内容正文:
第五单元 化学反应的定量关系
01 思维导图
02 考点速记
课题1 质量守恒定律
(一)质量守恒定律
1.内容:大量实验证明,参加化学反应的各物质的质量总和,等于反应后生成的各物质的质量总和。
(1)适用范围:所有的化学反应,不适用于物理变化。
(2)质量范围:所有参加反应的反应物质量(不包括没有反应完的部分和催化剂的质量)和所有生成物的质量。尤其注意参加反应的气体或反应生成的气体、沉淀等不要忽略。
2.实验验证
方案
方案一 铜与氧气反应
Cu + O2 CuO△
方案二 铁与硫酸铜反应
Fe+CuSO4→Cu+FeSO4
装置
现象
气球先鼓起后变变瘪,固体由红色变为黑色,
电子天平示数不变
铁丝表面有红色固体析出,溶液由蓝色变为浅绿色,电子天平示数不变
分析
方案一实验装置中,橡胶塞的作用是形成密闭体系,小气球的作用是缓冲压强;
如果没有它们,实验可能出现哪些结果?反应结束后天平示数比反应前大。
3.质量“不守恒”的实验情况分析
实验名称
盐酸与碳酸钠反应前后质量的测定
镁条燃烧前后质量的测定
实验装置
实验现象
快速产生大量气泡
发出耀眼白光,有白烟产生,生成白色固体
反应后天平指针情况
偏右
居中(或偏左/右)
反应的符号表达式
HCl +Na2CO3 → NaCl+H2O + CO2
点燃
Mg+O2 MgO
原因分析
生成的二氧化碳气体逸散到空气中
空气中氧气参加反应,使固体质量增大;
生成的氧化镁逸散到空气中,使固体质量减小。
实验反思
研究化学反应前后物质的质量关系时,有气体参加或有生成的反应,应该在密闭容器中进行。
(二)化学反应“质量守恒”的本质原因
氢气和氧气反应生成水的微观示意图
化学反应前后的“变与不变”
反应前后,改变的粒子是 氢分子、氧分子 ;
反应前后,不变的粒子是 氢原子、氧原子 。
化学反应前后“质量守恒”的本质原因是化学反应前后,原子的种类、数目和质量都不变。
(1)化学反应前后“六个一定不变”:②③④⑤⑥⑦;
(2)“两个一定变”: ①⑧ ;
(3)“两个可能变”: ⑨⑩ 。
①物质的种类 ②元素的种类 ③物质的总质量
④元素的质量 ⑤原子的种类 ⑥原子的数目
⑦原子的质量 ⑧分子的种类 ⑨分子的数目
⑩元素的化合价
课题2 化学方程式
(一)化学方程式的意义
化学方程式
C + O2 点燃 CO2
客观事实
反应物
C和O2(或碳和氧气)
生成物
CO2(或二氧化碳)
反应条件
点燃
量的关系
物质的相对质量关系
C + O2 点燃 CO2
相对质量: 12 32 44
每 12 份质量的碳和 32 份质量的氧气恰好完全反应,生成44份质量的二氧化碳(在此反应中,碳、氧气、二氧化碳的质量比为3:8:11)
粒子的相对数量关系
每 1 个碳原子和 1 个氧分子恰好完全反应,生成 1 个二氧化碳分子(参加反应的各粒子的个数比为 1:1:1 )
(二)化学方程式的书写
1.书写化学方程式要遵守的原则
(1)要以客观事实为基础,写出反应物、生成物和反应条件,体现化学反应中的物质转化关系。
(2)要遵守质量守恒定律,使等号两边各原子的种类与数目相等,体现化学反应中的定量关系。
2.书写化学方程式的步骤(以铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁的反应为例)
书写步骤
书写内容
书写过程
(1)描述反应事实
①在式子的左、右两边写出反应物和生成物的化学式,如果反应物或生成物不止一种,就分别用加号把它们连接起来;
②在反应物和生成物之间画一条短线,在短线上注明化学反应发生的条件,如加热(常用“△”号表示)、点燃、催化剂等
Fe + O2 点燃 Fe3O4
(2)配平化学方程式
检查式子左、右两边各元素原子的种类和数目,通过选取合适的化学计量数,使化学方程式遵守质量守恒定律,将短线改为等号。
3Fe+2O2 点燃 Fe3O4
【注意】有的化学方程式需要标注生成物状态:
(1)如果生成物中有气体,在气体物质的化学式右边要注“↑”号,如2KMnO4 ∆ K2MnO4+MnO2+O2↑。对于溶液中的反应,如果生成物中有固体,在固体物质的化学式右边要注“↓”号,如CuSO4+2NaOH==Cu(OH)2↓+Na2SO4。
(2)如果反应物和生成物中都有气体,气体生成物就不注“↑”号,如C+O2 点燃 CO2。同样,对于溶液中的反应,如果反应物和生成物中都有固体,固体生成物也不注“↓”号,如Fe+CuSO4==FeSO4+Cu。
3.化学方程式的配平方法(最小公倍数法)以磷在空气中燃烧生成五氧化二磷的反应为例:
步骤
书写过程
(1)找出式子两边出现次数较多,且原子个数不相等又相差较大的元素,求出其原子个数的最小公倍数
P + O2 点燃 P2O5
氧原子个数: 2 5
最小公倍数: 2 × 5 = 10
(2)用最小公倍数分别除以含有该元素的化学式中该原子的个数,所得的值就是该化学式的化学计量数(先配化合物,后配单质)
P + O2 点燃 P2O5
化学计量数: 10 ÷ 2 = 5 10 ÷ 5 = 2
P + 5O2 点燃 2P2O5
(3)由已知的化学计量数,配平其他化学式的化学计量数,将短线改为等号。
P + 5O2 点燃 2P2O5
4P
4P + 5O2 点燃 2P2O5
(三)根据化学方程式进行简单计算
1.根据化学方程式计算的依据
(1)理论依据:质量守恒定律。
(2)基本依据:参与化学反应的各物质间存在固定的 质量比 。
2.利用化学方程式计算的步骤及格式
例:加热分解31.6 g高锰酸钾,可以得到氧气的质量是多少?
步骤说明
完整步骤
注意以下是常见的扣分点
(1)设未知量
解:设可以得到氧气的质量为x。
设未知量时,x后面加了单位
(2)写化学方程式
2KMnO4 ∆ K2MnO4 +MnO2 +O2↑
未配平,漏标或标错“↑”“↓”
(3)标相关量
相对质量
316 32
相对分子质量算错,漏乘化学计量数
实际质量
31.6g x
实际质量写错位置,漏写单位
(4)列出比例式,求解
= x==3.2g
数据位置混乱,漏单位
(5)简明地写出答案
答:加热分解31.6 g高锰酸钾,可以得到3.2g氧气。
用“略”字或用省略号作答,未表达完整
【注意】①由于方程式只能反映物质间的质量比,因此代入方程式中的各个量必须是质量。
②由于方程式中各物质是纯净物,因此代入的量必须是纯净物的质量,若物质不纯,必须换算成纯净物的质量再代入计算。
③单位必须统一,且单位要代入计算过程。
03 素养提升
易错点辨析
(一)误认为铁钉生锈后质量增加了,不符合质量守恒定律。
所有的化学反应都符号质量守恒定律,质量守恒定律是指参加化学反应的各物质的质量总和,等于反应后生成的各物质的质量总和。铁钉生锈是铁与氧气、水共同反应生成了铁锈,参加反应的铁、氧气和水的质量总和等于铁锈的质量,所以铁钉生锈后质量增加了。解释时注意参加反应或生成的气体都应计入质量总和。
(二)在书写化学方程式时,误认为反应条件“点燃”与“加热” 是相同的。
“点燃”是指在外界热源(如酒精灯、火柴等)提供热量的条件下,使可燃物发生燃烧,燃烧后,热源可撤掉;“加热”是指热源始终为反应提供热量,维持反应的进行,一旦撤掉,反应就会停止。加热可用符号 “△”表示。
(三)配平化学方程式时随意改变化学式。
配平化学方程式时,注意只能改变化学式前面的化学计量数,不能改变化学式右下角的数字,且化学方程式两边的化学计量数应取最简整数比。
(四)计算相对分子质量时把所有物质的相对分子质量都计算。
利用化学方程式进行计算时,只需计算已知量和未知量的相对质量,不需要把所有物质的相对质量都进行计算。
(五)误将不纯物质的质量直接代入化学方程式进行计算。
代入化学方程式中进行计算的相关物质的质量必须是纯净物的质量,不包括杂质和未参加反应的物质的质量。若为不纯物质,要先换算成纯净物的质量再代入方程式计算。
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