资源简介

课题3 溶质的质量分数
第2课时 化学方程式与溶液的综合计算
一、知识目标
1．进一步加深对溶质质量分数概念的理解，能熟练运用溶质质量分数的计算公式进行简单计算。
2．掌握根据化学方程式进行溶质质量分数有关计算的方法，能准确找出化学反应中溶质的质量和溶液的质量。
3．学会运用质量守恒法计算反应后溶液的质量。
二、核心素养目标
1．宏观辨识与微观探析：能从宏观上认识溶液中化学反应的现象和结果，从微观上理解溶质在反应中的作用，明确代入化学方程式计算的是溶质质量。
2．证据推理与模型认知：通过对化学方程式与溶液计算的实例分析，建立相关计算模型，依据数据进行合理推理和计算。
3．科学探究与创新意识：在解决实际问题的过程中，探究不同类型溶液反应的计算方法，培养创新思维和解决问题的能力。
一、教学重点
根据化学方程式进行溶质质量分数的计算，运用质量守恒法计算反应后溶液的质量
二、教学难点
准确分析溶液中的溶质以及化学反应中各物质的质量关系，正确运用化学方程式和质量守恒定律进行综合计算
本节教学内容出自人教版2024年版九年级化学下册第九单元课题3《溶质的质量分数》（第2课时）。溶质的质量分数是在学生学习了溶液的形成、溶解度等知识的基础上展开的，它是对溶液组成的一种定量表示，在生产、生活和科学研究中有着广泛的应用。本课时内容不仅是对溶质质量分数概念的进一步深化和应用，还涉及到根据化学方程式进行溶质质量分数的计算，是初中化学计算的重要组成部分，对学生化学计算能力的提升和化学思维的培养具有重要意义。 教材通过多个实例，如硫酸与锌的反应、过氧化氢分解制氧气、铁与硫酸铜的反应等，引导学生逐步掌握简单计算和综合计算的方法。在综合计算部分，引入了质量守恒法来计算溶液质量，使学生对化学反应中物质的质量关系有更深入的理解。教材的编排注重理论与实际相结合，通过典型范例和变式练习，帮助学生巩固所学知识，提高解决实际问题的能力。
学生在之前的化学学习中已经具备了一定的化学基础知识，如化学方程式的书写、溶液的组成等。在思维上，学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，对于直观、具体的事物容易理解，但对于较为复杂的化学计算和抽象的概念理解起来有一定的难度。 在学习溶质质量分数的计算时，学生可能会遇到以下困难：一是不能准确判断溶质和溶液的成分，导致计算错误；二是在将化学方程式与溶液计算相结合时，不能正确代入溶质的质量进行计算；三是对于质量守恒法计算反应后溶液的质量理解不透彻。 基于以上学情，在教学过程中，教师应充分利用教材中的例题和练习，引导学生逐步掌握计算方法和技巧。通过生动形象的实例和直观的演示，帮助学生理解抽象的概念。同时，要注重培养学生的思维能力和解题能力，鼓励学生积极思考、大胆尝试，提高学生解决实际问题的能力。此外，还应关注学生的个体差异，对于学习困难的学生给予更多的指导和帮助。
教学环节一 新课导入
【展示生活实例】同学们，在日常生活中，我们经常会接触到各种各样的溶液，比如生病时喝的药水、用的消毒酒精，还有农业上用来选种的食盐水等等。这些溶液的浓度不同，所起到的作用也不一样。就拿消毒酒精来说，医用消毒酒精的浓度一般是 75%，这个浓度的酒精消毒效果最佳，如果浓度不对，消毒效果就会大打折扣。那大家有没有想过，这些溶液的浓度是怎么计算出来的呢？
【提出问题引导思考】现在，老师再给大家举个例子。假如我们在实验室里，把两种物质放在溶液中让它们发生化学反应，反应结束后，我们怎么去求相关物质的溶质质量分数呢？比如说，在工业上用硫酸和锌反应来制取氢气，当一定质量的硫酸溶液和锌恰好完全反应后，我们怎么算出硫酸溶液中溶质的质量分数呢？这就是我们今天要一起探讨的问题。
