高中化學(xué)《有關(guān)化學(xué)方程式的計算》教案

　　第二課時(shí)

　　［復習提問(wèn)］解關(guān)于化學(xué)方程式的計算問(wèn)題的一般步驟有哪些？解過(guò)量計算問(wèn)題的基本特點(diǎn)有哪些？ 解過(guò)量計算問(wèn)題的一般步驟是什么？

　�。凵�］回憶并回答（回答內容略）

　　［導入新課］在實(shí)際生產(chǎn)或科學(xué)實(shí)驗中，不僅存在所投物料是否過(guò)量的問(wèn)題，而且往往從原料到最終產(chǎn)物，一般都不是一步完成的，中間需經(jīng)過(guò)多個(gè)連續的反應過(guò)程，像這樣的連續反應，我們稱(chēng)之為多步反應。工業(yè)上如制硫酸、硝酸、乙醇（酒精）等許多過(guò)程都是經(jīng)多步反應實(shí)現的，本節課討論的主要話(huà)題就是關(guān)于多步反應的計算。

　　［板書(shū)］三、多步反應計算

　�。蹘煟莺徒鉀Q過(guò)量計算問(wèn)題類(lèi)似，我們還是通過(guò)典型例題的分析來(lái)總結解多步反應計算問(wèn)題的基本方法和步驟。

　　［投影顯示］[例3] 用CO還原5.0 g某赤鐵礦石（主要成分為Fe2O3，雜質(zhì)不參加反應）樣品，生成的CO2再跟過(guò)量的石灰水反應，得到6.8 g沉淀，求赤鐵礦石中Fe2O3的質(zhì)量分數。

　�。凵�］閱讀題目，思考如何下手解決問(wèn)題。

　　［引導］很顯然，這是一個(gè)多步反應問(wèn)題，要想求出赤鐵礦中Fe2O3的質(zhì)量分數，應先搞清楚整個(gè)過(guò)程都發(fā)生了哪些反應。

　�。凵�］思考，寫(xiě)出所涉及的兩個(gè)化學(xué)反應方程式。

　　Fe2O3+3CO=====2Fe+3CO2

　　CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O

　�。蹘煟菹旅嫖覀兎殖伤膫�(gè)小組進(jìn)行討論，把你們討論的解決方案總結出來(lái)。

　�。凵�］進(jìn)行分組討論，最后基本上得到兩種方案，分別由兩個(gè)學(xué)生代表陳述。

　　方案之一：逆推法

　　設通入澄清石灰水中的CO2的質(zhì)量為x，則由方程式：

　　CO2+Ca(OH)2====CaCO3↓+H2O

　　44 100

　　x 6.8

　　得 解得x=2.992 g

　　再設被CO還原的Fe2O3的質(zhì)量為y，則由方程式

　　Fe2O3+3CO======2Fe+3CO2

　　160 3×44

　　y 2.992 g

　　得 解得y=3.6 g

　　所以w(Fe2O3)= =72%

　　方案之二：根據兩步反應的化學(xué)方程式，用CO2作“中介”得出下列關(guān)系：

　　Fe2O3——3CO2——3CaCO3

　　即Fe2O3——3CaCO3

　　160 3×100

　　m(Fe2O3) 6.8 g

　　所以m(Fe2O3)= =3.6 g

　　則w(Fe2O3)= ×100%=72%

　�。蹘煟菰u講討論結果，大家不難看出兩種方案中第一種計算起來(lái)比較麻煩，而第二種方案則簡(jiǎn)單明了，充分利用反應過(guò)程中各物質(zhì)之間的量的關(guān)系，實(shí)現了從已知量和待求量之間的直接對話(huà)，這就叫關(guān)系式法，它是解決多步反應計算的一種好方法。下邊就請同學(xué)們尤其是剛才用方案一思考的同學(xué)們把例題3用關(guān)系式法規范地解在練習本上，并從中體會(huì )并總結解多步反應計算題的一般步驟。

