九年级化学（科粤版）上精品学案：4.4化学方程式

4.4　化学方程式
1．了解书写化学方程式应遵循的原则，能正确书写化学方程式。
2．理解化学方程式表示的意义，能利用化学方程式进行简单的计算。
1．化学方程式
怎样简便、准确、完整地表达一个化学反应呢？
表示水发生化学反应的方法有：
(1)反应图示：
只知现象，不知还有哪些物质参加反应，生成哪些物质。
(2)微观图示：
水分解的微观示意图
知道化学反应的过程和实质及反应中微观粒子的变化。
(3)语言表述：
水在通直流电的条件下生成氢气和氧气。
知道反应物、反应条件、生成物。
(4)文字表达式：
水氢气＋氧气
知道反应物、反应条件、生成物，比语言表述更简便。
(5)符号表达式：
H2OH2＋O2
具备文字表达的优点，且还知道物质的组成和构成。
(6)化学方程式：
2H2O2H2↑＋O2↑
具备符号表达式的优点，还知道反应物与生成物各物质间的量的关系。对化学反应的描述简明直观、表达确切、概括力强，国际通用。
化学方程式的定义：用化学式表示化学反应的式子，叫做化学方程式，又叫反应方程式，简称反应式。
①参加反应的物质叫做反应物；
【例1】“世界钨都”——赣南蕴藏着丰富的钨矿资源。钨矿经过处理后变成WO3，将WO3还原成金属钨(W)的反应为WO3＋3H2W＋3H2O。从该化学方程式中获取的信息正确的是(　　)。
A．化学反应的速率很快
B．反应需在高温的条件下进行
C．氢气是最轻的气体
D．氢气具有可燃性
解析：通过化学方程式可以获得反应物和生成物的种类，反应发生的条件以及反应物、生成物之间的质量关系等信息。该题根据反应方程式也可获得某些物质的性质，例如氢气能与某些氧化物反应生成其金属单质，或者氢气与某些氧化物反应会生成水等信息，但无法获得氢气是最轻的气体以及氢气具有可燃性这些性质，更无法获知化学反应的速率大小。
答案：B
2．化学方程式的写法
书写化学方程式要遵守两个原则：
一是以科学实验事实为依据，写出反应物和生成物的化学式，不能凭空臆造事实上不存在的物质和化学反应。
二是以质量守恒定律为依据，等号两边各种原子的种类和数目必须相同。
①科学实验事实包括反应物、反应条件、生成物及生成物的特殊状态。如果物质的化学式写错、反应条件及箭头标注错误，就意味着违背了科学实验事实。
②质量守恒定律包括两边各种原子的种类和数目必须相同且画上等号，如果化学方程式没有配平或忘记等号，就意味着违背了质量守恒定律。
(1)书写化学方程式需要经过下列步骤：
①写：根据实验事实，写出反应物和生成物的化学式。左边反应物，右边生成物，中间用一条短线相连接。如果反应物或生成物不止一种，用“＋”相连接。
左　　　　　　　　(短线连接)　　　　右
反应物化学式　　　　　－　　　
生成物化学式
H2O
　　　　　　－
　　　　H2＋O2
不能写错物质的化学式；不能臆造不存在的物质；不能臆造不存在的化学反应。
②配：根据质量守恒定律，配平化学方程式。配平后，把中间的短线改为等号。
化学方程式配平示意图
2H2O===2H2＋O2
(2)化学方程式配平方法
初中化学常用的方法有：观察推理法、奇数配偶法和最小公倍数法，这三种方法互相渗透，密不可分。
①观察推理法是配平的首选方法和基本方法。
先找出一种关键化学式(所含元素种类最多，原子个数最复杂)，假设其化学计量数为1；根据关键物质中各原子个数，依次配平相关物质的化学计量数。
如铁在氧气中燃烧：Fe＋O2－Fe3O4
1
化学式前化学计量数：Fe：3
O2：4÷2＝2
即：3Fe＋2O2Fe3O4
②最小公倍数法：先找出反应式两端各出现一次、且原子个数相差较多的元素，求其原子个数的最小公倍数，然后确定相应物质的化学计量数，再用观察推理法确定其他物质的计量数。
