5.1 化学反应中的质量守恒课件---2024--2025学年九年级化学鲁教版（2024）上册

第五单元 定量研究化学反应 鲁教版 九年级《化学》 人类对物质世界的认识，总是从宏观到微观、从定性到定量不断深化的，对化学反应的认识也是如此。 本单元我们将从定量和微观的视角探究：化学反应前后物质的质量是否发生变化,以及怎样利用简明的符号描述化学反应。 我们已经知道，化学反应的结果是反应物转化为生成物。那么，在化学反应过程中，反应物和生成物的质量是如何变化的呢？ 提出问题（提问有因） 过氧化氢在催化剂作用下分解生成水和氧气。 分解的过氧化氢的质量与生成的水和氧气的质量具有怎样的关系呢？ 过氧化氢分解了，分子变了，质量当然也就变了！ 形成假设（假设有据） 质量怎么会变呢？在化学反应中，分子虽然变了，但是原子没有改变，质量应该不变！ 1. 你同意下列两位同学中哪一位的观点？ 2. 小丽同学用如下 3 个图示表示过氧化氢分解生成水和氧气的反应。你认为哪个图示是正确的？为什么？ 反应前后氧原子数目不同 × 反应前后氢原子数目不同 × √ 推测过氧化氢分解过程中物质的质量关系 推测过氧化氢分解过程中物质的质量关系 分解的过氧化氢的质量与生成水和氧气的质量是否相等？ 讨论交流 化学反应的过程就是参加反应的各物质（反应物）的原子重新组合而生成其他物质（生成物）的过程。 在化学反应前后，原子的种类没有改变，原子的数目没有增减，原子的质量没有变化。 所以， 反应生成的各物质的质量总和必然等于参加反应的各物质的质量总和。 你赞同这个观点吗？ 探究化学反应前后物质的质量有无变化 〔实验用品〕 托盘天平（或电子秤）、烧杯、试管、胶头滴管、锥形瓶、酒精灯、单孔橡皮塞、玻璃导管、试管夹、玻璃棒、塑料袋（或气球）、细线、细沙、放大镜、火柴。盐酸、大理石、硫酸铜溶液、氢氧化钠溶液、白磷等。 〔实验方案〕 1. 确定一个化学反应作为研究对象下列反应可供你选择，当然也可以选择其他你熟悉的反应。 （1）氢氧化钠（NaOH）溶液和硫酸铜（CuSO4）溶液反应，生成硫酸钠（Na2SO4）和氢氧化铜［Cu(OH)2］。 （2）盐酸和大理石（主要成分是 CaCO3）反应，生成二氧化碳、水和氯化钙（CaCl2）。 （3）白磷在空气中燃烧生成五氧化二磷（P2O5）。 设计并实施实验方案 1. 设计实验方案。 （1）氢氧化钠（NaOH）溶液和硫酸铜（CuSO4）溶液反应 实验装置 实验步骤 1.检查装置气密性：塞紧橡皮塞，在连接处涂上肥皂水，然后把锥形瓶放入热水中加热。若连接处没有出现肥皂泡则气密性良好。 2.装药品：锥形瓶中装入约10ml硫酸铜溶液，胶头滴管吸取氢氧化钠溶液。塞紧橡皮塞。 3.称量反应前装置总质量。记为m1。 4.反应：将氢氧化钠溶液全部挤入硫酸铜溶液中，振荡。观察现象。 5.称量反应后装置总质量。记为m2。或将装置放回天平左盘，观察天平是否恢复平衡。 设计并实施实验方案 NaOH + CuSO4→Na2SO4 +Cu(OH)2 氢氧化钠 硫酸铜 硫酸钠 氢氧化铜 （蓝色沉淀） 发生的反应： （2）盐酸和大理石（主要成分是 CaCO3）反应，生成二氧化碳、水和氯化钙（CaCl2）。 实验装置 实验步骤 1.检查装置气密性：将气球套在锥形瓶口，然后把装置放入热水中加热，若气球鼓起，则气密性良好。 2.装药品：锥形瓶中装入约50ml稀盐酸，气球内装约2g大理石套在锥形瓶口。 3.称量反应前装置总质量。记为m1。 4.反应：尽量将锥形瓶倾斜，把大理石全部倒入稀盐酸中。观察现象。 5.称量反应后装置总质量。记为m2。或将装置放回天平左盘，观察天平是否恢复平衡。 设计并实施实验方案 1. 设计实验方案。 HCl + CaCO3→CaCl2 + H2O + CO2 盐酸 碳酸钙 氯化钙 水 二氧化碳 （无色气体） 发生的反应： （3）白磷在空气中燃烧生成五氧化二磷（P2O5）。。 