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第五单元化学方程式第一节质量守恒定律一、探究实验：质量守恒的探究——白磷燃烧前后质量的测定【实验器材】托盘天平（及砝码）、锥形瓶、玻璃棒、气球【设计实验】①在底部铺有细沙的锥形瓶中，放入一粒火柴头大小的白磷。②在锥形瓶口的橡皮塞上安装一根玻璃管，在其上端系牢一个小气球，并使玻璃管下端能与白磷接触。③将锥形瓶和玻璃管放在托盘天平上用砝码平衡。④取下锥形瓶，将橡皮塞上的玻璃管放到酒精灯火焰上灼烧至红热后，迅速用橡皮塞将锥形瓶塞进，并将白磷引燃。⑤待锥形瓶冷却后，重新放到托盘天平上，观察天平是否平衡。【实验现象】白磷燃烧，产生大量的白烟，放出大量的热。天平平衡。【实验结论】反应前各物质的总质量＝反应后各物质的总质量。实验成功的关键：装置的气密性要良好。玻璃管下端与白磷接触的目的：点燃白磷。气球的作用：盛装锥形瓶里受热膨胀的空气和五氧化二磷，避免因锥形瓶内压强过大把瓶子弹开。没有安装气球的后果：橡皮塞被弹开或炸裂锥形瓶。锥形瓶底部不铺上细沙的后果：锥形瓶炸裂。二、探究实验：质量守恒的探究——铁钉跟硫酸铜溶液反应前后质量的测定【实验器材】托盘天平（及砝码）、烧杯。【设计实验】①在100mL烧杯中加入30mL稀硫酸铜溶液，将几根铁钉用砂纸打磨干净，将盛有硫酸铜溶液的烧杯和铁钉一起放在托盘天平上称量，记录所称的质量m1。②将铁钉浸到硫酸铜溶液中。待反应一段时间后溶液颜色改变时，将盛有硫酸铜溶液和铁钉的烧杯放在托盘天平上称量，记录所称的质量m2。比较反应前后的质量。【实验现象】铁钉表面附着一层红色物质，溶液由蓝色逐渐变成浅绿色。【实验结论】m1＝m2。反应前各物质的总质量＝反应后各物质的总质量。【化学方程式】Fe+CuSO4=Cu+FeSO4该装置不用密封，因为参加反应和生成的物质中没有气体。三、质量守恒定律：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。质量守恒定律应用于化学变化，不能应用于物理变化。质量守恒定律说的是“质量守恒”而不是其他方面的守恒。化学反应中，各反应物之间要按一定的质量比相互作用，因此参加反应的各物质的质量总和不是任意比例的反应物质量的简单加和。不参加反应的物质质量及不是生成物的物质质量不能计入“总和”中。四、质量守恒的原因：从微观上看，在化学反应前后，原子的种类、数目、质量不变。五、质量守恒定律的应用：求某个反应物或生成物的质量；计算时要考虑是否有气体参加反应，或者生成物中是否有气体，气体的质量不能遗漏。推断反应物或生成物的组成（化学式）；判断反应物是否全部参加了反应。六、化学反应前后：一定不变——（宏观）反应物和生成物的总质量、元素的种类和质量。一定不变——（微观）原子的种类、数目、质量。一定改变——（宏观）物质的种类。一定改变——（微观）分子的种类。可能改变——分子总数。七、化学反应类型四种基本反应类型：①化合反应——由两种或两种以上物质生成另一种物质的反应。②分解反应——由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。③置换反应——一种单质和一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应。④复分解反应——两种化合物相互交换成分，生成另外两种化合物的反应。氧化还原反应：氧化反应：物质得到氧的反应属于氧化反应。还原反应：物质失去氧的反应属于还原反应。氧化剂：提供氧的物质还原剂：夺取氧的物质（常见还原剂：H2、C、CO）中和反应：酸与碱作用生成盐和水的反应。第二节如何正确书写化学方程式一、化学方程式：用化学式表示化学反应的式子，叫做化学方程式。二、化学方程式的意义质的方面：表明反应物、生成物和反应条件。量的方面：①各物质间反应时的微粒个数比；②各物质间反应时的质量比。质量比等于化学方程式中各物质的相对分子质量与化学计量数乘积的比。所求质量比不用约分。三、化学方程式的读法（意义）：以下面的方程式为例2H2+O2=2H2O4：32：36氢气和氧气在点燃的条件下反应，生成水。每2个氢分子和1个氧分子在点燃的条件下恰好完全反应，生成2个水分子。