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1、第五单元 定量研究化学反应,知识点一质量守恒定律,1.质量守恒定律的理解,2.化学反应前、后各种量的关系,3.质量守恒定律的应用,误区警示1.质量守恒定律适用于化学变化。,2.不能把“参加反应的各物质”简单更换为“反应物”,因为化学反应中往往存在“某些物质过量”问题。,3.不能把化学反应前后“两变”“五不变”“两可能变”混淆。,4.实质在化学变化中,旧的分子被打破,形成原子,原子重新组合成新的分子。即在化学反应前后,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,因此化学反应前后物质的总质量守恒。,知识点二化学方程式,1.化学方程式的概念用化学式来表示化学反应的式子,叫作化学方程式
2、。,2.化学方程式的意义和读法,3.化学方程式的书写与配平(1)化学方程式的书写原则a.要以客观事实为基础;b.要遵守质量守恒定律。(2)化学方程式的书写步骤写“写”出化学式:将反应物的化学式写在左边,将生成物的化学式写在右边,中间用短线连接。配“配”平:在化学式前配上适当的化学计量数,使短线两边各种元素的原子个数相等,然后将短线改为等号。注“注”明反应条件,生成气体或沉淀,要用规定的箭头注,明。提示“”和“”是生成物的状态符号,在反应物中都不能标注。若反应物中有气体,生成物中即使有气体也无需用“”符号标明。在溶液中进行的反应,如果有不溶性固体生成则用“”符号标明;但如果反应物中有不溶性固体,
3、则生成物中的不溶性固体无需用“”符号标明。(3)化学方程式的配平方法.化学方程式配平的常用方法:最小公倍数法、观察法和,奇数配偶法。.奇数配偶法a.适用类型:这种方法适用于一种单质和一种化合物反应,生成两种化合物且两边的原子个数有一奇一偶的化学方程式的配平。b.举例:黄铁矿(主要成分FeS2)在空气中高温煅烧生成Fe2O3和SO2,试写出该反应的化学方程式。写出基本反应式:FeS2+O2Fe2O3+SO2选定在反应式中出现最多且在反应式两边原子个数分别是一奇一偶的那种元素作为配平的起点,这里可以选氧元素。把原子个数为奇数的元素所在的化学式前配化学计量数2,把“奇”变为,“偶”。FeS2+O22
4、Fe2O3+SO2逐步求算出其他物质的化学计量数。4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2写出配平的化学方程式并检查。4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2提示奇数配偶法配平化学方程式口诀一找元素出现多,二将奇数配成偶;三按连锁先配法,四用观察配其他。,知识点三利用化学方程式的计算,1.理论依据:质量守恒定律。,2.根据化学方程式简单计算的步骤设根据题意设未知数写正确书写化学方程式找找出已知物、待求物的质量关系列列出比例式求求出未知数答简明地写出答案,3.根据化学方程式简单计算的常见类型(1)纯净的反应物(或生成物)质量的计算。(2)含杂质的反应物(或生成物)质量的计算。a.将含杂质的已
5、知物的质量换算为纯物质的质量,其关系式为:纯度=100%,纯物质的质量=含杂质物质的质量纯度;b.将纯物质质量代入化学方程式进行计算;c.将计算得到的纯物质质量换算成含杂质物质的质量:含杂质物质的质量=。,实验探究化学反应前后物质的质量有无变化一、实验用品托盘天平、烧杯、试管、胶头滴管、锥形瓶、酒精灯、橡皮塞、导管、试管夹、玻璃棒、气球、细沙、放大镜、火柴、盐酸、大理石、硫酸铜溶液、氢氧化钠、白磷等。二、实验方案,核心实验突破,三、原理及现象,1.盐酸和大理石原理:CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2。现象:大量气泡产生,气球鼓起,最终天平平衡。特别提醒(1)气球作用:密封作用,防止