如磷和氧气反应：P＋O2－P2O5
最小公倍数法：P　　1　　2
O
2
5
氧原子数的最小公倍数：
2　　5　　2×5＝10
化学式前化学计量数：O2：10÷2＝5
P2O5：10÷5＝2
观察推理法：P：4
即：　　　4P＋5O22P2O5
③奇数配偶法：选择反应前后化学式中原子个数为一奇一偶的元素作配平起点，将奇数原子的化学式前配上化学计量数2变成偶数，最后用观察推理法配平其他物质的化学计量数。如：
　　　　　　　　
H2O2－H2O＋O2
奇数配偶法：O
2
1
2
化学式前化学计量数：H2O：1×2＝2
　　　　　　　　　H2O2－2H2O＋O2
观察推理法：
由H原子个数配H2O2：(2×2)÷2＝2
由O原子个数配O2：(2×2－2)÷2＝1
即：　　　2H2O2===2H2O＋O2
配平化学方程式就是在化学式前加上适当的化学计量数，使式子左、右两边每种元素的原子总数相等。
①只能改动化学式前面的化学计量数，不能改动物质的化学式中元素右下角的数字，不能在化学式中间添数字，否则违背了科学实验事实。
②配平后，各化学计量数应该是最简整数比。
④标注：在等号上方标明反应条件，在特殊生成物后面注明状态(沉淀或气体)。
2H2O2H2↑＋O2↑
我知道了！配平的一般原则：
先难后易，由繁到简；先配化合物，再配单质；先用观察推理法，不行再用奇数配偶法或最小公倍数法。
(1)化学反应只有在一定条件下才能发生，因此，需要在等号上、下方注明反应条件，如点燃、通电、高温、加热(用“△”号表示)、催化剂等。
①反应条件只有一个时写在等号的上方；若需2个或多个条件，则分开写在等号上下方。
②加热与高温：指引发和维持反应的温度范围。温度范围在800
℃以下，一般用酒精灯作热源，标注反应条件“加热”或“△”；在800
℃以上，反应条件就为“高温”。
③点燃与加热：“点燃”指物质在燃烧时所必需的温度条件，加热或高温都会引发燃烧，一旦反应物燃着就不需要加热或高温。反应条件只能标注点燃，而不能标注加热或高温。也不能把“点燃”写成“燃烧”，因为“点燃”是反应条件，“燃烧”是反应现象。
(2)“↑”“↓”是生成物的状态符号。分别说明生成物以气体形式逸出、以固体沉淀形式析出。箭号只能标在生成物一边。
①若反应物中有气体，则气体生成物就不再注“↑”号。
②在溶液反应中，若反应物里有难溶固体物质，则固体生成物也不再注“↓”号。
【例2】下列化学方程式书写正确的是(　　)。
A．Mg＋O2↑===MgO2
B．KClO3===KCl＋O2
C．4P＋5O2===2P2O5
D．2H2O2H2↑＋O2↑
解析：这是一道判断化学方程式书写正误的题目。此类题的解题要领可概括为“五看”：①看是否符合客观事实；②看反应物、生成物的化学式是否正确；③看是否已经配平；④看反应条件是否正确注明；⑤看箭号使用是否恰当。
A答案中箭头的使用、条件、化学式都有错误；B中没有条件、没有配平、箭头使用不当；C中缺少了反应条件；只有反应D准确、完整、正确。
答案：D
3．化学方程式表示的意义
如，水电解的化学方程式：
2H2O2H2↑＋O2↑
分子个数比　
2　　∶　2　
∶
1
质量比　　　
36　
∶　4　
∶
32
化学方程式表示的意义：
①表明了反应物、生成物和反应条件；
②表明了反应物、生成物各物质之间的质量比即各物质的化学计量数乘以相对分子质量之比；
③还表明了反应物、生成物各粒子的相对数量关系即各物质化学式前的化学计量数之比。
【例3】关于化学方程式2H2＋O22H2O的以下读法中，正确的是(　　)。
A．氢气加氧气在点燃的条件下等于水
