内容正文:
三 质量守恒定律和化学方程式计算
【例1】 在3Cu+8HNO3===3Cu(NO3)2+2X↑+4H2O的反应中:
(1)X的化学式为__NO__。
(2)HNO3中氮元素的化合价为__+5__。
(3)Cu(NO3)2中铜元素和氧元素的质量比为__2∶3__。
【变式】 (1)硫在氧气中燃烧的化学方程式是S+O2SO2。该化学方程式表示了参与反应的各物质之间的质量关系,即在点燃条件下,每__32__份质量的硫与__32__份质量的氧气恰好完全反应生成__64__份质量的二氧化硫。
(2)化学反应前后一定不发生改变的是__①③⑤⑥__(填序号)。
①原子数目 ②分子数目 ③元素种类
④物质种类 ⑤原子种类 ⑥物质的总质量
(3)某纯净物X在空气中完全燃烧,反应的化学方程式为2X+3O22CO2+4H2O,则X的化学式为__CH4O__。
(4)密闭容器中有甲、乙两种物质各10 g,加热一段时间后测得容器中各物质的质量如下表所示:
物质
甲
乙
丙
丁
反应后质量/g
1.5
X
0.8
2.2
下列说法正确的是__D__(填字母)。
A.该反应为化合反应 B.X=5.5
C.丙、丁一定是单质 D.甲一定是化合物
【例2】 为了测定实验室中氯酸钾样品的纯度,某学习小组取2.5 g该样品与0.8 g二氧化锰混合。加热该混合物t1时间后(假设杂质不参加反应),冷却,称量剩余固体质量,重复以上操作,依次称得加热时间t1、t2、t3、t4后剩余固体的质量,记录数据如表所示:
加热时间
t1
t2
t3
t4
剩余固体质量/g
2.48
2.41
2.34
2.34
请仔细分析实验数据,回答下列问题。
(1)求完全反应后产生氧气的质量。
(2)求该样品中氯酸钾的质量分数。
解:(1)完全反应后产生氧气的质量为
2.5 g+0.8 g-2.34 g=0.96 g。
(2)设样品中KClO3的质量为x。
2KClO32KCl+3O2↑
245 96
x 0.96 g
= x=2.45 g
氯酸钾的质量分数为×100%=98%。
答:该样品中氯酸钾的质量分数为98%。
【变式】 实验室常用大理石和稀盐酸制取二氧化碳。现取25 g大理石样品于烧杯中,缓慢加入稀盐酸(大理石中的杂质不溶于水,也不与稀盐酸反应,反应的化学方程式为CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑),剩余固体的质量与加入稀盐酸的质量关系如图所示。
(1)在实验中可将大理石适当粉碎,这样做的目的是__增大反应物的接触面积,加快化学反应速度__。
(2)该大理石样品中碳酸钙的质量为__20__g,其质量分数为__80%__。
(3)反应生成的CO2的质量为多少?(请写出完整的计算过程)
解:设充分反应后生成二氧化碳的质量为x。
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
20 g x
=
x=8.8 g
答:反应生成的CO2的质量为8.8 g。
【例3】 某同学在研究质量守恒定律的实验过程中,记录了如表所示数据(已知Fe+SFeS):
实验
第一次
第二次
第三次
硫粉的质量/g
16
32
32
铁粉的质量/g
28
28
56
硫化亚铁(FeS)的质量/g
44
44
88
(1)第二次实验是否遵守质量守恒定律?__是__(填“是”或“否”),原因是__第二次实验参加反应的硫粉的实际质量为16__g__。
(2)通过实验说明,参加反应的各物质的质量之间存在着比例关系,从上表可知,参加反应的铁和硫的质量比是__7∶4__。
(3)若该同学要进行第四次实验,如果要将48 g硫粉完全反应,则需要铁粉的质量是多少?能生成硫化亚铁的质量是多少?
