教学内容:如何正确书写化学方程式
【学习目标】
1.了解根据化学实验书写化学方程式要遵守两个原则:一是必须以客观事实为基础,不能凭空臆造事实上不存在的物质和化学反应;二是要遵守质量守恒定律.
2.了解化学方程式的几种配平方法.掌握用最小公倍数法配平的步骤和要点.
【基础知识精讲】
※课文全解
一、书写化学方程式的两个原则
(一)必须以客观事实为基础,绝不能凭空臆想捏造事实上并不存在的化学反应和物质.
(二)要遵守质量守恒定律,等号两边的原子种类与数目必须相等.
二、书写化学方程式的步骤(以铁燃烧为例)
铁在氧气中燃烧生成黑色固体四氧化三铁,第一步要根据实验事实,在式子的左、右两边写出反应物和生成物的化学式,并在式子反应物和生成物之间划一条短线.
Fe+O2——Fe3O4
第二步要配平化学方程式,也就是让化学方程式能体现出质量守恒定律,反应前后原子的种类和个数反应前后要相等.
3Fe+2O2——Fe3O4
第三步标明化学反应发生的条件,把短线改成等号.
3Fe+2O2Fe3O4
化学反应只有在一定条件下才能发生,因此,需要在化学方程式中注明反应发生的条件,如点燃、加热(常用“△”表示)、催化剂、通电等,将条件写在符号的上方.
如果生成物中有气体,在气体物质的化学式右边要注明“↑”号;溶液中反应如果生成物中有固体,在固体物质的化学式右边要注“↓”号,但是,如果反应物和生成物中都有气体,气体生成物就不需注“↑”号.同样,溶液中反应如果反应物和生成物中都有固体,固体生成物也不需注“↓”号.
※问题全解
1.怎样配平化学方程式?
配平化学方程式,必须遵循质量守恒定律,在方程式左、右两边的每一种元素的原子总数必须相等,配平化学方程式的方法很多,初中阶段常用的有三种方法:
(1)最小公倍数法
该法是找出方程式两端各出现一次,且原子个数相差较多的元素,求其原子个数的最小公倍数.
例如:配平P+O2——P2O5
上式各元素均只出现一次,但氧原子个数相差较多,故从氧元素入手加以配平.两端氧元素原子个数的最小公倍数为10,所以,O2前配系数5,P2O5前配系数2,然后配得P前系数为4,方程式写作4P+5O22P2O5
(2)观察法
该法是从化学式比较复杂的一种物质入手,推求出各有关反应物和生成物化学式的系数,然后再推出其他物质化学式的系数.
例如:配平NH3+O2——NO+H2O
先确定配平的基准点,一般找出化学方程式中组成比较复杂的物质,将其前面的系数确定为1,本题中选定NH3为基准,并确定其系数为1.
然后根据质量守恒定律,确定含有构成上述物质元素的其他物质化学式的系数,可以出现分数,本题中以1个NH3分子为基准,根据质量守恒定律,分别对N原子和H原子进行配平得1NH3+O2——1NO+H2O
最后确定其他化学式前的系数,并在方程式两边同乘以某数,使各系数变为最简整数,如本题在前面的基础上确定O2的系数,得1NH3+O2——1NO+H2O,方程两边同乘以4,得4NH3+5O24NO+6H2O,最后再检查确认即可.
化学方程式配平的方法有许多,除了在此介绍的三种方法外,常用的还有待定系数法;若是氧化还原反应,还有氧原子得失守恒法等等,由于受篇幅的限制,这些方法只能在以后的学习中不断地去了解和掌握.
2.怎样正确使用“△”“↑”“↓”等符号
(1)“△”号是说明某化学反应的发生需要“加热”
该符号表示一般的加热,相当于酒精灯所能达到的温度,所示温度范围在500℃以下,若某化学反应发生的温度超过了酒精灯火焰的温度,则不能用“△”表示,通常以“高温”表示,“高温”是指1000℃以上,如CaCO3CaO+CO2↑,另外注意不要把“点燃”与“加热”混淆.点燃是指可燃物质与氧气或其他物质反应时,反应物预先加热燃烧或用火柴引燃的反应条件.
(2)“↑”“↓”是生成物的状态符号
这两个符号分别说明生成物以气体形式逸出和以固体沉淀形式析出.箭号只能标在化学方程式的生成物一边.个别同学在书写化学方程式时,凡是气体都写上“↑”,下面我们辨认一下正确与错误的写法.
