第3节 物质组成的表示和分析 第3课时（教学设计）化学沪教版2024九年级上册

第3节 物质组成的表示和分析 第3课时 依据化学式的计算 一、知识目标 1.能根据化学式进行物质组成的简单计算； 2.能根据相关标签或说明书辨识某些食品、药品的主要成分，并能比较、分析相应物质的含量； 3.能看懂某些商品标签或说明书上标示的物质成分及含量。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观上辨识商品标签、说明书中的物质成分和含量信息，并能从微观角度（化学式）理解这些数据的计算原理，建立“宏观-微观-符号”三重表征的思维方式，认识物质的多样性与统一性。 2.证据推理与模型认知：能基于化学式这一模型，通过计算（如相对分子质量、元素质量比、元素质量分数等）获取物质组成的定量证据，并运用这些证据对不同物质中的元素含量进行比较、分析和推理，解决生活中的实际问题。 3.科学探究与创新意识：能主动关注并探究食品、药品等商品标签中的科学信息，基于计算和比较，对商品成分及其含量提出有依据的判断或质疑，初步形成科学选购、合理使用的意识，体现科学知识在生活中的应用价值。 一、教学重点 1.能根据化学式进行物质组成的简单计算。 二、教学难点 1.能看懂某些商品标签或说明书上标示的物质成分及含量。 本节教学内容“依据化学式的计算”选自沪教版九年级化学教材第3章《物质构成的奥秘》第3节《物质组成的表示和分析》，是学生掌握了化学式书写与命名后，进行定量认识物质组成的关键环节。教材的编排体现了从定性到定量的科学认知发展路径，旨在帮助学生建立起“宏观-微观-符号”三重表征的化学思维方式。 从具体内容来看，教材以学生已知的化学式能表示元素的原子个数比为基础，通过“观察思考”栏目，以计算水中氢氧元素质量比为例，引导学生推导出计算元素质量比的方法，即利用相对原子质量和原子个数进行计算。继而，教材自然地引入“质量分数”这一核心概念，并以计算氧化铁中铁元素质量分数为例，清晰地展示了计算纯物质中某元素质量分数的数学模型和完整步骤。这部分内容是整个初中化学定量计算的基础，其掌握的熟练程度直接关系到后续化学方程式计算、溶液计算等知识的学习。 教材最显著的特点是其强烈的应用导向。它并非孤立地讲授计算技能，而是将计算置于真实的生产生活情境中。“学以致用”栏目通过比较碳酸氢铵和尿素两种氮肥的性价比，要求学生通过计算含氮量来做出科学决策，这不仅巩固了计算技能，更让学生深刻体会到化学计算在工农业生产中的实际价值，培养了“证据推理与模型认知”的核心素养。同时，“观念建构”栏目明确点出了化学式作为“连接宏观与微观的桥梁”这一核心功能，帮助学生从理论上升华对化学符号系统的认识，理解其如何简洁地表达宏观物质组成与微观粒子数量关系。 综上所述，本课时教材通过“概念建立-模型推导-实际应用-观念升华”的逻辑链条，将抽象的化学计算与具体的现实问题相结合，使学生在掌握基本计算技能的同时，发展定量研究的科学思维和解决实际问题的能力。 九年级的学生在学习本课时之前，已经初步掌握了元素符号、化学式的书写与含义，并理解了相对原子质量的概念，这为学习定量计算奠定了必要的基础。学生已经知道化学式可以表示物质的元素组成和原子个数比，但尚未系统学习如何将微观的原子个数关系转化为宏观的质量关系，这一者的转换既是本课的学习重点，也是学生需要突破的认知难点。 从认知能力和思维特点来看，九年级学生已具备一定的数学运算能力和逻辑推理能力，能够理解和运用比例、百分数等数学工具。然而，将化学问题抽象为数学模型，并灵活应用公式解决多变的实际情境，对他们而言仍是一个挑战。例如，在计算元素质量分数时，学生可能机械套用公式，却难以理解“相对分子质量”作为“一份”总质量的核心概念；在比较氮肥性价比的“学以致用”环节，部分学生可能止步于计算出氮元素质量，而难以自主建立起“成本-质量-效益”的综合分析模型。 