　�。凵�］在練習本上規范地練習，并歸納總結用關(guān)系式法解多步反應的一般步驟，一位同學(xué)舉手回答（內容見(jiàn)板書(shū)）

　�。蹘煟輳膶W(xué)生的回答中整理板書(shū)內容

　�。郯鍟�(shū)］用關(guān)系式法解多步反應計算的一般步驟：

　　1. 寫(xiě)出各步反應的化學(xué)方程式；

　　2. 根據化學(xué)方程式找出可以作為中介的物質(zhì)，并確定最初反應物、中介物質(zhì)、最終生成物之間的量的關(guān)系；

　　3. 確定最初反應物和最終生成物之間的量的關(guān)系；

　　4. 根據所確定的最初反應物和最終生成物之間的`量的關(guān)系和已知條件進(jìn)行計算。

　　［提示］利用關(guān)系式法解多步反應的關(guān)鍵是正確建立已知量、未知量之間的物質(zhì)的量或質(zhì)量的比例關(guān)系。

　　［投影顯示］例4. 工業(yè)上制硫酸的主要反應如下：

　　4FeS2+11O2====2Fe2O3+8SO2

　　2SO2+O2===========2SO3

　　SO3+H2O==== H2SO4

　　煅燒2.5 t含85% FeS2的黃鐵礦石（雜質(zhì)不參加反應）時(shí)，FeS2中的S有5.0%損失而混入爐渣，計算可制得98%硫酸的質(zhì)量。

　�。蹘煟葸@里提醒大家一點(diǎn)，FeS2中的S有5.0%損失也就相當于FeS2有5.0%損失。下邊大家還是分小組討論，開(kāi)動(dòng)腦筋，想一想如何利用關(guān)系式法來(lái)解決這一工業(yè)問(wèn)題。

　�。凵�］展開(kāi)熱烈的討論，各抒己見(jiàn)，最后大致還是得到兩種方案。

　　方案之一，先找關(guān)系式，根據題意列化學(xué)方程式，可得如下關(guān)系

　　FeS2——2SO2——2SO3——2H2SO4

　　即FeS2 ~ 2H2SO4

　　120 2×98

　　2.5 t×85%×95% m(98% H2SO4)98%

　　得m(98%H2SO4)=

　　故可制得98%硫酸3.4 t。

　　方案之二在找關(guān)系式時(shí)，根據S元素在反應前后是守恒的，即由FeS2 2H2SO4可以直接變?yōu)椹S——H2SO4

　　由于有5.0%的S損失，2.5 t含85%FeS2的黃鐵礦石中參加反應的S的質(zhì)量為

　　m(S)=m(FeS2) w(S)

　　=2.5 t×85%× ×95%

　　=1.08 t

　　則由S ～ H2SO4

　　32 98

　　1.08 t m(98% H2SO4)98%

　　得m(98% H2SO4)= =3.4 t

　　故可制得98%硫酸3.4 t。

　�。蹘煟菰u價(jià)兩種方案：兩種方案都能比較方便地找到最初反應物和最終生成物之間的直接關(guān)系，從而使問(wèn)題簡(jiǎn)單地得到解決，我們還是要求同學(xué)們在下邊練習時(shí)注意解題格式的規范化。

　�。垩a充說(shuō)明］在進(jìn)行多步反應計算時(shí)，往往還需要搞清楚以下幾個(gè)關(guān)系：

　　1. 原料的利用率（或轉化率）（%）

　　=

　　2. 產(chǎn)物產(chǎn)率（%）=

　　3. 已知中間產(chǎn)物的損耗量（或轉化率、利用率）都可歸為起始原料的損耗量（或轉化率、利用率）

　　4. 元素的損失率====該化合物的損失率

　　［投影練習］某合成氨廠(chǎng)，日生產(chǎn)能力為30噸，現以NH3為原料生產(chǎn)NH4NO3，若硝酸車(chē)間的原料轉化率為92%，氨被吸收為NH4NO3的吸收率為98%，則硝酸車(chē)間日生產(chǎn)能力應為多少?lài)嵅藕侠恚?/p>

　�。劢馕觯�設日產(chǎn)HNO3的質(zhì)量為x,NH3用于生產(chǎn)HNO3的質(zhì)量為35 t-y

　　由各步反應方程式得氨氧化制HNO3的關(guān)系為：

　　NH3～NO～NO2～HNO3

　　17 63

　　y92% x

　　y=

　　用于被HNO3吸收的NH3的質(zhì)量為

　　30 t-y=30 t-

　　由NH3+HNO3===== NH4NO3

　　17 63

　�。�30 t- ）×98% x

　　得［30 t-17x/(63×92%)］98%=

　　解之得x=52.76 t

　　［答案］硝酸車(chē)間日生產(chǎn)能力為52.76 t才合理。

　�。郾竟澬〗Y］本節課我們重點(diǎn)討論的是關(guān)于多步反應的計算，通過(guò)討論和比較，得出關(guān)系式法是解決多步反應計算的一種較好的方法。具體地在找關(guān)系式時(shí)，一方面可以根據各步反應中反映出的各物質(zhì)的物質(zhì)的量或質(zhì)量的關(guān)系，如例3；也可以根據某元素原子的物質(zhì)的量守恒規律，找出起始物與終態(tài)物的關(guān)系，如例4。

