点亮环保火 追梦碳中和 —依据化学方程式进行计算
一、教学目标：
1.通过书写方程式，从物质变化、现象、微粒个数等视角认识化学反应，并能通过宏观、微观、符号等多重表征方式理解和说出化学方程式的意义。
2.通过认识化学反应中各物质间的质量关系，进一步理解质量守恒定律，掌握依据化学方程式中的质量关系进行计算的方法，发展解决生产生活中简单问题的能力。
3.通过多角度认识化学反应，了解定量研究对化学学科发展的重大作用，初步形成变化观，学会从定量视角研究化学变化。
4.初步形成节能、低碳的环保意识，主动践行低碳环保的生活方式，树立人与自然和谐共生的科学自然观和绿色发展观。
二、教学重难点
教学重点：多视角认识化学反应，通过多重表征方式理解方程式的含义。进一步理解质量守恒定律，依据化学方程式按步骤进行定量计算。
教学难点：理解计算物质质量比等于分子质量比，依据化学方程式进行计算。
三、教学过程
【导入】展示巴黎奥运会点燃及传递火炬的图片并介绍巴黎奥运会火炬燃料为生物丙烷，简要展示奥运火炬燃料进化史，引出东京奥运会部分火炬采用了氢能为燃料。请同学们观察氢能燃烧的化学方程式，说明氢能是最清洁能源的原因。
【学生1】提前板书方程式，其他学生根据黑板答案进行自评，说出氢气清洁的原因是燃烧产物只有水，水无污染。
【活动一】理解化学方程式的意义
学生课前依据导学案提示，预习课本130页方法导引相关内容，自行填写完成活动一。
【问题1】通过上述方程式你获得了哪些信息？
【学生2】1.该反应表示的化学反应事实为：氢气和氧气在点燃的条件下生成了水。
【学生3】2.每2个氢分子和1个氧分子在点燃的条件下生成2个水分子。参加反应的氢分子、氧分子和生成的水分子个数比为：2：1：2。
【问题2】观察分子个数比在化学方程式中是如何体现的？
【学生4】分子个数比等于化学计量数之比
【问题3】该如何计算参加反应的分子质量比呢？
【学生5】一个氢分子的相对分子质量为2，一个氧分子的相对分子质量为32，一个水分子的相对分子质量为18，分子质量比应等于相对分子质量×分子个数之比。经计算可得，参加反应的氢分子、氧分子和生成的水分子的质量比为：4：32：36。
【问题4】若4个氢分子完全燃烧需消耗_____个氧分子，生成_____个水分子，反应中的氢分子、氧分子和生成的水分子质量比为： 。
【学生6】4个氢分子与2个氧分子在点燃的条件下生成4个水分子，反应中的氢分子、氧分子和生成的水分子质量比为：(4×2)：(2×32)：(4×18)
【问题5】每支东京奥运会火炬燃料罐中储存着的氢气是由大量的氢分子构成，假设氢分子的个数为，则完全燃烧需要消耗氧分子和生成的水分子的个数为多少呢？
【学生7】根据分子个数比可知，个氢分子完全燃烧需要消耗
个氧分子，生成
个水分子。
【问题6】每支东京奥运会火炬完全燃烧需要消耗氢气、氧气和生成水的质量比又该如何计算呢？
【学生8】参加反应的氢气质量为，氧气质量为
，生成水的质量为
，则参加反应的氢气、氧气和生成的水的质量比为2m：16m：18m。
【教师小结】将这些比例式化简约分后发现它们是相等的。所以反应中的物质质量比为4：32：36，等于分子质量比等于分子个数×相对分子质量之比。播放ppt出示第三题
【学生9】每4份质量的氢气和32份质量的氧气在点燃的条件下生成36份质量的水。反应中氢气、氧气和水的质量比为4：32：36(1：8：9)。
【问题7】请你思考：在反应中，每_____份质量的一氧化碳与_____份质量的氧气反应生成_____份质量的二氧化碳，反应中CO、O2、CO2的质量比为___________。
【学生10】每56份质量的一氧化碳与32份质量的氧气反应生成88份质量的二氧化碳，反应中CO、O2、CO2的质量比为7：4：11。
【问题8】若想56g一氧化碳完全燃烧，需消耗多少氧气？产生多少二氧化碳？
【学生11】32g氧气，产生88g二氧化碳。
【问题9】若提供16g的氧气可供多少氢一氧化碳完全燃烧？产生多少二氧化碳？
【学生12】28g一氧化碳，产生44g二氧化碳。
【教师小结】每个化学反应中各物质之间存在着固定质量比，这是我们依据方程式进行计算的核心。
【活动二】依据化学方程式计算的步骤
【问题10】请同学们扮演燃料供应师，计算东京奥运火炬燃烧一天消耗4.4kg的氢气，消耗氧气的质量。参照课本第131页写出解题步骤。（限时4分钟完成）
【学生13】邀请一名写得快的学生进行板书，其它学生依据课本解题步骤对板书进行评价订正。然后课件展示正确的解题步骤。
解：设消耗氧气的质量为x
2×2 32
4.4kg x
X = 35.2kg
答：需消耗氧气的质量为35.2kg。
【问题11】请学生总结依据化学方程式计算的具体步骤。
【学生14】
【教学小结】通过本环节可以让学生初步认识化学方程式计算，可以根据已知物质的质量求出反应中其它与之相关的物质的质量，并且计算时注意按步骤解题，关注书写细节，接下来应用方程式计算解决一些实际问题。