设计意图
1.激发学生兴趣：从学生熟悉的生活场景入手，如药水、消毒酒精、食盐水等，让学生感受到化学就在身边，提高学生对化学学习的兴趣和亲近感，使他们更愿意参与到课堂讨论中来。
2.联系生活实际：通过介绍不同浓度溶液的作用，如消毒酒精浓度对消毒效果的影响，让学生明白溶质质量分数在实际生活中的重要性，增强学生对化学知识实用性的认识。
3.引发思考，导入新课：提出在溶液中发生化学反应后求溶质质量分数的问题，自然地引出本节课的主题——化学方程式与溶液的综合计算，让学生带着问题去学习，明确学习目标，提高学习的主动性和积极性。
教学环节二 化学方程式与溶液的简单计算
活动一：引入化学方程式与溶液简单计算的概念
【引入】同学们，在化学世界里，很多反应都是在溶液中进行的。那当两种物质在溶液中发生化学反应时，我们如何去求相关物质的溶质质量分数呢？这就是我们今天要探讨的问题。就好比我们生活中制作饮料，不同成分的比例会影响饮料的口感，在化学溶液反应中，溶质质量分数也起着关键作用。
【问题】大家思考一下，在溶液反应里，真正参与反应的是溶质还是溶剂呢？
【学生思考】学生思考后回答，大多数会认识到是溶质参加反应，溶剂通常不参与反应。
【讲解】评价并强调：非常正确，大多数在溶液中进行的反应，其实质是溶质参加反应，溶剂通常不参与反应。所以我们在代入化学方程式中计算的物质的质量应是溶质的质量。
设计意图
通过生活中制作饮料的例子引入，让学生更容易理解溶液反应中溶质质量分数的重要性。提出问题引导学生思考，明确代入化学方程式计算的是溶质质量，为后续计算奠定基础。
活动二：例题讲解与计算方法学习
【问题】我们来看【例1】，某硫酸溶液恰好与锌完全反应。这种硫酸溶液中溶质的质量分数是多少？大家先思考一下，这里的溶质是什么，涉及的化学方程式是什么？
【学生思考】学生回答溶质是硫酸，化学方程式为。
【讲解】我们来详细解这道题。设硫酸溶液中溶质的质量为。
根据化学方程式的比例关系：，解得。
溶质的质量分数 = 。
答：这种稀硫酸中溶质的质量分数为。
设计意图
通过具体例题，引导学生分析溶质和化学方程式，详细讲解解题步骤，让学生掌握根据化学方程式计算溶质质量分数的方法。
【对应训练1】实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰混合来制取氧气，待过氧化氢完全分解后，收集到氧气，则该过氧化氢溶液的溶质质量分数是多少？
【学生回答】设该过氧化氢溶液中溶质的质量为。
，解得。
溶质质量分数 = 。
答：该过氧化氢溶液的溶质质量分数为。
【讲解】先根据化学方程式列出比例式，求出过氧化氢溶质的质量，再计算溶质质量分数。
教学环节三 化学方程式与溶液的综合计算
活动一：引入质量守恒法计算反应后溶液质量
【引入】在一些更复杂的溶液反应中，我们不仅要计算溶质质量分数，还需要考虑反应后溶液的质量。这就需要用到质量守恒法。
【问题】大家思考一下，质量守恒法在计算反应后溶液质量时是如何应用的呢？
【学生思考】学生可能不太能准确回答，教师引导。
【讲解】质量守恒法：溶液质量 = ，其中表示反应前物质质量总和，表示生成沉淀的质量，表示生成气体的质量，表示不参与反应的不溶性杂质质量。我们通过具体例子来理解。
设计意图
引入质量守恒法计算反应后溶液质量的概念，通过问题引导学生思考，为后续例题讲解做铺垫。
活动二：综合计算例题讲解
【问题】我们来看【例3】，《天工开物》记述：“烧铁器淬于胆矾水中，即成铜色也”，其中蕴含的化学原理主要是铁与硫酸铜反应。兴趣小组根据其中的原理进行了如下实验。向硫酸铜溶液中加入铁粉，所得实验数据如图所示。计算恰好完全反应时，所得溶液中溶质的质量分数？大家先思考一下，这里的溶质是什么，溶液是什么？