S+O2↑SO2↑
Ca(OH)2+CO2↑=CaCO3↓+H2O
当反应物中无气体物质,生成物中有气体物质时,生成物中的气体物质一般应标“↑”,如,2H2O2H2↑+O2↑
反应物中有气体物质,生成物中也有气体物质时,生成物中的气体物质不标“↑”,如,
C+O2CO2
当反应在溶液中进行时,其生成物中以固体沉淀形式出现(即溶液浑浊)的难溶物应标“↓”.如CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4
不是在溶液里发生的反应,不论生成物中有无难溶物质,均不标“↓”,总之,“△、↑、↓”等符号是化学方程式中的“解说词”,只有正确合理的使用,才能表达出它应代表的意义.
【学习方法指导】
不少同学认为书写化学方程式难,主要原因是:
(1)对元素符号、化学式的意义和书写规则理解不透,记忆不牢.
(2)没有理解书写化学方程式应遵守的原则.
(3)没有按步骤书写化学方程式.
(4)没有掌握好配平的基本方法.
[例1]下列化学方程式书写正确的是
A.Mg+O2MgO2__________
B.2H2O22H2O+O2↑
C.2P2O54P+5O2
D.2HgO2Hg+O2↑
解:A中生成物化学式写错,应为MgO;B中催化剂应为MnO2;C中反应物、生成物左右两边颠倒了.
答案:选D
点拨:判断一个化学方程式的书写是否正确,可以从以下几个方面来看:
①是否按客观事实正确写出了反应物、生成物的化学式.②是否配平.③是否正确反映出反应的必要条件及生成物的特征.
[例2]配平下列化学方程式.
点拨:本题考查配平化学方程式的技巧,一般来说,初中阶段的氧化还原反应可利用夺氧失氧的原子个数来配平,如CO+O=CO2,一个Fe2O3分子中有3个氧原子,可与3个CO分子反应,生成3个CO2分子;Fe2O3失去3个氧原子,剩下2个铁原子,所以Fe前配系数2,有机物燃烧的化学方程式一般用观察法来配平,而分解、化合反应则一般用最小公倍数法.
[例3]镁是一种很活泼的金属,点燃后它既能在氮气中,也能在二氧化碳中继续燃烧,已知镁在氮气中燃烧,化合成一种物质,其中氮元素化合价是-3价;镁在二氧化碳中燃烧,生成黑色炭粒和一种金属氧化物.试写出上述两个反应的化学方程式.
答案:3Mg+N2Mg3N2;2Mg+CO2C+2MgO
点拨:本题是一道书写化学方程式的信息给予题,是中考考查的热点题型.解题的思路是先根据题中所给的信息,给合已学过的知识,推出化学反应中的反应物、生成物和反应条件,然后按书写化学方程式的一般步骤书写.
【拓展训练】
利用信息加工原理书写化学方程式
书写一些不曾熟悉的化学反应方程式的过程,实际是对信息的加工过程,由于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.这就要求学生通过阅读题干、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.
在这一过程中,往往需要将试题给定的条件与试题的问题目标建立起联系,而这一联系,就需要我们不断去搜寻,这一过程实际上就是我们所讲的问题解决过程中的一个基本思路和方法.
如黑火药是我国古代四大发明之一,它是由木炭、硫磺、硝石(KNO3)按一定比例混合而成,爆炸时生成硫化钾、氮气、二氧化碳.
这类方程式的书写,只要直接根据试题所给反应物和生成物的名称,直接书写化学方程式即可,反应物为KNO3、S、C,生成物K2S、N2、CO2,即KNO3+S+C——K2S+N2+CO2利用观察法以K2S为基准,KNO3前系数为2,配平钾原子、氮原子,再配平氧原子,CO2前系数为3,最后配平碳原子个数,C前系数为3,配平之后,再按照步骤,写上条件、箭头,写作:2KNO3+S+3CK2S+N2↑+3CO2↑
写化学方程式是一件非常细致的工作,因此是学习化学的难点,总结许多成功者的经验归结为一、二、三、四:“一角二平三条件,四要瞄准放暗箭——↓或↑”,“一角”指写化学式要注意角码,“二平”指写化学方程式必须要配平,“三条件”强调的是要在化学方程式的等号上下注明反应条件.“四要瞄准放暗箭”这种说法是一种为了加强记忆而采用的诙谐语句,强调要在生成物的化学式右侧适当标出气体或沉淀的箭号,即↑或↓这是保证化学方程式完整性必不可少的一步.教学内容:质量守恒定律
【学习目标】
学习内容 学习要求
质量守恒定律 理解,并能解释一些化学反应
【主体知识归纳】
1.质量守恒定律的内容:参加化学反应的各物质的___________,等于反应后生成的___________,这个规律叫做___________定律.