B．每2个氢分子和1个氧分子点燃反应生成2个水分子
C．4
g的氢气与32
g的氧气反应生成36
g的水
D．2份氢气与1份氧气反应生成2份的水
解析：深入了解“＋”、“===”、化学计量数、物质质量比的含义。
A
×
“＋”应读“和”，“===”应读作“生成”。
B
√
这是从微观的角度来读化学方程式。
C
×
质量比只是一个比的关系，前边要加“每”字。
D
×
没有明确的质量单位。
答案：B
4．化学方程式的计算
根据化学方程式进行的一系列计算，使我们从定性到定量更深入地研究化学变化。
你能求出下列物质的质量吗？
　　　　2H2O2H2↑＋O2↑
　　　　
36　　　　4　　
32
　　　　18
kg　　　x1　　
x2
　　　　
y1　　
　
8
kg　
y2
①x1______　x2______；
②y1______　y2______。
在某化学方程式中，只要找到一种物质的纯净质量，就可以根据恒定的质量比，通过比例关系计算出其他所有物质的质量。
化学方程式的依据就是质量守恒定律，即化学方程式所表明的各反应物和生成物之间的质量比。
【例4—1】9
g水完全电解后，生成氢气多少克？
解析：(1)审题：认真读题，对关键的字句要反复推敲，做到准确理解题意，分清已知和未知。审题四步骤为：①确定反应式；②确定已知量；③确定未知量；④找出已知量和未知量的质量关系。
(2)解题：根据分析中理出的思路，确定解题方法。解题时要注意做到思路清晰、方法正确、步骤简明、计算准确、格式规范。
答案：解：①设未知量　解：设氢气的质量为x
②写反应式　　　　　2H2O2H2↑＋O2↑
③
④列比例式　　　
＝
⑤求未知量　　　
x＝1
g
⑥答：简明答案　　
答：生成氢气1
g。
根据化学方程式计算的一般思路是：审题→析题→解题→验题。解题时，步骤要完整、格式要规范、计算要准确：
①设未知量一般用“x”，“x”本身含有单位，后面不能带单位。已知量则必须带单位。
②已知量、未知量均为纯物质的量且单位要统一(均为质量单位)，各量要与化学方程式中各自的化学式对应对齐。
③列比例式时，两个比的前项、后项方向要统一，一般从前到后横着比，列竖式。
④计算要准确，单位也参加运算。
⑤解题过程中，求解非直接设的未知量时需用语言叙述说明，不能只写算式。
【例4—2】把干燥、纯净的氯酸钾和二氧化锰的混合物15
g装入大试管中，加热制取氧气。待反应完全后，将试管冷却、称量，得到11.8
g固体物质。计算：
(1)制得氧气在标准状况下为多少升？(标准状况下氧气的密度为1.429
g/L)
(2)11.8
g固体物质中含有哪些物质？各多少克？
解析：分析题意可知，氯酸钾已经完全反应生成氯化钾和氧气，根据质量守恒定律，原来混合物的质量与剩余固体质量之差就是生成氧气的质量，其体积可利用物理中的密度公式：密度＝来计算。反应后，剩余固体中含有氯化钾和二氧化锰。氯化钾的质量由氧气质量，根据2KClO32KCl＋3O2↑求解，剩余固体质量与氯化钾质量之差即二氧化锰的质量。
答案：解：(1)O2的质量＝15
g－11.8
g＝3.2
g
O2的体积＝3.2
g÷1.429
g/L≈2.2
L
(2)设11.8
g固体物质中KCl的质量为x
2KClO32KCl＋3O2↑
　　　　　　149　　96
　　　　　　x　　
3.2
g
　　　　　＝
　　　　　x≈4.97
g
MnO2的质量＝11.8
g－4.97
g＝6.83
g
答：制得氧气2.2
L，11.8
g固体物质中含有氯化钾4.97
g，含有二氧化锰6.83
g。
5．化学方程式提供的信息
化学方程式能够提供很多信息。
(1)从宏观变化的角度说明：