实验装置 实验步骤 1.检查装置气密性：连接装置，然后把锥形瓶放入热水中加热，若气球鼓起，则气密性良好。 2.装药品：锥形瓶底垫一层细沙，然后放一粒白磷。塞紧橡皮塞，让玻璃管恰好与白磷接触。 3.称量反应前装置总质量。记为m1。 4.反应：在酒精灯上将玻璃管加热至红热，然后迅速塞紧橡皮塞。观察现象。 5.冷却到室温，称量反应后装置总质量。记为m2。或将装置放回天平左盘，观察天平是否恢复平衡。 设计并实施实验方案 1. 设计实验方案。 白磷 氧气 五氧化二磷 P + O2 P2O5 发生的反应： （1）小气球的作用是什么？ 平衡装置内外压强，起到缓冲作用，防止气体受热膨胀导致橡胶塞松动，气体逸出。 （4）实验结束后，为何要冷却至室温后再读数？ 若未冷却至室温，气球体积膨胀，存在向上的浮力，会使测量结果偏小。 现象思考 实验装置 （2）瓶底为什么要垫上一层细沙？ 防止白磷燃烧放热，导致集气瓶炸裂。 （3）加热玻璃管至红热的目的是什么？ 引燃白磷。 学生从上述三个实验中选择一个进行分组实验，观察、记录实验现象。实验结束进行汇报。 实验名称 实验现象 反应前后装置总质量 实验结论 设计并实施实验方案 2. 进行实验 （1）氢氧化钠（NaOH）溶液和硫酸铜（CuSO4）溶液反应 设计并实施实验方案 （2）盐酸和大理石（主要成分是 CaCO3）反应，生成二氧化碳、水和氯化钙（CaCl2）。 设计并实施实验方案 （3）白磷在空气中燃烧生成五氧化二磷（P2O5）。 设计并实施实验方案 实验名称 实验现象 反应前后 装置总质量 实验结论 （1）氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液反应 （2）盐酸和大理石反应 （3）白磷在空气中燃烧 获取证据、 形成结论 有蓝色沉淀生成。反应后，把装置放回天平，天平仍保持平衡。 有大量气泡生成。反应后，把装置放回天平，天平仍保持平衡。 白磷燃烧有黄色火焰，冒出大量白烟。放热。反应后，把装置放回天平，天平仍保持平衡。 m1=m2 m1=m2 m1=m2 化学反应前后各物质的总质量不变。 实验装置 剩余的红磷 参加反应的氧气 剩余气体 实验装置 生成的 五氧化二磷 剩余的红磷 剩余气体 反应前 反应后 参加反应的红磷 反应前质量总和 反应后质量总和 磷+氧气 五氧化二磷 点燃 反应后生成的各物质的质量总和 参加化学反应的各物质的质量总和。 等于 等量分析 结论 细沙 细沙 反应生成的 = 参加反应的 五氧化二磷 白磷+氧气 氢氧化铜+硫酸钠 氢氧化钠+硫酸铜 氯化钙+水+二氧化碳 碳酸钙+稀盐酸 质量总和 质量总和 在化学反应中： 参加反应的各物质 的质量的总和 反应后生成的各物质的质量总和 归纳总结 化学反应后生成的各物质的质量总和，等于参加化学反应的各物质的质量总和。 “ ” 质量守恒定律 A + B → C + D ag bg cg dg a + b = c + d 反思评价 观察实验，思考： 所有的化学变化是否都遵守质量守恒定律？ 为什么有些化学变化前后总质量不相等？ 我们在做验证质量守恒定律的实验时，要注意什么？ 实验1.稀盐酸与碳酸钠反应 HCl + Na2CO3→NaCl + H2O + CO2 盐酸 碳酸钠 氯化钠 水 二氧化碳 （无色气体） 反应生成的二氧化碳气体释放到了空气中。所以反应后总质量减少。 减少的质量就是生成的二氧化碳气体的质量。 讨论交流 实验1.稀盐酸与碳酸钠反应 实验2.镁条在空气中燃烧 讨论交流 镁 氧气 氧化镁 实验2.镁条在空气中燃烧 Mg + O2 MgO 有氧气参加了反应，所以反应后总质量增加。 增加的质量等于参加反应的氧气的质量（忽略镁与氮气反应）。 归纳总结 观察实验，思考： 所有的化学变化是否都遵守质量守恒定律？ 