每4份质量的氢气和32份质量的氧气在点燃的条件下恰好完全反应，生成36份质量的水。四、书写化学方程式要遵守的原则：①必须以客观事实为基础；②必须遵守质量守恒定律。五、写化学方程式时常出现的错误：不尊重科学实验，随意臆造化学式或事实上不存在的化学反应。不遵守质量守恒定律、没有配平或计量数不是最简比。化学式书写错误。写错或漏写反应条件。错标或漏标“↑”（气体生成符号）、“↓”（沉淀符号）。“↑”：如果在反应物中没有气体，而生成物中有气体，那么应该在生成气体的化学式后面标“↑”。“↓”：在初中阶段，只有在溶液中发生反应时生成沉淀，才在生成沉淀的化学式后标“↓”。六、配平：在化学式前填上适当的化学计量数，使式子左、右两边的每一种元素的原子个数都相等。一般情况下，可以按照书98页上介绍的“最小公倍数”法配平。如果化学方程式中有单质，一般留到最后配平。配平时一般从最复杂的化学式入手。但配平一氧化碳还原金属氧化物反应的化学方程式时，一般从一氧化碳入手。刚开始配平，可以让化学计量数是分数。配平结束后“＝”两边的化学计量数翻倍，全部变为整数即可。第三节利用化学方程式的简单计算一、例题1：加热分解6g高锰酸钾，可以得到多少克氧气？解：设生成的O2的质量为x。答：加热分解6g高锰酸钾，可以得到0.6g氧气。【注意】如果没有完全反应，反应物和生成物的质量不能代入计算。只有通过相关数据得知反应完全进行（遇到“充分反应”、“恰好完全反应”、“适量”等话语），这些质量才可能有效。遇到“足量”、“过量”、“一段时间”、“少量”等词语，说明可能不是恰好完全反应。二、例题2（利用质量守恒定律计算）：将氯酸钾和二氧化锰的混合固体30g加热一段时间，发现剩余固体的质量是20.4g，求参加反应的氯酸钾的质量。解：设参加反应的KClO3的质量为x。答：参加反应的KClO3的质量为24.5g。【注意】当反应前物质的总质量不等于反应后物质的质量时，说明有气体逸出。三、例题3：在做“氢气还原氧化铜”的实验中，将8g氧化铜放入试管中，通入足量的氢气并加热一段时间。再次称量固体时，发现剩余固体的质量为7.2g。问生成铜的质量为多少？解：设生成Cu的质量为x。答：参加反应的CuO的质量为【注意】对于这种题，先要注意（8g－7.2g）并不是生成水的质量，而是参加反应的氧元素的质量。四、带杂质的计算见第八单元。五、计算时的常见错误：未知数带有单位。所设物质的质量包含杂质的质量，或者包含未参加反应的物质的质量。已知物质的质量没有单位。化学方程式书写错误或者没有配平（这个错误会使计算题的得分降为1，甚至为0）。关系式中的数据没有与物质的化学式对齐。步骤不完整、数值计算错误、所答非所问等在其他学科也能犯的错误。第六单元碳和碳的氧化物第一节金刚石、石墨和C60一、“碳”和“炭”的区别：“碳”指碳元素，不是具体指某种物质；而“炭”指具体的、由碳元素组成的单质。二、金刚石、石墨、C60是由碳元素组成的三种不同的单质。所以，在一定条件下，将石墨转化为金刚石的变化是化学变化。三、金刚石、石墨的物理性质和用途化学式颜色形状硬度导电性导热性润滑性熔点用途金刚石C无色透明正八面体最硬无无无高划玻璃、切割金属、钻探机钻头、制装饰品等金刚石是天然存在的最硬的物质。石墨深灰色、有金属光泽、不透明细鳞片状最软之一优良良好良好电极、铅笔芯、润滑剂等无定形碳：由石墨的微小晶体和少量杂质构成，没有固定形状。常见的无定形碳：木炭、活性炭、焦炭、炭黑。颜色、状态制法用途木炭灰黑色的多孔性固体木材隔绝空气加强热燃料、黑火药、制活性炭、冶炼金属活性炭灰黑色多孔颗粒状固体木炭在高温下用水蒸气处理净化多种气体和液体、作防毒面具焦炭浅灰色多孔性固体烟煤隔绝空气加强热冶炼金属炭黑极细的黑色粉末含碳物质不完全燃烧墨、油墨、油漆、鞋油、燃料等，作橡胶制品的填料木炭、活性炭具有吸附性（物理性质）。活性炭的吸附性更强。四、C60分子是一种由60个碳原子构成的分子，它形似足球，这种足球结构的碳分子很稳定。五、金刚石、石墨、C60性质不同的原因：碳原子的排列方式不同。六、碳的化学性质单质碳的物理性质各异，而各种单质碳的化学性质却完全相同在常温下，碳的化学性质不活泼。碳具有可燃性：C+O2CO2（充分燃烧）2C+O22CO（不充分燃烧）碳在氧气中燃烧的现象：燃烧剧烈，发出白光；放热；生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。