①各反应物及其组成、性质、变化、分类等；
②化学反应的条件；
③生成物的组成、性质、制法、分类等；
④化学反应的类型。
(2)从微观变化的角度说明：
①化学变化的实质；
②化学变化的微观变化过程；
③参与反应各物质的粒子构成和变化；
④参与反应各物质的粒子个数之比，即各化学式前的化学计量数之比。
(3)从质量变化的角度说明：
①参与反应各物质的质量比，即各物质的化学计量数乘以其相对分子质量之比；
②遵循质量守恒定律；
③参与反应的各物质按照恒定的质量比参加反应。
解题时从宏观、微观、质量变化以及化学反应的条件、反应类型、反应现象、物质分类等角度综合考虑。
【例5】对知识的归纳和整理是学习化学的一种重要方法。现有三个化学反应方程式如下：①S＋O2SO2
②2CO＋O22CO2　③3Fe＋2O2Fe3O4
通过比较我发现，它们有许多相似之处：
(1)____________；____________；____________。
(2)我能另写一个符合这三点的化学方程式：__________________。
(3)它们之间也存在着差异，其中一个反应与众不同，这个反应的不同之处是____________________。
(4)课外学习Cu2(OH)2CO32CuO＋H2O＋CO2↑后，我又发现它也和上述三个反应相似，其相似之处是：______________________。
解析：比较是学习化学的重要方法之一。比较化学反应时，可从反应物和生成物的种类、性质，反应条件，反应基本类型，化学反应的能量等方面进行分析、比较。
答案：(1)从反应条件上看，都是点燃　从反应基本类型上看，都是化合反应　从反应现象看，都发光放热(合理均可)
(2)2Mg＋O22MgO(只要与前面列出的化学方程式特点相似的反应均可)
(3)①的生成物有毒等(合理均可)
(4)生成物都是氧化物(合理均可)
6．化学方程式的综合计算
根据化难为易、化整为零的原则，化学方程式的综合计算一般分解为三步简单的计算：
(1)找出已知量：一般方法为：第一步是分析题意，观察是否存在已知的直接代入数据，它要求：必须是参与反应，必须是纯净物质，必须是质量单位。如果没有符合条件的数据，就要进行第二步，分析是否存在能够换算的间接代入数据，如，运用纯度(或混合物中纯净物的质量分数或杂质的质量分数)把不纯物质量换算成纯净物质量；运用密度把体积单位换算成质量单位；运用质量守恒定律，根据反应前后某种质量总和的增加或减少，把没有完全参与反应的混合物质量换算成完全参与反应的某纯净物质量。
(2)求出未知量：利用上述中找出的已知量，根据化学方程式求出需要的未知量。具体步骤为：设、写、求、标、列、解，是化学方程式的基本计算。
(3)化成要求量：(2)中求出的未知量是参与反应的纯净物的质量，有时不符合题目的最后要求，所以要化成题目的要求量。
【例6】在水的电解实验中，如果在正极收集到气体5.6
L，那么，此时至少电解了多少毫升的水？(该实验条件下，水的密度为1
g/mL，氢气的密度为0.899
g/L，氧气的密度为1.429
g/L)
解析：正极收集到的是氧气，先把氧气的体积换算成氧气的质量；然后再根据化学方程式，由氧气的质量求出水的质量；最后再把水的质量换算成水的体积。
答案：解：正极生成氧气的质量为：
5.6
L×1.429
g/L≈8
g
设生成8
g氧气至少电解水的质量为x
2H2O2H2↑＋O2↑
　　　　　　　　　　　　　　
36　　　　　　　32
　　　　　　　　　　　　　　x　　　　　　　
8
g
＝
x＝9
g
水的体积为：9
g÷1
g/mL＝9
mL
答：正极收集到气体5.6
L时至少电解了9
mL水。
