内容正文:
物质的变化与性质
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知识导引
1.物质的变化、性质
区别物理变化、化学变化 ,物质变化反映性质,
2.化学变化的表达
化学反应基本类型,质量守恒定律,
化学方程式意义及相关计算
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1.物质的变化、性质
物理变化 化学变化
区别 概念 _____________生成的变化 ___________生成的变化
微观 构成物质的分子本身_______,只是分子之间的_______改变 构成物质的分子本身
_____
现象 一般是物质的颜色、状态等变化 伴随有发光、放热、变
色、产生_______、
_____等现象
没有新物质
有新物质
不变
间隙
改变
气体
沉淀
区别 实例 水蒸发、蜡烛受热熔化等 水电解、蜡烛燃烧、铁生锈等
判断依据 ①宏观角度:是否有 _______生成
②微观角度:构成物质的 _________是否发生改变
新物质
分子本身
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物理性质 化学性质
概念 物质___________________就能表现出来的性质 物质在_________过程中表现出来的性质
内容 颜色、状态、气味、密度、硬度、熔点、沸点、溶解性、挥发性、导电性、导热性、延展性等 _______、_______、助燃性、稳定性、氧化性、还原性、毒性等
判断 直接观察或用物理方法测定 利用化学变化来观察和测定
变化、性质与
用途的关系
不需要发生化学变化
化学变化
酸碱性
可燃性
(1)变化Ⅰ中的“一定条件”可能是 ______________________________(写出一项即可),发生的变化是___________。
(2)变化Ⅱ发生的反应方程式为 ____________________。
例1 下列事例中,不是通过化学反应提供能量的是( )
B
例2 如图是某密闭容器中物质变化过程的微观示意图(其中: 代表氧原子,
代表硫原子)。请回答:
升高温度(或减小压强,或吸热)
物理变化
2SO3 2SO2+O2
一定条件
=========
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1.化学变化和物理变化的区别在于变化过程中有无新的物质生成,下列只发生物理变化的是( )
A.比较金属活动性 B.水的电解 C.过滤泥浆水 D.食物霉变
2.医用消毒酒精为75%的乙醇溶液,化工生产中可用A(主要成分的化学式为C8H18)作原料,经以下流程制取乙醇:
(1)步骤①的转化属于 (选填“化学”或“物理”)变化。(2)步骤②是乙烯和含两种元素的化合物B发生化合反应,则B中所含元素是 。
C
化学
氢元素、氧元素
3.银是一种银白色金属,密度较大,具有良好的导电性,长期放置会被氧化而发黑。其中属于银的化学性质的是( )A.银白色 B.密度较大 C.导电性良好 D.能被氧化
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例3.七氟丙烷(C3HF7)灭火剂容易汽化不留残渣,适用于电器、精密仪器、图书档案等灭火。根据上述信息可以推测七氟丙烷具有的性质是( )A.导电性 B.腐蚀性 C.不助燃 D.沸点高
C
D
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2.1 化学反应的基本类型
不属于四大基本反应类型,是氧化还原反应
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例4 分析下列反应所得结论中,正确的是( )
①CO+CuO Cu+CO2
②2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe
③2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
④2H2S+SO2===2H2O+3S
A.①②属于置换反应 B.③④属于复分解反应
C.③中氧元素化合价不变 D.都有单质生成
高温
======
△
======
D
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例5.如图是同学们探究物质燃烧条件的部分装置图,向烧杯中加入适量水,一段时间后,试管中的白磷被引燃。(1)上述实验现象说明了生石灰和水反应是一个 (选填“放热”或“吸热”)过程。(2)实验中涉及到的两个化学反应都属于反应基本类型中的 反应。
放热
化合
放热的反应:
固体NaOH + 水
浓H2SO4 + 水
CaO + 水
燃烧
化学变化
吸热的反应:
固体NH4NO3 + 水
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2.2 化学反应中的能量变化
放热,化学能→内能
吸热,内能→化学能
化学能→电能
说说教材中这些实验中的现象及能量变化
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2.2 质量守恒定律
1.下列反应符合质量守恒定律吗?
冰熔化
√
╳
√
√
√
╳
√
√
2.反应前后称得质量不相等的原因是什么?
怎么解决问题?