2.质量守恒定律的实质:在化学反应中,反应前后原子的___没有改变,原子的___没
有增减,原子的___________ 也没有变化,所以反应前后各物质的质量总和必然相等.
【疑难问题解析】
1.质量守恒定律的含义
质量守恒定律的前提是“参加化学反应”,未参加化学反应的质量不能计入质量总和.若物质发生物理变化,无论质量变化如何均与质量守恒定律无关.
计算“各物质质量总和”,不能遗漏任何一种反应物或生成物,特别不能忽视气体的质量.
从化学反应实质来理解质量守恒定律,化学变化的实质是原子重新排列和组合.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,原子的质量也没有发生变化,所以反应前后各物质的质量总和必然相等.
2.质量守恒定律的运用
解释发生化学变化的一些现象.例如,镁条在空气中燃烧质量增加.
推断某反应物或生成物的组成元素或化学式.例如,2AB2+B2====2C,推断C的化学式为AB3.
根据反应前后质量之差,确定某反应物或生成物的质量.例如,氯酸钾和二氧化锰混合物15.5 g加热制氧气,完全反应后剩余固体残留物10.7 g,确定生成氧气的质量为4.8 g.
议一议
怎样用高锰酸钾及必要的实验仪器,证明质量守恒定律?
【例题精讲】
例1 下列说法中,符合质量守恒定律的是
A.镁带在空气中燃烧后,生成物的质量比镁带的质量增加了
B.蜡烛完全燃烧后,生成的水和二氧化碳质量之和等于蜡烛的质量
C.氯酸钾受热分解后,剩余固体的质量比原反应物的质量轻
D.粗盐提纯实验得到精盐质量和滤纸上砂子的质量之和等于溶解的粗盐的质量
分析:应用质量守恒定律分析问题时,要注意“参加反应的”和“质量总和”等关键词语.
镁在空气中燃烧,是镁和氧气反应生成氧化镁.根据质量守恒定律,氧化镁的质量必然大于镁带的质量,选项A正确.
蜡烛在空气中燃烧是蜡烛和氧气反应生成水和二氧化碳.根据质量守恒定律,反应生成水和二氧化碳的质量总和应等于参加反应的蜡烛和氧气的质量之和,选项B是错误的.
氯酸钾受热分解生成氯化钾和氧气.根据质量守恒定律,氯酸钾的质量等于氯化钾和氧气的质量总和,所以剩余固体氯化钾的质量比氯酸钾的质量轻,选项C正确.
选项D的变化不属于化学变化,所以不能用质量守恒定律解释.
答案:AC
例2 用质量守恒定律解释下列问题.
(1)镁在氧气中燃烧后质量增加.
(2)碱式碳酸铜受热分解后,剩余固体质量比原来固体质量少.
分析:(1)根据质量守恒定律,参加反应的镁条的质量和氧气的质量之和应等于生成的氧化镁的质量.因此,氧化镁的质量大于镁的质量.(2)参加反应的碱式碳酸铜的质量应等于生成物氧化铜、水和二氧化碳的质量总和.但反应后剩余固体为氧化铜,故质量小于碱式碳酸铜的质量.
答案:(1)根据质量守恒定律,镁燃烧后生成的氧化镁的质量,等于参加反应的镁的质量与氧气的质量总和.因此镁燃烧后生成物的质量比镁的质量增加.
(2)根据质量守恒定律,碱式碳酸铜的质量等于反应后生成物氧化铜、水和二氧化碳的质量总和,所以剩余固体(氧化铜)的质量比原来固体(碱式碳酸铜)的质量减少.
例3 化学反应前后,肯定不变的是
A.分子的种类
B.分子的数目
C.原子的种类和数目
D.物质的种类
分析:原子是化学变化中的最小粒子,化学反应的过程就是反应物的原子重新组合的过程.因此,化学反应前后分子种类、分子数目和物质的种类都会改变.
答案:C
例4 若有A g氯酸钾与B g二氧化锰混合,加热到不再减少时为止,得到剩余固体C g,则反应生成的氧气的质量是___________g,同时会生成氯化钾__________g.
