第1课时 质量守恒定律
知识点 1 质量守恒定律的探究
1.如图A3-3-1所示是某同学测定化学反应前后物质质量关系的实验。
(1)图甲是测定氢氧化钠与硫酸铜反应前后质量关系的装置,先按图组装好装置,然后将锥形瓶置于天平托盘上,调节天平至平衡,接下来的操作是 。
(2)该同学将上述实验中的现象整理成如下所示表格,图乙实验中的现象①为_____________
。他不知如何表述表格中“②”处的项目,你认为该项目应该是 。
实验 实验现象 是否发生了化学变化 ②
甲 有蓝色絮状沉淀出现 是
乙 ① 是
2.下列对“质量守恒定律”的理解,正确的是 ( )
A.10 g冰受热熔化为10 g水
B.参加反应的氢气和氧气的体积一定等于生成水的体积
C.反应物的质量等于生成物的质量
D.化学反应中生成物的总质量等于参加反应的各物质的总质量
知识点 2 用分子和原子的知识解释质量守恒定律
3.以水通电分解生成氢气和氧气的示意图为例,分析化学反应前后质量守恒的原因。
从微观角度来看,化学反应的过程,就是反应物的分子分解成 , 重新组合成
的过程。在一切化学反应中,反应前后原子的 、 和 没有改变,所以化学反应前后各物质的质量总和必然相等。
知识点 3 用质量守恒定律解释化学变化
4.(2019衢州)1784年,科学家卡文迪许演示了“人工空气”的燃烧,发现燃烧产物只有水。据此判断“人工空气”可能是 ( )
A.氢气 B.氮气
C.二氧化碳 D.氧气
5.根据质量守恒定律,解释下列现象。
(1)高锰酸钾受热分解后,剩余固体质量减少: 。
(2)密闭容器中镁条在氧气中燃烧后,生成物质量比镁条质量大: 。
(3)木炭在空气中燃烧后,剩余灰烬质量比木炭质量小: 。
6. 充分加热a g氯酸钾与b g二氧化锰的混合物,剩余固体的质量为c g,则生成氧气的质量为 ( )
A.(a-b) g B.(a-b-c) g
C.(a+b-c) g D.(a-b+c) g
7.高氯酸铵(化学式为NH4ClO4)可用作火箭推进剂,当它发生分解反应时,不可能生成的物质是 ( )
A.CO2 B.Cl2
C.O2 D.N2
8.将20 g甲、5 g乙、8 g丙三种纯净物混合置于密闭容器中加热,发生化学反应。经分析可知:反应后混合物中含有5 g甲、16 g丙,还含有一种新物质丁。则丁物质的质量是 ( )
A.12 g B.9 g
C.4 g D.17 g
9.在空气中放置较长时间的锌片,表面会形成一层薄膜,其中含有Zn2(OH)2CO3。若该物质通过化合反应生成,反应物除了Zn外,还可能有N2、O2、CO2、H2O中的 ( )
A.一种 B.两种
C.三种 D.四种
10.如图A3-3-3是探究化学反应前后质量变化的实验,玻璃管在酒精灯上烧热后,塞紧橡皮塞的同时玻璃管触碰瓶底的白磷后发生燃烧反应。下列说法正确的是 ( )
A.白磷必须过量,否则会影响实验结果
B.实验中反应的化学方程式为4P+5O22P2O5
C.燃烧后玻璃管顶端的小气球始终胀大
D.燃烧时有大量白烟生成
11.植物的光合作用可表示为水+二氧化碳淀粉+氧气,由此可推断淀粉一定含有
元素,可能含 元素。
12.a g氯酸钾与b g二氧化锰混合加热到质量不再减少,称得剩余固体质量为c g,则反应后生成氯化钾 g。
13.走进化学变化的微观世界,有利于进一步认识化学变化。图A3-3-4是某化学变化的微观示意图,X、Y、Z分别表示不同类别的原子。据图回答问题。
(1)该化学反应中生成物的分子个数比为 。
(2)从微观角度分析,化学反应前后各物质的质量总和相等的原因是 。
(3)由X原子构成的物质在该反应中 (填“是”或“不是”)催化剂。
自|我|提|升
14.[例题] 将一定质量的a、b、c、d四种物质放入一密闭容器中,在一定条件下反应一段时间后,测得反应后各物质的质量如下表。下列说法中正确的是 ( )