　　［布置作業(yè)］P26二、4、5

　　●板書(shū)設計

　　三、多步反應計算

　　用關(guān)系式法解多步反應計算的一般步驟

　　1. 寫(xiě)出各步反應的化學(xué)方程式；

　　2. 根據化學(xué)方程式找出可以作為中介的物質(zhì)，并確定最初反應物、中介物質(zhì)、最終生成物之間的量的關(guān)系；

　　3. 確定最初反應物和最終生成物之間的量的關(guān)系；

　　4. 根據所確定的最初反應物和最終生成物之間的量的關(guān)系和已知條件進(jìn)行計算。

　　●教學(xué)說(shuō)明

　　多步反應計算的基本解法就是關(guān)系式法，為了得出這種方法以及展示這種方法的優(yōu)越性，在教學(xué)中讓學(xué)生進(jìn)行分組討論，充分發(fā)揮同學(xué)們的想象力、創(chuàng )造力，然后得出兩種比較典型的方案，將這兩種方案進(jìn)行比較，自然地得出結論：還是利用關(guān)系式法解決簡(jiǎn)單。既解決了問(wèn)題，又增強了學(xué)生的分析問(wèn)題能力。

　　參考練習

　　1．用黃鐵礦制取硫酸，再用硫酸制取化肥硫酸銨。燃燒含FeS2為80％的黃鐵礦75 t，生產(chǎn)出79．2 t硫酸銨。若在制取硫酸銨時(shí)硫酸的利用率為90％。則用黃鐵礦制取硫酸時(shí)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，再向溶液中通人適量的C12，充分反應后，反應過(guò)程中被還原的C12的質(zhì)量是多少?

　　答案：21.3 g

　　3．C02和NO的混合氣體30 mL，反復緩緩通過(guò)足量的Na2O2后，發(fā)生化學(xué)反應(假設不生成N2O4)：

　　2CO2+2Na2O2======2Na2CO3+02

　　反應后氣體體積變?yōu)?5 mL(溫度、壓強相同)，則原混合氣體中CO2和NO的體積比可能是( )

　�、賚：l ②2：l ③2：3 ④5：4

　　A．①② B.②③ C．①②④ D．①②③④備課資料

　　在有關(guān)礦石的計算中，常出現這樣三個(gè)概念：礦石的損失率、礦石中化合物的損失率、礦石中某元素的損失率，三者的涵義不完全相同，但它們有著(zhù)本質(zhì)的、必然的定量關(guān)系．下面通過(guò)汁算說(shuō)明它們的關(guān)系：

　　題目：某黃鐵礦含FeS2 x％，在反應中損失硫y％，試求：FeS2的損失率、礦石的損失率各是多少？

　　解：設礦石的質(zhì)量為m t，則FeS2的質(zhì)量為mx％，硫的質(zhì)量為m ×x％= mx%t。

　　損失硫的質(zhì)量= ×m×x％×y％t；

　　損失FeS2的質(zhì)量= =

　　損失礦石的質(zhì)量= my%t。

　　因此有：FeS2的損失率=[(mx％y％)／(mx％)]×100％=y％；

　　礦石的損失率=(my％)／m=y％。

　　從上述計算中可知：礦石的損失率、礦石中化合物的損失率、礦石中某元素的損失率三者的數值是相等的,在計算中完全可以代換。

　　綜合能力訓練

　　1．在一定條件下，將m體積NO和n體積O2同時(shí)通人倒立于水中且盛滿(mǎn)水的容器內。充分反應后，容器內殘留m／2體積的氣體，該氣體與空氣接觸后變?yōu)榧t棕色。則m與n的比( )

　　A．3：2 B．2: 3 C．8：3 D．3：8

　　答案：C

　　2．為消除NO、NO2對大氣污染，常用堿液吸收其混合氣。a mol NO2和b mol NO組成的混合氣體,用NaOH溶液使其完全吸收,無(wú)氣體剩余�，F有濃度為c molL-1 NaOH溶液,則需此NaOH溶液的體積是( )

　　A．a(chǎn)／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％的黃鐵礦煅燒時(shí)損失FeS2 lO％，S02轉化為S03的轉化率為96％， S03的吸收率為95％，可生產(chǎn)98％的硫酸多少?lài)?

　　解法一：關(guān)系式法：

　　FeS2 ~ 2H2S04

　　120 t 196 t

　　200 t×75％×(1—10％)×96％×95％ 98％x

　　解得x=205．2 t。

　　解法二：守恒法

　　設生成98％的硫酸x噸，由硫元素守恒得；

　　200 t×75％×(1一l0％)×96％×95％× =98％x× ，

　　x=205．2 t。

　　答案：205．2

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