高中化学 121 化学计量在化学实验中的应用教案 新课标.docx
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高中化学121化学计量在化学实验中的应用教案新课标
2019-2020年高中化学1.2.1化学计量在化学实验中的应用教案新课标
【学习目标】
1.知识与技能:
⑴了解物质的量及其单位,了解物质的量与微观粒子数之间的关系;
⑵通过对1mol物质质量的讨论,理解摩尔质量的概念以及摩尔质量和相对原子质量、相对分子质量之间的关系;
⑶通过对摩尔质量概念的理解,了解物质的量、摩尔质量和物质的质量之间的关系;
2.过程与方法:
⑴通过对物质的量概念的理解,尝试从定量的角度去认识物质,体会定量研究方法对研究和学习化学的重要作用;
⑵通过配制一定物质的量浓度的溶液,体验以实验为基础的实例研究方法,能独立地与同学合作完成实验,记录实验现象和数据,并对实验结果进行研究讨论;
2.情感、态度与价值观:
⑴通过亲自实验配制溶液,体验化学实验的严谨性,培养端正耐心的学习态度和实事求是的科学精神;
⑵通过对实验结果的分析讨论,培养尊重科学、求真务实的科学态度;
⑶在探究中学会与同学之间的交流合作,体验科学的艰辛和乐趣。
【学法指导】
本节属于概念教学课,根据概念教学的一般原则,主要运用讲授方式、形象化(打比方)的启发式教学法,类比逻辑方法,帮助学生理解概念,掌握概念,并灵活运用概念。
对于概念课的教授,因为抽象、理解难度大,应想办法调动学生的积极性。
另外在教学中一定要注意教学过程的逻辑性,用思维的逻辑性吸引学生的注意力。
§1-2 化学计量在实验中的应用(第1课时)
【温故知新】
1.(自学、讨论)你知道的物理量有哪些?
它们的基本单位又分别是什么?
【课堂生成】
【课堂研讨】
1.(自学、思考)什么是“物质的量”?
它的符号和单位分别是什么?
物质的量是表示一定数目粒子的集合体的物理量,符号为n,其单位为摩尔,简称摩,符号为mol。
【课堂生成】
2.(自学、思考)什么是阿伏加德罗常数?
它的符号是什么?
近似值是多少?
把1mol(与12g12C中所含的碳原子数相同)任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数,符号为NA,通常用6.02×1023mol-1表示。
【课堂生成】
3.(思考、讨论)使用物质的量、摩尔时应注意什么?
“物质的量”是一个基本物理量,四个字是一个整体,不能拆开理解,也不能压缩;
“摩尔”是“物质的量”的单位,不要将两者混淆;
使用“摩尔”时必须指明具体的微粒。
【课堂生成】
【课堂生成】
完成下列练习:
⑴含有3.01×1023个O2分子的O2的物质的量是 ,氧原子的物质的量是 ;
⑵2molH2O中含有的H2O分子的数目是,氢原子的数目是,氧原子的数目是,含有电子的数目是,含有质子的数目;
⑹6.02×1023个OH-中电子的物质的量是 ;
⑺1molNa2SO4中Na+的物质的量是 ,SO42-的物质的量是 ;
⑻2molH2SO4中氧原子的物质的量是 ,总的原子数目是 ,所含有的电子总数为 。
【课堂生成】
没想到学生竟然不知道一个H2O分子或OH-含有10个电子!
4.(自学、思考)什么是摩尔质量?
它的符号与单位分别是什么?
它与相对原子(分子)质量有何关系?
