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化学反应与质量守恒
【知识要点】
一、化学反应
1.化合反应:
由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应,叫做化合反应。
化合反应的类型可以用的通式来表示:
A+B+……→AB……。
可以简称为:
“由多变一”
2.氧化反应:
物质跟氧发生的化学反应。
氧化反应中的与“氧”反应。
不一定是氧气。
在理解此概念时要注意以下几点:
①氧化反应是指物质与氧发生化学反应,不是专指物质与氧气发生化学反应。
物质跟氧气发生的化学反应只是氧化反应的一种形式。
②化合反应不一定是氧化反应,氧化反应也不一定是化合反应,两者没有必然的联系。
如:
氧化钙+水→氢氧化钙(是化合反应但不是氧化反应)
石蜡+氧气→二氧化碳+水(是氧化反应但不是化合反应)
那么在什么情况下,一个反应既是化合反应,又是氧化反应呢?
只有物质跟氧气发生的反应且生成物只有一种,这样的化学反应既是化合反应,又是氧化反应。
如硫、木炭、磷等与氧气反应。
③初中阶段所讲的氧化反应一般比较简单,高中还要进一步学习。
3.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,叫分解反应。
分解反应的类型可以用通式简明表示:
AB……→A+B+……。
可以简称为:
“由一变多”
4.基本反应类型:
二、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。
要点:
参加反应的物质指发生了化学变化的物质,反应后生成的物质指新物质,质量和并不是任意质量的简单加和。
(一)怎样理解质量守恒定律
质量守恒定律是中学化学极为重要的知识之一,它是配平化学方程式和进行化学计算的理论依据。
1.如何理解“参加反应的物质的质量”
(1)6g碳在6g氧气中燃烧生成12gCO2。
是符合质量守恒定律吗?
而实际上只有6g的O2,所以参加反应的碳的质量不是6g。
实际上参加反应是2.25g碳和6g的O2。
反应后只能生成8.25gCO2。
还有3.75g碳没有反应。
所以上述说法不符合质量守恒定律。
(2)2.4g镁带在空气中燃烧后,生成的白色固体氧化镁大于2.4g,这是否符合质量守恒定律?
它符合质量守恒定律。
镁带在空气中燃烧就是镁与空气中的氧气发生化学反应;参加反应的物质是镁和氧气,生成物是氧化镁。
由质量守恒定律:
氧化镁的质量等于参加反应前的镁、氧气的质量之和。
所以氧化镁的质量大于镁的质量。
2.怎样理解“物质的质量总和相等”
(1)在化学反应中A+B=C+D,10gA物质恰好与10gB物质完全反应,若生成D物质为8g则生成C为()g。
(2)在化学反应A+B=2C+D中,10gA物质恰好与10gB物质完全反应,若生成D物质8g,则生成C物质为()g。
对题1都能正解。
即反应是A的B恰好反应。
因此生成C的质量为:
mC=mA+mB-mD=10+10-8=12g,
而对题2却有90%的同学错解,都是用:
(mA+mB-mD)/2=6g。
说明对“质量总和”相等理解不深刻,正确的仍然是mC=(mA+mB)-mD=10+10-8=12g。
(二)怎样理解化学反应遵循质量守恒定律
化学反应过程是参加反应各物质即反应物的原子重新组合生成新物质的过程,反应前后元素的种类、原子的种类和原子的个数没有改变。
理解质量守恒定理可归纳五个不变、两个一定改变和一个可能改变。
五个不变:
从宏观看:
元素的种类;反应物和生成物的总质量不变。
从微观看:
原子的种类不变;原子数目不变;原子质量不变。
两个一定改变:
从宏观看:
物质种类一定改变。
从微观看:
分子种类一定改变。
一个可能改变:
分子的数目可能改变。
(1)在化学反应2X2+3Y2=2R中,若用X、Y表示R的化学式,则R的化学式是。
质量守恒定律在化学方程式中的具体体现必须使方程式两边的原子个数相等。
即4个X原子与6个Y原子反应生成2个R分子。
推之1个R分子应由2个X原子和3个Y原子组成,所以R的化学式应是X2Y3。
(2)蔗糖在隔绝空气的条件下加热分解生成碳和水,你能推断出蔗糖由哪几种元素组成?
