第四讲：质量守恒定律和化学反应方程式

1第四讲：质量守恒定律和化学反应方程式成都市第五十中学袁晓萍整体感知【知识结构】化学反应事实反应决定提供依据运用质量守恒定律化学方程式1、表示化学方程式遵循依据2、有关计算依附内涵1、反应物、生成物各是什么？2、反应条件3、各反应物、生成物的质量关系【知识网络】提供依据运用质量守恒定律化学方程式1、表示化学方程式遵循依据2、有关计算定律的内容遵循的原则守恒的原因书写步骤及涵义【趣题引路】法轮功邪教组织的头目李洪志说，他发功能使铝发生化学变化，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。解析：一切化学反应中，反应前后原子的种类不变，因而元素的种类也不会发生变化。反应前是什么元素，反应后不会变成其他的元素。李洪志说可以使铝变成铜和金，这是没有任何科学依据的，纯属谎言。同时铝、铜和金都属于金属单质，金属是由原子构成的，不存在铝分子、铜分子和金分子。答案：（1）违反了质量守恒定律。化学反应前只有铝元素，反应中不会发生元素种类的变化出现铜元素和金元素。（2）金属是由原子直接构成的，不存在铝分子、铜分子和金分子。【知识回顾】1、质量守恒定律〖内容〗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的质量总和。从宏观和微观角度看质量守恒定律，可将化学反应过程归纳为“五个不变，两个一定改变，一个可能改变”。即：反应物和生成物总质量不变宏观五个不变元素的种类不变原子的种类不变化学反应过程微观原子的数量不变原子的质量不变宏观：物质的种类一定变两个一定变微观：分子的种类一定变一个可能变：反应前后分子的数目可能改变这里还需要强调：（1）“参加反应的物质”中，不应把杂质、不反应的物质或多余的反应物计算在质量2总和中，具体体现为反应混合物的总质量可能不等于生成物的总质量。（2）“质量守恒”不等于“体积守恒”，如果“体积守恒”成立，则反应物、生成物均处于气态，且参加反应的气体的分子总数应等于生成气体的分子总数。（3）质量守恒定律只适用于化学变化，不适用物理变化。一切化学反应都符合质量守恒定律。2、化学方程式（1）书写原则：一是要客观事实为基础，不能随便臆造事实上不存在的物质和化学反应；二是要遵循质量守恒定律。（2）表示意义：①表示反应物、生成物和反应条件；②表示反应物、生成物各物质之间的质量比；③表示反应物、生成物各物质间的粒子个数比。点燃例如：在2H2+O2=======2H2O反应中，质量比为：1：8：9粒子个数比为：2：1：2（3）书写步骤：可用口诀概括为：左反（反应物）右生（生成物）一横线，配平以后加横线，等号上下注条件，箭号标气或沉淀。（4）配平方法：①最小公倍数法②奇数配偶法③观查法等。总的原则是：配平时只能改动化学式前的化学计量数，不能改动化学式中右下角的下标数字，且要将化学计量数化为最简整数比。【典型例题剖析】〖例1〗将含有15gA、10gB、9gC的粉末状混合物充分加热，发生化学反应前后，A剩余3g,B增加到25g，C已经消耗完，并有气体D放出，反应过程中，各物质质量变化的比值A：B：C：D为()A、5：4：3：2B、4：5：3：2C、3：2：4：5D、2：3：5：4解析：此题没有明确给出化学方程式，我们必须通过题中条件判断反应物和生成物，这是做对此题的第一个关键。A由15g变为3g，质量减少，可见是反应物。B增加到25g，可见是生成物。C已经消耗完属于反应物。气体D放出，可见D是生成物。因此，化学方程式为A+C====B+D。找对各物质的质量关系是第二个关键，A剩余3g，说明实际参加反应的A为15g-3g=12g，B增加到25g，说明生成B的质量为25g-10g=15g。C反应了9g，D的质量由质量守恒定律得出，为（12+9-15）g即：A+C====B+D12g9g15g（12+9-15）g比值为：A：B：C：D===4：5：3：2答案：B。〖例2〗西班牙的瑞奥汀托河是一条酸河。