此外，学生对于化学式计算的实际价值可能存在疑问，认为这只是数学练习。教材中精心设置的“标签辨识”、“肥效比较”等生活化、农业化的场景，正是为了激活学生的已有经验，克服对抽象计算的疏离感，让他们感受到化学知识在决策和判断中的真实力量。因此，教学的关键在于引导学生完成从“会计算”到“会用计算来解决真实问题”的跨越，在此过程中深化对“宏观-微观-符号”相联系这一化学核心思维方式的体验与认同。 教学环节一 新课导入 【展示】碳酸钙片说明书图片，重点标注 “主要成分：碳酸钙、规格：0.75g / 粒、每片中碳酸钙含量≥80%、用量：每日一次，一次 2 粒”。 【提问】同学们观察这份说明书，能算出每天服用 2 粒钙片补充的钙元素质量吗？ 【学生回答】不太清楚，需要知道碳酸钙中钙元素的含量。 【讲解】要解决这个问题，需要计算物质中元素的质量关系。化学式不仅能表示组成物质的各种元素，且清楚显示出所含元素的原子数之比，化学式能否告诉我们有关物质的组成元素之间质量关系的信息？今天我们就来学习根据化学式进行物质组成的简单计算，包括元素质量比、元素质量分数以及元素质量与物质质量的换算。 设计意图 1.创设真实情境：以学生熟悉的钙片标签导入，迅速拉近化学与生活的距离，激发探究欲望，让学生感受到学习内容的实用性和必要性。 2.提出问题，明确目标：通过“如何计算含钙量”的核心问题，引发认知冲突，使学生明确本课的学习目标和价值，为后续学习做好铺垫。 教学环节二 计算物质组成元素的质量比 【引入】化学式能体现元素的原子个数比，而元素的质量比与原子个数和相对原子质量有关。 【讲解】以水（H2O）为例，计算氢、氧元素质量比：①查出 H、O 元素的相对原子质量：H=1，O=16；②明确 H2O 中原子个数比：H:O=2:1；③计算H、O 元素的质量比：（1×2）:16=1:8。得出公式：元素质量比 = 各元素相对原子质量 × 原子个数之比。注意：结果约简成最简整数比。 【提问】参考例子，计算CO2中碳、氧两种元素的质量比。 【学生回答】①查出 C、O 元素的相对原子质量：C=12，O=16；②明确 CO2 中原子个数比：C:O=1:2；③计算C、O 元素的质量比：12:(16×2)=3:8。 【提问】试计算下列化合物各元素质量比: 1.碳酸钙 CaCO3： 2.硝酸铵 NH4NO3： 3.尿素 CO(NH2)2： 【学生回答】1.碳酸钙 CaCO3：m(Ca):m(C):m(O)=40:12:48=10:3:12； 2.硝酸铵 NH4NO3：m(N):m(H):m(O)=(14×2) :(1×4) :(16×3)=7:1:12； 3.尿素 CO(NH2)2：m(C):m(O):m(N):m(H)=12:16:28:4=3:4:7:1 【讲解】大家计算正确。注意同种元素在化学式中不相邻时，需合并原子个数，如硝酸铵（NH4NO3）中氮原子个数为 2。 【观察思考】36g水中含有多少克氢元素，多少克氧元素？从分析水的化学式中含氢、氧元素的质量占总质量的比例入手，试着进行计算。 【学生回答】m（H）：m（O）=2：16=1：8 氢元素占 1/9，氧元素占 8/9 m（H）= 36g × 1/9 = 4g m（O）= 36g × 8/9 =32g 【展示题目】典例：某氮的氧化物中，氮、氧元素的质量比为7：16，该氧化物的化学式为 。 【学生回答】NO2。设氮的氧化物化学式为NxOy，m(N): m(O) ＝(14x) : (16y)＝7 : 16，x : y＝1 : 2，所以该氧化物的化学式为NO2。 【提问】为什么设化学式为 NxOy？比例式的依据是什么？ 【学生回答】因为不知道原子个数比，用未知数表示；依据是元素质量比等于相对原子质量 × 原子个数之比。 设计意图 1.