物质 a b c d
反应前质量/g 8.4 4.0 3.2 2.8
反应后质量/g 7.2 7.2 x 2.8
A.d可能是催化剂
B.反应后c物质的质量为5.2 g
C.c物质中元素的种类,一定等于a、b两种物质中元素的种类
D.a和b是反应物
[提示] 化学反应过程中反应物被消耗,减少的质量才是参加反应的部分;生成物质量增加,增加的部分才是反应生成的。根据质量守恒定律,反应生成的物质总质量等于参加反应的物质总质量。
[变式] 一定条件下,甲、乙混合后发生化学反应,测得反应前后各物质的质量变化如下表所示。下列说法中不正确的是 ( )
物质 甲 乙 丙 丁
反应前的质量/g 50 0.5 0 0
反应后的质量/g 23 x 24 3
A.x的值等于0.5
B.甲一定是化合物
C.丙和丁的质量变化比为8∶1
D.该反应属于化合反应
答案
1.(1)将滴管内的氢氧化钠溶液滴入盛有硫酸铜溶液的锥形瓶中
(2)白磷燃烧,产生大量白烟,放出热量,气球先变大后变小 反应后天平是否平衡
2.D 冰熔化为水不是化学变化;质量守恒是质量的守恒不是体积的守恒;必须是参加反应的反应物的总质量等于反应生成的生成物的总质量,未参与反应的不能计算在内。
3.原子 原子 新的分子 种类 数目 质量
4.A 根据质量守恒定律可知,化学反应前后元素种类不变,所以“人工空气”中一定含有氢元素,可能含有氧元素。
5.(1)高锰酸钾受热分解生成氧气,氧气逸散到空气中,故剩余固体质量减少
(2)镁和氧气反应生成氧化镁,生成物的质量等于参加反应的镁与氧气的质量之和,故生成物质量比镁条质量大
(3)木炭燃烧生成二氧化碳气体,二氧化碳逸散到空气中,故剩余灰烬质量比木炭质量小
6.C
7.A 根据质量守恒定律,原物质中不含碳元素,生成物中不可能含有碳元素。
8.A 根据质量守恒定律,20 g甲、5 g乙、8 g丙的总质量等于反应后混合物中5 g甲、16 g丙和新物质丁的总质量。则丁物质的质量为20 g+5 g+8 g-(5 g+16 g)=12 g。
9.C 碱式碳酸锌中不含氮元素,因此空气中的氮气没有参加反应;含有碳元素和氢元素,因此空气中的二氧化碳和水参加了反应;根据物质的化学式可知,如果锌只和水、二氧化碳反应时不能得到碱式碳酸锌,因此空气中的氧气也参加了反应。即若该物质通过化合反应生成,反应物除了Zn外,还可能有O2、CO2、H2O三种物质。
10.D 根据质量守恒定律,参加化学反应的各物质的质量之和等于生成的各物质的质量之和,白磷用量的多少不会影响实验结果;该化学方程式缺少反应条件,正确的化学方程式应为4P+5O22P2O5;白磷燃烧放出大量的热,锥形瓶内的压强增大,气球膨胀;装置冷却后由于氧气消耗,气球会又变小;白磷燃烧产生大量白烟。
11.碳、氢 氧
根据化学反应前后元素种类不变分析,反应物中有碳、氢、氧三种元素,反应后氧气中含有氧元素,则淀粉中一定含有碳元素和氢元素,可能含氧元素。
12.(c-b)
根据质量守恒定律,化学反应前后物质总质量不变,则剩余固体包括氯化钾和二氧化锰,故氯化钾质量=剩余固体质量-二氧化锰质量。
13.(1)1∶1
(2)化学反应前后原子的种类、数目和质量不变
(3)不是
(1)化学变化是生成新物质的变化,要将反应前后相同的部分去掉,由反应的微观示意图可知,该反应表示为X+Z2YXY+Z2,即该化学反应中生成物的分子个数比为1∶1。(2)依据质量守恒定律可知,化学反应前后原子的种类、数目和质量不变,所以化学反应前后各物质的质量总和相等。(3)由图可知,反应后由X原子构成的物质的数量减少,则X是该反应的反应物,不是催化剂。
14.[例题] A