经调查发现是由于上游河床含有的某种物质R在水中氧的作用发生反应所致，其反应的化学方程式为2R+2H2O+7O2===2FeSO4+2H2SO4则R的化学式是（）A、FeSB、Fe2S3C、FeOD、FeS2解析：分析该反应方程式可知，H原子和O原子个数已守恒。根据质量守恒定律，R中含Fe、S两种元素。方程式右边Fe原子个数2，S原子个数4，则R化学式为FeS2。答案：D。〖例3〗有一中有机化合物23g在空气中完全燃烧后共生成44g二氧化碳和27g水，该有机化合物含碳元素的质量是g。含碳元素的质量是g。它是有组成的。解析：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、质量均不改变，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。根据生成的二氧化碳和水的质量求出碳、氢元素的质量。如果碳、氢两元素的质量等于原化合物中所含碳元素时，则原化合物只由碳、氢两种元素组成。如果碳、氢两元素的质量小于原化合物中所含碳元素时，因为生成物二氧化碳和水中只含碳、氢、氧三种元素、所以原化合物中还有氧元素，所含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3量和。解：含碳元素的质量：44g×12/44==12g含氢元素的质量：27g×2/18==3g因为12g+3g〈23g，所以该有机物含有氧元素。因此该有机物由碳、氢、氧三种元素组成。答案：123碳、氢、氧。〖例4〗哥伦比亚号航天飞机曾用金属铝粉和高氯酸铵（NH4ClO4）混合物做为固体燃料，加热铝粉使其被氧化，放出大量的热，促使混合物中的高氯酸铵受热分解，同时生成四种气体：两种气体是空气中的主要成分，一种气体是氯气（Cl2），还有一种气体是化合物（常温下是液体），因而产生巨大的推动力。试写出其中涉及反应的化学方程式：（1）铝粉被氧气氧化成三氧化二铝：（2）高氯酸铵受热分解：。解析：此反应虽然在初中化学中未曾涉及，但根据化学变化中原子是最小的粒子，可以推断出反应的产物中除了有N2、O2、Cl2外，还应有H2O生成，再根据质量守恒定律配平化学方程式即可。答案：4Al+3O2====2Al2O32NH4ClO4=====N2↑+2O2↑+Cl2↑+4H2O〖例5〗配平下列化学反应方程式：（1）FeS2+O2===Fe2O3+SO2（2）NH3+O2===NO+H2O解析：（1）式可用奇数配偶法配平。根据这种配平方法的步骤，应以氧元素作为起点。因为O2是双原子分子，无论多少个氧分子跟FeS2反应，反应物分子里总是含有偶数个氧原子。但在生成物的分子中共含有5个氧原子，是奇数。在SO2分子中含有2个氧原子是偶数，SO2前的化学计量数无论怎样，所含氧原子的个数是偶数。因此，只有变更Fe2O3的化学计量数才能使生成物里的氧原子个数变为偶数。即4FeS2+11O2===2Fe2O3+8SO2②③④②①③（2）式可用观察法配平。NH3是较为复杂的一种反应物，显然在NH3前配上化学计量数2、在H2O前配上化学计量数3可使反应物、生成物里的氢原子个数变为偶数。即2NH3+5/2O2===2NO+3H2O②①③①但是氧原子的个数出现了分数，所以左右两边的化学计量数都乘以2。即4NH3+5O2===4NO+6H2O②①③①答案：4NH3+5O2===4NO+6H2O〖例6〗由Na2SO4、Na2SO3和Na2S三种物质组成的混合物中，测得氧元素的质量分数为22%，则其中钠元素的质量分数为（）A、无法确定B、23%C、46%D、32.6%解析:由题意知该混合物中含有NaSO三种元素，其中已知氧元素的质量分数w(O)=22%则w(Na)+w(S)=1－22%=78%原子个数比Na2S→N(Na):N(S)（原子个数比）==2:1Na2SO3→N(Na):N(S)（原子个数比）==2:1→2Na～SNa2SO4→N(Na):N(S)（原子个数比）==2:14632X78%－x46/x===32/78%－x解之得:x=46%答案：C4〖例7〗用锌与硫酸溶液反应，5次实验记录如下：实验序号锌的质量/g硫酸溶液的质量/g在实验条件下氢气的体积/mL16.52002.30213.02004.60319.52006.90426.02009.20532.52009.20已知第4次实验中锌与硫酸恰好完全反应。