说明理由。
蔗糖加热分解生成碳和水,发生了化学变化,单质碳由碳元素组成,水由氢和氧两种元素组成,说明反应后生成物中含有碳、氢、氧三种元素。
由质量守恒定律可知,反应前后元素的种类不变,推出反应物蔗糖含碳、氢、氧三种元素。
(三)用分子、原子的观点解释质量守恒定律
化学反应的实质是参加反应的各物质分子在一定条件下形成原子,原子按照一定的规律重新结合成新物质的新分子。
在这个过程中,元素的种类没有改变,原子种类没有改变;原子的个数也没有增减。
因此,化学反应前后各物质的质量总和必然相等。
(四)质量守恒定律的应用
质量守恒定律的内容可以分为微观涵义和宏观涵义,那么它的应用也就可以分成微观、宏观两种情况或综合应用。
1.微观涵义的应用
微观涵义是指课本对质量守恒定律的解释。
“三不变”即反应前后原子(或元素)种类不变,原子数目不变,原子质量不变。
例题1Y2+2□=4XY中方框里应填写的化学式为:
A.X2Y2B.X2YC.X3Y4D.XY2
分析:
根据两边原子种类不变,方框中肯定有X。
根据原子数目不变,左边Y原子数为2,而右边Y为4,因此方框内定有Y原子。
又综合方框系数“2”分析,应选B项。
2.宏观意义的应用
宏观涵义一般是指有关反应物或者生成物质量的计算。
(1)计算气体质量
任何化学反应都遵循质量守恒定律。
但又确实存在反应前后可称量物质的质量总和有不相等的现象。
例如:
石灰石在煅烧后生成的固体质量比石灰石的质量减少,镁条燃烧生成的氧化镁质量比镁条质量增加。
这减少与增加的质量一般是气体的质量。
煅烧石灰石,反应后减少的质量,就是生成的二氧化碳质量。
镁条燃烧,反应后增加的质量,就是参加反应的空气中氧气的质量。
(2)计算物质中某一元素质量。
化学反应前后质量增加或减少,有时也表现为某一成分的质量。
例如:
煤球(主要为碳形成的单质)燃烧生成的炉渣质量比煤球质量减少,这是因为煤燃烧时发生如下反应:
C+O2
CO2,由于氧气和二氧化碳的质量都难以称量,故固体煤球的质量减少是煤球中碳元素的质量。
三、化学方程式
定义:
用化学式来表示化学反应的式子。
例如,木炭在氧气中充分燃烧的化学方程式为:
C+O2
CO2
(一)化学方程式的书写方法
1.由质量守恒定律不难得出化学方程式的书写必须同时满足“质”和“量”两方面的要求:
①必须以客观事实为基础。
②遵循质量守恒定律。
2.化学方程式的书写可简单总结为以下三个字:
写、配、标。
写:
根据实验事实,在式子左右两边写出反应物和生成物的化学式,催化剂既不是反应物也不是生成物。
配:
即配平化学方程式。
将反应物和生成物的原子个数配成相等。
标:
根据已经学过的化学反应标明反应条件及生成物的状态。
以磷在空气中燃烧生成五氧化二磷的反应为例,说明书写化学方程式的具体步骤。
写:
根据实验事实写出反应物及生成物的化学式
P+O2─P2O5
配:
配平化学方程式用最小公倍数法确定系数。
(根据是质量守恒守律)。
把短线改等号。
4P+5O2===2P2O5
标:
注明反应发生的条件:
4P+5O2
2P2O5
要正确使用加热(“△”)、气体(“↑”)和沉淀(“↓”)等符号,不能忽视反应条件。
(反应条件常见的有:
点燃、加热(△)、高温、催化剂等)。
许多化学反应在特定条件下才能进行,书写化学方程式时,要在等号上标明反应条件,未标明反应条件的化学方程式是表明此反应在常温常压下不需要其它条件的就可发生的化学反应。
对于需要条件的反应时,未标明的反应条件的化学方程式不是一个完整的化学方程式。
有的还应用“↑”“↓”来标明生成物的状态,指明生成了气体、沉淀。
值得注意的是:
①只有当反应物为固态或液态物质、生成物中有气态物质时,一般才可用“↑”标明。
当反应物中有气态物质时。
生成物中有气体产生时。
则不标“↑”。
②在溶液中进行的化学反应,反应物无难溶性物质参加反应,如果生成物中有固体难溶性物质生成,在固体物质的化学式右边要注“↓”号。
例如:
CuSO4+2NaOH===Na2SO4+Cu(OH)2↓
③“△”符号只表示加热,而不是点燃。
