内容正文:
第9讲 质量守恒定律、化学方程式和基本反应类型
实验 质量守恒定律的验证
例 化学兴趣小组同学设计如图实验探究质量守恒定律,请根据图示回答问题:
例题图1
巩固基础要点
(1)实验1:白磷燃烧可观察到的现象是_______________,该反应的化学方程式为__________。
(2)实验2:待稀盐酸与碳酸钠充分反应后,再称量,观察到反应后天平不平衡,天平指针向____(选填“左”或“右”)偏转。同学们得到的结论是“实验2说明质量不守恒”。你认为实验2天平不平衡的原因是____________________。
(3)实验3:烧杯中反应的化学方程式为_____________,反应前的质量____(选填“>”“<”或“=”)反应后的质量。
(4)从微观角度分析,在化学反应前后一定不变的是____(填序号)。
①原子种类 ②分子种类 ③原子数目
④分子质量 ⑤分子数目 ⑥原子质量
(5)实验1中小气球的作用是__________(写一点即可);气球鼓起后会产生浮力,影响测量结果,需冷却至室温再称量;实验时若取用白磷的量不足对实验的验证____(选填“有”或“没有”)影响。
(6)根据上述三个实验,同学们得到实验结论:参加反应的各物质的质量总和____反应后生成的各物质的质量总和。
对接重难考法
(7)【撰写实验报告】兴趣小组用下列装置来探究“化学反应前后各物质的质量总和是否相等”,请你一起参与探究。
实验
方案
方案一
方案二
实验
装置
实验
过程
反应前:分别将反应物、反应容器及砝码放在托盘天平上,并调节游码使天平平衡
①取下烧杯并将其倾斜,使试管中的盐酸进入烧杯中,观察到的现象是__锌粒逐渐溶解,有气泡产生__,反应一段时间后,再把烧杯放回托盘天平上,天平的指针__向右__(选填“向左”“向右”或“不”,后同)偏转
②取下烧杯并将其倾斜,使试管中的氢氧化钠溶液进入烧杯中,观察到的现象是__有蓝色沉淀生成,溶液由蓝色变为无色__,反应一段时间后,再把烧杯放回托盘天平上,天平的指针__不__偏转
化学
方程
式
Zn+2HCl === ZnCl2+H2↑
③_____________
___________________
实验
结论
化学反应前后各物质的质量总和相等
实验
反思
④有同学认为方案一不能得出“化学反应前后各物质的质量总和相等”的结论,你认为他的观点是否正确,并说明理由。_________________________
⑤若想要直接验证化学反应前后各物质的质量总和相等,给出一条合理建议:___________________
(8)【装置改进】同学们对实验2的反应装置进行了如图2所示的3种改进(B中NaOH溶液用于吸收CO2),你认为最佳装置是____(填字母),从另外两种装置中任选一种指出其不足: ________________________。
例题图2
命题点1 质量守恒定律的理解与验证
1.判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)[2021贵阳,4A]下图所示实验可探究甲烷中含有碳元素。( )
第1(1)题图
(2)[2022遵义,7A]下图实验设计能验证质量守恒定律。( )
第1(2)题图
命题点2 微观反应示意图
2.[2024遵义模拟]用甲烷和水反应制水煤气(混合气体),其反应的微观示意图如图所示。根据微观示意图得出的结论中,正确的是( )
第2题图
A.该反应属于分解反应
B.该反应中的四种物质都由分子构成
C.反应前后各物质总质量不变,原子种类改变
D.生成的一氧化碳和氢气的质量比为14:1
3.[2024黔东南州期末]“三效催化转换器”可将汽车尾气中有害气体处理为无污染的气体,下图为该反应的微观示意图。下列说法错误的是( )
第3题图
A.乙和丙中所含元素种类相同
B.甲和丁中同种元素的化合价不相等
C.该反应中只涉及一种单质
D.该反应中生成丙、丁的质量之比为11:7
4.[2024黔东南州二模]从宏观、微观、符号相结合的视角探究物质及其变化是学习化学的一种科学思维。我国承诺实现2030年前“碳达峰”,2060年前“碳中和”,体现大国担当。
(1)CO2资源化利用有利于实现“碳中和”。CO2与某种单质反应转化为甲醇(CH3OH)的微观示意图如下,画出乙框中的微观模型。
第4题图
(2)写出(1)中反应的化学方程式:_____________。
(3)从微观角度分析(1)中反应遵守质量守恒定律的原因:______________。
(4)我国科学家在实验室实现以CO2和H2为原料人工合成淀粉n,这也是CO2资源化的一种方式,请从宏观角度分析能实现该变化的原因是化学变化前后____不变。
(5)请为实现2030年“碳达峰”,2060年“碳中和”写一条号召语:___。
5.[2024毕节期末]在宏观、微观、符号之间建立联系是化学学科特有的思维方式。氨催化氧化是制硝酸的主要反应之一,其反应的微观示意图如图所示。请回答下列问题。
第5题图
(1)该反应中参加反应的反应物分子个数之比为____。