分析:氯酸钾在二氧化锰作催化剂,加热的条件下生成氯化钾和氧气.根据催化剂的定义,二氧化锰的质量在反应前后不变,剩余固体为氯化钾和二氧化锰的混合物.又根据质量守恒定律,生成氧气的质量等于参加反应的氯酸钾的质量减去生成的氯化钾的质量.综上分析可看出解这个题的关键是把握好、利用好质量守恒定律.
答案:(A+B-C) (C-B)
例5 23 g某有机物在空气中完全燃烧后共生成44 g二氧化碳和27 g水,则该有机物含碳元素的质量是___________,含氢元素的质量是___________ ,它是由___________ 元素组成的.
分析:化合物在空气中燃烧,是与空气中的氧气反应.因为化学反应前后各元素原子的种类、数目、质量均不变,反应生成的二氧化碳中所含碳元素,水中所含氢元素一定是原化合物中所含的元素,且质量相等.根据生成二氧化碳和水的质量可以求出碳、氢元素的质量.
如果碳、氢两种元素的质量之和等于原化合物的质量时,原化合物中只含有碳氢两种元素.如果碳氢两种元素的质量和小于原化合物的质量时,原化合物中还含有氧元素,氧元素的质量等于原化合物的质量减去碳、氢两种元素的质量和.
解:含碳元素的质量:44g×=12g
含氢元素的质量:27g×=3g
因为12g+3g<23g,所以该有机物中还含有氧元素.
因此该有机物由碳、氢、氧三种元素组成.
答案:12 g 3 g 碳、氢、氧
【课外知识补充】
质量守恒定律的发现
现在,在自然科学的学习和研究中,质量守恒定律已被普遍应用,在课堂上我们通过几组简单的实验,便发现了化学反应前后质量守恒这一特点,但在历史上,质量守恒定律的发现以及被科学家们公认却几经波折.
最早,波义耳做了在敞口容器中煅烧金属的实验,发现煅烧后容器内物质的总质量增加了,没有得出质量守恒的结论.1756年,俄国化学家罗蒙诺索夫把锡放在密闭的容器里煅烧,锡发生变化,生成白色的氧化锡,但容器和容器里的物质的总量,在煅烧前后并没有发生变化.经过反复的实验,都得同样的结果,于是他认为在化学变化中物质的总量是守恒的.但这一发现当时没有引起科学家们的注意,直到1777年法国的拉瓦锡做了同样的实验,也得到同样的结论,这一定律才获得公认.
随着科学技术的发展,为精密的实验奠定了基础.1908年德国化学家朗道耳特及1912年英国化学家曼莱做了精确度极高的实验,反应前后质量之差小于0.0001 g.这个差别在实验误差范围之内,至此科学家们才一致承认了这一定律.
思考:为什么波义耳没有得出质量守恒定律?
【同步达纲练习】
1.用质量守恒定律解释下列问题.
(1)红磷在空气中燃烧后,生成物的质量比红磷的质量增加.
(2)6 g氯酸钾与2 g二氧化锰混合加热,充分反应后,剩余固体的质量小于8 g.
2.判断下列说法是否正确,并将错误的说法加以改正.
(1)蜡烛燃烧的过程中,蜡烛减少的质量等于生成的二氧化碳和水的质量之和.
(2)氢气在空气中燃烧,生成的水的质量比氢气的质量小.
3.在化学反应前后,一定发生变化的是
A.原子的种类
B.原子的个数
C.分子的种类
D.分子的个数
4.在密闭的容器中加热蔗糖产生炭黑和水,这一实验说明了
A.蔗糖是炭黑和水组成的纯净物
B.蔗糖是炭黑和水组成的化合物
C.蔗糖分子是由碳元素和水分子构成的
D.蔗糖是由碳元素、氢元素和氧元素组成的
5若6g碳在充足的氧气中完全燃烧后,生成二氧化碳22 g,则参加反应的氧气的质量为
A.28g
B.16g
C.32g
D.无法确定
6.酒精在空气中燃烧的文字表达式为:酒精+氧气水+二氧化碳,则有关酒精的组成描述正确的是
A.只含C、H元素
B.一定含C、H元素,可能含O元素
C.一定含C、H、O元素
D.一定含C、O元素,可能含H元素
7.加热A和B各10 g的混合物,A全部参加反应,反应后生成8 g C和4 g D,则参加反应的B的质量为
A.2 g
B.4 g
C.10 g
D.12 g
8.实验室用氯酸钾和二氧化锰的混合物加热制取氧气的反应前后,二氧化锰在固体混合物中的质量分数
A.由大变小
B.由小变大
C.不变
D.无法判断
9.在A+BC+D反应中,5 g A和4 g B恰好完全反应,生成3 g C,则生成D的质量为___________,A、B、C、D四种物质的质量比为__________.