书写化学方程式具体步骤(韵语)
左边反应物,右边生成物
写好化学式,方程要配平
短线改等号,条件要注明
生成气体或沉淀,上下箭头来分清。
(二)化学方程式所表示的意义和读法
1.化学方程式表示的化学意义
化学方程式是化学反应简明的表达形式。
它从“质”和“量”两个方面表达了化学反应的意义。
(1)“质”的含义表示什么物质参加了反应,生成了什么物质,以及反应是在什么条件下进行的。
(2)“量”的含义从宏观看,表示了各反应物、生成物间的质量比。
如果反应物都是气体,还能表示它们在反应时的体积比。
从微观看,如果各反应物、生成物都是由分子构成的,那么化学方程式还表示各反应物、生成物间的分子个数比。
例如,化学方程式:
2H2+O2
2H2O
相对分子质量总和:
43236
分子数:
212
“质”的含义:
经点燃,氢气跟氧气反应生成水。
“量”的含义:
从宏观看,每4份质量的氢气跟32份质量的氧气反应生成36份质量的水,即氢气跟氧气反应时的质量比为1:
8,从微观看,氢气、氧气和水都是由分子构成的,因此,这个化学方程式还表示了每2个氢分子跟1个氧分子反应生成了2个水分子。
2.化学方程式与数学方程式有什么不同?
(1)化学方程式中的加号“+”和等号“=”有特定的化学意义;反应物间的“+”号表示物质间有“反应关系”,即用“+”号相连的物质间能发生化学反应,故应将“+”号读成“与”、“和”或“跟”。
生成物间的“+”号表示物质的“并存关系”,即反应后同时有这样几种物质生成,故应将“+”号读成“和”。
“=”号则表示“反应生成”和“质量守恒”的意思,即左边那些物质“反应生成”了右边那些物质。
例如,化学方程式:
CuO+H2
Cu+H2O
应读成:
在加热条件下,氧化铜与氢气反应生成了铜和水;而不应读成:
氧化铜加氢气等于铜加水。
(2)由于化学方程式中等号“=”左右两边所表示的是物质的转化关系,故左右两边不能像数学方程式那样可以前后移项。
3.化学方程式的三种读法
化学方程式可读出质的变化,也可读出量的变化。
每个方程式都有三种读法,现以水电解为例:
2H2O
2H2↑+O2↑
(1)物质读法
上式读作“在通电的条件下,水分解生成氢气和氧气”,这种读法说明了化学反应中物质的变化。
(2)粒子读法
上式读作“在通电条件下,每2个水分子分解生成2个氢分子和1个氧分子”。
这种读法揭示了化学反应中结构粒子的变化,并反映出粒子个数的比例关系。
如是气体物质时,还能表示在相同温度和压强下气体间的体积比例关系。
即水电解后,生成的氢气和氧气的体积比为2:
1。
(3)质量读法
上式读作“通电时,每36份质量的水分解生成4份质量的氢气和32份质量的氧气”,这种读法表明了化学反应中物质的质量关系。
(三)化学反应方程式配平方法
(一)最小公倍数法
这种方法适合常见的难度不大的化学方程式。
例如,KClO3→KCl+O2↑在这个反应式中右边氧原子个数为2,左边是3,则前后氧原子的最小公倍数为6,因此KClO3前系数应配2,O2前配3,式子变为:
2KClO3→KCl+3O2,由于左边钾原子和氯原子数变为2个,则KCl前应配系数2,短线改为等号,标明条件即:
2KClO3
2KCl+3O2↑
在P+O2──P2O5中,左边的氧原子数是2,右边的氧原子数是5,两数的最小公倍数是10。
因此,在O2前面配上系数5,在P2O5前面配上系数2。
P+5O2──2P2O5
式子右边的磷原子数是4,左边的磷原子数是1,因此,要在P的前面配上系数4。
4P+5O2──2P2O5
式子两边各元素的原子数配平后,把短线改成“等号”,并标明反应条件。
4P+5O2
2P2O5
(二)奇偶配平法
配平的步骤如下:
①找出化学方程式里左右两端出现次数较多的元素。
②该元素的原子在各端的总数是否是一奇一偶,选定这一元素作为配平的起点。
③由已推求出的系数决定其它化学式的系数。
例:
H2S+O2──SO2+H2O
(1)先在化学方程式左右两边,找出化学式中原子个数出现奇偶不同的一种元素。
然后在奇数原子的化学式前写上“2”。
