师：同学们，大家好。这节课我们一起来讨论初中化学人教版第五单元课题三——利用化学方程式的简单计算。利用化学方程式可以进行计算，那为什么能计算？计算依据是什么？计算步骤又是什么？这就是我们这节课要解决的两个重要问题：计算依据和解题步骤。接下来，我们看一个实验视频，请大家注意观察：在反应中，当反应物质量逐渐增多时，生成物质量是否也随之增多；当反应物质量逐渐减少时，生成物质量是否也逐渐减少。
我们准备好氯化钙和碳酸钠。从左到右，按一毫升、两毫升、三毫升的顺序，把氯化钙溶液倒入试管内。在已倒入一毫升到五毫升氯化钙溶液的试管里，从左到右依次加入五毫升、四毫升的碳酸钠溶液，使两种液体量的总和达到六毫升。氯化钙和碳酸钠反应后会产生碳酸钙白色沉淀。用力振荡，混合好后立在试管架上静置一会儿，等它完全沉淀，大家注意观察沉淀物的量。
生：第二支比第一支沉淀量多，第三支比第二支多，第四支比第三支少，第五支更少。第三支沉淀量最多，其他都比第三支少。第三支是在三毫升氯化钙溶液中加入三毫升碳酸钠溶液的试管。
师：由此可知，当两种物质反应时，只有在一定比例下，沉淀量最大；大于或小于这个比例，沉淀量都会变少。刚才视频中，碳酸钠溶液与氯化钙溶液反应生成了碳酸钙白色沉淀。根据质量守恒定律，参加反应的物质质量越多，生成的物质质量就越多；参加反应的物质质量越少，生成的物质质量就越少。但实验中，氯化钙溶液逐渐增多，四五两支试管的沉淀却逐渐减少，这是为什么呢？实验中碳酸钠质量逐渐减少，一二两支试管沉淀质量却逐渐增多，又是为什么呢？大家思考一下。
生：这说明反应中存在反应物过剩的现象。在四五两支试管中，氯化钙溶液质量过量，所以有剩余；在一二两支试管中，碳酸钠溶液过量，也出现剩余。
师：那为什么化学反应中物质过量就会剩余呢？我们可以猜想，参加反应物的质量之间一定存在确定的质量比。如果它们按这种确定的质量比反应，就会恰好完全反应，都不剩余；但如果某物质质量超出这个质量比，就会出现剩余。那参加反应的物质到底是否存在确定的质量比呢？下面我们来推导并证明。
以氢气在氧气中点燃生成水的化学反应为例，这个化学方程式表明，每两个氢分子和一个氧分子反应生成两个水分子，所以氢分子、氧分子、水分子的个数比是(2:1:2)，这是确定的个数比。它们的质量也应呈确定的质量比关系，因为两个氢分子相对分子质量是(4)，一个氧分子相对分子质量是(32)，两个水分子相对质量是(36)，这就说明参加反应的氢分子、氧分子、水分子之间的质量比是(4:32:36)，这是个确定的比值。
我们还想知道，在这个反应中，参加反应的物质质量与生成的物质质量之间是否也存在确定的质量比，即氢气、氧气和水之间是否存在确定的质量比。如果把分子个数扩大(n)倍，(2n)个氢分子可看作宏观的氢气，(n)个氧分子可看作宏观的氧气，(2n)个水分子就是宏观的水，它们的相对质量就是(4n:32n:36n)，也就是说，在反应中氢气、氧气和水的质量比是(4:32:36)。
这样我们得出一个重要结论：从微观上分子的质量之比，推导出了宏观上这些物质的质量之比，体现了微观决定宏观的思想，简单说就是宏观质量比等于微观质量比。对于一个化学反应，参加反应的分子质量之比和反应中物质的质量之比是相同的。设氢气质量为(x)，氧气质量为(y)，水的质量为(z)，那么氢气、氧气和水的质量之比等于反应中氢分子、氧分子和水分子的质量之比，即(4:32:36)，化简后为(1:8:9)。
所谓宏观质量比等于微观质量比，下面我们具体分析这个反应中反应物和生成物之间的定比关系。以氢气质量为横坐标，氧气质量为纵坐标，建立直角坐标系。由于氢气和氧气质量呈(1:8)的定比关系，所以氧气质量与氢气质量满足正比例函数关系，在一条正比例函数直线上。已知氢气质量(x)，就能求出氧气质量(y)；已知氧气质量(y)，也能求出氢气质量(x)，二者可相互求解。同样，以氢气质量为横坐标，水的质量为纵坐标建立直角坐标系，因为氢气和水质量呈(1:9)定比，所以氢气和水质量也满足正比例函数关系，在一条正比例函数直线上，已知氢气质量(x)，可求出水的质量(z)；已知水的质量(z)，也能求出氢气质量(x)，二者也可相互求解。
最后，以氧气质量为横坐标，水的质量为纵坐标建立直角坐标系，氧气和水质量比呈(8:9)定比关系，所以氧气和水质量也满足正比例函数关系，在一条正比例函数直线上，已知氧气质量可求出水的质量，已知水的质量也能求出氧气质量，二者同样可相互求解。由此可见，在一个化学反应中，反应物和生成物中任何两种物质的质量，都存在确定的质量比，呈正比例直线关系，在这条正比例直线上，它们可以相互求解。这样我们从数学角度，用数学思维方法理解了为什么化学方程式可用于计算。其计算依据可简单理解为：在一个化学反应中，两种物质的质量存在确定的质量比，这种确定的质量比由化学反应中微观参加反应微粒的质量比推导得出，体现了化学微观决定宏观的思想，说明化学与数学存在必然联系，我们可用数学观点解释化学道理。
下面看练习：若两克氢气在(18)克氧气中充分燃烧，能生成多少克水？如果没有建立氢气和氧气定比关系的认识，会误以为遵循质量守恒定律，两克氢气和(18)克氧气生成(20)克水，这就错了。因为在氢气和氧气点燃生成水的反应中，氢气和氧气质量比应按(2:16)定比关系反应，所以(18)克氧气超出定比要求，(2)克氢气只会跟(16)克氧气反应，剩余(2)克氧气，生成(18)克水。所以思考问题时要牢记，任何一个化学反应不仅要遵循质量守恒定律，而且这种守恒存在反应物与生成物之间定比的质量关系。