⑴定义:
单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量,符号M。
⑵单位:
g·mol-1或kg·mol-1
⑶数值:
等于物质或粒子的式量
【课堂生成】
完成下列练习:
⑴判断:
氧气的摩尔质量是32g()
氧气的摩尔质量等于氧气的相对分子质量()
1mol氧气的质量就是氧气的摩尔质量()
⑵3molO2的质量是 ;48gO2物质的量是 ;
⑶0.1molRO32-的质量是6.0g,则R元素的相对原子质量是 ;
⑷质量相等的O2和O3,其物质的量之比为 ;物质的量相等的O2和O3,其质量比为 ;
⑸1.8gH2O的物质的量是 ;含有的H2O分子的数目是 ,含H原子的数目是 ,含有质子的数目是 ,含有电子的数目是 ;
⑹含有3.01×1023个O2分子的O2的物质的量是 ;其质量是 ;
⑺与4.4gCO2中所含有的氧原子数目相等的H2SO4的质量为 ;
⑻含有1.204×1024个某分子的物质A2,其质量为64g,则该物质的摩尔质量为 ;
⑼摩尔质量为ag/mol的物质b克中含有的分子数目为c个,则阿伏加德罗常数等于 ;
⑽下列有关阿伏加德罗常数(NA)的说法错误的是()
A.32克O2所含的原子数目为NA B.0.5molH2O含有的原子数目为1.5NA
C.1molH2O含有的H2O分子数目为NAD.0.5NA个氯气分子的物质的量是0.5mol
【课堂生成】
【巩固练习】
3.a mol H2和2a mol氦气具有相同的
A.分子数 B.原子数 C.质子数 D.质量
1.设NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述正确的是
A.0.5molO2含氧原子数为0.5NA
B.1.8g的NH4+中含有的电子数为NA
C.48gO3含有的氧原子数为2NA
D.71gNa2SO4中含有Na+的物质的量为0.5NA
2.用NA表示阿伏加德罗常数,下列叙述不正确的是
A.1molH2O2中含NA个H2和NA个O2
B.氧气和臭氧的混合物16g中含有的氧原子为NA
C.H2O的摩尔质量等于NA个H2O质量的总和
D.NA个N2分子和NA个CO分子质量比为1∶1
3.对于相同质量的二氧化硫和三氧化硫来说,下列关系正确的是
A.含氧原子的个数比为2∶3 B.含硫元素的质量比是5∶4
C.含氧元素的质量比为5∶6 D.含硫原子的个数比为1∶1
4.在一定体积的容器中加入1.5mol氙气(Xe)和7.5mol氟气(F2),于400℃和2633kPa压强下加热数小时,然后迅速冷却至25℃,容器内除得到一种无色晶体外,还余下4.5mol氟气,则所得无色晶体产物中,氙与氟的原子个数之比是
A.1∶2 B.1∶3 C.1∶4 D.1∶6
5.1克氯气含有n个Cl2分子,则阿伏加德罗常数可表示为
A.71n B.
n C.35.5n D.
【课堂生成】
在此讲解十字交叉法
6.O2和H2混合气体的平均摩尔质量为22g/mol,则混合气体中O2和H2的物质的量之比为多少?
n(O2):
n(H2)=2:
1
【课后反思】
第一节课辛辛苦苦讲了一节课,学生反映很好,自己也很得意,第二次上课提问,让人无语。
问:
“什么是阿伏加德罗常数?
”一个班竟然等到第7个学生才回答上来!
且其中2人还不知道阿伏加德罗常数的近似值是6.02×1023。
认真反思:
①现在的学生高分低能的表现越来越突出了,这是濮阳的初中教育的悲哀!
②自己对现在的学生的学习状态了解不够,没有拿出相应的措施,今后每节课课后都必须留适当的练习,且检查到位。
③进一步否定了提高课堂效率就能提高成绩的想法,教学不是一方面的,过于强调一方面易造成对其他方面的忽略!
