第2节 化学反应中的质量关系 第2课时（导学案）化学沪教版2024九年级上册

第2节 化学反应中的质量关系 第2课时 质量守恒定律的应用 一、知识目标 1．学会依据质量守恒定律改进实验，列出正确的质量守恒数学表达式，找全反应物和生成物。 2．掌握应用质量守恒定律判断反应中物质的质量关系，解释反应中的质量变化。 3．能够依据质量守恒定律推断未知物的组成，并从元素守恒角度说明理由。 二、核心素养目标 1．宏观辨识与微观探析：从宏观上观察化学反应前后物质质量的变化，从微观上理解质量守恒定律的实质是原子的种类、数目和质量不变。 2．证据推理与模型认知：通过分析实验数据和化学方程式，建立质量守恒的模型，依据模型进行推理和判断。 3．科学探究与创新意识：通过改进实验装置，培养创新思维和实践能力，体会科学探究的过程和方法。 一、学习重点 质量守恒定律的改进实验、根据质量守恒定律判断质量关系、推断物质组成。 二、学习难点 理解质量守恒定律在不同情境中的应用，正确推断物质的组成。 1．质量守恒定律的内容：参加 的各物质的质量总和 反应后生成的各物质的质量总和，这个规律叫做质量守恒定律。 2．物质由 组成，目前已知的有限的元素组成了世界上数千万种不同的物质。 3．化学变化的本质，从微观角度来看是 ，化学变化前后分子的种类会发生改变，但原子的种类、数目和质量不变。从宏观角度来看物质的化学变化中，物质的种类发生了变化，但 没有改变，只是重新组成不同的物质。 一、新课导入 问题思考1：观看视频，实验人员把盐酸和碳酸钠放在一个敞口容器里进行反应，反应结束后，称量反应后的物质质量比反应前物质的总质量变小了，这是为什么呢？难道是质量守恒定律在这里不适用了吗？ 问题思考2：回顾质量守恒定律的内容和实质是什么？ 二、质量守恒定律的改进实验 问题思考1：观察碳酸钠和盐酸反应的装置，思考这个反应如果在这样的装置中进行，会对质量守恒定律的验证产生什么影响？ 问题思考2：在验证质量守恒定律时，对于有气体参与或生成的反应，从反应原理和装置原理上分别有什么要求？ 问题探究：分组讨论并设计改进碳酸钠和盐酸反应的装置，以解决气体逸散和浮力干扰等问题。 典例1：同学们用如图所示的装置进行质量守恒定律的验证，以下说法正确的是（　　） A．反应过程中没有出现明显现象 B．称量反应前的质量比反应后小 C．该反应没有遵守质量守恒定律 D．应将装置放在密闭容器中进行 典例2：实验小组利用如图装置，完成了对密闭容器中少量碳酸钠与少量稀盐酸反应的质量测定。以下分析正确的是（　　） A．反应后碳酸钠的质量增加 B．反应过程中各物质的质量都不变 C．反应前后各物质的质量总和相等 D．反应前称量的是碳酸钠和稀盐酸的总质量 三、根据质量守恒定律判断质量关系 问题思考1：高锰酸钾受热分解这个化学变化的反应物和生成物都有哪些？如何正确表示这个变化的质量守恒表达式？剩余固体质量为什么比高锰酸钾的质量小？ 问题思考2：点燃蜡烛后，电子天平示数逐渐减小，蜡烛减小的质量与燃烧后生成物的总质量有什么关系？ 问题探究：在反应 中，若 与 恰好完全反应，生成 和的质量比为，求生成 的质量。 典例1：现将20克A和足量B混合加热使其发生化学反应，20克A完全反应后生成16克C和8克D，则参加反应的A与B的质量比是 （ ） A．1：1 B．2：1 C．4：1 D．5：1 典例2：在一个密闭容器中放入甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下充分反应后，测得有关数据如图所示。下列说法不正确的是（ ） A．x=2.0 B．参加反应的甲和丙的质量比为1∶2 C．乙可能是该反应的催化剂 D．丁一定是化合物 四、根据质量守恒定律推断物质组成 问题思考1：葡萄糖在酶的催化下反应：葡萄糖＋氧气 → 二氧化碳＋水，葡萄糖中一定含有哪些元素，可能含有哪些元素？从元素守恒的角度说明理由。 问题思考2：总结根据质量守恒定律推断物质组成的方法。 问题探究：二氧化碳和氢气在一定条件下可发生反应：CO2＋3H2 一定条件  CH3OH＋X，求X的化学式，并说明推断的依据。 