(2)该反应中氧化物有____种。
(3)硝酸(HNO3)是一种具有强氧化性和强腐蚀性的酸。硝酸的相对分子质量为___,硝酸中氮元素的质量分数为___(结果保留到0.1%)。
命题点3 化学方程式的书写
6.[2022遵义,16(5)第一空]我国是世界上最早使用湿法炼铜的国家,其主要原理是将铁放入硫酸铜溶液中把铜置换出来,该反应的化学方程式为_____________。
7.[2021铜仁,11(3)、(4)①](1)铝的应用很广泛,在高温下,铝与三氧化二铬反应可置换出金属铬(Cr),写出该反应的化学方程式:________________。
(2)氨气是一种重要的化工原料,如图是氮气和氢气反应生成氨气的微观示意图。请写出此反应的化学方程式:____________________。
命题点4 基本反应类型的判断
8.[2024黔南州期末]下列化学方程式中,属于化合反应的是( )
A.CO+CuO Cu+CO2
B.CaCO3 CaO+CO2↑
C.2Na+Cl2 2NaCl
D.Zn+H2SO4=== ZnSO4+H2↑
命题点5 利用化学方程式进行计算
9.[2024贵州,14]我国重载铁路加氢站今年投入了商业运营。机车加注80 kg氢气作燃料,若用电解水的方法制取这些氢气,理论上需要水的质量是多少?(写出计算过程)
10.[2023贵州,14]氢气可作燃料,若40 g氢气完全燃烧,需要氧气的质量是多少?(写出计算过程)
1.[2024河南]《周礼·考工记》中记载,古人将含碳酸钙的贝壳制成石灰乳,在草木灰(含K2CO3)的水溶液中加石灰乳,生成物能除去丝帛污渍。以上反应中不涉及的基本反应类型是( )
A.化合反应 B.分解反应
C.置换反应 D.复分解反应
2.[人教九上P116,5题改编]下列事实不能用质量守恒定律来解释的是( )
A.高锰酸钾受热后固体质量减少
B.潮湿的衣服在阳光下晒干
C.蜡烛燃烧后长度越来越短,最后消失
D.铁丝在氧气中燃烧,固体质量增加
3.[2024安徽]某实验小组按图a装置验证质量守恒定律,一段时间后,发现锥形瓶内部分固体变为红棕色。实验过程中瓶内物质或元素质量变化与图b相符的是( )
第3题图
A.铁粉的质量 B.氮气的质量
C.氧元素的质量 D.固态物质的质量
4.[2024大庆]下列化学方程式书写正确的是( )
A.氧化铝溶于稀硫酸:Al2O3+2H2SO4=== 2AlSO4+2H2O
B.铁溶于稀盐酸:2Fe+6HCl === 2FeCl3+3H2↑
C.氢气还原氧化铜:CuO+H2=== Cu+H2O
D.向硫酸铜溶液中滴加少量氢氧化钠溶液:CuSO4+2NaOH === Cu(OH)2↓+Na2SO4
5.[2024常州]在电化学储能领域拥有巨大潜力的CuFeS2可由以下化学反应制得:CuCl+FeCl3+2X CuFeS2+4NH4Cl,则可推测X是( )
A.NH3 B.(NH4)2S
C.NH4Cl D.(NH4)2SO4
6.[2024天津]写出下列反应的化学方程式。
(1)一氧化碳在空气中燃烧:____________。
(2)高锰酸钾在加热条件下分解:_______________。
(3)硫酸铜溶液与氯化钡溶液反应:___________________。
7.[2024武汉]化学项目小组用图1所示装置验证质量守恒定律。点燃红磷前电子天平示数为106.23 g(见图1)。验证质量守恒定律后,待白烟完全沉降取下橡胶塞,片刻后再一起称量,电子天平示数稳定为106.28 g(见图2)。
第7题图
回答下列问题:
(1)仪器甲的名称为__锥形瓶__(选填“锥形瓶”或“烧杯”)。
(2)计算参加反应红磷的质量(结果精确到0.01 g)。
8.[2024吉林]海洋资源的综合利用是解决人类社会资源短缺的重要途径之一。工业上电解饱和食盐水时发生如下反应:2NaCl+2X 2NaOH+H2↑+Cl2↑。下列说法正确的是( )
A.X的化学式为O2
B.NaCl和Cl2中氯元素化合价都为0
C.该反应的基本反应类型是分解反应
D.生成的H2是一种清洁的高能燃料
9.[2024河北]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( )
第9题图
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
10.质量守恒定律是定量研究化学变化的重要依据。某小组以“再探质量守恒”为主题开展项目式学习。
任务一:回归教材、复习旧知
回顾课本中有关对“化学反应前后物质的质量关系”的实验探究方案(如图1所示)。
第10题图1
(1)方案A 中红磷量不足____(选填“会”或“不会”)对实验结果产生影响。
(2)方案 B中发生反应的化学方程式为_______________。
两个方案反应前后天平均保持平衡,说明上述两个反应前后物质的总质量不变。
任务二:发现问题、拓展延伸
方案 A 中因有氧气参加反应,故采用密闭装置。但方案 B中铁与硫酸铜反应,反应物和生成物都没有气体,为什么也要用密闭装置呢?