【活动三】化学方程式计算的应用
【问题12】神舟十八号载人飞船搭载三名宇航员飞往天宫空间站，空间站的氧气主要来源电解水，三人每天在空间站中共消耗2.4kg氧气，计算空间站每天需要电解水的质量。以下是小华的解题步骤，请你仔细观察，找出其中的错误，并改正过来。
解：设需要电解水的质量为
18 32
X kg 2.4kg
X = 1.35kg
答：需要电解水的质量为1.35 kg。
【学生15】邀请学生上台在白板上进行改正并讲解，其他同学在导学案上修改。
【过渡】奥运火炬燃料的变迁体现了人类环保意识的增强，奥运火炬燃料的发展史也是人类能源的探索史和进步史。我们中国能源也经历了这样的资源改革。
【问题13】请燃料供应师们计算2008年北京奥运会“祥云”火炬燃烧一天排放的CO2的质量。“祥云”火炬燃料的主要成分是丙烷C3H8，燃烧一天大约消耗241.2t丙烷，丙烷燃烧的化学方程式为：。写出完整的解题步骤。（限时4分钟）
【学生16】使用希沃白板投屏展示学生的解题步骤（在此应尽量展示有典型错误的答案，采用示错法来加深学生对方程式计算解题步骤的掌握），请学生找出其中的问题，进行生生互评，最后展示正确的解题步骤。
解：设产生二氧化碳的质量为x
44 3×44
241.2 t x
X = 723.6t
答：产生二氧化碳的质量为723.6t。
【教学小结】学生初步应用定量计算解决生产中的实际问题，同时认识到化石燃料燃烧会产生大量的二氧化碳，大量排放二氧化碳对环境有哪些影响呢？
【视频资料】播放视频《二氧化碳的自白》，使学生认识到二氧化碳造成的种种危害，请学生谈一谈该如何降低大气中二氧化碳的含量。
【学生17】减少排放和增加消耗。
【教师小结】最终实现二氧化碳的排放和吸收达到动态平衡，也就是所说的碳中和。为实现碳中和我国积极开发新能源，在火炬燃料上也取得了巨大进步。2022年北京冬奥会火炬全部使用氢能为燃料，实现了冬奥会历史上首次火炬零碳排放。不仅如此2023年杭州亚运会火炬燃料再次突破，使用可再生的“零增碳甲醇”，不仅有效减少了碳排放，还能缓解能源危机。习总书记曾说：金山银山不如我们的绿水青山，希望同学们努力学习，为建设绿色、环保低碳的中国砥砺前行，我相信在大家的共同努力下，定能点亮环保之火，助力我们追梦碳中和。最后完成活动四，检验学习成果。
【活动四】课堂检测
【问题14】在反应中每 份质量的H2O2在二氧化锰的催化作用下产生 份质量的H2O和 份质量的O2，H2O2、H2O和O2的物质质量之比为： ，68g H2O2完全反应会产生 g H2O和 g O2。
【问题15】2023年杭州亚运会主火炬燃料使用“零增碳甲醇CH4O”，利用工业尾气中的CO2和H2反应生成的，该反应方程式为: 。反应中CO2、H2、CH4O和H2O的质量比为( )
A. 1：3：1：1 B. 44：3：32：18 C. 44：2：32：18 D. 44：6：32：18
【问题16】太空飞船的外壳材料应用了大量的铝合金，工业上常用电解氧化铝制取金属铝，该反应的化学方程式为：，请计算电解20.4吨氧化铝最多可生产多少铝？
【学生18】使用希沃白板投屏展示学生的解题步骤，并请学生进行讲解。（在此尽量展示学生的正确答案，做出完美示范）。课堂检测最后一题请学生尝试多种解法解决问题作为本节课的拓展作业。
【布置课后作业】设置分层作业。完成课本133页课后题，其中2、3、4为必做题，5为选择题。
【课堂评价】小组同学迅速完成评价量表，课后及时进行反馈。
评价项目 | A | B | C | D | 自评 | 小组互评 | 师评 | |
课前预习 | 1.及时主动预习，完成导学案准确率高 | | | | | | | |
学习目标 达成情况 | 2.能通过多重表征方式说出方程式的意义 | | | | | | | |
3.能准确找出相关物质的质量比 | | | | | | | | |
4.能应用化学方程式按步骤进行计算 | | | | | | | | |
5.形成低碳环保意识，树立绿色发展观 | | | | | | | | |
6.课堂中做到积极参与，勤思善问，表达观点 | | | | | | | | |
7.顺利完成学习任务，课堂检测正确率高 | | | | | | | | |
注：1.本评价量表仅针对学生本节课的表现情况进行评价 2.本评价量表使用等级进行评价，A为优秀、B为良好、C为一般、D为较差。 | ||||||||
四、板书
依据化学方程式的计算
一、方程式的意义：1.化学反应事实 2.微粒个数比
3.物质间质量比=（分子个数×相对分子质量）之比
二、依据方程式的计算
1.依据：反应中各物质之间存在固定的质量比。
2.步骤：设未知数———— 解：设产生水的质量为x
写方程式 ————
找质量比———— 2×2 2×18
4.4kg x
列比例式————
求解 ———— X = 39.6kg
答语 ———— 答：产生水的质量为39.6kg。