典例1：某物质和水反应只生成氢氧化钠和氧气，则该物质中 （ ） A．只含钠元素 B．一定含有钠元素，可能含有氧元素 C．一定含有钠、氧两种元素 D．一定含有钠元素，可能含有氧元素和氢元素 典例2：取某物质2.16g，使其充分燃烧，生成2.16g水和5.28g二氧化碳。则该物质中 （ ） A．一定含有碳元素和氢元素 B．一定含有碳元素、氢元素、氧元素 C．一定含有碳元素和氢元素 ，可能含有氧元素 D．无法确定 1． 在化学实验课上，同学们通过改进实验装置，完成了对稀盐酸和碳酸钠粉末反应前后质量的测定，下列说法正确的是（ ） A．化学反应中产生白色沉淀 B．化学反应前后物质的总质量不变 C．化学反应过程中气球的形状一直保持不变 D．化学反应中生成了新的物质，整个装置的质量会增加 2．偏二甲肼是长征二号F运载火箭发动机推进剂之一，会与四氧化二氮反应生成氮气、二氧化碳和水。推测偏二甲肼中一定含有的元素是（ ） A．O、H B．N、O C．C、O D．C、H 3．超氧化钾（KO2）可做氧气源，可用于煤矿井下救援。能与水反应迅速放出氧气和另外一种化合物，则该化合物可能是（ ） A．K2CO3 B．KNO3 C．KOH D．K2SO4 4．四种物质在一定的条件下充分混合反应，测得反应前后各物质的质量分数如图所示，则有关说法中不正确的是（ ） A．丁一定是化合物 B．生成的甲、丙两物质的质量比为8∶1 C．该反应是分解反应 D．参加反应的丁的质量一定等于生成甲和丙的质量之和增减 1．质量守恒定律的内容：参加 的各物质的质量总和 反应后生成的各物质的质量总和，这个规律叫做质量守恒定律。 2．质量守恒定律的微观解释 （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的原子 转化成生成物的过程。 （2）质量守恒的原因：在化学反应中，反应前后原子的种类、数目和质量 。所以，反应前后各物质的质量总和必然相等。 考点1 质量守恒定律的应用 1．大多数动植物呼吸作用时发生反应：，动植物利用该反应释放的能量维持生命活动。X的化学式为 A．C6H12 B．C6H12O C．C6H12O6 D．C6H12O8 2．铜制品长期暴露在空气中表面生成铜锈【主要成分Cu2(OH)2CO3】，下列物质与铜制品生锈无关的是 A．N2 B．O2 C．H2O D．CO2 3．一定条件下，甲、乙、丙、丁四种物质在密闭容器中发生反应，测得反应前后各物质的质量如图3所示，图中x、y分别表示乙和丙的质量。下列说法错误的是 A．反应后甲的质量分数是8% B．x的取值范围：0≤x≤40 C．y≤30时，生成物只有一种 D．参加反应的甲与丁的质量比为2：1 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2节 化学反应中的质量关系 第2课时 质量守恒定律的应用 一、知识目标 1．学会依据质量守恒定律改进实验，列出正确的质量守恒数学表达式，找全反应物和生成物。 2．掌握应用质量守恒定律判断反应中物质的质量关系，解释反应中的质量变化。 3．能够依据质量守恒定律推断未知物的组成，并从元素守恒角度说明理由。 二、核心素养目标 1．宏观辨识与微观探析：从宏观上观察化学反应前后物质质量的变化，从微观上理解质量守恒定律的实质是原子的种类、数目和质量不变。 2．证据推理与模型认知：通过分析实验数据和化学方程式，建立质量守恒的模型，依据模型进行推理和判断。 3．科学探究与创新意识：通过改进实验装置，培养创新思维和实践能力，体会科学探究的过程和方法。 一、学习重点 质量守恒定律的改进实验、根据质量守恒定律判断质量关系、推断物质组成。 二、学习难点 理解质量守恒定律在不同情境中的应用，正确推断物质的组成。 1．质量守恒定律的内容：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，这个规律叫做质量守恒定律。 2．物质由元素组成，目前已知的有限的元素组成了世界上数千万种不同的物质。 3．