第五章 再识化学变化（知识清单） 化学北京版2024九年级上册

第五章 再认识化学变化 01 思维导图 02 考点速记 第1节 化学变化中的能量变化 知识点一 燃料与能源 1．燃料的充分燃烧 燃料充分燃烧的条件：一是燃烧时要有足够的氧气（或空气）；二是燃料与氧气（或空气）要有足够大的接触面。燃烧不充分的缺点：产生的热量减少，浪费资源；产生黑烟、CO等物质，污染环境。燃料充分燃烧的意义：提高燃料的燃烧利用率，节约能源，减少环境污染。 2．化石燃料 煤、石油、天然气是化石燃料，都是由古代生物的遗骸经过一系列复杂变化而形成的，是不可再生能源。 （1）煤是古代植物在地下经过漫长而复杂的变化所形成的固体可燃矿物，它是由多种物质组成的复杂混合物。煤的主要组成元素是C，还含有少量的 H、N、S、O、Si、Al、Ca、Fe 等元素。煤的综合利用，是将煤隔绝空气加强热，使煤分解成许多有用的物质，如焦炭，煤焦油，煤气等，属于化学变化。 （2）石油是远古海洋或湖泊中的动植物遗体在地下经过漫长而复杂的变化后形成的一种组成极为复杂的液态混合物。石油主要含有 C 和 H 两种元素，同时还含有少量的 O、N、S 等元素。将石油加热炼制，利用石油中各成分的沸点不同，将它们分离，可得到不用的产品，属于物理变化。 （3）天然气是蕴藏在地下深处的可燃性气体，主要成分是甲烷（CH4）。在天然气中， 甲烷的体积分数约占80%～97%。 3．甲烷燃烧 甲烷是一种有机化合物，其化学式为CH4。通常状况下，甲烷是无色、无气味的气体，极难溶于水，密度比空气小。纯净的甲烷在足量的空气中能够安静地燃烧，火焰呈淡蓝色，生成二氧化碳和水，同时放出大量的热，该化学反应可表示为： CH4 + 2O2= CO2 + 2H2O。 沼气的主要成分是甲烷，可燃冰是甲烷水合物。 实验步骤：①观察甲烷的颜色、状态。点燃从导管放出的甲烷，在火焰的上方罩一个冷而干燥的烧杯。过一会儿，观察烧杯壁上的现象。②迅速把烧杯倒过来，向烧杯内注入少量澄清石灰水，振荡，观察现象。 实验装置： 实验现象：甲烷是无色、无味的气体，燃烧产生明亮的蓝色火焰，放出热量，烧杯 内壁上有无色液滴产生；澄清石灰水变浑浊。 燃烧原理：CH4 + 2O2= CO2 + 2H2O。 4．化石燃料的危害 （1）燃料中的一些杂质如硫等燃烧时，产生空气污染物如二氧化硫等，溶于雨水会形成酸雨。 （2）燃料不充分燃烧时，会产生CO和烟尘，引起雾霾。 5．新型燃料和能源 （1）乙醇俗称酒精，化学式为C2H5OH，可通过高粱、玉米和薯类等发酵、蒸馏而得到。酒精的制取发酵属于化学变化。燃烧的化学方程式为： C2H5OH + 3O2=2CO2 + 3H2O。 （2）氢气 ①氢气的物理性质：无色无味的气体，密度比空气小，难溶于水； 化学性质：可燃性（2H2 + O2=2H2O）。 ②氢气本身无毒，极易燃烧，燃烧产物是水，被认为是最清洁的能源。 ③氢气的实验室制取 药品：锌粒和稀硫酸 反应原理：Zn +H2SO4=ZnSO4+H2↑ 反应装置： （3） 目前，人们正在利用和开发许多其他的能源，如太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物能和核能等。这些能源的利用，可以部分解决化石能源面临耗尽的问题，并在一定程度上减少了对环境的污染。 知识点二 化学反应中的能量变化 化学反应伴随着能量的变化，通常表现为热量的释放或吸收。化学变化中必然有旧物质的消耗和新物质的生成，由此可以想到，能量是蕴藏在物质中的，而且不同物质在不同状态下所蕴藏的能量不同。发生化学反应时，当生成物所蕴藏的能量和反应物所蕴藏的能量不同时，就会出现放热或吸热现象。放热反应：如镁与稀硫酸、氧化钙与水。吸热反应：如氢氧化钡与氯化铵反应。