【答案】需要铁粉84 g,能生成硫化亚铁132 g。
【变式】 某样品为铜和氧化铜的混合物,为测定样品中铜元素的含量,小科取部分样品与稀硫酸反应(所用的稀硫酸均从同一试剂瓶倒出),进行了四次实验,测定的实验数据如下表所示。已知CuO+H2SO4===CuSO4+H2O。
实验次数
一
二
三
四
所取样品质量/g
20
15
10
15
加入稀硫酸的质量/g
50
50
50
60
充分反应后剩余固体质量/g
14
9
a
9
(1)表格中a的数值为__6__。
(2)第__三、四__次实验结束后,酸还有剩余。
(3)样品中铜元素的质量分数是多少?
(4)所用稀硫酸中溶质的质量分数是多少?
解:(3)由(2)分析可知,每20 g样品中有8 g氧化铜和12 g铜,样品中铜元素的质量为8 g××100%+12 g=18.4 g,则样品中铜元素的质量分数为×100%=92%。
(4)由(2)分析可知,50 g稀硫酸与6 g氧化铜恰好反应,设50 g稀硫酸中硫酸的质量为x。
CuO+H2SO4===CuSO4+H2O
80 98
6 g x
= ,x=7.35 g
所用稀硫酸中溶质的质量分数为×100%=14.7%。
答:所用稀硫酸中溶质的质量分数为14.7%。
1.质量守恒定律是化学反应中的重要规律。在催化、加热的条件下,X与Y反应生成Z和W,反应前后分子变化的微观示意图如图所示,下列说法正确的是( B )
A.该化学反应属于分解反应
B.4种物质中,Z、W都属于氧化物
C.反应前后,氮元素化合价保持不变
D.该反应中反应物X与Y的分子个数比是1∶1
2.将一定质量的 a、b、c、d四种物质放入一密闭容器中,在一定条件下反应一段时间后,测得反应前后各物质的质量如下:
物质
a
b
c
d
反应前质量/g
8.4
5.2
6.0
0.6
反应后质量/g
待测
4.56
9.2
0.6
分析表中数据可知:
(1)d 可能是不参与反应的杂质,也可能是__催化剂__。
(2)上表中待测的数据为__5.84__。
(3)该反应的基本类型是__化合反应__。
3.某同学为了测定一瓶过氧化氢溶液中溶质的质量分数,取该溶液20 g,加入二氧化锰0.5 g,完全反应后,称得烧杯内剩余物质的总质量为19.7 g。请回答下列问题。
(1)二氧化锰在反应中的作用是__催化作用__。
(2)计算该过氧化氢溶液中溶质的质量分数。(写出计算过程)
解:生成O2的质量为20 g+0.5 g-19.7 g=0.8 g,
设该20 g过氧化氢溶液中溶质的质量为x。
2H2O22H2O+O2↑
68 32
x 0.8 g
=,x=1.7 g
该过氧化氢溶液中溶质的质量分数为×100%=8.5%。
答:该过氧化氢溶液中溶质的质量分数为8.5%。
4.测定黄铜(铜锌合金)中铜的质量分数的过程如下(已知化学方程式:Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑,铜与稀硫酸不反应),请回答下列问题。
(1)小华同学取50 g黄铜,加入足量稀硫酸,共收集到1.0 g气体,计算黄铜中铜的质量分数(写出计算过程)。
解:设50 g黄铜中锌的质量为x。
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
65 2
x 1.0 g
=
x=32.5 g
黄铜中铜的质量分数是×100%=35%。
答:黄铜中铜的质量分数是35%。
(2)小婷同学另取50 g黄铜于烧杯中,将600 g稀硫酸平均分六次加入烧杯,测得加入稀硫酸的质量和烧杯中剩余物的质量如下表所示:
次数
一
二
三
四
五
六
加入稀硫酸的质量/g
100
100
100
100
100
100
烧杯中
剩余物
的质量/g
149.8
a
349.4
449.2
549.0
649.0
①表中a=__249.6__。
②第六次实验后所得溶液的溶质是__H2SO4、ZnSO4__(填化学式)。
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