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【中考化学】化学反应方程式

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化学反应方程式:质量守恒定律

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】

①反应前各物质的总质量=反应后各物质的总质量。

②实验成功的关键:装置的气密性要良好。

③玻璃管下端与白磷接触的目的:点燃白磷。

④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。

⑤没有安装气球的后果:橡皮塞被弹开或炸裂锥形瓶。

⑥锥形瓶底部不铺上细沙的后果:锥形瓶炸裂。

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。

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。

①质量守恒定律应用于化学变化,不能应用于物理变化。

②质量守恒定律说的是“质量守恒”而不是其他方面的守恒。

③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。

④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。

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。

质量守恒定律的应用

①求某个反应物或生成物的质量;

②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。

③推断反应物或生成物的组成(化学式);

④判断反应物是否全部参加了反应。

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。(微观)原子的种类、数目、质量。

一定改变:(宏观)物质的种类。(微观)分子的种类。

可能改变:分子总数。

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。

【练习题及解析】

    有些根据化学方程式计算的题,涉及到元素质量或元素质量分数等的计算,有的题甚至需要根据多个化学方程式分别计算,步骤多,耗时多,失误自然也多。碰到此类题特别是涉及多个反应的题时,如果我们能抓住反应前后某特征元素质量守恒这一点去分析、求解,那就可能使看上去颇为复杂的计算变得极其简单,下面举例加以分析:

 【例1】一定量的乙醇在氧气不足的条件下燃烧,得到CO、CO2和水的总质量为27.6 g,其中水的质量为10.8 g,则参加反应的乙醇的质量是多少?生成一氧化碳的质量是多少?

【分析】由于乙醇燃烧生成CO、CO2和水,根据元素质量守恒可知:乙醇中碳元素的质量应等于产物一氧化碳与二氧化碳中碳元素的总质量,而乙醇中氢元素的质量应等于产物水中氢元素的质量,据此可算出参加反应的乙醇的质量。

【解答】参加反应的乙醇的质量是9.2 g,生成一氧化碳的质量是1.4 g。10.8 g水中氢元素的质量为:10.8*2*100%/18=1.2g,则参加反应的乙醇的质量为:1.2g/[6/46*100%]=9.2g,乙醇中碳元素质量为:9.2g*24*100%/46=4.8g。根据题意得生成的CO、CO2总质量为:27.6 g-10.8 g=16.8 g,设生成CO的质量为X,则生成CO2的质量为16.8 g-X,由题意列式为:X*12*100%/28+(16.8g-X)*12*100%/44=4.8g,解之得:X=1.4 g。

【例2】有一种含CaCO3与CaO的混合物,测得其中钙元素的质量分数为50%,取该混合物16 g,经高温煅烧后,将剩余固体投入足量的水中,固体全部溶解生成Ca(OH)2,则生成Ca (OH)2的质量为(  )

A. 3.7 g    B. 7.4 g    C. 14.8 g    D. 22.2 g

【解析】答案C。由于CaCO3高温分解会生成CaO,CaO与水反应又生成Ca (OH)2 ,在这里涉及多个反应,而解决此题的关键在于物质在转化的过程中,钙元素的质量是保持不变的,因此,在混合物中钙元素的质量为:16 g×50%=8 g,固体全部溶解生成Ca (OH)2的质量为:钙元素的质量÷Ca (OH)2 中钙元素的质量分数,即:8g/[(40/74)*100%]=14.8g。

【例3】锌粉、铝粉、铁粉、镁粉的混合物3.5 g与一定质量的溶质质量分数为25%的稀硫酸(H2SO4)恰好完全反应,将反应后的混合物蒸发水分得固体(不含结晶水)11 g,则反应中生成氢气的质量为(  )

A.0.15 g    B.0.20 g    C.0.30 g    D.0.45 g

【解析】答案A。此题若根据化学方程式计算,就非常复杂,如果运用元素质量守恒的观点,可使此题解法简单。根据化学反应前后金属元素的质量守恒可知:锌粉、铝粉、铁粉、镁粉的混合物在反应前后总质量是不变的,反应后的混合物蒸发水分得到的固体11g是锌粉、铝粉、铁粉、镁粉的混合物和硫酸根的质量总和,因此,硫酸根的质量为11 g-3.8 g=7.2 g。而硫酸(H2SO4)中氢元素与硫酸根的质量比为1︰48,所以,硫酸中氢元素(即反应后生成氢气)的质量为:7.2g/48=0.15g。

【例4】将3.6 gCaCO3高温煅烧一段时间后冷却,测得固体剩余物中钙元素的质量分数为57.6%,求固体剩余物中氧化钙的质量。

【解析】答案1.4g。此题从分析反应前后固体物质得知,钙元素的质量是守恒的,所以此题就从反应前CaCO3中钙元素的质量为切入点进行计算。钙元素的质量为:3.6 g×40%=1.44 g,根据反应前后钙元素质量守恒求出反应后固体剩余物的质量为:1.44 g÷57.6%=2.5 g,然后再根据质量守恒定律求出生成CO2的质量为:3.6 g-2.5 g=1.1 g,最后根据化学方程式计算求出CaO的质量。

化学方程式(基本概念、配平)

1)概念

用化学式表示化学反应的式子,叫做化学方程式。

2)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)。

3)读法

化学方程式的读法(意义):以下面的方程式为例

2H2 + O2  =  2H2O

 4 :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。

4)原则

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。

5)常见错误

①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。

②不遵守质量守恒定律、没有配平或计量数不是最简比。

③化学式书写错误。

④写错或漏写反应条件。

⑤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“↓”。

6)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。

①一般情况下,可以按照“最小公倍数”法配平。

②如果化学方程式中有单质,一般留到最后配平。

③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。

④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。

⑤在刚学化学方程式时,要多做一些练习以熟练配平的方法;学过一段时间之后,要试着把常见的化学方程式背下来(有的时候,上课认真听讲、课后认真写作业对背方程式很有帮助)。

配平: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↑

配平:奇偶配平法

       这种方法适用于化学方程式两边某一元素多次出现,并且两边的该元素原子总数有一奇一偶,例如:C2H2+O2——CO2+H2O,此方程式配平从先出现次数最多的氧原子配起。O2内有2个氧原子,无论化学式前系数为几,氧原子总数应为偶数。故右边H2O的系数应配2(若推出其它的分子系数出现分数则可配4),由此推知C2H2前2,式子变为:2C2H2+O2==CO2+2H2O,由此可知CO2前系数应为4,最后配单质O2为5,写明条件即可:2C2H2+5O2==4CO2+2H2O

配平:观察法配平

       有时方程式中会出现一种化学式比较复杂的物质,我们可通过这个复杂的分子去推其他化学式的系数,例如:Fe+H2O——Fe3O4+H2,Fe3O4化学式较复杂,显然,Fe3O4中Fe来源于单质Fe,O来自于H2O,则Fe前配3,H2O前配4,则式子为:3Fe+4H2O=Fe3O4+H2↑由此推出H2系数为4,写明条件,短线改为等号即可:3Fe+4H2O==Fe3O4+4H2↑

【配平小诗一首】

       这首配平小诗向你介绍了化学反应方程式的配平方法,如果你能记住并理解,那么你就可以自豪地说:“世界上没有一个化学反应方程式我不会配平……”(岐化反应的简捷配平法)

三种价态先标记,

两者相减第三系。

若有约数需约简,

悠然观察便配齐。

 



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