10.某化合物1.6 g在足量的氧气中充分燃烧后,生成4.4 g二氧化碳和3.6 g水,求1.6 g该物质中含碳、氢两元素的质量各是多少?该物质由什么元素组成?
参考答案
【同步达纲练习】
1.(1)根据质量守恒定律,红磷燃烧后生成的五氧化二磷的质量,等于参加反应的红磷的质量与氧气的质量总和.因此,红磷在空气中燃烧后,生成物的质量比红磷的质量增加了.?(2)根据质量守恒定律,6 g氯酸钾加热分解后生成的氯化钾与氧气的质量和,等于6 g.二氧化锰在反应前后质量不变.所以,6 g氯酸钾与2 g二氧化锰混合加热,充分反应后,剩余固体(即氯化钾与二氧化锰的质量和)与氧气的质量和等于8 g.因此,剩余固体的质量小于8 g.?
2.(1)不正确.蜡烛燃烧过程中,蜡烛减少的质量与参加反应的氧气的质量总和等于生成的二氧化碳与水的质量之和.
(2)不正确.氢气在空气中燃烧,生成的水的质量比氢气的质量大.
3.C 4.D 5.B 6.B 7.A 8.B
9.6 g 5:4:3:6
10.1.2 g 0.4 g?
由碳、氢两种元素组成 教学内容:利用化学方程式的简单计算
【学习目标】
1.能根据实际参加反应的一种反应物或生成物的质量,计算出另一种反应物或生成物的质量.
2.掌握化学方程式计算的步骤和书写格式.
【基础知识精讲】
※课文全解
[例1]加热分解6 g高锰酸钾,可得到多少克氧气?
分析:由化学方程式2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑可知:每316份质量的高锰酸钾加热分解会生成197份质量的锰酸钾,87份质量的MnO2和32份质量的氧气,那么如果反应物的质量缩小一半,生成的氧气质量也就会缩小一半,由此可见在化学反应中反应物、生成物的各物质间的质量关系是固定的,同时扩大,同时缩小,我们可以利用这个规律来进行有关计算.
具体步骤如下:
(1)设未知量
解:设可得到的氧气质量为x
(2)写出正确的化学反应方程式,这是进行正确计算的根本,尤其要将其正确配平.
(3)通过审题,找出已知量和未知量,并写出相关物质的质量关系,注意质量关系一定是相对分子质量乘以系数之比.
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
158×2=316 32
6 g x
(4)列出比例式,求解
x==0.6 g
(5)简明地写出答案
答:加热分解6 g高锰酸钾,可以得到0.6 g氧气.
[例2]工业上,高温煅烧石灰石(CaCO3)可制得生石灰(CaO)和二氧化碳,如果要制取10 t氧化钙,需要碳酸钙多少吨?
分析:本题的特点是已知生成物的质量,求反应物的质量,解题步骤同例1.
解:设需要碳酸钙的质量为x
CaCO3CaO+CO2↑
40+12+16×3=100 40+16=56
x 10 t
x==18 t
答:需要碳酸钙18 t.
在实际生产生活中,所用的原料往往是不纯的.此时,只能将其中纯净物的质量代入化学方程式计算,千万不能将混合物的质量当做纯净物的质量去计算.
※问题全解
1.根据化学方程式计算的注意事项.
答:根据化学方程式的计算是从量的方面研究物质变化的一种方法.它是化学计算中最重要的形式之一,必须很好地掌握.这种计算主要是根据化学方程式提供的各物质之间的质量比来计算有关物质的质量,所以必须注意以下四点.
(1)化学方程式书写必须正确,尤其要重视化学式中的角标和化学方程式各化学式前的系数.
(2)有关物质的相对分子质量及物质间的质量比要计算准确,当物质的化学式前出现不为1的系数时,要注意相对分子质量总和的计算——必须用物质的相对分子质量去乘以系数.
(3)遇到某物质是混合物时,只能将其中纯净物的质量代入化学方程式计算,不能直接将混合物的质量代入.
(4)要注意挖掘隐蔽性的已知条件,这往往是解题的突破口.
2.怎样巧用“质量守恒定律”解题.
[例]有A、B、C三种物质各10 g,充分反应后只生成了30 g D,若C再增加15 g,则能与A恰好完全反应,则参加反应的A和B的质量比是_________________.