由表中数据分析可知,反应前后a的质量减少了8.4 g-7.2 g=1.2 g,故是反应物,参加反应的质量为1.2 g;同理可以确定b是生成物,生成的质量为7.2 g-4.0 g=3.2 g;d的质量不变,可能是该反应的催化剂,也可能没有参加反应;由质量守恒定律,c应是反应物,且参加反应的质量为3.2 g-1.2 g=2 g,故x的数值为3.2-2=1.2。反应后a物质的质量为7.2 g;该反应的反应物为a和c,生成物是b,符合“多变一”的形式,属于化合反应,b物质中元素的种类一定等于a、c两种物质中元素的种类。
[变式] D 反应后甲的质量减少了27 g,是反应物,丙的质量增加了24 g,是生成物,丁的质量增加了3 g,是生成物,由质量守恒定律可知,x=50+0.5-23-24-3=0.5,即反应前后乙的质量不变;发生的反应可表示为甲丙+丁,故物质甲一定是化合物;丙和丁的质量变化比为24 g∶3 g=8∶1;该反应中,反应物是一种,生成物是两种,属于分解反应。第2课时 化学方程式
知识点 1 化学方程式的意义
1.同学们对化学方程式C+O2CO2有下面四种说法,其中错误的是 ( )
2.根据化学方程式不能获得的信息是 ( )
A.化学反应的快慢 B.生成物
C.反应条件 D.反应物
3.对化学方程式4P+5O22P2O5的理解,正确的是 ( )
A.反应前后分子总数保持不变
B.该反应的反应物是五氧化二磷
C.每4份质量的磷和5份质量的氧气完全反应
D.在点燃的条件下,磷和氧气反应生成五氧化二磷
知识点 2 化学方程式的书写
4.下列5个化学方程式:
①2P2+5O22P2O5
②C+O2CO2↑
③Fe+O2↑Fe3O4
④2HgO Hg↓+O2
⑤NaOH+CuSO4Na2SO4+Cu(OH)2
(1)化学式写错的有 (填序号,下同)。
(2)未配平的有 。
(3)“↑”“↓”号使用不当或有遗漏的有 。
(4)反应条件应当注明而没注明的有 。
5.配平下列化学方程式(化学计量数为“1”时,也要保留)。
(1) Na+ H2O NaOH+ H2↑。
(2) Fe2O3+ HCl FeCl3+ H2O。
(3) Fe2O3+ CO Fe+ CO2。
(4) C2H2+ O2 CO2+ H2O。
6.按要求写出下列反应的表达式。
(1)硫在空气中燃烧的化学方程式: 。
(2)铁在氧气中燃烧的化学方程式: 。
(3)红磷在空气中燃烧的文字表达式: ,化学方程式: 。
7.下列关于2CO+O22CO2的理解不正确的是 ( )
A.表示一氧化碳与氧气在点燃条件下反应生成二氧化碳
B.参加反应的一氧化碳与氧气的质量比为 5∶4
C.反应前后碳原子、氧原子的个数均不变
D.参加反应的氧气与生成的二氧化碳的分子个数比为1∶2
8.图B3-3-2中“”表示某种原子,“”表示另一种原子。下列反应中能用该图表示的是 ( )
A.H2+Cl22HCl B.N2+3H22NH3
C.2CO+O22CO2 D.2H2+O22H2O
9.我国是世界上第一个在海域成功试采可燃冰的国家,可燃冰主要含有甲烷水合物,用作燃料时反应的微观示意图如图B3-3-3所示,下列说法中正确的是 ( )
A.可燃冰中只有甲烷
B.可燃冰可能成为未来新能源
C.反应的化学方程式为 CH4+O2CO2+H2O
D.反应前后的物质均由原子构成
10.R元素在化合物中只有一种化合价+3,则下列化学方程式中一定错误的是 ( )
A.2R+3H2SO4R2(SO4)3+3H2↑
B.4R+3O22R2O3
C.R+2HClRCl2+H2↑
D.2R+6HCl2RCl3+3H2↑
11.质量守恒定律是化学反应中的重要规律,请运用此规律回答下列问题。
(1)某纯净物X在空气中完全燃烧,反应的化学方程式为X+3O22CO2+2H2O,则X的化学式为 ;若生成二氧化碳的质量为8.8 g,则X中碳元素的质量为 g。
(2)如图B3-3-4是某化学变化的微观示意图。
根据微观示意图,写出该反应的化学方程式: 。