求：（1）根据表中数据在图中画出氢气的体积随锌的质量变化的关系图。V(H2)/L10864m(Zn)/g(2)求硫酸溶液中H2SO4的质量。（3）根据表中数据简要说明第4次实验中锌与硫酸恰好完全反应的理由。解析：次题属于既考查学生对表格的识别能力，又考查学生化学方程式计算的多方位综合题。首先明确题意要求，按数学的作图方法完成第（1）题。然后根据题意用第4次实验数据进行计算，完成第（2）题。最后通过表格数据比较完成第（3）题。答案：（1）题略。（2）解：设与26.0g锌反应的纯H2SO4质量为xZn+H2SO4=====ZnSO4+H2↑659826.0gx65/26.0g===98/xx==39.2g（3）第5次实验中氢气的体积与第4次实验中氢气的体积相等，说明第4次实验中H2SO4恰好完全反应；前3次实验中锌完全反应，第4次实验中锌的质量与第1（或2、3）次实验中锌的质量之比等于第4次实验中H2的体积与第1（或2、3）次实验中H2的体积之比（或26.0g/6.5g===9.20L2.30L），说明第4次实验中锌恰好完全反应。〖例8〗将一定量的氢气通入到10g灼热的氧化铜中，反应后剩余固体的质量为8.4g，求被还原的氧化铜的质量？解析：解此题时应注意：（1）氧化铜不一定完全被还原，因而被还原的氧化铜的质量不一定等于10g；（2）剩余固体不一定全部是铜，有可能含有氧化铜。因此不能用这两个已知量来计算，但可以运用固体减少量来计算。解：设被还原的氧化铜的质量为xCuO+H2=====Cu+H2O固体减少量806480—64=16x10g—8.4g=1.6g80：16=x：1.6gx=8g答：被还原的氧化铜的质量为8g。5第四讲：质量守恒定律和化学反应方程式练习题学生姓名学校一、选择题（1—10小题只有一个选项符合题意，11—15小题有1—2个选项符合题意）1、配平化学方程式时，判断化学式前所配系数是否正确的依据是（）A、反应前后各化学式前系数之和是否相等B、反应前后各物质的质量是否相等C、反应前后各元素的原子总数是否相等D、反应前后各种元素个数是否相等2、在A+B===C+2D的反应中，9.8gA和8gB完全反应生成14.2gC，同时得到D的质量是（）A、1.8gB、3.6gC、7.2gD、14.4g3、某有机物燃烧发生的反应为：2X+15O2===12CO2+6H2O则X的化学式（）A、C2H4B、C2H6C、CH4D、C6H64、等质量的锌、铁与足量的稀硫酸反应，产生氢气的质量m与反应时间t的关系图，合理的是（）FeFeFeZnm/gm/gm/gm/gZnZnZnFeooooAt/minBt/minCt/minDt/min5、某金属氧化物2.3g在H2流中加热到反应完全后，得到1.68g金属。若此金属的相对原子质量为56，则此金属氧化物的化学式为（）A、ROB、R2O3C、R3O4D、R2O56、将25g甲物质、5g乙物质、10g丙物质混合加热，发生反应。经分析，反应后混合物中含10g甲和21g丙，还有一种新物质丁。若已知甲、乙丙、丁的相对分子质量分别30、20、44、18，并用a、b、c、d分别表示它们的化学式，则它们之间发生反应的化学方程式是（）A、a+b=c+dB、a+2b=2c+dC、2a+b=2c+dD、2a+b=C+2d7、在密闭的容器中加热蔗糖产生碳黑和水，这一实验说明（）A、蔗糖是由碳黑和水组成的混合物B、蔗糖分子是由碳元素和水分子构成C、蔗糖中一定含有碳元素和氢元素，可能含有氧元素D、蔗糖中一定含有碳元素、氢元素，氧元素8、下列叙述正确的是（）A、5g镁和3g氧气反应生成8g氧化镁B、4g镁和4g氧气反应生成8g氧化镁C、4.8g镁和