分析:质量守恒定律是化学中一个很重要的定律,它是由反应前后元素种类的守恒和各种原子个数的守恒决定了反应前后的质量守恒,在实际应用中,我们常利用质量守恒定律来确定反应物、生成物各物质间的质量关系.例如在本题中,根据题意可知A+B+CD,又因为若C再增加15 g,则能与A恰好完全反应,这实质上是一个隐蔽的条件,其涵义是:(1)10 g C不能与10 g A完全反应,只有当C的质量为10+15=25 g时才能与10 g A恰好完全反应;(2)在生成30 g的D的反应中,10 g C全部参加了化学反应,由此我们通过化学方程式,就可以找出各物质间的质量关系.
A+B+CD
10 g 30 g
10 g 25
设参加反应的A的质量为x,则
x==4 g
根据质量守恒定律4 g+B+10 g=30 g,所以B的质量为16 g,所以A∶B=4 g∶16 g=1∶4.
【学习方法指导】
书写正确的化学方程式是化学方程式计算的基础.熟练掌握好解题格式后,审题是关键.要认真阅读、分析和理解题意,掌握题目考查内容和要求,弄清已知和未知条件,找出相关量的内在联系,分析出解题思路和方法.
[例1]在反应A+B===C+D中,20 g A和10 g B恰好完全反应生成5 g C;若5 g A和足量B完全反应,生成D的质量是多少?
解:设生成D的质量为x
A + B ==== C + D
20 g 10g 5g (20+10-5)g=25 g
5 g x
x==6.25 g
答案:生成D的质量为6.25 g
点拨:根据化学方程式的计算关键是审题,弄清题意,找出题目中的已知条件是什么,要求什么,已知量与待求量之间的关系如何,可通过哪一个化学方程式求解.把这些问题搞清楚了,再着手解题.
[例2]有50 g高锰酸钾在大试管中加热,一段时间后,再称量剩余固体质量为46.8 g,求①生成氧气多少克?②高锰酸钾的分解率是多少?
解:根据质量守恒定律可求得生成O2的质量为
50 g-46.8 g=3.2 g
设分解的高锰酸钾的质量为x
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
316 32
x 3.2 g
316∶x=32∶3.2 gx==31.6 g
所以高锰酸钾的分解率=×100%
=×100%=63.2%
答:生成氧气3.2 g,高锰酸钾的分解率为63.2%
点拨:解这类题关键是弄清题意,善于运用质量守恒定律,否则其他方法难解且容易出错.
【拓展训练】
利用化学方程式的简单计算在日常生活中可以解决好多实际问题,例如在天平两托盘的烧杯中,各放有质量相同过量的稀硫酸,天平保持平衡,向烧杯中各加入5 g铁和5 g锌,充分反应后,天平的指针会偏向哪一边呢?其实很简单,锌和铁放到稀硫酸中,都与之反应,放出了氢气,由于酸是过量的,所以金属反应完全,天平指针偏向哪边是由放出H2的质量多少决定的,所以根据化学方程式可计算出两种金属各自放出氢气的质量.
设5 g锌产生的氢气质量为x
Zn + H2SO4 =ZnSO4 + H2↑
65 2
5 g x
解得x= g
设5 g铁产生的氢气质量为y
Fe + H2SO4 =FeSO4 + H2↑
56 2
5 g y
解得y= g
所以x<y
故天平指针偏向放Zn的一端.
利用化学方程式的简单计算,我们可以初步对化学变化进行定量的研究,在生产、生活中可以解决许许多多的实际问题.教学内容:质量守恒定律
【学习目标】
1.了解质量守恒定律的内容:参加化学反应的各物质质量总和等于生成的各物质质量总和.
2.会用原子—分子的观点来解释质量守恒定律成立的原因:化学反应的过程,就是参加反应的各物质的原子,重新组合而生成其他物质的过程.在化学反应中,反应前后原子的种类没有改变,数目没有增减,原子的质量也没有改变.
3.掌握化学方程式提供的信息.包括:哪些物质参加反应(反应物);通过什么条件反应;反应生成了哪些物质(生成物);参加反应的各粒子的相对数量;反应前后质量守恒.
【基础知识精讲】
※课文全解
一、质量守恒定律
为了探究质量守恒定律,我们拟定了四个实验方案(见教材第82~84页),现逐一分析如下:
方案一:蜡烛燃烧后,天平逐渐失去平衡,指针偏向于右盘.为什么蜡烛的质量会减少呢?蜡烛燃烧生成的是二氧化碳和水蒸气,这两种物质都是气态的,直接运动到空气中,天平无法称量它们的质量,所以失去平衡.