12.某硫铁矿厂开采的黄铁矿(主要成分是FeS2)是生产H2SO4的重要原料。利用黄铁矿生产H2SO4的第一步反应为4FeS2+11O22Fe2O3+8X。所得产物Fe2O3是冶炼铁的重要原料。回答下列问题。
(1)已知FeS2中Fe的化合价为+2,则S的化合价为 。
(2)X的化学式是 。
13.黑火药是我国古代四大发明之一,它是由木炭(C)、硫黄(S)、火硝(KNO3)按一定比例混合而成的。爆炸时生成硫化钾(K2S)、氮气和二氧化碳。写出黑火药爆炸的化学方程式:
。
自|我|提|升
14.2007年诺贝尔化学奖颁给了德国化学家格哈德·埃特尔,以表彰他在“固体表面化学过程”研究中取得的开拓性成就,他的成就之一是证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程。请回答下列问题。
(1)氢气和氮气在高温、高压和催化剂的条件下可以合成氨(NH3),反应的化学方程式为 。
(2)用“”“”“”分别表示N2、H2、NH3。观察图B3-3-5,在催化剂表面合成氨的反应过程的正确顺序是 (填序号)。
答案
1.D
2.A 从化学方程式中获得的信息主要有:反应物、生成物、反应条件、各物质间的质量关系等,无法确定化学反应的快慢。
3.D 化学方程式4P+5O22P2O5从物质角度可读为:在点燃的条件下,磷和氧气反应生成五氧化二磷;从粒子角度可读为:每4个磷原子与5个氧分子在点燃的条件下反应生成2个五氧化二磷分子;从质量角度可读为:每124份质量的磷与160份质量的氧气完全反应,生成284份质量的五氧化二磷。
4.(1)① (2)③④⑤
(3)②③④⑤ (4)①②③④
5.(1)2 2 2 1
(2)1 6 2 3
(3)1 3 2 3
(4)2 5 4 2
6.(1)S+O2SO2
(2)3Fe+2O2Fe3O4
(3)红磷+氧气五氧化二磷
4P+5O22P2O5
7.B 一氧化碳和氧气在点燃条件下反应生成二氧化碳;参加反应的一氧化碳与氧气的质量比为2×(12+16)∶(16×2)=7∶4;反应前后碳原子、氧原子的个数均不变;参加反应的氧气与生成的二氧化碳的分子个数比为1∶2。
8.D 根据反应的微观示意图分析,反应为两种单质发生化合反应生成一种化合物,反应中三种物质的分子个数比为2∶1∶2。分析选项中化学方程式所表示的反应的特点,选出与微观示意图所表示反应特点一致的反应。A中反应为两种单质发生的化合反应,生成一种化合物,但反应中三种物质的分子个数比为1∶1∶2,与微观示意图所表示的反应不一致。B中反应为两种单质发生的化合反应,但反应中三种物质的分子个数比为1∶3∶2,与微观示意图所表示的反应不一致。C中反应为一种单质与一种化合物发生化合反应生成另一种化合物,与微观示意图所表示的反应不一致。D中反应为两种单质发生的化合反应,且反应中三种物质的分子个数比为2∶1∶2,与微观示意图所表示的反应一致。
9.B 可燃冰是混合物;可燃冰燃烧能放出大量的热,产物污染较小,可能成为未来新能源;化学方程式没有配平,应为CH4+2O2CO2+2H2O;反应前后的物质都是由分子构成的。
10.C 根据题意,R元素在化合物中只有一种化合价+3。R2(SO4)3中硫酸根显-2价,R元素显+3价,该化学方程式书写完全正确。R2O3中氧元素显-2价,R元素显+3价,该化学方程式书写完全正确。RCl2中氯元素显-1价,R元素显+2价,该化学方程式书写错误。RCl3中氯元素显-1价,R元素显+3价,该化学方程式书写完全正确。
11.(1)C2H4 2.4
(2)C+H2O(气)H2+CO
(1)生成物中含有2个碳原子,4个氢原子,6个氧原子;反应物中已经含有6个氧原子,根据质量守恒定律,X中含有2个碳原子,4个氢原子,所以X的化学式为C2H4。根据质量守恒定律可知二氧化碳中碳元素都来自X,所以X中碳元素的质量为8.8 g×=2.4 g。(2)反应前后没有变化的分子或原子未参加反应,所以是1个碳原子和1个水分子反应生成1个一氧化碳分子和1个氢分子,化学方程式为C+H2O(气)H2+CO。