6、实验过程中气体逸出。(2)有气体生成的化学反应,在验证质量守恒定律时,必须在密闭容器内进行。,2.白磷在空气中燃烧原理:4P+5O22P2O5。现象:白磷燃烧,产生大量白烟,小气球鼓起;冷却后,气球变瘪,天平平衡。特别提醒(1)锥形瓶底部应铺一层细沙,防止锥形瓶底部因受热不均匀而炸裂。(2)白磷的用量对实验结果没有影响。(3)实验过程中,由于气球膨胀,可能天平会短暂不平衡,但是最终冷却后天平是平衡的。(4)有气体参加的化学反应,在验证质量守恒定律时,必须在密闭,容器内进行。,3.硫酸铜溶液和氢氧化钠反应原理:2NaOH+CuSO4Cu(OH)2+Na2SO4。现象:产生蓝色沉淀,天平平衡。,4
7、.实验结论参加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。,5.其他方案上述两个方案无法正确验证质量守恒定律,因为反应都会产生气体,生成的气体逸散到空气中,质量减少,天平指针会发生偏转。改进方案:不改变药品的情况下,将装置密闭,形成密封环境。,6.误差分析所有的化学反应都遵循质量守恒定律,造成不平衡的原因有装置的密封性不好,部分物质进入或者逸散等。例1化学实验是科学探究的重要途径。请根据下列实验图示回答相关问题:,实验中设计合理的是(填“”或“”),另一装置设计中存在的问题是装置不密封。,解析实验中设计合理的是,能够验证质量守恒定律;设计不合理的是,因为装置不密封,生成的二氧化碳逸
8、散到空气中,无法验证质量守恒定律。变式1-1(2018辽宁沈阳,12,2分)下列实验方案设计能达到实验目的的是(B ),解析A项,木炭在空气中燃烧生成气体二氧化碳,利用图示装置不能测定空气中氧气的含量;B项,可以比较食用油在水和汽油中的溶解性,从而得出影响物质溶解性的因素之一是溶剂的种类;C项,氢氧化钠变质生成碳酸钠,碳酸钠溶液和氢氧化钠溶液均显碱性,均能使酚酞试液变红,故C不能达到实验目的;D项,盐酸和碳酸钠反应会生成气体二氧化碳,由于装置不密闭,二氧化碳会扩散到空气中,故D不能达到实验目的。,泰安真题精练,考点一质量守恒定律的理解,1.(2014泰安,10,2分)实验室中利用过氧化氢、氯酸
9、钾、高锰酸钾都可以制取氧气,其原因是(D )A.都属于氧化物B.都含有氧气C.都含有氧气分子D.都含有氧元素,解析实验室用题述三种物质制取氧气是因为这三种物质均含有氧元素。,考点二质量守恒定律的应用利用质量守恒定律推断物质的化学式,2.(2015泰安,11,2分)2015年我国计划发射4颗北斗三期试验卫星,对全球导航中的新技术进行验证。发射卫星的火箭常用的燃料是肼(N2H4),反应的化学方程式为:2N2H4+N2O43X+4H2O,则X的化学式是(A )A.N2B.NO2C.NOD.HNO3,解析根据质量守恒定律,化学反应前后原子的种类、个数不变,已知反应前共有6个氮原子、8个氢原子、4个氧原
10、子,反应后已有8个氢原子、4个氧原子,所以X的化学式为N2。,考点三质量守恒定律的应用利用质量守恒定律计算物质的质量,3.(2017泰安,15,2分)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(C )A.丁一定是化合物B.乙可能是这个反应的催化剂C.生成的甲、丙两物质的质量比为81D.参加反应的丁的质量一定等于生成甲和丙的质量之和,解析化学反应遵守质量守恒定律,反应后质量增多的物质是生成物,质量减少的物质是反应物。据题图可知,甲是生成物,丁是反应物,丙是生成物,乙质量不变,可能是该反应的催化剂,该反应可表示为丁 丙+甲。丁发生分解反应,丁一