方案二:反应后称得氧化镁的质量比参加反应的镁的质量要多,这又是为什么呢?这是因为在这个实验中参加反应的物质不只有镁,还有氧气,而反应前只称量了镁的质量,没有算上氧气质量,所以氧化镁的质量要大于镁的质量.
方案三:反应前后,天平依然平衡,这又是为什么呢?我们先来看一下这个装置与前两个方案中的装置有何不同?对,它是密封的,反应前称量的是参加反应的白磷和氧气的质量,反应后称量的是生成物五氧化二磷的质量,但如果玻璃管上端没有系小气球,当反应开始后,锥形瓶内氧气逐渐消耗,外界的空气又从玻璃管向瓶内不断补充,因此,当反应结束时,我们称量的质量实际是生成物五氧化二磷和外界补充的与反应前相同质量的氧气的质量,那么天平是不会保持平衡的.
方案四:铁丝放到硫酸铜溶液中,可以看到铁丝表面附着了一层红色的物质,这就是反应后生成的铜,同时原来的蓝色溶液变浅,比较反应前后的质量,发现质量不变,我们来看看物质种类发生了哪些变化,铁+硫酸铜铜+硫酸亚铁,根据实验结果,我们可以测知m铁+m硫酸铜=m铜+m硫酸亚铁.
比较这四个方案的实验结果,我们可以得出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质量总和,这个规律就叫做质量守恒定律.在讨论质量守恒时,一定要考虑三个因素,其一是参加化学反应的各物质的质量总和,例如在方案二中,天平之所以失去平衡,是因为反应前只称量了镁的质量,并没有称量参加反应的氧气质量,所以与生成的氧化镁质量相比要小.第二个因素是反应后生成的各物质质量总和,例如在方案一中,蜡烛燃烧后生成的二氧化碳和水蒸气均为气态,没有被天平称量,所以天平会失去平衡,如果在一密闭的容器中做此实验,则天平一定会平衡.
为什么物质在发生化学反应前后,各物质的质量总和相等呢?这是因为化学反应的过程就是参加反应的各物质(反应物)的原子,重新组合而生成其他物质(生成物)的过程.在化学反应中,反应前后原子的种类没有改变,数目没有增减,原子的质量也没有改变.
二、化学方程式
为了简便地描述化学反应,我们常用化学方程式来表示一个化学反应.所谓化学方程式就是用化学式等国际通用的化学语言来表示反应物和生成物的组成,以及各物质间的量的关系的式子.如硫在氧气中燃烧生成二氧化硫的反应可表示为:S+O2SO2这个式子不仅表示了反应物、生成物和反应条件,同时,通过相对分子质量(或相对原子质量)还可以表示各物质间的质量关系,即各物质间的质量比.
S+O2SO2
32 32 64
这就是说,硫与氧气在点燃的条件下生成二氧化硫;1个硫原子与1个氧分子生成1个二氧化硫分子;每32份质量的硫与32份质量的氧气完全反应,生成64份质量的二氧化硫.
※问题全解
1.怎样正确地读化学方程式?
答:化学方程式是最重要的化学用语,化学方程式的读法虽没有固定的格式,但也有一定的规律.
(1)顺序
读化学方程式的顺序是从左至右,即先读反应物,后读生成物.
(2)符号
化学方程式中的“+”是“和”“跟”“与”的意思,通常读作“和”,而不读作“加”,“=”具有生成的含义,而不读作“等于”.千万不要与代数方程中的“+”和“=”等同起来.“△”读作加热;“↑”读作放出气体;“↓”读作生成沉淀.
(3)条件
物质在一定条件下进行化学反应,反应条件应读出来.反应条件可读在反应物名称之前,也可以在读完反应物后紧跟着指明.
化学方程式的读法,一般来说是按照它表示意义来读,化学方程式表示什么物质参加反应,在什么条件下发生反应生成了什么物质;表示反应前后各物质的原子或分子数目;表示反应物和生成物的质量比,从不同角度表达化学方程式就有不同的读法:
例如4P+5O22P2O5,一般读作磷和氧气在点燃的条件下,生成五氧化二磷,还可以读作“在点燃的条件下,4个磷原子与5个氧分子反应生成2个五氧化二磷分子”,宏观的质量角度可读作“在点燃的条件下,每124份质量的磷跟160份质量的氧化合,生成284份质量的五氧化二磷”.
