第二单元 溶液组成的定量研究 第2课时（教学设计） 化学苏教版2019必修第一册

该高中化学教学设计聚焦溶液组成定量分析与化学反应计量关系，通过实验室标签损坏、化工生产实例导入，衔接物质的量及浓度前序知识，搭建从实际问题到理论计算的学习支架。 特色在于融合科学探究与实践、证据推理与模型认知，以酸碱中和计算推导、物质的量知识网络构建为例，强调计算规范，含对应训练与板书设计，助力教师高效教学，提升学生逻辑思维与实际问题解决能力。

第二单元 溶液组成的定量研究 第2课时 化学反应的计算 一、知识目标 1.掌握定量分析溶液组成的具体思路与计算方法，包括发生反应和未发生反应（稀释）的情况，能 运用公式进行相关计算。 2.理解化学反应中的计量关系，明确化学方程式的意义，如粒子数之比、体积比、质量比等。 3.构建物质的量知识网络，熟悉物质的量与质量、气体体积、粒子数、物质的量浓度等物理量之间 的计算公式，掌握物质的量浓度与质量分数的关系。 4. 学会运用物质的量进行化学方程式的计算，掌握计算的基本步骤和方法，遵循计算中的“三个 规范”。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观的溶液混合、化学反应现象出发，探析微观层面离子的反应、物质 的量的变化，理解溶液组成和化学反应中的计量关系。 2. 证据推理与模型认知：通过对具体例题的分析推理，建立溶液组成计算和化学反应计算的模 型，能运用模型解决实际问题。 3. 科学探究与创新意识：在探究定量分析溶液组成和化学反应计量关系的过程中，培养科学探究 能力和创新思维，尝试用多种方法解决化学计算问题。 一、教学重点 定量分析溶液组成的计算、化学反应中的计量关系及物质的量在化学方程式计算中的应用。 二、教学难点 物质的量浓度与质量分数、溶解度之间的关系推导及应用，化学方程式计算中单位的使用和条件的判断。 本节教学内容源于苏教版（2019年版）高中化学必修第一册专题2《研究物质的基本方法》第二单元《溶液组成的定量研究》第2课时《化学反应的计算》。本课时内容是在学生学习了物质的量、物质的量浓度等概念的基础上展开的，是对前面所学知识的综合应用，也是高中化学计算的重要组成部分。通过本课时的学习，学生能够进一步理解化学反应中各物质之间的定量关系，掌握化学反应计算的基本方法和技巧，为后续学习化学平衡、电离平衡等知识奠定基础。 教材首先通过“知识导航”明确了学习目标，即能够定量分析溶液组成和认识化学反应中的计量关系。然后以“新课导入”的方式提出问题，引发学生的思考，激发学生的学习兴趣。在“定量分析溶液组成”部分，教材以未知浓度的盐酸溶液为例，介绍了酸碱中和滴定的具体思路和计算方法，并给出了相关的例题进行巩固。同时，还介绍了其他定量分析溶液组成的方法，如光谱法、电化学法等。在“化学反应中的计量关系”部分，教材阐述了化学方程式的意义，构建了物质的量知识网络，详细讲解了物质的量在化学方程式计算中的应用，并通过例题进行了具体的分析和讲解。 教学对象是刚上高一的学生，处于初高中过渡时期。在知识基础方面，学生在初中已经学习了一些基本的化学概念和化学反应，对化学计算有了一定的了解，但初中化学计算主要侧重于质量关系的计算，对物质的量的概念和应用还比较陌生。在思维能力方面，学生正从形象思维向抽象思维过渡，逻辑思维能力和分析问题、解决问题的能力有待提高。在学习方法方面，学生还习惯于被动接受知识，缺乏自主学习和探究学习的能力。 本课时的内容对于学生来说有一定的难度，尤其是物质的量在化学方程式计算中的应用，需要学生具备较强的逻辑思维能力和综合运用知识的能力。因此，在教学过程中，教师要充分考虑学生的实际情况，结合初中化学的知识基础，引导学生逐步建立物质的量的概念，掌握化学反应计算的基本方法和技巧。同时，要注重培养学生的自主学习和探究学习能力，通过设置问题情境、引导学生思考和讨论等方式，让学生在实践中不断提高自己的学习能力和综合素质。 教学环节一 新课导入 【展示实验室场景图片】同学们，大家看屏幕上展示的是一个实验室的场景，在实验室的架子上摆放着各种各样的试剂瓶。在这个实验室里，有一位实验员在做实验的时候，不小心碰倒了一瓶试剂，试剂瓶的标签被损坏了，大家想一想，如果你们是这位实验员，该怎么办呢？ 