【学生思考】学生回答溶质是硫酸亚铁，溶液是反应后除去沉淀（铜）的溶液。
【讲解】解：设生成的质量为，生成的质量为。
，解得；
，解得。
恰好完全反应时，所得溶液中溶质的质量分数为。
答：所得溶液中溶质的质量分数为。
设计意图
通过具体的古籍记载转化为化学问题，激发学生的学习兴趣。引导学生分析溶质和溶液，详细讲解综合计算的步骤，让学生掌握利用质量守恒法计算反应后溶液中溶质质量分数的方法。
【对应训练1】称取铜锌混合物置于烧杯中，慢慢加入稀硫酸使其充分反应，直至固体质量不再减小为止，此时用去稀硫酸，剩余固体。请计算反应后所得溶液的溶质质量分数。
【学生回答】混合物中锌的质量为。
设生成硫酸锌的质量为，生成氢气的质量为。
，解得；
，解得。
反应后所得溶液的质量为。
则所得溶液的溶质质量分数为。
答：反应后所得溶液的溶质质量分数为。
【讲解】先计算出锌的质量，再根据化学方程式求出硫酸锌和氢气的质量，最后根据质量守恒法计算反应后溶液质量，进而求出溶质质量分数。
课题3 溶质的质量分数
一、化学方程式与溶液的简单计算
代入化学方程式计算的是溶质质量
例题讲解
二、化学方程式与溶液的综合计算
确定所得溶液溶质，用化学方程式求溶质质量
质量守恒法计算溶液质量
溶液质量=反应物质量-沉淀质量
溶液质量=反应物质量-气体质量
例题讲解
1.在测定某碳酸钠样品（含少量氯化钠）的纯度实验时，小明取一定质量的样品放入烧杯中，加入氯化钙溶液反应（反应的化学方程式为Na2CO3＋CaCl2 = CaCO3↓＋2NaCl）后过滤，实验过程和数据如图所示。
计算所用氯化钙溶液中溶质的质量分数。
【答案】解：生成沉淀的质量为23g+222g-225g=20g
设所用氯化钙溶液中溶质的质量为 x 。
Na2CO3＋CaCl2 CaCO3↓＋2NaCl
111 100
x 　 20g
＝ x ＝22.2g
所用氯化钙溶液中溶质的质量分数＝ ×100％＝10％。
【解析】本题需根据图中数据先求出碳酸钙的质量，再根据化学方程式找出氯化钙与碳酸钙沉淀的质量关系，求出氯化钙的质量，最后根据氯化钙溶液质量计算其溶质质量分数。
2.学习小组用一瓶长久放置、标签标示溶质质量分数为 5% 的过氧化氢溶液制取氧气，并用如图所示方法测定实验产生氧气的质量。请完成下列分析及计算：
（1）二氧化锰在反应前后的质量________。
（2）实验产生氧气的质量是________g。
（3）通过计算说明实验所用过氧化氢溶液中溶质质量分数与标签标示的5%是否一致。
【答案】（1）不变 （2）1.6 （3）不一致
【解析】（1）二氧化锰在过氧化氢分解反应中作催化剂，催化剂在化学反应前后质量和化学性质都不变，所以二氧化锰在反应前后的质量不变。
根据质量守恒定律，反应前后物质的总质量不变。通过测量反应前后装置及物质的总质量，其质量差就是生成氧气的质量，所以实验产生氧气的质量是1.6g。
加入过氧化氢溶液的质量为。
设生成氧气需要过氧化氢的质量为。
，解得。
所用过氧化氢溶液中溶质质量分数为。
答：所用过氧化氢溶液中溶质质量分数与标签标示的不一致。
在本次教学中，通过多个实例详细讲解了溶质质量分数的简单计算和综合计算，学生对根据化学方程式进行溶质质量分数的计算有了更深入的理解。但在教学过程中，也发现部分学生对质量守恒法求溶液质量的理解存在困难，在今后的教学中应加强这方面的练习和指导。同时，在讲解例题时，可以更加注重引导学生分析题目中的关键信息，培养学生的解题思路和方法。另外，对于课堂练习的反馈，可以更加及时和详细，让学生能及时了解自己的学习情况，调整学习策略。

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