法,计算加推理,将题解出。【投影】例题 16 在 30mL量筒中充满 NO2和 O2的混合气体,倒立于水中使气体充分反应,最后剩余 5mL气体,求原混合气中氧气的体积是多少毫升?【讲解并提问】最后 5mL气体
23、可能是 O2,也可能是 NO,此题需用讨论法解析。哪位同学解答此题?优秀学习资料 欢迎下载 倾听,回忆,思考。认真阅读题目,思考最后剩余 5mL气体可能是 O2;也可能是 NO,若是 NO,则说明 NO2过量 15mL。学生丙提出解法(一):设 30mL原混合气中含 NO2、O2的体积分别为 x、y 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 原混合气体中氧气的体积可能是 10mL或 3mL。学生庚提出解法(二):设原混合气中氧气的体积为 y(mL)(1)设 O2过量:根据 4NO2+O2+2H2O=4HNO3,则 O2得电子数等于 NO2失电子数。(y-5)4=(30-y)1 解得 y=10(mL
24、)(2)若 NO2过量:4NO2+O2+2H2O=4HNO3 4y y 优秀学习资料 欢迎下载 3NO2+H2O=2HNO3+NO 5 因为在全部(30-y)mLNO2 中,有 5mLNO2 得电子转变为 NO,其余(30-y-5)mLNO2 都失电子转变为 HNO3。O2得电子数+(NO2 NO)时得电子数等于(NO2 HNO3)时失电子数。【评价】很好,解法(一)是讨论法结合方程组法。【评价】解法(二)根据得失电子守恒,利用阿伏加德罗定律转化信息,将体积数转化为物质的量简化计算。凡氧化还原反应,一般均可利用电子得失守恒法进行计算。无论解法(一)还是解法(二),由于题给条件不充分,均需结合讨
25、论法进行求算。4y+52=(30-y-5)1 解得 y=3(mL)原氧气体积可能为 10mL或 3mL【小结】以上逐一介绍了一些主要的化学计算的技能技巧。解题没有一成不变的方法模式。但从解决化学问题的基本步骤看,考生应建立一定的基本思维模式。“题示信息十基础知识十逻辑思维”就是这样一种思维模式,它还反映了解题的基本能力要求,所以有人称之为解题的“能力公式”。希望同学们建立解题的基本思维模式,深化基础,活化思维,优化素质,跳起来摘取智慧的果实。聆听并总结以下进行化学计算的基本步骤:(1)认真审题,挖掘题示信息。(2)灵活组合,运用基础知识。(3)充分思维,形成解题思路。优秀学习资料 欢迎下载(4
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