化学反应中释放的热量可以转化成机械能、电能，用于我们的生产和生活。 【实验目的】 观察化学变化中的热现象。 1. 镁条与稀硫酸反应 【实验方案】 在一支试管中加入 5 mL 稀硫酸，插入温度计测量其温度；然后取一根约 5 cm 长的镁条，折成团放入稀硫酸中，观察镁条的变化，并用手触摸试管外壁，充分反应后再次测量其温度。 【实验记录】 放入镁条前 放入镁条后 测量的温度 /℃ 实验现象 2. 氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应 【实验方案】 在一个小烧杯里加入约 30 g 的氢氧化钡晶体（Ba(OH)2 ·8H2O），将小烧杯放在事先已滴有 3 ~ 4 滴水的玻璃片上，然后再加入约 15 g氯化铵晶体（NH4Cl），并立即用玻璃棒迅速搅拌，使氢氧化钡晶体与氯化铵晶体充分反应。观察晶体变化，烧杯和玻璃片是否能够分开？ 实验现象 探究结论 第2节 化学变化中的质量关系 知识点一 质量守恒定律 1． 质量守恒定律的内容 （1）内容：参加化学反应的各物质质量的总和，等于反应后生成的各物质质量的总和。 （2）适用范围：自然界里发生的所有化学反应 （3）注意事项： ① 质量守恒定律的“守恒”指的是质量守恒，其它方面如体积等不一定守恒。 ②“参加反应的各物质”，没有参加反应的物质不包括在内(如催化剂、过量的物质)。 ③“生成的各物质的质量总和”，应当包括生成的各种物质，如沉淀、气体等。 即物质发生化学反应的过程，就是参加反应的各物质（反应物）的原子，重新组合生成其他物质（生成物）的过程。在化学反应前后，原子的种类、数目及原子的质量都没有发生改变，所以反应物的总质量与生成物的总质量相等。 2. 验证质量守恒定律 【科学探究】 当物质发生化学变化并生成新物质时，反应物的质量总和与生成物的质量总和相比较，存在什么关系呢？ 【猜想】 猜想一：反应物的质量总和与生成物的质量总和相等 猜想二：反应物的质量总和比生成物的质量总和大 猜想三：反应物的质量总和与生成物的质量总和小 实验探究一、白磷燃烧 （1）注意观察 ①反应物和生成物状态、变化及现象 ②质量的变化 （2）实验过程 ①在底部铺有细沙【防止高温熔化物溅落瓶底，使瓶底炸裂】的锥形瓶中，放入一粒火柴头大小的白磷； ②在锥形瓶口的橡皮塞上安装一根玻璃管【引燃白磷】并使玻璃管能与白磷接触； ③将锥形瓶和玻璃管放在托盘天平上，用砝码平衡； ④取下锥形瓶； ⑤将橡皮塞上的玻璃管放在酒精灯火焰上灼烧至红热后，迅速用橡皮塞将锥形瓶塞紧，并将白磷引燃； ⑥待锥形瓶冷却后，重新放到托盘天平上，观察天平是否平衡。 【小气球的作用：为了防止气体受热膨胀而冲开瓶塞，起缓冲作用。】 （3）实验记录 实验现象 白磷燃烧产生大量的白烟，放出大量的热，生成白色固体，玻璃管上端的小气球先变大后变小；天平平衡 实验结论 反应前各物质的总质量等于反应后各物质的总质量 实验探究二、铁和硫酸铜溶液反应 （1）注意观察 ①反应物和生成物状态、变化及现象 ②质量的变化 （2）实验过程 ①在100mL烧杯中加入30mL稀硫酸铜溶液，将2根铁钉用砂纸打磨干净； ②将盛有硫酸铜溶液的烧杯和铁钉一起放在托盘天平上称量，记录所称质量M1； ③将铁钉放入硫酸铜溶液里，观察现象； ④待反应一段时间后溶液颜色改变时，记录所称质量M2，比较反应前后的质量。 注意：该装置不用密封，因为参加反应和生成的物质中没有气体。 （3）实验记录 实验现象 铁钉表面附着一层红色物质，溶液由蓝色逐渐变成浅绿色；M1=M2 实验结论 反应前各物质的总质量等于反应后各物质的总质量 实验探究三、盐酸与碳酸钠粉末的反应 （1）实验过程 ①把盛有盐酸的小试管小心地放入装有碳酸钠粉末的小烧杯中，将小烧杯放在托盘天平上用砝码平衡； ②取下小烧杯并将其倾斜，使小试管中的盐酸与小烧杯中的碳酸钠粉末反应； ③一段时间后，再把烧杯放在托盘天平上，观察天平是否平衡。 （2）实验记录 实验现象 剧烈反应，产生大量气泡；天平指针向右偏转 分析 产生的二氧化碳逸散到空气中，使天平左右质量不等 实验总结 对于有气体生成的反应，验证质量守恒定律需在密闭装置中进行。 实验探究四、镁条的燃烧 （1）实验过程 ①取一根用砂纸打磨干净的镁条和一个石棉网，将他们一起放在托盘天平上称量。 ②然后在石棉网上方将镁条点燃，观察反应现象。 ③再将镁条燃烧后的产物与石棉网一起放在托盘天平上称量。 （2）实验记录 实验现象 剧烈燃烧，产生耀眼的白光，生成白色固体；天平指针向左偏转 分析 参加反应的氧气的质量没有计算在内，使得反应前后物质的质量不相等。 知识点二 质量守恒定律的原因 1. 化学反应的实质 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。 分子原子新分子新物质 2. 质量守恒定律的原因 微观上：在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有改变。 宏观上：在化学反应前后，元素的种类没有改变，元素的质量也没有改变。 【规律总结】化学反应前后“六个不变，两个一定改变，两个可能改变” 宏观 微观 六个一定不变 反应物和生成物质量总和 原子种类 元素种类 原子数目 元素质量 原子质量 两个一定改变 物质种类 分子种类 两个可能改变 元素化合价 分子总数 3.质量守恒定律的应用 ①利用质量守恒定律，解释有关现象； ②利用质量守恒定律，根据化学方程式确定物质的化学式； ③利用质量守恒定律，根据化学方程式确定物质的相对分子质量； ④利用质量守恒定律，根据化学方程式求某元素的质量； ⑤利用质量守恒定律，根据化学方程式求反应物中某物质的质量。 第3节 化学方程式 知识点一 化学方程式的意义 1．化学方程式的概念 用数字和化学式表示化学反应的式子叫作化学方程式。（化学计量数是指化学方程式中每种物质化学式前面的数字，如上述反应中S前面的1，O2前面的1等） 2．化学方程式的意义 （1）表示反应物、生成物和反应条件。 示例：2H2 + O22H2O 即：反应物是氢气和氧气，生成物是水，反应条件是点燃。 （2）表示反应物、生成物之间的质量比，各物质间的质量比 = 相对分子质量（或相对原子质量）与化学计量数的乘积之比。 即示例中各物质之间的质量比为4：32：36。 （3）表示反应物、生成物之间的粒子个数比（即化学式前面的化学计量数之比）。 示例中各分子之间的个数比为2：1：2。 3．化学方程式的读法（以2H2 + O22H2O为例) 化学方程式可以表达化学反应中“质”和“量”两方面的含义 质的方面：氢气与氧气在点燃的条件下反应生成水。 量的方面：在点燃的条件下，每4份质量的氢气与32份质量的氧气恰好完全反应，生成36份质量的水。 知识点二 化学方程式的书写 1．化学方程式的书写原则 （1）要以化学反应事实为依据，绝不能随意臆造事实上不存在的物质和化学反应，不能任意编造物质的化学式。 （2）要遵守质量守恒定律，等号两边各原子的种类不变、数目必须相等。 2．化学方程式的书写步骤 （1）书写步骤：一写、二配、三注、四查。 一写：根据实验事实，正确写出反应物和生成物的化学式（反应物在左边，生成物在右边），中间用“ ─ ”连接。 二配：配平化学方程式，使式子两边各元素原子的数目相等，使化学方程式遵守质量守恒定律。 三注：注明化学反应发生的条件，如点燃、加热（常用“ ”表示）、催化剂等，标出生成物状态，把“ ─ ”改成“ = ”。 四查：检查化学式书写是否正确，化学方程式是否配平，反应条件标注是否正确，生成物状态符号是否恰当。 （2）符号的使用： 生成物中的气体标“↑”（气体符号），溶液中的反应生成物中的沉淀标“↓”（沉淀符号）。若反应物和生成物中都有气体，气体生成物不标注“↑”，溶液中的反应，若反应物和生成物中都有不溶性固体，固体生成物不标注“↓”。对于在常温条件下就可以发生的反应，“常温”一般不需要注明。 3．化学方程式配平的常用方法 （1）最小公倍数法（以磷在氧气中燃烧为例）： P+ O2 P2O5 MnO2 （2）奇数配偶法（以氯酸钾分解为例）： KClO3 KCl+ O2↑ （3）观察法（以碱式碳酸铜分解为例）： Cu2(OH)2CO3 CuO+ H2O+ CO2↑ （4）暂定分数分配法（以乙炔在氧气中燃烧为例）： C2H2+ O2 H2O+ CO2 知识点三 基于化学方程式的简单计算 化学变化中在质量方面存在三种关系：参加化学反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和；反应前后元素的质量相等；各物质间存在固定的质量比。我们常依据化学反应中各物质的质量比是固定的，由一种物质的质量求出该反应中其他物质的质量。 1. 理论依据 （1）以客观事实为基础，绝不能凭空臆想、臆造事实上不存在的化学反应。 （2）要遵守质量守恒定律，等号两边各原子的种类和数目必须相等。 2. 基本依据 化学方程式中各反应物、生成物之间的质量比。 注意：在化学反应中，参加化学反应的各反应物及反应生成的各生成物之间的质量比始终是一个定值。各物质间的质量比实际上是各物质的相对分子质量（或相对原子质量）与其化学式前化学计量数的乘积之比，切勿漏乘化学计量数。 3. 利用化学方程式的简单计算 利用化学方程式的简单计算主要包括两种类型：用一定量的反应物最多可得到多少生成物；要制取一定量的生成物最少需要多少反应物。 注意：（1）格式要规范，步骤要完整，不是相关量不用标出； （2）正确书写化学方程式是关键，注意配平，注明反应条件，标“↑”“↓”； （3）设未知量x不需要写出单位； （4）计算过程中，各物理量单位要统一，列式每步骤都要带单位； （5）计算时若是气体体积，需换算成质量代入计算，气体的质量（g）=气体的体积（L）×气体的密度（g/L）； （6）计算时代入量必须是纯净物的质量，若物质不纯，必须先换算成纯净物的质量； （7）相对分子质量单位为“1”，要与相应的化学计量数相乘； （8）不能漏写答案。 4. 化学方程式计算的一般步骤 1．解设：根据题意设未知量x。（设未知数时不带单位） 2．写：写出反应的化学方程式。（化学方程式要配平） 3．关：写出相关物质的化学计量数与相对分子质量（或相对原子质量）的乘积以及已知量、未知量。 4．列：列出比例式，求解。 5．答：简明地写出答案。 例：（2023·北京平谷·统考二模）军事上用氢化锂（LiH）作氢气发生来源。请计算40g氢化锂与足量的水反应生成氢气的质量。（温馨提示：反应的化学方程式为LiH + H2O= LiOH + H2↑）。 解：设生成氢气的质量为x = x＝10g 答：生成氢气的质量为10g。 第4节 调控化学变化 知识点一 火箭升空原理 化学反应在航天科技领域具有重要的应用价值。通过燃料与助燃物（统称推进剂）发生的化学反应，一方面生成大量气体物质，另一方面释放大量热能，这些具有较大内能（高温）的气体可以产生巨大的反作用力，将重达几百吨的火箭送上太空。 知识点二 火箭推进剂 1.选择火箭推进剂的考虑因素 2.火箭推进剂的使用 通过增加可燃物或助燃物的浓度或质量，可提高火箭推进剂的燃烧反应程度。例如，液态氢气和氧气的密度相对于气态时更大，因此相同体积时质量也更大，燃烧可以产生更多的热量。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！9 学科网（北京）股份有限公司 $$