化学方程中各物质的质量比体现的是对应纯净物间的质量关系，故只有纯净物的质量才能代入计算，直接求出的也是纯净物的质量。如果涉及不纯物或体积单位，就必须进行综合换算。
①纯净物质量＝不纯物质量×不纯物中该纯净物的质量分数；②质量＝密度×体积。
7．利用信息加工原理书写化学方程式
书写一些不熟悉的化学方程式的过程，实际上就是对信息的加工过程。信息题大多数是由题干和若干问题两部分组成，其中题干给出一系列解题所要的条件、知识、启发性提示等，这就要求通过阅读题干发现本质、寻求规律，进而完成旧知识在新情景中的正确迁移。
解题的关键在于通过阅读、分析信息，弄清化学反应的反应物是什么？生成物是什么？需要什么样的反应条件？
【例7】点燃酒精灯(酒精的化学式为C2H5OH)，在火焰上罩一个干净的烧杯，烧杯壁上出现水珠；将烧杯迅速正立，向烧杯中倒入少量澄清石灰水，并振荡，石灰水变浑浊。写出酒精灯中酒精燃烧的化学方程式________________。
解析：由题意可知：反应物是酒精和氧气，生成物是水和二氧化碳，反应条件是点燃，写出化学式。
C2H5OH＋O2CO2＋H2O
因为C2H5OH中所含元素种类最多，原子个数最复杂，假设其化学计量数为1；以此为基准，先用前后只出现一次的碳原子和氢原子进行配平，得出CO2化学计量数为2，H2O的化学计量数为3，再对氧原子进行配平，得出O2的化学计量数为3。
答案：C2H5OH＋3O22CO2＋3H2O
8．利用数据分析方法进行化学方程式的计算
化学计算的考查方式在不断创新，题给数据不再像过去那样可以直接运用于计算。此类习题不仅着眼于知识考查，更侧重于对思维能力的考查。在解答过程中不仅要审清题意，更要进行有效的数据分析，找出有用的数据进行计算、分析、推理。
特点是：把相关数据用各种表格、函数图像、产品标签、实验报告等形式列举出来，解题时必须通过分析，选择出适当的数据才能计算。解答这类题目的最大障碍是数据陷阱，所以根据反应原理认真进行数据分析和处理，找准恰好完全反应的一组数据进行计算是解答这类题目的关键。
根据数据呈现的形式，数据分析型计算题主要有：
①用函数图像来反映渐变型数据的图像型数据分析题；
②用表格形式来反映数据的表格型数据分析题；
③用产品标签来反映数据的标签型数据分析题；
④与方案设计和实验探究相结合的实验型数据分析题。
【例8】小明同学欲测定某瓶过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数，特做实验如下：取出该溶液51
g放入一容器中，再加入5
g二氧化锰，容器中剩余物质与反应时间的变化关系如下表所示：
反应时间/s
1
2
3
4
剩余物质/g
55.87
55.67
55.52
55.52
(1)第______
s时，溶液中的过氧化氢已经完全反应，生成氧气的质量为______
g。
(2)这瓶过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数是多少？
解析：通过对表格中的数据分析可以看出，随着反应时间的不断增加，容器中剩余物质的质量总和不断减少，到第3
s时，容器中剩余物质的质量总和不再减少，说明过氧化氢已经完全反应，生成氧气的质量就是完全反应时容器中剩余物质减轻的质量。
答案：(1)3　0.48
(2)解：设51
g过氧化氢溶液中含过氧化氢的质量为x。
2H2O22H2O＋O2↑
　　　　　　　　　　　　　　68　　　　　　　32
　　　　　　　　　　　　　　x　　　　　　　
0.48
g
＝
x＝1.02
g
过氧化氢溶液中过氧化氢的质量分数为
×100%＝2%
答：该溶液中过氧化氢的质量分数为2%。