所有化学变化都遵守质量守恒定律。质量守恒定律只能用于解释化学变化。 为什么有些化学变化前后总质量不相等？ 有气体参加了反应或反应有气体生成。增加或减少的质量等于参加反应或反应生成的气体的质量。 我们在做验证质量守恒定律的实验时，要注意什么？ 如果有气体参加了反应或反应有气体生成，反应必须在密闭容器中进行。 请判断下列说法是否正确，并说出原因： 1.10g糖溶于90g水形成100g糖水，符合质量守恒定律。 2.根据质量守恒定律可知，1L氢气和8L氧气反应后生成9L水蒸气。 3.镁条在空气中燃烧后，生成的氧化镁的质量等于参加反应的镁的质量。 4.3克碳与8克氧气恰好完全反应，生成11克二氧化碳，那么3克碳与10克氧气充分反应，生成二氧化碳的质量是13克。 物理变化不能用质量守恒定律解释！ 是“质量“守恒。其它物理量不一定守恒！ 没有参加反应的物质的质量不能算在内！ 参加反应的各物质的总质量应把气体也包含在内！ 练一练 讨论交流 微观探析 解释质量守恒 化学变化的微观过程：分子破裂原子重组。 质量守恒的微观原因：在化学反应前后，原子的种类、数目、质量都不变。 宏观 元素的种类 物质的 总质量 元素的质量 宏观 微观 化学反应 反应物 生成物 分子 原子 新分子 分解 重组 发生反应 微观实质 原子的种类 原子的数目 原子的质量 不变 不变 不变 不变 不变 不变 1673 年，英国化学家波义耳将金属汞放在密闭容器里煅烧，然后打开容器盖进行称量，发现固体物质的质量增加了。 如何用质量守恒定律解释波义耳的实验现象？ 金属汞燃烧时需要氧气参加反应，波义耳忽略了参加反应的氧气的质量。 汞+氧气 氧化汞 点燃 质量守恒定律的发现 1673年，波义耳在敞口容器中称量汞与氧气反应前后质量得出固体质量增加。 1756年，罗蒙诺索夫把锡放在密闭的容器里煅烧反应前后总质量没有改变。 1774年，拉瓦锡通过大量定量实验发现了化学反应过程质量守恒这一规律性。 唐朝 陈少微和金陵子在炼丹时发现质量关系，写下 “分微不差” 定性研究 定量研究 典例剖析 知识点1 质量守恒定律的验证 2.下列实验能直接用于验证质量守恒定律的 是（ ） 1.通过白磷燃烧反应来验证质量守恒定律的实验装置如右图所示，下列说法错误的是（ ） A. 实验过程中气球先变大后变瘪 B. 白磷燃烧结束，锥形瓶应冷却后再称量 C. 瓶底的细沙起隔热作用，防止瓶底炸裂 D. 实验过程中托盘天平始终保持平衡 D C 典例剖析 知识点2 质量守恒定律的应用 3. 4.在一密闭的容器中，一定质量的炭粉与过量的氧气在点燃的条件下充分反应,容器内各相关量与时间(从反应开始计时)的对应关系正确的是( ） C 典例剖析 知识点2 质量守恒定律的应用 5.（2024·黑龙江绥化）现将40gA和足量的B混合加热。A与B发生化学反应，40gA完全反应后生成32gC和22gD，则参加反应的B与生成的D的质量比是（ ） A．20：7 B．7：11 C．5：4 D．16：11 解析：（1）写出表达式： (2)把已知量标在对应物质符号的正下方： （3）根据质量守恒定律计算出未知量： 32g+22g-40g=14g （4）计算B、D质量比： 14g：22g=7:11 A + B → C + D 40g 32g 22g 14g B 6.在反应2A+B=C+3D中，A与B的相对分子质量之比为2:1，若生成C的质量为6克，生成D的质量为3克，则参加反应B的质量为（ ） A.2g B.3g C.1.8g D.5g 解析：（1）写出表达式： (2)设A、B相对分子质量分别为2、1 计算出A、B质量比：A:B=4:1 （3）根据质量守恒定律可知： A+B=6g+3g=9g （4）则B的质量为：9gx1/(1+4)=1.8g 2A + B = C + 3D 4 1 6g 3g 9g C 7.