搭建认知阶梯：引导学生从已知的“原子个数比”自然过渡到未知的“元素质量比”，利用相对原子质量搭建计算的桥梁，符合学生的认知规律。 2.示范与模仿：通过教师示范、学生模仿练习（CO₂）的过程，让学生亲身经历计算过程，初步巩固计算技能，培养运用公式解决问题的能力。 教学环节三 计算物质中某元素的质量分数 【引入】元素质量分数是某元素质量占物质总质量的比例，是衡量元素含量的重要指标。 【讲解】以 H2O 为例，计算氢元素质量分数：①公式：某元素质量分数 =（该元素相对原子质量 × 原子个数 / 化合物相对分子质量）×100%；②计算：×100%≈11.1%。注意：质量分数用百分数表示。 【提问】计算：Fe2O3 中铁元素的质量分数。 【学生回答】Fe2O3中铁元素的质量分数=×100%=×100%=70% 【讲解】正确。注意相对分子质量是各元素相对原子质量 × 原子个数的总和，计算时要准确无误。 【提问】计算：（1）CaCO3中钙元素的质量分数；（2）NH4NO3中氮元素的质量分数。 【学生回答】（1）CaCO3中钙元素的质量分数=×100%=40%； （2） NH4NO3中氮元素的质量分数=×100%=35%。 【观念建构】化学符号是学习化学知识和研究交流化学科学技术的专门工具，是人们理解物质的组成和变化最贴切、最丰富的符号系统，能从微观层面科学、简明地表达宏观物质及其变化规律，成为连接宏观与微观的桥梁。例如，元素符号既能表示一种元素，也能表示该元素的一个原子；化学式既能表示一种物质，也能表示该物质的一个分子和分子中的原子数目之比。 【展示题目】典例：下列含碳化合物中碳元素的质量分数的大小顺序为 。 ① CH4 ② C2H2 ③ C2H4 【学生回答】② > ③ > ①。分别计算：①CH4中 C%=12/16×100%=75%；②C2H2中 C%=（12×2）/26×100%≈92.3%；③C2H4中 C%=（12×2）/28×100%≈85.7%；得出顺序：C2H2＞C2H4＞CH4。 【提问】有没有更简便的方法比较？ 【学生回答】碳氢原子个数比越大，碳元素质量分数越高。 设计意图 1.模型认知：引导学生从具体的计算实例中抽象出计算“质量分数”的通用数学模型，培养其模型建构与应用的素养。 2.技能强化：通过再次练习（CaCO3），巩固计算步骤，确保学生掌握核心计算方法。 教学环节四 元素质量与物质质量的换算 【引入】知道物质质量和元素质量分数，可计算元素质量；反之，知道元素质量也可求物质质量。 【讲解】公式：某元素质量 = 化合物质量 × 该元素质量分数。以 36g H2O 中氧元素质量为例：m(O)＝ m(H2O)×O元素的质量分数＝ 36g×＝ 32g。 【过渡】现在，我们拥有了破解钙片标签密码的全部工具。让我们回到课堂开始时的问题。 【提问】0.75g的碳酸钙中，含有多少克钙元素？ 【学生回答】m(Ca) = m(CaCO3) ××100%= 0.75g × 40% = 0.3g。 【提问】0.75g的钙片（碳酸钙含量≥80%）中，含有多少克钙元素？ 【学生回答】首先计算碳酸钙的质量：m(CaCO3) = 0.75g × 80% = 0.6g。 再计算钙元素质量：m(Ca) = 0.6g × 40% = 0.24g = 240mg。 因此，每日服用2粒，摄入钙元素质量为：240mg × 2 = 480mg。 【讲解】看，通过计算，我们成功解读了商品标签上隐含的信息。化学计算就是这样服务于我们的生活。 【学以致用】某地氮肥的销售价格为：碳酸氢铵（NH4HCO3）550元/吨，尿素［CO(NH2)2］2800元/吨。某农民各用1000元钱购买两种氮肥，哪种氮肥中氮元素的质量较大？ 