2.化学方程式的意义.
答:宏观:表示反应物和生成物的种类.
微观:表示反应物和生成物的分子、原子个数及其个数比.
质量:表示反应物和生成物的质量比.
例如:2H2O2H2↑+O2↑反应物是水,生成物是氢气和氧气.分子个数比是2∶2∶1;质量比为36∶4∶32.
3.怎样正确理解和应用质量守恒定律?
答:正确理解质量守恒定律,提醒你注意以下两点:
(1)注意不要把质量守恒定律误解成“物质质量守恒”,事实上参加化学反应的每一种物质的质量在反应过程中都在不断减少,到反应完毕后,它的质量可能成为零.
(2)注意质量守恒定律适用范围及条件.
a.质量守恒定律适合于化学变化(化学反应).不发生化学反应的物理变化现象,尽管物质质量也是守恒的,但不属于质量守恒定律的讨论范围.
b.反应物的质量只有在符合化学方程式里各物质的质量比的前提下,才能直接用质量守恒定律去计算生成物总质量.例如,3 g镁在10 g氧气里完全燃烧后生成氧化镁的质量是5 g而不是13 g.因为由化学方程式2Mg+O22MgO,可知参加反应的镁和氧气的质量比是3∶2,那么3 g镁只能跟2 g氧气反应,生成的氧化镁当然是5 g,题目中所给10 g氧气,其中只有2 g真正参加了反应,另外8 g没有参加反应,不能算在质量总和之内.
【学习方法指导】
质量守恒定律是在特定实验基础上总结出来的定律,对质量守恒定律的记忆和运用,首先要弄清为什么守恒,只有这样,才能准确无误地理解和掌握质量守恒定律.
[例1]镁带在空气中燃烧,生成物的质量比镁带的质量增加了,是因为__________,煤燃烧后留下的煤灰的质量比燃烧前煤的质量减少了,是因为__________.这两种现象都可以用__________定律来解释.
答:镁带燃烧时与空气中的氧气反应生成氧化镁,所以生成物氧化镁的质量比参加反应的镁带质量增加了,燃烧时,煤中的炭转变成二氧化碳而逸散到空气中去了,故留下煤灰的质量比燃烧前煤的质量减少了;质量守恒.
点拨:运用质量守恒定律解释化学变化中物质质量的变化时,一定要弄清楚变化中“参加反应的各物质”和“反应后生成的各物质”,不仅包括固体、液体,也应包括气体,回答问题时,要紧扣题意,全面分析问题.
[例2]法轮功邪教组织头目李洪志说,他发功能使铝发生化学反应,变成铜和金,使铝分子变成铜分子和金分子,请你根据所学知识,指出这种说法违反科学之处.
答:这种说法是极端荒谬,毫无科学依据的,金属由原子构成,而不是由分子构成的,“铝分子”“铜分子”“金分子”等说法是荒谬的.在化学变化中元素的种类不发生改变,铝单质无论怎样变也不可能变成铜和金.
点拨:本题结合当前社会重大事件,要求学生通过所学知识反驳邪教组织宣传的荒谬之处,考查学生在生活中辨别是非的能力.
【拓展训练】
功勋卓著的科学家——罗蒙诺索夫
罗蒙诺索夫是俄国自然科学家、哲学家、诗人,1711年11月19日生于霍尔莫哥雷海滨渔村,1730年考入斯拉夫—希腊—拉丁学院,1735年被保送入彼得堡学院学习,同年去德国留学,1741年回国在科学院工作,1745年成为化学教授,不久被选为科学院院士.他还是瑞典等外国科学院的名誉院士.
罗蒙诺索夫知识渊博,他的研究涉及许多领域.他在化学方面的主要成就是提出了质量守恒的观点.1756年前后他做过许多金属煅烧实验,与波义耳不同的是他在密闭的玻璃瓶内煅烧金属,煅烧金属后,不启开玻璃瓶塞就进行称量,发现尽管金属经过煅烧已经变成了煅灰但整个容器在加热前后重量并未变化.由此他断定,金属在敞口容器中煅烧增重是金属与空气结合的结果,并从大量的实验事实中概括出质量守恒定律:参加反应的全部物质的重量等于全部反应生成物的重量.1760年他在一篇文章中进一步阐述了质量守恒的思想,他指出:自然界中发生的一切变化,都处于以下的状态:若某一物体的某种东西消耗了多少,便有多少这种东西加到另一物体上.这就是说,若在某处有某量的物质减少,则在其他地方就有同量的物质增加.