某物质1.6克在空气中充分燃烧共生成4.4克二氧化碳和3.6克水。则下列说法正确的是 (    ) ①该物质中一定含有氧元素；           ②该物质中一定不含氧元素； ③该物质中一定含有碳、氢元素；       ④该物质的一个分子中碳、氢原子的个数比为1∶4； ⑤该物质中氢元素的质量分数最大。 A.①②③④⑤ B.②③④ C.③④⑤ D.②③④ 解析：（1）设该物质为A，写出表达式： (2)标出已知物质质量： （3）根据质量守恒定律可知： 氧气质量：4.4g+3.6g-1.6g=6.4g （4）计算出反应中 O2 、C02、H2O的分子个数比： （5）根据化学反应前后原子的种类数目质量都不变得到A的化学式为：CH4 A + O2 C02 + H2O 1.6g 4.4g 3.6g 64 44 36 32 44 18 2 1 2 6.4g 2 2 CH4 B 8.（2024四川宜宾，14）一定条件下，X、Y、乙、W四种物质在密闭容器中充分反应，测得反应前后各物质质量如下表。 物质 X Y Z W 反应前的质量/g 6.8 1.0 93.2 0 反应后的质量/g 0 a 96.8 3.2 下列说法正确的是( ) A．a = 1.0，Y一定是该反应的催化剂          B．该反应一定为化合反应 C．X与W相对分子质量之比一定为17∶8     D．Z与W质量变化之比一定为9∶8 （1）分析反应前后质量变化，再根据质量守恒定律，计算出a值。 (2)根据化学反应前后反应物质量减少，生成物质量增加，质量不变的可能是催化剂。找出反应物、生成物。写出表达式： （3）根据质量变化计算出反应中各物质质量比。 X Z + W 6.8g 3.6g 3.2g 17 9 8 -6.8g +3.6g +3.2g 0g =1.0g (Y) D 9.（2024河北，6）当前，氨气（NH3）的能源化应用逐渐成为研究热点。工业上常用氮气和氢气合成氨气，一定条件下，在密闭容器中加入反应物和催化剂进行该反应，反应前后各物质的质量如图所示，图中有两处被墨迹遮盖。下列说法正确的是( ) A．反应后催化剂的质量为8 g B．参加反应的氢气质量为6 g C．氨气分子的微观示意图为 D．参加反应的氮气和生成的氨气分子个数比为4∶1 B 典例剖析 知识点2 化学反应微观模拟模型 10.（2024·广东）我国科学家利用光催化技术实现了绿色制取H2O2，反应的微观示意图如图所示。下列说法正确的是( ) A．反应后氧原子个数减少 B．反应后催化剂的质量增加 C．b的化学式为H2O D．参加反应的a、b分子个数比为1∶1 C 11.下图是一类化学反应的微观示意图，其中以甲或丙为原料与乙反应均可获得清洁燃料丁。下列说法正确的是( ) A.甲、丙、丁、戊都属于氧化物 B.制取丁前后，分子总数保持不变 C.若生成的丁和戊分子数之比为5:3，则消耗的甲和乙的分子数之比为2:13 D:若某条件下，甲、乙、丙混合反应后只新增戊这一种物质，则反应后丙将增多 D Lavf58.20.100 EV录屏5.2.3软件录制 Lavf58.20.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn EV录屏5.2.3软件录制 Lavf58.20.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn EV录屏5.2.3软件录制 Lavf58.33.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn EV录屏5.2.3软件录制 Lavf58.33.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制, www.ieway.cn $$