12.(1)-1 (2)SO2
(1)FeS2中铁元素是+2价,可以设硫元素的化合价为x,(+2)+2x=0,x=-1,所以S的化合价为-1。
13.2KNO3+3C+SK2S+N2↑+3CO2↑
14.(1)N2+3H22NH3
(2)⑤④①②③第3课时 依据化学方程式进行计算
知识点 1 利用化学方程式计算的依据
1.硫在空气中燃烧生成二氧化硫,在此反应中,硫、氧气、二氧化硫的质量比是 ( )
A.1∶1∶1 B.1∶1∶2
C.32∶16∶64 D.32∶16∶48
2.可与3.1 g红磷完全反应生成五氧化二磷的氧气的质量是 ( )
A.3.2 g B.4 g
C.5 g D.16 g
3.关于碳在氧气中的燃烧,下列说法符合质量守恒定律的是 ( )
A.3 g C和7 g O2反应生成10 g CO2
B.3 g C和8 g O2反应生成11 g CO2
C.3 g C和9 g O2反应生成12 g CO2
D.3 g C和10 g O2反应生成13 g CO2
知识点 2 依据化学方程式进行计算的步骤
4.氢气是最理想的燃料, 4 g氢气完全燃烧会生成多少水呢 请你完成下列计算的步骤和方法。
步骤1:设未知量 步骤2: 步骤3:写出相关物质的相对分子质量和已知量 步骤4: 步骤5:简明地写出答案 解:设 。 2H2 + O2H2O 4 4 g x = x= 答:4 g氢气完全燃烧生成 水。
5.某学习小组的同学用KClO3和MnO2的混合物加热制取O2,收集4.8 g O2后暂时停止加热,称得剩余固体的质量为28.0 g,继续加热至不再产生O2,最终剩余固体质量为23.2 g。试计算(不考虑O2的损耗):
(1)两次生成O2的总质量为 。
(2)理论上生成氯化钾的质量和可回收MnO2的质量。(写出计算过程)
6.在“2A+3B2C+4D”的反应中,已知8 g物质A完全反应生成11 g物质C和9 g物质D。若物质A的相对分子质量为32,则物质B的相对分子质量为 ( )
A.16 B.32 C.48 D.64
7.在一个密闭容器中放入M、N、Q、P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,则关于此反应的认识不正确的是 ( )
物质 M N Q P
反应前的质量/g 18 1 2 32
反应后的质量/g x 26 2 12
A.该反应是分解反应
B.反应后物质M的质量为13 g
C.参与反应的N、P的质量比为5∶4
D.物质Q可能是该反应的催化剂
8.氧气是一种化学性质比较活泼的气体,它能与许多物质发生反应。
(1)如图A3-3-5所示,铁丝在氧气中剧烈燃烧,集气瓶中水的作用是 。
(2)现有0.8 g硫与氧气充分反应,理论上需要分解高锰酸钾的质量是多少
(2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑)
9.某兴趣小组为测定实验室中一瓶久置的过氧化氢溶液中溶质的质量分数进行相关实验,实验测得相关数据如图A3-3-6所示:
过氧化氢溶
液68.0 g+二氧化锰
1.0 g剩余的混合
物67.4 g
(1)剩余的混合物中二氧化锰的质量为 g,反应生成氧气的质量为 g。
(2)计算该过氧化氢溶液中溶质的质量分数。
10.取一定质量的KClO3和12.6 g MnO2的混合物于试管中,加热一段时间后,冷却,称量剩余固体质量为52 g,经测定剩余固体中钾元素的质量分数为30%。求:
(1)生成氧气的质量。
(2)生成氯化钾的质量。
(3)参加反应的氯酸钾的质量。
11.实验室用68 g过氧化氢溶液和2 g二氧化锰制取氧气,实验的相关数据如图A3-3-7所示。
(1)二氧化锰作为催化剂在化学反应前后本身的 都没有发生变化。