让反应在密闭容器内进行
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例6.质量守恒定律是自然界基本的规律之一。下列装置及实验(天平未画出)能用来验证质量守恒定律的是( )
A B C D
A
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6.利用加热高锰酸钾的方法,验证化学反应中质量守恒定律。如图,小科将适量高锰酸钾装入试管,塞入一团棉花并测出试管、棉花与药品的总质量为m1.加热使之充分反应后,测得量筒中气体体积为V,再次测得反应装置与物质总质量为m2,已知常温常压下氧气密度为ρ.据此请回答:(1)实验中用量筒收集气体的好处是 。(2)实验中,试管口内壁附着紫红色小液滴,请解释产生该现象的原因
。(3)根据实验数据计算发现:m1﹣m2≠ρV,与质量守恒定律不符。造成这一实验结果的原因分析正确的是 。A.试管中高锰酸钾没有完全分解B.导管口连续均匀冒气泡时才收集气体C.未调节量筒内外液面相平就读数D.停止加热时,先将导管移出水面,再熄灭酒精灯
便于直接读出氧气的体积
高锰酸钾粉末溶于冷凝水后形成溶液
BCD
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☞例7 小金进行如图所示实验来验证质量守恒定律。在实验中用电子天平和量筒准确测量出表中m1、m2、m3、m4和V。(实验中操作正确,O2的密度为ρ)
(1)装置中试管口略向下倾斜的原因______________________________。
(2)根椐质量守恒定律,m1、m2、m3、m4和V之间应存在的等量关系为
。
防止水蒸气冷凝回流到试管底部引起试管炸裂
m1+m2+m3=m4+ρV
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(3)每次实验结束后,小金在拆卸装置时总能闻到刺激性气味。他将加热后剩余固体中的MnO2分离并测量其质量,发现总小于加热前MnO2的质量,查阅资料后发现,一般认为加热KClO3和MnO2混合物的反应过程如下:
第1步:2MnO2+2KClO3 2KMnO4+Cl2↑+O2↑;(其中Cl2有刺激性气味)
第2步2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑;
第3步:K2MnO4+Cl2 2KCl+MnO2+O2↑。
写出加热后剩余固体中MnO2质量小于加热前MnO2质量的原因:
____________________________________________________。
少量的氯气随着氧气排出,使得反应的第3步没有发生完全
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7.某同学用如图装置验证质量守恒定律。称取一定质量的碳酸钠装入气球,将气球套在锥形瓶上。将药品全部倒入装有足量稀盐酸的锥形瓶中,气球迅速胀大。称量反应前后装置的总质量,实验数据如下表所示。
实验次数 1 2 3
碳酸钠质量/克 0.53 1.06 2.12
反应前装置总质量/克 66.33 66.86 67.92
反应后装置总质量/克 66.19 66.62 67.42
(1)计算第1次反应产生二氧化碳的质量为 _______。
(2)分析数据发现每次反应前后装置的总质量均不相等,请以第1次反应为例,通过计算说明该反应是否遵循质量守恒定律:_______。(空气密度取1.3克/升,二氧化碳密度取2.0克/升,结果精确到0.01)
0.22克
遵循
【提高题】
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2.3 化学方程式的意义
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☞例8 下图四位同学正在讨论某一个化学方程式表示的意义,他们所描述的化学方程式是( )
B
A. S + O2 SO2
B. 2H2 + O2 2H2O
C. 2CO + O2 2CO2
D.CH4 + O2 CO2 + 2H2O
======
点燃
======
点燃
======
点燃
======
点燃
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例9 “宏观—微观—符号”三重表征是化学独特的表示物质及其变化的方法。某化学反应的微观示意图如图所示,下列说法不正确的是( )
A.从反应价值看:该反应能获取清洁能源,可减轻温室效应
B.从物质分类看:该反应涉及2种氧化物
C.从微观构成看:四种物质均由分子构成
D.从表示方法看:该反应的化学方程式为2CO2+4H2O 2CH4+4O2
D
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8.“宏观—微观—符号”之间建立联系,能帮助我们更好地认识物质的本质。浓度为75%的酒精常用作防疫消毒液,其有效成份是乙醇,如图是工业上在一定条件下制取乙醇的微观示意图,下列叙述中不正确的是( )
A.符号分析:乙的化学式为CO2
B.宏观分析:丙物质由3种元素组成
C.微观分析:一个甲分子由6个原子构成
D.基本反应类型分析:该反应属于化合反应
A
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9.CO2的转化和利用是一个热门的研究课题。回答下列相关问题:
(1)我国科研人员研制出一种“可呼吸CO2”的电池,放电时该电池“吸收CO2”,充电时该电池“放出CO2”。放电时,金属钠和CO2发生置换反应生成一种非金属单质和一种常见的盐,写出此反应的化学方程式: ______________________。
(2)2018年5月,某杂志介绍了我国的一项研究成果:在一种新催化剂作用下可实现二氧化碳高效转化为甲醇,相关反应如图所示,参加反应的甲和乙的分子个数之比为 。
4Na+3CO2===2Na2CO3+C
1∶3
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2.4 化学方程式计算
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例10.黄铜(铜和锌的合金)因性能优良,被广泛用于制作钱币、饰品和生产中,铜的质量分数在59%﹣65%之间的黄铜性能优良。兴趣小组为了解某黄铜螺母的材料性能进行如下实验:取多个黄铜螺母放入烧杯中,另取80克19.6%的稀硫酸,分四次等质量加入,每次均充分反应,实验过程数据记录如表。