11、定是化合物,故A正确;乙可能是这个反应的催化剂,故B正确;生成的甲、丙两物质的质量比为(19%-17%)(41%-25%)=18,故C错误;根据质量守恒定律,参加反应的丁的质量一定等于生成甲和丙的质量之和,故D正确。,4.(2016泰安,19,2分)在一个密闭容器中放入X、Y、Z、W四种物质,在一定条件下发生化学反应,一段时间后,测得有关数据如下表。下列关于此反应的认识,正确的是(D ),A.若W为水,则X或Y必定为酸或碱B.若X为化合物,Y为单质,则该反应一定为置换反应C.m的数值为32D.参加反应的X与Y的质量比为14,解析由表中数据分析可知,反应后X的质量减小了10 g-2 g=8 g,
12、故X是反应物,参加反应的X的质量为8 g;同理可以确定Z是生成物,生成的Z的质量为30 g-8 g=22 g;W是生成物,生成的W的质量为25 g-7 g=18 g;由质量守恒定律可知,Y应是反应物,且参加反应的Y的质量为22 g+18 g-8 g=32 g,故m的数值为32+3=35。若W为水,则X或Y不一定为酸或碱,如甲烷等有机物燃烧也能生成水,故A错误;若X为化合物,Y为单质,无法确定Z和W的类别,该反应不一定为置换反应,故B错误;由上述分析可知m为35,故C错误;参加反应的X与Y的质量比为8 g32 g=14,故D正确。,山东真题精练,考点一质量守恒定律的理解,1.(2017德州,9,
13、2分)对下面四个常见的化学反应进行对比分析:分解反应:2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2置换反应:2CuO+C 2Cu+CO2复分解反应:Ca(OH)2+Na2CO3 CaCO3+2NaOH化合反应:2H2+O2 2H2O请从以下各项中选择恰当的内容,用对应的序号填空:元素的种类;原子的种类;原子的个数;分子的种类; 物质的组成(或结构);物质的总质量;元素的化合价在化学反应过程中,一定发生变化的是;可能发生变化的是。,解析化学反应前后,原子的种类、质量、数目,元素的质量、种类和物质的总质量一定不变;分子的种类和物质的组成(或结构)一定发生改变;分子的数目和元素的化合价可能发生改变。,
14、考点二质量守恒定律的验证实验,2.(2017青岛,25,5分)为了探究化学反应前后物质的总质量是否发生改变,甲同学和乙同学分别设计了下面两个实验,请根据图示回答问题:(1)甲同学设计的实验如图 A 所示,反应前,托盘天平的指针指向刻度盘的中间;两种物质反应后,托盘天平的指针向右(选填,“向左”“向右”或“不”)偏转,原因是生成的气体逸散到空气中,反应后左侧质量减少。(2)乙同学设计的实验如图B所示,通过实验得出结论:化学反应前后物质的总质量不变。(3)两位同学通过交流反思得到启示:在探究化学反应前后物质的总质量是否发生改变时,对于有气体参加或有气体生成的反应一定要在密闭装置中进行。(4)从微观
15、角度分析,在化学反应前后一定不变的是(选填序号)。原子种类分子种类原子数目,分子质量分子数目原子质量,解析(1)反应前,托盘天平的指针指向刻度盘的中间;两种物质反应后,生成的氢气逸散到空气中,使反应后的质量比反应前少,托盘天平的指针向右偏转。(2)乙同学设计的实验中没有涉及气体,可得出结论:化学反应前后物质的总质量不变。(3)在探究化学反应前后物质的总质量是否发生改变时,对于有气体参加或有气体生成的反应,一定要在密闭装置中进行。(4)从微观角度分析,在化学反应前后一定不变的是原子种类、原子数目、原子质量。,考点三利用质量守恒定律推断物质的化学式,3.(2018东营,9,4分)生活中常用湿润的P