化学变化的本质，从微观角度来看是原子的重新组合，化学变化前后分子的种类会发生改变，但原子的种类、数目和质量不变。从宏观角度来看物质的化学变化中，物质的种类发生了变化，但元素的种类没有改变，只是重新组成不同的物质。 一、新课导入 问题思考1：观看视频，实验人员把盐酸和碳酸钠放在一个敞口容器里进行反应，反应结束后，称量反应后的物质质量比反应前物质的总质量变小了，这是为什么呢？难道是质量守恒定律在这里不适用了吗？ 答案：反应会产生二氧化碳气体，二氧化碳会逸散到空气中，没有被称量，这样就会导致反应后称量的质量比反应前小，但实际上该反应仍然遵守质量守恒定律。 问题思考2：回顾质量守恒定律的内容和实质是什么？ 答案：质量守恒定律告诉我们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，而且这个定律适用于一切化学反应，其本质是化学反应前后原子的种类、数目和质量都不变。 二、质量守恒定律的改进实验 问题思考1：观察碳酸钠和盐酸反应的装置，思考这个反应如果在这样的装置中进行，会对质量守恒定律的验证产生什么影响？ 答案：反应会产生二氧化碳气体，二氧化碳会逸散到空气中，没有被称量，这样就会导致反应后称量的质量比反应前小，好像不遵守质量守恒定律。部分同学还可能提出装置可能存在的其他问题，如产生气体使瓶内压强增大，橡胶塞易弹出等。 问题思考2：在验证质量守恒定律时，对于有气体参与或生成的反应，从反应原理和装置原理上分别有什么要求？ 答案：从反应原理上，若反应为 ，则质量守恒的数学表达式为 ；从装置原理上，装置要密闭保证称量到所有物质，且装置无明显形变避免浮力的干扰。 问题探究：分组讨论并设计改进碳酸钠和盐酸反应的装置，以解决气体逸散和浮力干扰等问题。 典例1：同学们用如图所示的装置进行质量守恒定律的验证，以下说法正确的是（　　） A．反应过程中没有出现明显现象 B．称量反应前的质量比反应后小 C．该反应没有遵守质量守恒定律 D．应将装置放在密闭容器中进行 答案：D 碳酸钠和盐酸反应会产生二氧化碳气体，有气泡产生，A选项错误；由于二氧化碳逸散到空气中，反应后称量的质量比反应前小，但该反应仍然遵守质量守恒定律，B、C选项错误；为了保证能称量到所有物质，应将装置放在密闭容器中进行，D选项正确。 典例2：实验小组利用如图装置，完成了对密闭容器中少量碳酸钠与少量稀盐酸反应的质量测定。以下分析正确的是（　　） A．反应后碳酸钠的质量增加 B．反应过程中各物质的质量都不变 C．反应前后各物质的质量总和相等 D．反应前称量的是碳酸钠和稀盐酸的总质量 答案：C 碳酸钠和稀盐酸反应，碳酸钠质量会减少，A选项错误；反应过程中各物质质量会发生变化，B选项错误；根据质量守恒定律，反应前后各物质的质量总和相等，C选项正确；反应前称量的是整个密闭容器内物质的总质量，不只是碳酸钠和稀盐酸的总质量，D选项错误。 三、根据质量守恒定律判断质量关系 问题思考1：高锰酸钾受热分解这个化学变化的反应物和生成物都有哪些？如何正确表示这个变化的质量守恒表达式？剩余固体质量为什么比高锰酸钾的质量小？ 答案：反应物是高锰酸钾，生成物是锰酸钾、二氧化锰和氧气。质量守恒表达式为 。根据质量守恒定律，参加反应的高锰酸钾的质量等于生成的锰酸钾、二氧化锰和氧气的质量之和。在开放体系中，生成物氧气逸散到空气中，所以剩余固体的质量会小于高锰酸钾的质量。 问题思考2：点燃蜡烛后，电子天平示数逐渐减小，蜡烛减小的质量与燃烧后生成物的总质量有什么关系？ 答案：石蜡和氧气反应生成二氧化碳和水，质量守恒表达式为 。蜡烛减少的质量是参加反应的石蜡的质量，小于生成物的总质量。 问题探究：在反应 中，若 与 恰好完全反应，生成 和的质量比为，求生成 的质量。 答案：首先根据质量守恒定律得出 。 设 ，，则 ，解得 ，所以 。 典例1：现将20克A和足量B混合加热使其发生化学反应，20克A完全反应后生成16克C和8克D，则参加反应的A与B的质量比是 （ ） A．1：1 B．2：1 C．4：1 D．