化学式O2和H2O里都有氧元素,但氧原子的奇数在方程式的右边(在H2O中),偶数在方程式的左边(在O2中),所以应在H2O前写上“2”。
H2S+O2──SO2+2H2O
(2)配平这一化学式中另一元素的原子总数。
2H2S+O2─SO2+2H2O
(3)再依次配平其他元素的原子数。
2H2S+3O2─2SO2+2H2O
(4)检查所有的原子是否全部配平,配平后,把方程式上的短线改成等号,并注明反应条件。
2H2S+3O2
2SO2+2H2O
(四)根据化学方程式计算的基础
1.化学方程式能表示反应和生成的各物质的质量比,这是计算的依据。
进行计算时,首先要根据相对分子质量找出各物质的质量比。
如:
4P+5O2
2P2O5
124160284
即发生反应时磷、氧气、五氧化二磷的质量比为124:
160:
284
然后再依据已知条件进行计算。
2.计算格式
例1:
电解90克水可以得到氢气多少克?
解:
(1)设未知量,注意明确设的是什么物理量,x包含数值和单位
设:
电解90克水可以得到氢气的质量为x
(2)写出正确的方程式
(3)写出有关物质的相对分子质量和已知量、未知量,有单位的带单位
(4)列比例式,求解。
(5)答题。
答:
电解90克水可以得到氢气12.5克。
例2:
加热分解5.8g氯酸钾,可以得到多少克氧气?
第1步:
设未知量:
设加热分解5.8gKClO3可得到O2的质量为x
第2步:
写出化学方程式:
2KClO3
2KCl+3O2↑
第3步:
写出有关物质的相对分子质量和已知量、未知量:
2KClO3
2KCl+3O2
24596
5.8g x
第4步:
列比例式、求解。
245:
96=5.8g:
x
x=2.3g
第5步:
简明写出答案。
答:
可得到氧气2.3g。
计算格式:
在实际运算过程中,上例中有些文字可以省略。
3.根据化学方程式的计算注意事项:
a、化学方程式必须配平。
b、有关物质的质量比要准确计算,切不可忽略化学式前的化学计量数。
c、有关物质的质量单位必须统一。
【典例剖析】
例1下列反应既属于化合反应又属于氧化反应的是()
A.氢气+氧气
水B.葡萄糖+氧气
二氧化碳+水
C.碱式碳酸铜
氧化铜+二氧化碳+水D.氧化汞
汞+氧气
分析:
化合反应和氧化反应是两个独立的概念,不存在从属关系。
化合反应着眼于生成物只有一种,氧化反应强调有氧参加反应。
答案:
A。
例2下列化学反应中,不属于分解反应的是()
A.碳酸
二氧化碳+水B.氧化汞
汞+氧气
C.碳酸钙+盐酸→氯化钙+二氧化碳+水D.水
氢气+氧气
分析:
分解反应是一种反应物生成两种或两种以上物质的反应。
A.B.D都是分解反应。
答案:
C。
例3对质量守恒定律的正确理解是()
A.参加反应的各种物质的质量不变
B.化学反应前后各物质的质量不变
C.化学反应前的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和
D.参加化学反应的各物质质量总和与反应后生成的各物质质量总和相等
分析:
质量守恒定律是指反应物与生成物的质量关系,即参加反应的各物质与反应后生成的各物质之间的质量关系。
无数实验证明:
参加反应的各物质质量总和=反应后生成的各物质质量总和,这就是质量守恒定律。
因此A、B不正确。
C中“化学反应前的各物质”不一定是“参加”反应的各物质,故不正确。
答案:
D。
例4参加反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和,是因为()
A.反应后物质的种类没有变化
B.反应前后元素的种类发生变化
C.反应后原子的种类、数目和质量没有变化
D.反应后分子的种类、数目和质量没有变化
分析:
化学反应的过程是反应物的原子重新组合而生成其它物质的过程。
反应前后原子的种类、数目和质量没有变化。
因此,反应前后各物质的质量总和相等。
答案:
C。
例5已知蜡烛的主要成分是石蜡。
由蜡烛燃烧后生成水和二氧化碳的实验事实,判断石蜡中一定含有哪些元素?