【引入化工生产实例】其实啊，在化工生产中也经常会遇到类似的情况。比如在某硫酸厂，生产出来的硫酸溶液浓度可能会因为各种因素而有所波动，工人师傅们需要快速准确地知道硫酸的浓度，才能保证后续生产流程的顺利进行。在化学实验中，我们常常会面对未知浓度的溶液。为简便地确定其物质的量浓度，可以借助某个特定化学反应中消耗的溶质的物质的量来进行计算。 设计意图 激发学生兴趣：通过展示实验室场景图片和讲述实验员遇到的难题，营造出一个真实的问题情境，让学生有身临其境的感觉，从而激发他们的好奇心和解决问题的欲望，提高课堂参与度。 联系化工生产实际：引入硫酸厂生产中确定硫酸浓度的实例，让学生了解化学知识在实际生产中的重要应用，使抽象的化学计算知识变得具体而有趣，让学生明白学习这些知识是有实际意义的，增强他们的学习动力。 自然导入新课：从实验和生产中的实际问题出发，引出本节课要学习的定量分析溶液组成和化学反应中的计量关系这两个核心内容，过渡自然，让学生明确本节课的学习目标和方向，为后续的学习做好铺垫。 教学环节二 定量分析溶液组成 活动一：定量分析溶液组成的思路 【引入】在化学实验中，我们常常会面对未知浓度的溶液。比如实验室有一瓶试剂的标签被损坏，不知道浓度是多少，该怎么办呢？为简便地确定其物质的量浓度，可以借助某个特定化学反应中消耗的溶质的物质的量来进行计算。接下来我们就以未知浓度的盐酸溶液为例，学习定量分析溶液组成的思路。 【问题】在酸碱中和反应中，酸和碱的反应有什么计量关系呢？ 【学生思考】学生根据已学知识回答，在中和反应中，酸提供的与碱提供的的物质的量相等，即，进一步得出，则。 【讲解】评价、强调：这是酸碱中和滴定定量分析溶液浓度的重要依据。同时介绍其他定量分析溶液组成的方法，如光谱法（紫外 - 可见光谱法，原子吸收光谱法，红外光谱法）、电化学法（电位法、库伦法、电导法）。 设计意图 通过实际问题引入，激发学生的学习兴趣，引导学生思考酸碱中和反应中的计量关系，为后续计算做铺垫，同时拓宽学生对定量分析方法的认识。 活动二：定量分析溶液组成的计算 【引入】我们已经了解了定量分析溶液组成的思路，接下来通过具体的例题来学习如何进行计算。 【例题1】实验室为确定一瓶稀盐酸的浓度，用的溶液中和该盐酸，当酸与碱恰好完全反应时，消耗溶液。试求该盐酸的物质的量浓度。 【师生活动】 1. 教师引导学生分析解题思路：首先根据计算出的物质的量，然后根据化学方程 式中和的化学计量数之比求出的物质的量，最后根据计算出盐酸的物质的量浓度。 2. 学生在教师的引导下进行计算：溶液中所含的物质的量为： 。 化学方程式，化学计量数之比为，所以。 。 3. 教师对学生的计算过程进行点评和强调，规范解题步骤和格式。 【例题2】取100 mL 0.3 mol·L-1和300 mL 0.25 mol·L-1的硫酸混合并稀释配成500 mL溶液，所得溶液中H＋的物质的量浓度是多少？ 【学生活动】所得溶液中H＋的物质的量为：n(H＋)=(100×10-3L×0.3mol·L-1+300×10-3L×0.25mol·L-1)×2=0.21 mol，则c(H＋)=0.21 mol÷500×10-3L=0.42 mol·L-1 【教师讲解】解题要点：1．混合规则：混合前后溶质的质量不变；2．溶质的质量不变：m1w1＋m2w2＝m(混)·w(混)，式中，m1＋m2＝m3 (质量有加和性)即：w(混合)＝(m1w1＋m2w2)/(m1＋m2) 3．溶质的物质的量不变：c1V1＋c2V2＝c(混)·V(混) 设计意图 通过具体例题的讲解和计算，让学生掌握定量分析溶液组成的计算方法，培养学生的解题能力和规范意识。 活动四：典例精讲 【典例1】实验室为确定一瓶稀盐酸的浓度，用0.2000 mol·L-1的NaOH溶液中和20.00 mL该盐酸，当酸与碱恰好完全反应时，消耗NaOH溶液20.00mL。试求该盐酸的物质的量浓度。 【学生回答】c(HCl)＝20.00×10−3 L×0.200 0 mol·L−1÷(20.00×10−3 L)＝0.2000 mol·L-1 【典例2】V mL Al2(SO4)3溶液中含有m g Al3+，取 V/4 mL该溶液用水稀释至4V mL ，所得溶液中SO42− 的物质的量浓度为多少？ 