(2)反应生成氧气的质量为 g。
(3)求所用过氧化氢溶液中溶质的质量分数。
答案
1.B 相关物质的质量比与反应的化学方程式有关,首先要写出该反应的化学方程式,再算出对应物质的相对分子质量与化学计量数的乘积。
S+O2SO2
32 32 64
因此在该反应中,硫、氧气、二氧化硫的质量比为32∶32∶64,即1∶1∶2。
2.B
3.B 在任何化学反应中,反应物和生成物都应该遵循一定的质量关系,该反应中,碳、氧气、二氧化碳的质量比为12∶32∶44=3∶8∶11。
4.4 g氢气完全燃烧生成水的质量为x 写出反应的化学方程式 2 36 列出比例式,求解 36 36 g 36 g
5.(1)9.6 g
(2)解:设理论上生成氯化钾的质量为x。
2KClO32KCl+3O2↑
149 96
x 9.6 g
= x=14.9 g
二氧化锰作催化剂,反应前后质量不变,则可回收MnO2的质量为23.2 g-14.9 g=8.3 g。
答:理论上生成氯化钾的质量为14.9 g,可回收MnO2的质量为8.3 g。
6.B 依据质量守恒定律可知参加反应的B的质量为11 g+9 g-8 g=12 g。
设B的相对分子质量为x。
2A + 3B2C+4D
2×32 3x
8 g 12 g
= x=32
即B的相对分子质量为32。
7.A 根据质量守恒定律,反应前后物质的总质量不变,所以x=(18+1+2+32)-(26+2+12)=13;M、P质量减少,是反应物,N质量增加,是生成物;消耗M的质量为18 g-13 g=5 g,消耗P的质量为32 g-12 g=20 g,生成的N的质量为26 g-1 g=25 g。反应物是两种,生成物是一种,属于化合反应;参与反应的N、P的质量比为25 g∶20 g=5∶4;物质Q的质量在反应前后不变,可能是该反应的催化剂。
8.(1)防止高温熔融物溅落,使集气瓶瓶底炸裂
(2)解:设需要氧气的质量为x,需要高锰酸钾的质量为y。
O2+SSO2
32 32
x 0.8 g
= x=0.8 g
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
316 32
y 0.8 g
=
y=7.9 g
答:理论上需要分解高锰酸钾的质量为7.9 g。
9.(1)1.0 1.6
(2)解:设68.0 g过氧化氢溶液中含有过氧化氢的质量为x。
2H2O22H2O+O2↑
68 32
x 1.6 g
= x=3.4 g
过氧化氢溶液中溶质的质量分数为
×100%=5%。
答:该过氧化氢溶液中溶质的质量分数为5%。
10.解:钾元素的质量为52 g×30%=15.6 g,依据质量守恒定律可知,氯酸钾的质量为15.6 g÷=49 g,则生成氧气的质量为49 g+12.6 g-52 g=9.6 g。
设参加反应的氯酸钾的质量为x,生成氯化钾的质量为y。
2KClO32KCl+3O2↑
245 149 96
x y 9.6 g
= x=24.5 g
= y=14.9 g
答:(1)生成氧气的质量为9.6 g;(2)生成氯化钾的质量为14.9 g;(3)参加反应的氯酸钾的质量为24.5 g。
11.(1)质量和化学性质
(2)1.6
(3)解:设68 g过氧化氢溶液中溶质的质量为x。
2H2O22H2O+O2↑
68 32
x 1.6 g
= x=3.4 g
过氧化氢溶液中溶质的质量分数为
×100%=5%。
答:所用过氧化氢溶液中溶质的质量分数为5%。
反应过程中物质总质量减少是因为生成的氧气逸散到空气中,所以根据质量差可以求算生成氧气的质量,根据生成氧气的质量和对应的化学方程式求算参加反应的过氧化氢的质量。(1)催化剂在化学反应中能改变化学反应的速率,而本身的质量和化学性质不变。(2)根据质量守恒定律可知,反应生成氧气的质量为70 g-68.4 g=1.6 g。