16、dCl2试纸来检测CO对环境的污染情况。已知CO与PdCl2溶液反应的化学方程式:CO+PdCl2+X2HCl+Pd+CO2。下列说法错误的是(C )A.X为H2OB.从生成物的角度分析,金属Pd应位于金属活动顺序中氢之后C.反应前后各元素的化合价都发生了变化D.列入空气污染指数的项目暂定为:CO、NO2、SO2、O3和可吸入颗粒物等,解析由质量守恒定律:反应前后,原子种类、数目均不变,及反应的化学方程式CO+PdCl2+X2HCl+Pd+CO2可知,每个X分子由2个氢原子和1个氧原子构成,则物质X的化学式为H2O,故A正确。生成物是Pd和HCl,说明两者不反应,即金属Pd应位于金属活动顺序中
17、氢之后,故B正确。反应前后氧元素的化合价不变,均为-2价,故C错误。目前,列入空气污染指数的项目暂定为:CO、NO2、SO2、O3和可吸入颗粒物等,故D正确。,4.(2018青岛,15,1分)“生命至上、安全第一”,为及时发现天然气泄漏,某燃气公司常在天然气中加入少量具有特殊气味的乙硫醇(C2H5SH)。乙硫醇在空气中也能燃烧,反应的化学方程式为:2C2H5SH+9O2 4CO2+6H2O+2X。下列说法错误的是(D )A.乙硫醇是由三种元素组成的有机物B.X的化学式为SO2C.乙硫醇中碳、氢、硫元素的质量比为12316D.乙硫醇中碳元素的质量分数最大,解析由乙硫醇的化学式可知,乙硫醇是由碳、
18、氢、硫三种元素组成的有机物,故A正确;分析化学方程式可知,反应前碳、氢、硫、氧原子个数分别为4、12、2、18,反应后的已知生成物中碳、氢、硫、氧原子个数分别为4、12、0、14,根据反应前后原子种类、数目不变,每个X分子由1个硫原子和2个氧原子构成,即X的化学式为SO2,故B正确;乙硫醇中碳、氢、硫元素的质量比为(122)(16)32=12316,故C正确;由C项分析可知,硫元素的质量分数最大,故D错误。,考点四利用质量守恒定律计算物质的质量或质量比(表格题目及变式),5.(2018新泰联盟联考)在一密闭容器中,有X、O2、CO2、H2O四种物质,在一定条件下发生某种反应,反应一段时间后,测
19、得反应前后各物质的质量如下表。下列说法正确的是(D ),A.表中的待测值为32B.X中一定含有C、H、O元素C.该反应是置换反应D.反应中CO2和H2O的分子个数比为12,解析通过质量守恒定律可知:待测值=19+34+6+2-11-28-20=2,故A错误。22 g二氧化碳中氧元素的质量为22 g=16 g;18 g水中氧元素的质量为18 g=16 g;生成物中氧元素的质量为16 g+16 g=32 g,与参加反应的氧气的质量正好相等,说明X中一定只含有碳、氢两种元素,故B错误;根据反应前后质量的变化可以判断二氧化碳和水为生成物,而X和氧气为反应物,一定不是置换反应,故C错误;反应中生成二氧化
20、碳的质量为22 g,生成水的质量为18 g,反应中CO2和H2O的分子个数比为=12,故D正确。,考点五利用质量守恒定律解微观示意图题,6.(2017烟台,8,2分)清华大学研究人员成功研制出一种纳米纤维催化剂,可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇,其微观示意图如图所示(图中的微粒恰好完全反应)。下列说法正确的是(D )A.丁的化学式为H2O,该反应为置换反应B.参加反应的甲与乙的质量比为31C.甲是单质,乙、丙、丁均为氧化物D.该反应体现了无机物可以转化为有机物,解析由题目信息和质量守恒定律可知,该反应的化学方程式为CO2+3H2 CH3OH+H2O。由上述反应可知,丁的化学式为H2O,该反应的生
21、成物是两种化合物,不属于置换反应,故A不正确;由上述反应可知,参加反应的甲与乙的质量比为(23)(12+162)=322,故B不正确;由微粒的构成可知,甲是单质,乙、丁均为氧化物,丙不是氧化物,故C不正确;由上述反应物质的变化可知,该反应体现了无机物可以转化为有机物,故D正确。,7.(2017淄博,14,2分)下图是一氧化碳在氧气中燃烧的微观示意图,下列观点与客观事实相符合的是(A )A.该反应属于化合反应B.该反应前后氧气分子没有发生变化C.该反应生成的二氧化碳分子中碳元素与氧元素的质量比为12D.一氧化碳和氧气的相对分子质量之和等于二氧化碳的相对分,子质量,解析由一氧化碳在氧气中燃烧的微观