于是在老师的指导下,小组同学再次实验,并使用pH传感器测定锥形瓶内溶液的pH,其数据如图2。那么导致溶液酸性改变的原因是什么呢?
第10题图2
【提出猜想】猜想甲:硫酸铜溶液和铁作用所致;
猜想乙:硫酸铜溶液和空气作用所致;
猜想丙:硫酸铜溶液、铁及空气共同作用所致。
【进行实验】
(3)为验证上述猜想,现提供如下用品:用煮沸并迅速冷却的蒸馏水配成 4%的硫酸铜溶液、洁净的铁钉、pH 传感器等,实验过程如下表,请完成表格中①②两处填空。
实验
序号
实验1
实验2
实验3
实验内容
实验
现象
pH先减小后略增大
pH略增大
pH不变
实验
结论
猜想②____成立
【反思拓展】
(4)通过以上探究活动,请分析方案B中用橡胶塞形成密闭装置的原因可能是________________。
答案精析
实验一题通关
例 (1)产生大量白烟,放出热量,小气球先胀大后变瘪,天平最终平衡 4P+5O2 2P2O5 (2)右 反应生成的二氧化碳逸出装置 (3)Fe+CuSO4=== FeSO4+Cu = (4)①③⑥ (5)使装置密闭(或防止橡胶塞飞出) 没有 (6)等于 (7)①锌粒逐渐溶解,有气泡产生 向右 ②有蓝色沉淀生成,溶液由蓝色变为无色 不 ③CuSO4+2NaOH === Na2SO4+Cu(OH)2↓ ④不正确,化学反应均遵循质量守恒定律 ⑤若是有气体参与或生成的反应,应在密闭容器中进行 (8)B A的不足之处是反应生成的二氧化碳会使气球膨胀,装置浮力增大,导致天平失去平衡(或C的不足之处是反应生成的二氧化碳不断增多,使装置内压强增大,容易导致橡胶塞飞出)
真题模拟明考向
1.(1)× (2)√ 2.B 3.D
4.(1)
(2)CO2+3H2 CH3OH+H2O
(3)化学反应前后原子的个数、种类、质量都不变 (4)元素种类 (5)低碳出行(合理即可)
5.(1)4:5 (2)2 (3)63 22.2%
6.Fe+CuSO4=== FeSO4+Cu
7.(1)2Al+Cr2O3 2Cr+Al2O3
(2)N2+3H2 2NH3
8.C
9.解:设理论上需要水的质量为x。
2H2O 2H2↑+O2↑
36 4
x 80 kg
=
x=720 kg
答:理论上需要水的质量为720 kg。
10.解:设需要氧气的质量为x。
2H2+O2 2H2O
4 32
40 g x
=
x=320 g
答:需要氧气的质量为320 g。
情境试题分阶练
1.C 2.B 3.A 4.D 5.B
6.(1)2CO+O2 2CO2
(2)2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
(3)CuSO4+BaCl2=== BaSO4↓+CuCl2
7.(1)锥形瓶
(2)解:参加反应的氧气质量为106.28 g-106.23 g=0.05 g。
设参加反应红磷的质量为x。
4P+5O2 2P2O5
124 160
x 0.05 g
=
x=0.04 g
答:参加反应红磷的质量为0.04 g。
8.D 9.B
10.(1)不会 (2)Fe+CuSO4=== FeSO4+Cu
(3)①4%的硫酸铜 ②丙 (4)防止溶液酸性增强,与铁钉反应产生氢气,氢气逸出装置,无法验证质量守恒定律
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