分析:
蜡烛燃烧后生成了H2O和CO2,根据质量守恒定律,产物中有C、H、O三种元素,说明反应物中也应含有这三种元素。
反应物是石蜡和氧气,氧气由氧元素组成,那么石蜡中肯定含有碳和氢两种元素。
答案:
石蜡中一定含有碳、氢两种元素,可能含有氧元素。
例6根据质量守恒定律解释下列问题
(1)镁条在空气中燃烧后,生成的白色粉末的质量比原来镁条的质量增加。
(2)高锰酸钾受热分解后,剩余的固体物质的质量比原反应物的质量减轻。
分析与解答:
(1)镁条燃烧后生成物的质量增加,是由于镁条在空气中燃烧时与空气中的氧气发生了化学反应,生成了白色固体物质氧化镁。
(Mg+O2
MgO)
显然,依据质量守恒定律生成物氧化镁的质量应等于反应物镁条与氧气的质量之和。
所以,反应后的氧化镁的质量要比镁条的质量大。
(2)依据质量守恒定律可知参加反应的物质质量应等于各生成物质量之和,即高锰酸钾的质量等于锰酸钾、二氧化锰和氧气的质量之和。
由于在加热的条件下高锰酸钾分解后生成的氧气是气体,可以自由逃逸到空气中去,剩下的固体物质只有锰酸钾和二氧化锰,其质量之和肯定要小于高锰酸钾的质量。
例7在化学反应2XY2+Y2=2C中,C的化学式应为()
A.X2YB.XY2C.XY3D.X3Y
分析:
设C的化学式为XmYn,则2XY2+Y2=2XmYn根据质量守恒定律,反应前后原子的个数一定相等。
即得:
2m=2
2n=2×2+2=6
解得:
m=1n=3
所以化学式为XY3
答案:
C。
例8你认为下列哪种说法正确?
化学方程式:
2KClO3
2KCl+3O2↑表示
①氯酸钾等于氯化钾加氧气;
②参加反应的物质是氯酸钾,反应后生成的物质是氯化钾和氧气;
③在二氧比猛的催化作用下,经过加热,每245g的氯酸钾分解后可以生成149g氯化钾和96g氧气;
④2个体积氯酸钾加热分解后可以得到2个体积氯化钾和3个体积氧气。
分析:
此反应读为氯酸钾在二氧化锰为催化剂和加热条件下,生成氯化钾和氧气。
在此反应中氯酸钾和氯化钾为固体,因此不能用体积去读。
故①④不正确。
此反应中各物质的质量关系为:
2KClO3
2KCl+3O2↑
122.5×274.5×23×96
24514996
故得②③是正确的。
答案:
②③两种说法正确。
例9对于化学反应2AB2+B2=2C,其中C的化学式为________。
分析和解答:
根据质量守恒定律反应前后各种原子的总数相等。
可知一个C分子中有1个A原子,3个B原子,化学式为AB3。
例10已知氢气与氧气反应的方程式为2H2+O2
2H2O,现将10克氧气与氢气的混合气体点燃,一共生成9克水,那么原混合气体中氢气与氧气的质量比为
A.1:
9B.1:
4C.1:
5D.2:
1
分析:
原混合气体共10克,若恰好完全反应,则应生成10克水,现生成9克水,说明有1克气体过量,此气体可能是氢气,也可能是氧气。
根据生成9克水的客观事实,可求出原气体中氢气与氧气的最小质量。
设:
生成9克水最少需氢气和氧气的质量分别为x、y
2H2+O2
2H2O
43236
xy9克
若最少提供1克氢气,氧气为9克,若最少需8克氧气,氢气为2克。
答案:
A、B。
【达标自查】
一、选择题
1.在A+B=C+D反应中,5克A和4克B恰好完全反应生成3克C,则生成D的质量为()
A.4克B.3克C.5克D.6克