碳具有还原性：C+2CuO2Cu+CO2↑2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑单质碳的还原性可用于冶金工业。七、木炭还原氧化铜的实验（见右图）【实验操作】①把刚烘干的木炭粉末和氧化铜粉末混合均匀，小心地铺放进试管；②将试管固定在铁架台上。试管口装有通入澄清石灰水的导管；③集中加热；④过几分钟后，先撤出导气管，待试管冷却后再把试管里的粉末倒在纸上。观察现象并分析。【实验现象】澄清的石灰水变浑浊；黑色固体逐渐变成红色。【化学方程式】C+2CuO2Cu+CO2↑反应开始的标志：澄清的石灰水变浑浊。在酒精灯上加网罩的目的：使火焰集中并提高温度。配制混合物时木炭粉应稍过量的目的：防止已经还原的铜被氧气重新氧化。实验完毕后先熄灭酒精灯的后果：石灰水倒吸入热的试管中使试管炸裂。八、还原反应：含氧化合物里的氧被夺去的反应，叫做还原反应。木炭是使氧化铜还原为铜的物质，具有还原性。木炭在反应C+2CuO2Cu+CO2↑中作还原剂。第二节二氧化碳制取的研究一、实验室制取二氧化碳原料：大理石或石灰石、稀盐酸。不用稀硫酸代替稀盐酸的原因：稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙，阻碍反应的继续进行。不用浓盐酸代替稀盐酸的原因：浓盐酸易挥发，使生成的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯。不用纯碳酸钙或碳酸钠等代替大理石、石灰石的原因：它们与稀盐酸反应速率太快，不容易控制和收集，且成本较高。反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑发生装置：同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置（原因：固体和液体混合，在常温下反应生成气体）收集装置：向上排空气法收集气体的装置（原因：二氧化碳能溶于水，且密度比空气密度大）检查装置的气密性：用长颈漏斗插入液面内的气体发生装置，紧闭导气管出口，从漏斗中加水。如果液面稳定后水面下降，则表明漏气；若水面不下降，则表明不漏气。验满：把燃着的木条放在集气瓶口（不要伸入瓶内），如果火焰熄灭，证明二氧化碳已经收集满了。检验：把气体通入澄清的石灰水中，如果澄清的石灰水变浑浊，就证明收集的气体是二氧化碳。净化：如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氢气体和水蒸气时，可先将气体通过盛有碳酸氢钠溶液的洗气瓶（除去氯化氢），再通过盛有浓硫酸的洗气瓶（除去水蒸气并进行干燥）。二、二氧化碳和氧化钙的工业制法：CaCO3=CaO+CO2↑第三节一氧化碳和二氧化碳一、二氧化碳的物理性质及对应的探究实验：无色无味，常温常压下为气体。一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度大。【实验操作】如右图（1），将CO2气体慢慢倒入杯中。【实验现象】蜡烛自下而上依次熄灭。【实验分析】二氧化碳气体沿烧杯内壁流下，先聚集在底部，然后逐渐上升，把杯内的空气自下而上排出。【实验结论】①一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧；②一般情况下，二氧化碳的密度比空气的密度大。二氧化碳能溶于水。【实验操作】如右上图（2）向一个收集满二氧化碳气体的质地较软的塑料瓶中加入约1/3体积的水，立即旋紧瓶盖，振荡。【实验现象】瓶体变瘪。【实验分析】二氧化碳溶于水时，使瓶内的气体体积减小，因而压强减小，外界大气压把瓶子压瘪了。【实验结论】二氧化碳能溶于水。二、二氧化碳的化学性质一般情况下，二氧化碳既不能燃烧，也不能支持燃烧。二氧化碳不能供给呼吸。（注意：二氧化碳没有毒性）二氧化碳能与水反应生成碳酸。【实验操作】取四朵用石蕊溶液染成紫色的干燥的纸花。第一朵纸花喷上稀醋酸，第二朵纸花喷上水，第三朵纸花直接放入盛满二氧化碳的集气瓶中，第四朵纸花喷上水之后，再放入盛满二氧化碳的集气瓶中，观察四朵纸花的颜色变化。然后将第四朵纸花取出，小