22、示意图可知,该反应的化学方程式为2CO+O2 2CO2。该反应由两种物质生成一种物质,属于化合反应,故A正确;由微粒的变化可知,该反应前后氧气分子发生了变化,故B错误;该反应生成的二氧化碳分子中碳元素与氧元素的质量比为12(162)=3812,故C错误;由方程式可知,一氧化碳和氧气的相对分子质量之和不等于二氧化碳的相对分子质量,故D错误。,考点六化学方程式的书写及意义,8.(2017淄博,15,2分)镁条在氧气中燃烧的化学反应可用“2Mg+O22MgO”来表示。以下信息:反应条件反应速率反应物、生成物各物质间的质量关系反应的微观过程反应过程中的能量变化反应体系中微观粒子的数量关系。能从上述化学
23、方程式中获得的是(C )A.B.C.D.,解析从反应的化学方程式可以获得的已给信息有反应条件(点燃);反应物、生成物各物质间的质量关系;反应体系中微观粒子的数量关系。,9.(2017济宁,4,1分)分析下列反应所得结论中,正确的是(D )CO+CuOCu+CO22Al+Fe2O3Al2O3+2Fe2Na2O2+2CO22Na2CO3+O22H2S+SO22H2O+3SA.属于置换反应B.属于复分解反应C.中氧元素化合价不变D.都有单质生成,解析中反应物中没有单质,不属于置换反应,故A错;中的生成物中都含有单质,复分解反应的反应物和生成物中都只有化合物,故B错;中反应物中的氧元素化合价是-2价,
24、生成物氧气中氧元素化合价是零,故C错;单质是由一种元素组成的纯净物,由化学方程式可知都有单质生成,故D正确。,考点七质量守恒定律的简单计算,10.(2017烟台,15,2分)在托盘天平的两盘上各放一只质量相同的烧杯,分别加入等质量、等溶质质量分数的足量稀盐酸,将天平调节至平衡。然后向左盘的烧杯中加入4.0 g含钙元素的质量分数为50%的碳酸钙与氧化钙的固体混合物,使之完全反应。欲使天平恢复平衡,可向右盘的烧杯中加入(B )A.3.5 g氢氧化钠溶液B.2.8 g氧化铁C.2.8 g碳酸钠溶液D.2.4 g镁,解析设碳酸钙质量为x,根据题意有:x100%+(4.0 g-x)100%=4.0 g5
25、0%,x=2.7 g,设2.7 g碳酸钙和稀盐酸反应生成二氧化碳质量为y,CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2100442.7 gy=y=1.2 g完全反应后,左盘质量增加4.0 g-1.2 g=2.8 g,要使天平恢复平衡,右盘质量应该增加2.8 g,加入3.5 g氢氧化钠溶,液时右盘质量增加3.5 g;加入2.8 g碳酸钠溶液时右盘增加的质量小于2.8 g;加入2.4 g镁时右盘增加的质量小于2.4 g;加入2.8 g氧化铁时右盘质量增加2.8 g,因此欲使天平恢复平衡,可向右盘的烧杯中加入2.8 g氧化铁。,11.(2017枣庄,38,5分)一化工厂产生的废液中含有硫酸亚铁和硫酸铜(不考虑其他物质),为回收铜和硫酸亚铁,研究人员设计出“用铁处理”的方案。取100 g上述废液,向其中加入2.8 g铁粉,恰好完全反应,测得反应后溶液中溶质的质量分数为15%。求:(1)回收得到铜的质量为g。(2)回收得到硫酸亚铁的质量是多少?(写出计算过程),答案(1)3.2(2)解:设生成铜的质量为x。Fe+CuSO4 FeSO4+Cu56642.8 gx=x=3.2 gFeSO4的质量为(100 g+2.8 g-3.2 g)15%=14.94 g答:得到硫酸亚铁的质量是14.94 g。,