【学生回答】步骤：①计算 1000 元购买的质量：m(碳酸氢铵)=1000元÷550元/吨≈1.818 吨，m(尿素)=1000元÷2800元/吨≈0.357 吨；②计算氮元素质量分数：碳酸氢铵中氮元素的质量分数 =×100% ≈17.72%，尿素中氮元素的质量分数 =×100% ≈46.67%；③计算氮元素质量：碳酸氢铵中的m(N)=1.818吨×17.72%≈0.322 吨，尿素中的m(N)=0.357吨×46.67%≈0.166 吨；④结论：碳酸氢铵含氮量更高。 【讲解】公式：化合物质量 = 某元素质量 ÷ 该元素质量分数。以计算含钙元素0.5g的CaCO3的质量为例：CaCO3的质量＝0.5g ÷=1.25g。 【展示题目】典例：计算60gNH4NO3中含有的氮的质量。 【学生回答】21g。m(N)＝ m(NH4NO3)×N元素的质量分数＝ 60g×35％＝ 21g，60gNH4NO3中含有的氮的质量为21g。 设计意图 1.回归情境，解决问题：首尾呼应，运用所学知识解决导入时提出的真实问题，让学生获得学以致用的成就感，深刻体会化学的价值。 2.能力提升：通过逆向推导化学式的例题，培养学生逆向思维和综合分析的能力，提升思维深度。 3.生活实践：结合农业生产中的氮肥选择问题，让学生感受化学计算在实际决策中的作用。 4.综合训练：整合质量计算、质量分数、元素质量换算等知识点，提升综合应用能力。 第3节 物质组成的表示和分析（第3课时） 一、依据化学式的计算 1.计算物质组成元素的质量比 公式：元素质量比 =（相对原子质量 × 原子个数）之比 示例：H₂O 中 H:O =（1×2）:16 = 1:8 CO₂中 C:O = 12:（16×2）= 3:8 2.计算物质中某元素的质量分数 公式：某元素质量分数=×100% 示例：H₂O 中 H% = ×100%≈11.1% Fe₂O₃中 Fe% =××100% = 70% 3.元素质量与物质质量的换算 公式：某元素质量 = 化合物质量 × 该元素质量分数 化合物质量 = 某元素质量 ÷ 该元素质量分数 示例：36g H₂O 中 O 质量 = 36g×= 32g 含钙 0.5g 的 CaCO₃质量 = 0.5g÷40% = 1.25g 1.花椒麻素(C16H25NO)是花椒呈麻味的主要成分，下列关于花椒麻素的说法正确的是（ ） A．含有NO分子 B．碳、氧元素的质量比为16：1 C．氢元素的质量分数最大 D．由四种元素组成 2.冬季，汽车水箱中常加入防冻液乙二醇，其分子结构模型如图。请回答： （1）乙二醇的化学式为____________。 （2）乙二醇中碳、氢、氧元素的质量比为____________（填最简整数比）。 （3）乙二醇中氧元素的质量分数为 （结果精确到0.1%）。 3.阿奇霉素（相对分子质量为748）对治疗儿童支原体肺炎有一定疗效。请据图回答问题： （1）阿奇霉素中氢、氮两种元素的质量比为_______。 （2）______g阿奇霉素中含36 g氢元素。 （3）阿奇霉素中氮元素的质量分数为________（结果精确到0.1%）。 本课时的教学较好地达成了预设目标，通过“钙片含钙量计算”这一真实情境导入，成功激发了学生的学习兴趣，使其认识到化学计算的实用价值。在教学过程中，引导学生从已知的“原子个数比”逐步推导至“元素质量比”和“质量分数”，搭建了合理的认知阶梯，多数学生能掌握基础计算技能。课堂设计的“学以致用”环节，如比较氮肥肥效，有效培养了学生基于证据进行决策的核心素养。然而，部分学生在逆向推导化学式以及处理含有杂质的复杂计算时仍显吃力，这反映出学生在模型迁移应用和综合分析能力上尚有欠缺。后续教学需进一步增加变式练习，强化从化学视角分析实际问题的思维训练，帮助学生更好地贯通宏观现象、微观本质与符号表征之间的联系。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$