必须是多项措施相辅相成的。
在习题课(巩固练习)部分要加入平均摩尔质量的概念以及十字交叉法的运用。
2019-2020年高中化学1.2.1合成氨的反应原理课时训练(含解析)新人教版选修2
1.将空气中氮气转化为氮的化合物的过程称为固氮,下图中能实现人工固氮的是( )
解析:
A错,因为闪电作用下的固氮是自然固氮。
B错,因为与固氮风马牛不相及。
C错,因为它属于自然固氮。
D对,因为N2+3H22NH3只能靠人工完成。
答案:
D
2.可逆反应X(g)+2Y(g)2Z(g)(正反应吸热)。
为了有利于Z的生成,应采用的反应条件是( )
A.高温高压B.高温低压
C.低温高压D.低温低压
解析:
该反应的特点是:
正反应是一个气体体积缩小的吸热反应。
根据化学反应速率要快的原理:
需要升高温度、增大压强、使用正催化剂;根据平衡移动原理,也是升高温度、增大压强,才有利于Z的生成。
答案:
A
3.工业合成氨的反应是在400~500℃左右进行,主要原因是( )
A.400~500℃时反应速率最快
B.400~500℃时的平衡浓度最大
C.400~500℃时的转化率最高
D.400~500℃时催化剂能发挥最大效力
解析:
控制400~500℃左右,是因为催化剂在此温度下活性最大,D正确。
答案:
D
4.在合成氨时,可以提高H2转化率的措施是( )
A.延长反应时间
B.充入过量H2
C.充入过量N2
D.升高温度
解析:
延长时间平衡不移动,H2转化率不变;充入H2,H2转化率降低,N2转化率升高;合成氨正反应为放热反应,升温,平衡向左移动,H2转化率降低;充入N2平衡右移,H2转化率升高。
答案:
C
5.氮气与其他单质化合,一般需高温,有时还需高压等条件,但金属锂在常温、常压下就能与氮气化合生成氮化锂。
这是因为( )
①此反应可能是吸热反应 ②此反应可能是放热反应 ③此反应可能是氮分子不必先分解为原子 ④此反应发生前可能氮分子已先分解成原子
A.①②B.②④
C.②③D.①④
解析:
氮分子是由两个氮原子通过三键结合起来的,结构很稳定,如果发生反应时分子分解成原子会消耗很多能量,此时必须在高温下进行。
如果锂和氮气根据以上原理反应,同样必须在高温下进行,而题中明确指出金属锂在常温、常压下就能与氮气反应。
因此锂和氮气反应时可能没有破坏氮分子(变成原子),且反应放热,可提供反应所需能量。
答案:
C
6.某工业生产中发生反应:
2A(g)+B(g)2M(g) ΔH<0。
下列有关该工业生产的说法正确的是( )
A.工业上合成M时,一定采用高压条件,因为高压有利于M的生成
B.若物质B价廉易得,工业上一般采用加入过量的B,以提高A和B的转化率
C.工业上一般采用较高温度合成M,因温度越高,反应物的转化率越高
D.工业生产中常采用催化剂,因为生产中使用催化剂可提高M的日产量
解析:
高压有利于该反应的进行,但增大压强对设备的要求大,成本高,若反应在常压条件下转化率已很高就没必要采用高压,A项错误;增加B的量,可提高A的转化率,但B的转化率不会增大,B项错误;升高温度,平衡逆向移动,反应物的转化率降低,C项错误;催化剂能提高化学反应速率,D项正确。
答案:
D
7.有关合成氨工业说法中正确的是( )
A.从合成塔出来的混合气体,其中NH3只占15%,所以生产氨的工厂的效率都很低
B.由于氨易液化,N2、H2是循环使用的,总体来说氨的产率较高
C.合成氨反应温度控制在400~500℃,目的是使化学平衡向正反应方向移动
D.合成氨采用的压强是10~30MPa,因为该压强下铁触媒的活性最大
解析:
由于采用循环操作,故氨的产率较高;控制温度在400~500℃是综合考虑反应速率、平衡移动和催化剂的活性温度;采用压强10~30MPa目的是获得较快的速率、较高的产率以及考虑动力、设备等因素。
答案:
B
8.在合成氨工业中,采用下列哪些措施可以提高原料气的转化率( )
①使用催化剂 ②采用400~500℃温度 ③采用1×107~3×107Pa的压强 ④不断将氨分离出来
A.①③B.②③
C.③④D.①④
解析:
根据合成氨反应的特点,要提高原料的转化率,应尽量使化学平衡向生成NH3的方向移动,应为高压、降低温度并减小NH3的浓度,故③④合理。
答案:
C
9.对于可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应),下列说法中正确的是( )
A.体积一定时,达到平衡后加入N2,当重新达到平衡时,NH3的浓度比原平衡的大,H2的浓度比原平衡的小
B.达到平衡后,升高温度,既加快了正、逆反应速率,又提高了NH3的产率
C.达到平衡后,缩小容器体积,既有利于加快正、逆反应速率,又有利于提高H2的转化率
D.加入催化剂可以缩短达到平衡的时间,是因为正反应速率增大了,而逆反应速率减小了
解析:
达到平衡后,加入N2,平衡将向正反应方向移动,NH3的浓度会增大,而H2的浓度会减小;达到平衡后,升高温度,正、逆反应速率都增大,但平衡向逆反应方向移动,不利于NH3的生成;达到平衡后,缩小容器体积即增大压强,正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动,有利于提高H2的转化率;加入催化剂,能同等程度地增大正、逆反应速率,缩短反应达到平衡的时间。
答案:
AC
10.合成氨的温度和压强通常控制在约500℃以及1×107Pa~3×107Pa的范围,且进入合成塔的N2和H2的体积比为1∶3。
经科学实验测定,在相应条件下N2和H2反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如下表所示:
压强
1×107Pa
3×107Pa
氨的体积分数
19.1%
42.2%
而实际从合成塔出来的混合气体中含氨约为15%,这表明( )
A.表中所测数据有明显的误差
B.生产条件控制不当
C.氨的分解速率大于预测值
D.合成塔中的反应并未达到平衡
解析:
含氨约为15%小于19.1%,因此N2、H2的转化率仍很低,反应正在向着生成氨的方向进行,表明合成塔中的反应并未达到平衡。
答案:
D
11.已知:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH<0,回答下列问题:
(1)从影响速率和平衡的因素分析,要有利于NH3和SO3的生成,理论上应采取的措施是 。
实际生产中采取的措施分别是 。
(2)在实际生产的合成氨过程中,要分离出氨气,目的是 ;而合成SO3过程中,不需要分离出SO3,原因是 。
解析:
工业上合成SO3与合成氨的最大不同之处是该反应是在常压下进行的,原因是在常压下该反应向生成SO3的方向进行程度已经很大,采用高压虽能使平衡向生成SO3方向移动,但产生高压既需要动力又对反应容器耐压性有较高要求,综合生产成本和经济效益两方面因素,实际生产时,在常压下进行最合理。
答案:
(1)高温、高压、催化剂 合成氨:
适当温度、高压、催化剂 合成SO3:
适当温度、常压、催化剂
(2)减少生成物浓度,使平衡向生成NH3方向移动 该反应向生成SO3的方向进行程度大,达到平衡后SO2含量较少,故不需要分离SO3
12.科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。
曾有实验报道:
在常温、常压、光照条件下,N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应,生成的主要产物为NH3。
进一步研究NH3生成量与温度的关系,部分实验数据见下表(光照、N2压力1.0×105Pa、反应时间3h):
T/K
303
313
323
353
NH3生成量/(×10-6mol)
4.8
5.9
6.0
2.0
相应的热化学方程式如下:
N2(g)+3H2O(l)2NH3(g)+O2(g)
ΔH=+765.2kJ·mol-1
回答下列问题:
(1)与目前广泛使用的工业合成氨方法相比,该方法中固氮反应速率慢。
请提出可提高其反应速率且增大NH3生成量的建议:
。
(2)工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。
设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60molN2(g)和1.60molH2(g),反应在一定条件下达到平衡时,NH3的物质的量分数(NH3的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为。
计算:
①该条件下N2的平衡转化率;
②该条件下反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常数。
解析:
(1)该反应正反应是吸热反应,升高温度,使化学平衡向正反应方向移动,从而增大NH3生成量,升高温度也能提高反应速率;增大反应物N2的浓度,能加快反应速率,并使化学平衡向右移动;不断移出生成物,使平衡向右移动,增大NH3生成量。
(2)由三段式法计算可知,起始时:
c(N2)=0.3mol·L-1,平衡时:
c(N2)=0.1mol·L-1;c(H2)=0.2mol·L-1;c(NH3)=0.4mol·L-1。
①所以N2的平衡转化率=[(0.6-0.2)mol÷0.6mol]×100%≈66.7%;
②反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常数K==0.005。
答案:
(1)升高温度,增大反应物N2的浓度,不断移出生成物
(2)①该条件下N2的平衡转化率:
66.7%;
②该条件下反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的平衡常数为0.005。
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