【学生回答】m g Al3+的物质的量n(Al3+)=m g÷27 g·mol−1=m/27 mol ，根据关系式2Al3+∼3SO42−得，溶液中SO42−的物质的量为：n(SO42−)=3/2×m/27 mol=m/18 mol；稀释后溶液中SO42−的物质的量浓度c(SO42−)=(m/18 mol×1/4)÷(4V×10−3 L)=(125m/36V) mol·L-1 教学环节三 化学反应中的计量关系 活动一 ：化学方程式的意义 【引入】在化学反应中，化学方程式不仅仅表示了反应物和生成物，还蕴含着丰富的计量关系。下面我们来探讨化学方程式的意义。 【问题】以为例，化学方程式有哪些意义呢？ 【学生思考】学生分组讨论后回答： 1.表明了化学反应的粒子数（）之比。 2.表示反应物与生成物分子、原子个数比。 3.当反应物或生成物均为气体时，化学计量数之比等于体积比。 4.表明了反应物与生成物之间的质量比等于各物质相对分子质量与化学计量数乘积之比。 【讲解】教师对学生的回答进行总结和强调，进一步解释化学方程式在不同方面计量关系的应用。 设计意图 通过具体的化学方程式，引导学生思考化学方程式的意义，培养学生的分析和归纳能力，为后续物质的量在化学方程式计算中的应用奠定基础。 活动二：物质的量知识网络 【引入】物质的量是联系宏观和微观的桥梁，在化学计算中起着核心作用。下面我们来构建物质的量知识网络。 【问题】物质的量与哪些物理量有关？它们之间的计算公式是什么？ 【学生思考】学生回顾所学知识，回答： 1.已知物质的质量：。 2.已知标准状况时的气体体积：。 3.已知物质的粒子数：。 4.已知溶液中的物质的量浓度：。 【讲解】教师引导学生将这些公式进行整合，构建物质的量知识网络，并推导物质的量浓度与质量分数的关系。设溶液体积为，溶液密度为，溶质的质量分数为，溶质的摩尔质量为，则。 设计意图 帮助学生梳理物质的量与其他物理量之间的关系，构建知识网络，培养学生的归纳总结能力，同时掌握物质的量浓度与质量分数的换算关系。 活动三：物质的量在化学方程式计算中的应用 【引入】我们已经了解了化学方程式的意义和物质的量知识网络，接下来学习物质的量在化学方程式计算中的具体应用。 【问题】物质的量在化学方程式计算中有哪些基本步骤和方法呢？ 【学生思考】学生阅读教材相关内容后回答： 1.基本步骤：写（写出相关的化学方程式）、标（在化学方程式中有关物质的化学式下面标出已知物质和所求物质有关物理量的关系，并代入已知量和未知量）、列（列出比例式）、解（根据比例式求解）、答（简明地写出答案）。 2.基本方法：把已知物的物理量转化为物质的量；根据化学方程式或关系式，和已知物的物质的量求出未知物的物质的量；把未知物的物质的量转化为未知物的所求物理量。 【讲解】教师强调在计算过程中的“三个规范”： 1.书写规范：各种符号的书写要规范，大写字母与小写字母的意义各不相同。如“”表示摩尔质量，而“”表示质量，“”表示微粒数，而“”表示物质的量。 2.符号规范：设未知数直接用各物理量的符号表示，且要注明物质(或粒子)的符号。各物理量及单位、物质的名称、公式等尽量用符号表示。 3.单位规范：把已知量代入计算式中计算时都要带单位且单位要统一。 【例题讲解】把放入足量盐酸中，完全反应。计算（1）的物质的量；（2）参加反应的的物质的量；（3）求出氢气的体积（标准状态下）。 【师生活动】 1.教师引导学生按照基本步骤进行计算： （1）的摩尔质量是，。 （2）化学方程式，化学计量数之比为，。 （3）在标准状况下，，，。 2.教师强调计算过程中的注意事项，如单位的使用和气体体积的条件。 活动四：典例精讲 【典例1】0.2mol的金属钠跟水完全反应，计算：(1)求生成的气体的体积（标准状态下） (2)求生成的氢氧化钠的质量 【学生回答】2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ 2mol 80g 22.4L 0.2mol m(NaOH) V(H2) m(NaOH)=8g ；V(H2)=2.24L 【典例2】用0.02L 1mol/L的HCl和足量Zn完全反应，需要Zn的物质的量是多少？ 