2.将物质A、B、C各10克混和后加热,A全部参加反应,生成3克D,同时C变成19克,则反应中A与B的质量比为()
A.1:
5B.1:
4C.4:
1D.5:
1
3.某元素R的单质在纯氧中燃烧后,所得生成物相对分子质量为94,已知R的相对原子质量为39,则该生成物的化学式是()
A.R2O3B.R2OC.ROD.RO2
4.在化学反应前后,下列诸项中肯定没有变化的是()
①原子数目②分子数目③元素种类④物质种类⑤物质状态⑥原子种类
A.①②③B.④⑤⑥C.②④⑤D.①③⑥
5.在化学反应
中,反应中各物质间的质量比为()
A.1:
1B.3:
1:
2:
3C.3:
80:
56:
27D.1:
80:
28:
9
6.在下列反应2AB+B2==C中,C的化学式为()
A.AB2B.A2BC.A2B4D.A4B2
7.现有mgH2O2跟2gMnO2混合加热,完全反应后剩余混合物的质量是ng,则生成氧气的质量是()
A.(m-n)gB.(m+2-n)gC.(m+2+n)gD.(n-2)g
8.在下列四个反应中生成物都是C,如果C的化学式为A2B3,则该反应的化学方程式为()
A.AB2+B2=2CB.AB2+2B2=2CC.2AB+B2=2CD.4AB+B2=2C
9.有下列反应:
A+2B==C+D,5.6克A与7.3克B恰好完全反应生成12.7克C,现要得到0.4克D,则所需A的质量为()
A.5.6克B.11.2克C.14.6克D.无法计算
10.化学方程式2A+B=C+2D中,A的相对分子质量103,B的为71,C的为160,则D的相对分子质量为()
A.58.5B.117C.114D.14
11.质量相同的碳、硫、磷分别在氧气中充分燃烧,消耗氧气的质量最多的是()
A.碳B.硫C.磷D.一样多
12.3克红磷在3克氧气中燃烧,生成的五氧化二磷质量()
A.6克B.大于6克C.小于6克D.无法判断
13.将A、B、C各10g的混合物加热后,A全部参加反应,生成4gD,同时增加了8gC,则反应中A与B的质量比是()
A.1:
5B.l:
4C.4:
lD.5:
l
二、下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.因为“质量守恒”,所以氢气燃烧后生成的水中一定含有氢气。
2.物质在空气中加热发生反应后,生成物的总质量必然等于参加反应的物质的总质量。
3.细铁丝在氧气中燃烧后,生成物的质量比细铁丝的质量大,因此这个反应不遵守质量守恒定律。
4.方程式中不注明条件,就表明此反应在通常情况下即可反应。
5.方程式中只要是气体就需用向上箭头表示。
6.化学反应前后,分子的总数不变。
7.化学反应前后,元素的种类不变。
8.化学方程式2H2+O2
2H2O可以表明水是由氢气和氧气组成的。
9.等质量的A、B、C三种物质混合后放入试管加热,待反应停止后A的质量减少,C的质量增加,B消失,同时产生新物质D,该反应可表示为:
A+B+C
C+D
三、填空题
1.在化学反应:
2A+B==C+2D中,若A的相对分子质量为15,B的相对分子质量为20,C的相对分子质量为12。
则D的相对分子质量应当为。
2.在反应2KClO3
2KCl+3O2的各物质中,属于单质的有,属于氧化物的有
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- 化学反应 质量 守恒