分析上述数据,请回答下列问题:(1)第4次实验结束后溶液的pH 7(选填“>”“=”或“<”)。(2)配制80克溶质质量分数为19.6%的稀硫酸,需98%的浓硫酸(密度为1.84克/厘米3)多少毫升?(精确到小数点后一位)(3)通过计算说明该黄铜螺母的材料性能是否优良。
实验次数 1 2 3 4
稀硫酸的用量/克 20 20 20 20
剩余固体的质量/克 20.0 17.4 14.8 13.5
<
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(1)根据第二次和第三次固体都是减少了2.6g,所以第一次也是减少2.6g,所以样品质量为20.0g+2.6g=22.6g,而第四次只减少了1.3g,所以此时硫酸过量。所以第4次实验结束后溶液的pH<7。
(2)根据溶液稀释过程中溶质的质量不变,配制80克溶质质量分数为19.6%的稀硫酸,需98%的浓硫酸(密度为1.84克厘米3)。设需要的浓硫酸的体积为x x×1.84克/厘米3×98%=80g×19.6% x≈8.7厘米3=8.7mL
(3)样品中铜的质量分数为 100%≈59.7%介于59%﹣65%之间,
所以性能优良。
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10.小科用如图所示的装置来测量某石灰石样品中碳酸钙的质量分数,注射器水平放置,夹持装置未画出。他在试管中加入lg石灰石样品和足量的稀盐酸(石灰石中其它成分不与稀盐酸反应产生气体),快速将连有注射器的橡皮塞塞紧试管口,实验结果如下表。(忽略活塞与筒壁之间的摩擦及温度变化对实验的影响)
反应时间/min 0 1 2 3 4
活塞对应的刻度/mL 0 98 152 176 176
(1)实验中判断石灰石和盐酸反应完的依据是 。(2)当时实验条件下二氧化碳的密度约为2g/L.请利用表格中的数据,根据化学方程式计算该石灰石样品中碳酸钙的质量分数。
x=0.8g,碳酸钙质量分数
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【解答】解:(1)盐酸与碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳,二氧化碳是气体,反应完全后气体体积不再变化,此时刻度就不再变化;故答案为:活塞对应的刻度不变。(2)根据活塞体积变化,可知生成二氧化碳体积为176mL=0.176L,
所以二氧化碳质量=2g/L×0.176L=0.352g,设碳酸钙质量为x,2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2↑ 100 44 x 0.352g
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例11.复方碳酸氢钠片是一种常用的抗酸剂药物,口服后能迅速中和或缓冲胃酸,减少疼痛等症状。复方碳酸氢钠片的主要成分是碳酸氢钠(与盐酸反应的化学方程式为:NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑)。某科学兴趣小组为了测定药片中碳酸氢钠的含量做了以下实验:先将复方碳酸氢钠片制成粉末,取10克分多次放入盛有100克稀盐酸的烧杯中充分反应。测出加入的粉末质量和反应后的溶液质量,两者质量关系如图所示。(1)实验后,兴趣小组又往烧杯中加入少量粉末,观察到 ,说明上述实验结束时稀盐酸过量。(2)计算复方碳酸氢钠片中碳酸氢钠的含量。(3)计算10克粉末与稀盐酸反应后所得氯化钠溶液的溶质质量分数。(计算结果精确到0.1%)
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【解答】解:(1)实验后,兴趣小组又往烧杯中加入少量粉末,观察到固体继续溶解,产生气泡,是因为碳酸氢钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,说明上述实验结束时稀盐酸过量。故填:固体继续溶解,产生气泡。(2)设碳酸氢钠质量为x,生成氯化钠质量为y,反应生成二氧化碳质量:10g+100g﹣105.6g=4.4g,NaHCO3+HCl═NaCl+H2O+CO2↑,84 58.5 44x y 4.4g
x=8.4g,y=5.85g,复方碳酸氢钠片中碳酸氢钠的含量是: 100%=84%
(3)反应后所得氯化钠溶液的溶质质量分数是:
100%=5.5%
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11.小科为测定某石灰石样品(主要成分为碳酸钙,其它成分不与稀盐酸反应)中碳酸钙的含量,利用气密性良好的图甲装置进行实验:①称取石灰石样品6克,加入锥形瓶中,塞紧瓶塞,从左侧持续缓慢鼓入空气;②一段时间后打开分液漏斗活塞,注入足量的稀盐酸,开始计时;③待装置D总质量不再增加时停止鼓入空气。实验过程中测得装置D增加的质量随时间变化图象如图乙。(碱石灰能吸收二氧化碳和水)
(1)根据图乙,运用化学方程式计算该石灰石样品中碳酸钙的质量分数。(计算结果精确到0.1%)
(2)下列情况中,会导致测得的碳酸钙质量分数偏大的是 。①去掉装置A,将空气直接鼓入装置B②去掉装置C,将B与D装置直接相连③当气泡停止产生时立即停止鼓入空气
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【解答】解:设该石灰石样品中碳酸钙的质量分数为x CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑ 100 44 6gx 2.2g
x≈83.3%
(2)①去掉装置A,将空气直接鼓入装置B,导致空气中的二氧化碳被装置D吸收,导致得的碳酸钙质量分数偏大;②去掉装置C,将B与D装置直接相连,导致水蒸气被装置D吸收,导致得的碳酸钙质量分数偏大;③当气泡停止产生时立即停止鼓入空气,导致二氧化碳没有被装置D完全吸收,导致得的碳酸钙质量分数偏大小;故选:①②。
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课堂小结
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