【学生回答】Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 ↑ 1mol 2 mol n(Zn) n(HCl)=cV=0.02L×1mol/L=0.02mol ，。 【典例3】下图是硫酸试剂瓶标签上的部分内容。据此下列说法不正确的是（ ） A．该硫酸的物质的量浓度为18.4mol·L-1 B．配制250mL 4.6mol·L-1的稀硫酸需取该硫酸62.5mL C．该硫酸与等体积的水混合，所得溶液的质量分数大于49% D．取100g该硫酸与100mL水混合，所得溶液的物质的量浓度大于9.2mol·L-1 【学生回答】D。选项A，物质的量浓度c与质量分数w的换算公式为：c =1000ρw÷M。其中，ρ= 1.84g/cm3，w = 98%，M = 98g/mol。代入计算：c = 18.4mol/L，A正确。 选项B，根据溶液稀释定律 c1V1 = c2V2：已知 c1 = 18.4mol/L，c2 = 4.6mol/L，V2 = 250mL。设需要浓硫酸的体积为V1，则：18.4mol/L×V1 = 4.6mol/L×250mL，解得：V1 =62.5mL，B正确。 选项C，设浓硫酸的体积为V，密度为 ρ1 = 1.84g/cm3，水的体积为 V，密度为 ρ2 = 1.0 g/cm3，浓硫酸的质量 m1 =ρ1V，其中溶质H2SO4的质量为(ρ1/V)×98%，水的质量m2 =ρ2V。混合后溶液的质量分数 。 代入 ρ1 = 1.84g/cm3、 ρ2 = 1.0 g/cm3：w =63.5% > 49% 因此，该硫酸与等体积的水混合，所得溶液的质量分数大于 49%，C正确。 选项D，100g该硫酸中，溶质H2SO4的物质的量为： 100mL水的质量为100g，混合后溶液总质量为100g + 100g = 200g。 混合后溶液的密度ρ混 < 1.84g/cm3，因此溶液体积V =m混/ρ混> (200g÷1.84g/cm3)≈108.7mL=0.1087L。 根据物质的量浓度公式c =n÷V，代入 n = 1 mol、V > 0.1087L：c =1 mol/V < (1 mol÷0.1087L)≈9.2mol/L，D错误。 设计意图 通过具体例题的讲解，让学生掌握物质的量在化学方程式计算中的基本步骤、方法和规范，培养学生的计算能力和严谨的科学态度。 1.分别用等物质的量的 溶液恰好可使体积比为 3∶2∶1 的硫酸镁、硫酸铝钾 和硫酸铁三种溶液中的硫酸根离子完全转化为硫酸钡沉淀，则三种硫酸盐溶液的物质的量浓度之比是（ ） A. 1∶1∶1 B. 1∶2∶3 C. 4∶3∶4 D. 3∶2∶1 【答案】C。因为用等物质的量的BaCl2溶液恰好使三种溶液中的SO42-完全沉淀，所以三种溶液中SO42-的物质的量相等。1 个MgSO4含有 1 个SO42-，设其物质的量为x，则提供的SO42-物质的量为x。1 个KAl(SO4)2含有 2 个SO42-，设其物质的量为y，则提供的SO42-物质的量为2y。1 个Fe2(SO4)3有 3 个SO42-，设其物质的量为z，则提供的SO42-物质的量为3z。体积比为 3∶2∶1 ，即可求得浓度之比。 2.物质的量是高中化学计算的核心，下列有关说法不正确的是（ ） A. 同温同压下，相同体积的气体，其分子数和原子数均相等 B. 等质量的CO和N2原子数之比为 1：1 C. 同温同压下，H2和CO2的密度之比为 1：22 D. 0.3mol/L MgCl2溶液中，Cl-的物质的量浓度为0.6mol/L 【答案】A。选项A，根据阿伏伽德罗定律，同温同压下，相同体积的气体，其分子数相等。但气体分子所含原子数不一定相同，因此，A错误。 选项B，CO和N2的摩尔质量均为28g/mol。设二者质量均为mg，则n(CO) = m/28mol，n(N2) =m/28mol。CO和N2均为双原子分子，所以原子的物质的量均为2m/28mol，原子数之比为1:1。B正确。 选项C，同温同压下，气体的密度之比等于摩尔质量之比。H2的摩尔质量为2g/mol，CO2的摩尔质量为44g/mol，所以H2和CO2的密度之比为2:44 = 1:22。C正确。 