5：1 答案：D 根据质量守恒定律，参加反应的 (B) 的质量为 (16g + 8g - 20g = 4g)，所以参加反应的 (A) 与 (B) 的质量比为 (20g:4g = 5:1)，D选项正确。 典例2：在一个密闭容器中放入甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下充分反应后，测得有关数据如图所示。下列说法不正确的是（ ） A．x=2.0 B．参加反应的甲和丙的质量比为1∶2 C．乙可能是该反应的催化剂 D．丁一定是化合物 答案：B 根据密闭容器中反应前后物质的总质量不变，可得 (6 + 2 + 14 + 35 = x + 22 + 21 + 3)，解得 (x = 2)，A选项正确；参加反应的甲的质量为 (6g - 2g = 4g)，参加反应的丙的质量为 (14g - 2g = 12g)，参加反应的甲和丙的质量比为 (4g:12g = 1:3)，B选项错误；乙反应前后质量不变，可能是该反应的催化剂，C选项正确；该反应是甲和丙反应生成丁，丁是由两种以上元素组成的，一定是化合物，D选项正确。 四、根据质量守恒定律推断物质组成 问题思考1：葡萄糖在酶的催化下反应：葡萄糖＋氧气 → 二氧化碳＋水，葡萄糖中一定含有哪些元素，可能含有哪些元素？从元素守恒的角度说明理由。 答案：生成物二氧化碳和水中含有碳、氧、氢元素，化学反应前后元素种类不变，所以反应物也应含有这三种元素。反应物氧气只能提供氧元素，所以葡萄糖中一定含有碳元素和氢元素，可能含有氧元素。 问题思考2：总结根据质量守恒定律推断物质组成的方法。 答案：一是根据元素种类守恒推断元素组成，二是通过计算各元素的质量来确定是否含有某种元素。 问题探究：二氧化碳和氢气在一定条件下可发生反应：CO2＋3H2 一定条件  CH3OH＋X，求X的化学式，并说明推断的依据。 答案：学生根据化学反应前后原子的种类和数目均不变，列出表格分析： 原子种类 反应前 反应后（除 X)外） 1个X 中 碳原子个数 1 1 0 氧原子个数 2 1 1 氢原子个数 6 4 2 得出 X的化学式为 H2O，推断依据是化学反应前后原子的种类和数目均不变。 典例1：某物质和水反应只生成氢氧化钠和氧气，则该物质中 （ ） A．只含钠元素 B．一定含有钠元素，可能含有氧元素 C．一定含有钠、氧两种元素 D．一定含有钠元素，可能含有氧元素和氢元素 答案：C 根据质量守恒定律，反应后有钠、氧、氢三种元素，反应物水中有氢、氧元素，所以该物质中一定含有钠元素，又因为生成了氧气，所以该物质中一定含有氧元素，C选项正确。 典例2：取某物质2.16g，使其充分燃烧，生成2.16g水和5.28g二氧化碳。则该物质中 （ ） A．一定含有碳元素和氢元素 B．一定含有碳元素、氢元素、氧元素 C．一定含有碳元素和氢元素 ，可能含有氧元素 D．无法确定 答案：B 计算生成水中氢元素的质量 (m(H)= 2.16g×= 0.24g)，生成二氧化碳中碳元素的质量 (m(C)= 5.28g×= 1.44g)，碳元素和氢元素的质量之和为 (0.24g + 1.44g = 1.68g2.16g)，所以该物质中一定含有碳、氢、氧三种元素，B选项正确。 1． 在化学实验课上，同学们通过改进实验装置，完成了对稀盐酸和碳酸钠粉末反应前后质量的测定，下列说法正确的是（ ） A．化学反应中产生白色沉淀 B．化学反应前后物质的总质量不变 C．化学反应过程中气球的形状一直保持不变 D．化学反应中生成了新的物质，整个装置的质量会增加 【答案】B 【解析】稀盐酸和碳酸钠粉末反应会生成氯化钠、水和二氧化碳，不会产生白色沉淀，A选项错误；根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，B选项正确；反应生成二氧化碳，气球会胀大，形状会发生改变，C选项错误；由于装置是密闭的，整个装置的质量不变，D选项错误。 2．偏二甲肼是长征二号F运载火箭发动机推进剂之一，会与四氧化二氮反应生成氮气、二氧化碳和水。推测偏二甲肼中一定含有的元素是（ ） A．O、H B．N、O C．C、O D．