师:今天我们学习的课题是第九单元课题三、课时二、溶质质量分数在化学反应中的运用。学习目标有两个:一是学会运用溶质质量分数去计算溶液中化学反应相关物质的质量;二是能运用质量守恒的思想分析反应前后溶液的质量关系。
请同学们认真观察右下图的发生装置,该装置可以制取氧气、二氧化碳、氢气。大家回忆下反应原理。相信同学们对这三条化学方程式都很熟悉。在具体实验过程中,我们取用的都是溶液,其他反应物、生成物的质量都与溶液的质量分数有关。例如,实验室有一瓶100克、质量分数为9.8%的稀硫酸。根据这瓶稀硫酸,我们能制得多少克氢气,又需要多少克锌粒呢?这就是我们今天要学习的有关溶质质量分数的计算。
首先,请同学们回忆一下,根据化学方程式计算完整的步骤有几步?
生:一共有五步,一设未知数,二写方程式,三列出相关物质的质量关系,四列方程式,五作答。
师:接下来我们按照完整步骤解题。设参加反应锌的质量为x,生成氢气的质量为y。一般问题怎么问,我们就怎么设。第二步,正确写出化学方程式。第三步,将相关物质的质量列出来。本题涉及硫酸、锌和氢气,计算时它们的相对分子质量不要出错。实际质量能用100克稀硫酸这个质量来计算吗?注意,溶液是混合物,混合物质量不能直接代入化学方程式计算,必须换算成实际参加反应的溶质质量。同学们回忆一下,溶质的计算公式是怎样的?
生:溶质质量等于溶液质量乘以溶质的质量分数。
师:对,我们要用100克乘以9.8%这个数据代入化学方程式计算。第四步,根据理论值和实际值列出方程式,并求未知数。计算过程中能约分的尽量约分,例如9.8%和98可以约分,解得锌的质量为6.5克。同样,也能算出氢气质量是0.2克。最后一步,简要作答。我们再来分析本题数据,本题已知稀硫酸溶液质量及溶质质量分数,要求锌的质量和氢气的质量。这是我们今天第一类型的计算——已知溶质质量分数,计算其他物质质量。
同学们请把课本翻到45页,找到第6题。这是实验室制取二氧化碳的反应原理,给大家的数据是73克稀盐酸,质量分数为20%。首先同学们想一想,计算这道题需要用到哪些公式呢?
生:先要换算成溶质,第一个公式是溶质质量等于溶液质量乘以溶质质量分数,还要求二氧化碳的体积,所以需要质量除以密度等于体积这个公式。
师:接下来请同学们在草稿纸上按例题一的完整步骤自己先计算一遍,我们一起看解题过程。设生成二氧化碳的质量为x,正确写出化学方程式,要注意氯化氢前面需配平,二氧化碳要打向上箭头。第三步列出相关物质的质量关系,73是两倍氯化氢相对分子质量和,这是大家计算容易出错的地方。二氧化碳相对分子质量44,实际质量氯化氢溶质是73克乘以20%。根据理论值和实际值列出方程式解未知数,得到二氧化碳质量是8.8克。接下来将质量换算成体积,通过公式8.8克除以1.99克每升,得到二氧化碳体积是4.45升。作答。
接下来再请同学翻到课本45页,找到第5题,这道题与课本上相比多了一问,求反应后所得溶液的溶质质量分数。这道题需计算反应前和反应后溶液的质量分数,我们要分析反应前后溶液的组成及其质量关系。反应前稀硫酸溶液溶质是什么?
生:是硫酸。
师:它的质量怎么算呢?我们可以根据化学方程式及锌的质量列比例式计算出来。水的质量可以通过溶液质量减溶质质量得到,也就是100克减硫酸溶质的质量。比较难的是反应后溶液的成分及质量关系。首先判断反应后溶质是什么?观察化学方程式,反应物是锌和硫酸,恰好完全反应,反应后锌和硫酸都不存在,氢气不溶于水离开体系,那最后所得溶液溶质就只可能是硫酸锌。硫酸锌质量怎么计算呢?
生:可以根据已知锌的质量列比例式计算。
师:溶剂水质量该怎么计算呢?继续观察化学方程式,反应物和生成物中都没有水,原来稀硫酸溶液中的水就是现在硫酸锌溶液中的水,质量不变。同学们思考一下,解这道题需要哪些公式呢?
生:要求反应前和反应后的溶质质量分数,反应前溶液质量已知,反应后溶液质量可以根据溶质质量加上溶剂质量计算。还需要溶质质量除以溶液质量乘以百分之百这个公式来计算溶质质量分数。