选项D，MgCl2在溶液中完全电离：MgCl2 = Mg2++2Cl-，所以c(Cl-) = 2c(MgCl2)。已知c(MgCl2)= 0.3mol/L，则c(Cl-)=0.6mol/L。D正确。 3.下列溶液的物质的量浓度的相关计算正确的是（ ） A. 同浓度的三种物质的溶液：(Na2SO4)、(MgSO4)、(Al2(SO4)3)溶液体积之比为 3：2：1，则(SO42 - )各浓度之比为 3：2：3 B. 将0.1mol/L NaCl溶液和0.5mol/L的BaCl2溶液等体积混合后，忽略溶液体积变化，c(Cl - ) = 0.75mol/L C. 将100mL 0.5mol/L的盐酸加水稀释至1L，再取出5mL，这5mL溶液的物质的量浓度为0.05mol/L D. 配制500mL 0.1mol/L的CuSO4溶液，用托盘天平称取胆矾8.0g 【答案】C。选项A，物质的量浓度与溶液体积无关。 1 个Na2SO4含有 1 个SO42-，所以SO42-浓度等于Na2SO4的浓度，设为c。 1 个MgSO4含有 1 个SO42-，所以SO42-浓度等于MgSO4的浓度，为c。 1 个Al2(SO4)3含有 3 个SO42-，所以SO42-浓度为3c。 则SO42-浓度之比为c:c:3c = 1:1:3，A错误。 选项B，设两种溶液体积均为VL。NaCl溶液中，1 个NaCl电离出1个Cl-，则Cl-物质的量为0.1V mol。BaCl2溶液中，1 个BaCl2电离出2个Cl-，则Cl-物质的量为0.5×2V = V mol。混合后溶液总体积为2VL，Cl-总物质的量为0.1V + V = 1.1V mol，则c(Cl-)=1.1Vmol÷2VL= 0.55mol/L，B错误。 选项C，根据稀释定律将100mL 0.5mol/L的盐酸稀释至1L，则稀释后浓度c= 0.05mol/L。溶液是均一稳定的，取出部分溶液浓度与原溶液（稀释后）浓度相同，所以取出的5mL溶液物质的量浓度为0.05mol/L，C正确。 选项D，胆矾为CuSO4·5H2O，摩尔质量为250g/mol。配制500mL0.1mol/L的CuSO4溶液，所需CuSO4的物质的量为 0.05 mol，则所需胆矾质量为0.05 mol×250g/mol= 12.5g，D错误。 4．某同学将0.1mol/L的K2SO4溶液V1L与0.2 mol/LAl2(SO4)3溶液V 2L混合，再加入V3L蒸馏水，假定溶液总体积V总=V1+V2+V3，并测得混合液中三种离子物质的量浓度分别为： K＋：0.1mol/L，Al3＋：0.1mol/L，SO42－：0.2 mol/L ，则下列判断正确的是（ ） A．一定是2L K2SO4溶液和1L Al2(SO4)3溶液混合，再加1L蒸馏水 B．混合液中K＋浓度与Al3＋浓度数值之和大于SO42－浓度数值 C．三种液体体积比为V1：V2：V3=2：1：1 D．混合液中K2SO4物质的量等于Al2(SO4)3物质的量的一半 【答案】C。根据溶液中离子浓度，结合c = n÷V，分别对c(K+)、c(Al3+)、c(SO42-)列方程，解得V1:V2:V3 = 2:1:1，只有选项 C 符合。 第2课时 溶液组成的定量研究 - 化学反应的计算 一、定量分析溶液组成 二、化学反应中的计量关系 1.化学方程式的意义 粒子数之比 分子、原子个数比 气体体积比 质量比 2.物质的量知识网络 物质的量与各物理量公式 物质的量浓度与质量分数关系 物质量浓度、质量分数、溶解度关系 3.物质的量在化学方程式计算中的应用 基本步骤：写、标、列、解、答 基本方法 计算规范：书写规范、符号规范、单位规范 在本次教学中，通过实例引入定量分析溶液组成和化学反应计量关系的内容，学生对基本概念和原理有了一定理解。在讲解计算过程时，结合多个例题，逐步引导学生掌握解题方法和规范，但部分学生在运用公式和处理单位换算时仍存在困难，后续需加强针对性练习。课堂互动中，学生对化学方程式意义和物质的量网络的理解较好，但对一些抽象概念如质量分数与物质的量浓度关系的推导接受度一般，可在今后教学中采用更直观的方式讲解。整体而言，教学目标基本达成，但在教学方法和练习巩固方面还有待改进。 / 学科网（北京）股份有限公司 $