C、H 【答案】D 【解析】根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变。生成物氮气、二氧化碳和水中含有氮、碳、氢、氧四种元素，而反应物四氧化二氮中只含有氮和氧元素，所以偏二甲肼中一定含有碳和氢元素，可能含有氮元素，一定不含有氧元素，答案选D。 3．超氧化钾（KO2）可做氧气源，可用于煤矿井下救援。能与水反应迅速放出氧气和另外一种化合物，则该化合物可能是（ ） A．K2CO3 B．KNO3 C．KOH D．K2SO4 【答案】C 【解析】超氧化钾（KO₂）与水反应，反应物中含有钾、氧、氢三种元素。根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，生成物中也只能含有这三种元素。A选项K₂CO₃中含有碳元素，B选项KNO₃中含有氮元素，D选项K₂SO₄中含有硫元素，均不符合要求；C选项KOH含有钾、氧、氢三种元素，符合要求，答案选C。 4．四种物质在一定的条件下充分混合反应，测得反应前后各物质的质量分数如图所示，则有关说法中不正确的是（ ） A．丁一定是化合物 B．生成的甲、丙两物质的质量比为8∶1 C．该反应是分解反应 D．参加反应的丁的质量一定等于生成甲和丙的质量之和增减 【答案】B 【解析】由图可知，反应后丁的质量分数减小，是反应物；甲和丙的质量分数增大，是生成物；乙的质量分数不变，可能是催化剂或杂质。该反应是丁分解生成甲和丙，属于分解反应，分解反应的反应物一定是化合物，所以丁一定是化合物，A、C选项正确；参加反应的丁的质量一定等于生成甲和丙的质量之和，D选项正确；生成的甲、丙两物质的质量比为（19%-17%）∶（41%-25%） = 2%∶16% = 1∶8，B选项错误。 1．质量守恒定律的内容：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，这个规律叫做质量守恒定律。 2．质量守恒定律的微观解释 （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的原子重新组合转化成生成物的过程。 （2）质量守恒的原因：在化学反应中，反应前后原子的种类、数目和质量不变。所以，反应前后各物质的质量总和必然相等。 考点1 质量守恒定律的应用 1．大多数动植物呼吸作用时发生反应：，动植物利用该反应释放的能量维持生命活动。X的化学式为 A．C6H12 B．C6H12O C．C6H12O6 D．C6H12O8 【答案】C 【解析】根据质量守恒定律，原子个数守恒，反应后生成物由12个碳原子、12个氢原子、18个氧原子，反应物为X与氧气反应，所以X有6个碳原子、12个氢原子、6个氧原子，故选C。 2．铜制品长期暴露在空气中表面生成铜锈【主要成分Cu2(OH)2CO3】，下列物质与铜制品生锈无关的是 A．N2 B．O2 C．H2O D．CO2 【答案】A 【解析】表面生成铜锈主要成分Cu2(OH)2CO3，由Cu、O、H、C元素组成，不含氮元素，故与铜制品生锈无关的是氮气，故选：A。 3．一定条件下，甲、乙、丙、丁四种物质在密闭容器中发生反应，测得反应前后各物质的质量如图3所示，图中x、y分别表示乙和丙的质量。下列说法错误的是 A．反应后甲的质量分数是8% B．x的取值范围：0≤x≤40 C．y≤30时，生成物只有一种 D．参加反应的甲与丁的质量比为2：1 【答案】B 【解析】A、反应后甲的质量为10g，质量分数为，故选项正确； B、由质量守恒定律可知，反应前后物质的总质量不变，即30+40+30+25=10+15+x+y，x+y=100，乙为生成物地，反应后质量大于大于40，即x的值大于40，y的值最小为0 ，故x的最大值为100，则x的取值范围为0≤ x≤100，故选项错误； C、y≤30时，则丙不参加反应，或属于反应物，则只有乙是生成物，故选项正确； D、根据图可知，参加反应的甲的质量为20g，参加反应的乙的质量为10g，参加反应的甲与丁的质量比为2：1，故选项正确。 故选：B。 / 学科网（北京）股份有限公司 $