第五单元 化学反应的定量关系
【重点突破】
质量守恒定律的实验探究
母题1 同学们以“化学反应中,反应物与生成物的质量关系”为课题进行探究。经讨论分析、查阅资料后设计了A、B两套实验装置,并在实验过程中做到操作规范、称量准确和观察细致。实验完毕后,使用A装置进行实验得到的结果是反应前后反应物的总质量与生成物的总质量相等;而使用B装置进行实验得到的结果是反应前后反应物的总质量与生成物的总质量不相等。[已知这两个实验所发生的反应的化学方程式为A:CuSO4+2NaOHCu(OH)2↓+Na2SO4、B:CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑]
请你分析出现两种不同结果的原因:
。
【思路点拨】本题考查的是质量守恒定律,运用不同的化学反应验证质量守恒定律的实验探究。研究质量守恒定律时一定要注意反应中生成的气体不能逸散到空气中。
方法归纳
所有化学反应都遵循质量守恒定律。B实验是在敞口的容器中进行的,生成的二氧化碳气体扩散到空气中,使锥形瓶里的物质质量减小。进行质量守恒定律验证实验时,如果在敞口装置中进行反应,发生的反应不能生成气体且反应所用试剂不与空气中任何物质反应;如果有气体参与反应或者生成物中有气体,则一定要使反应在密闭装置中进行。
化学兴趣小组用气密性良好的不同装置进行下图实验,验证质量守恒定律。
(1)实验一:图中除了玻璃管外的玻璃仪器名称为 。称量装置和试剂的总质量为m1并保持装置密闭。使红磷燃烧,待装置冷却后,再次称量,装置和试剂的总质量为m2,m1与m2的大小关系是m1 m2。
(2)实验二:将气球中的碳酸钠粉末倒入装置中,观察到的现象是 ,电子天平示数减小。电子天平示数减小的原因是 。
(3)为了克服实验二的不足,小组进行了实验三。
①实验三相较实验二,克服的问题是 ;实验三最好选用 (选填“橡胶塞”或“自带的塑料瓶盖”)。
②用电子天平称量装置和试剂的总质量,接下来的实验操作是 ,待反应结束后,再次称量装置和试剂的总质量,电子天平示数不变。
利用质量守恒定律推求化学式
母题2 “84消毒液”的有效成分是次氯酸钠(化学式为NaClO)。工业上制备NaClO的原理为2NaOH+XNaCl+NaClO+H2O。则物质X的化学式为 ( )
A.HCl B.Cl2 C.O2 D.HClO
【思路点拨】根据质量守恒定律可知,反应前后原子的种类和数目不变,由反应的化学方程式2NaOH+XNaCl+NaClO+H2O可知,反应后有2个钠原子、2个氯原子、2个氧原子和2个氢原子,反应前已知物中有2个钠原子、2个氢原子和2个氧原子,因此X中含有2个氯原子,化学式为Cl2。
铁磁性纳米材料因其特殊的磁学性能,在生物、医药、电子器件等领域具有广泛的应用前景。某磁性纳米材料X的一种制备方法为FeCl2+2FeCl3+8NaOHX+8NaCl+4H2O。该磁性纳米材料X的化学式是 ( )
A.Fe(OH)2 B.Fe(OH)3 C.Fe2O3 D.Fe3O4
方法归纳
本题考查物质化学式的推断,学生应正确理解质量守恒定律,利用原子守恒来解答。在化学反应中,反应前后原子的种类和数目都不变。元素符号右下角数字表示原子的个数,化学式前的数字表示微粒的个数,在解题时要注意对这两类数字的处理。
化学方程式的书写
母题3 下列化学方程式书写完全正确的是 ( )
A.Mg+O2MgO2 B.CH4+O2CO2+H2O
C.2H2O2H2O+O2 D.S+O2SO2
【思路点拨】镁和氧气在点燃条件下反应生成氧化镁,化学方程式为2Mg+O22MgO,故A错误;甲烷和氧气在点燃条件下反应生成水和二氧化碳,化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O,故B错误;过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气,化学方程式为2H2O22H2O+O2↑,故C错误;硫和氧气在点燃条件下反应生成二氧化硫,化学方程式为S+O2SO2,故D正确。
下列化学方程式书写完全正确的是 ( )
A.C+CO22CO
B.4Fe+3O22Fe2O3
C.P+O2P2O5
D.2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2
特别提醒
书写化学方程式要遵循两个原则:
一是必须以客观事实为基础;
二是要遵循质量守恒定律。
方法归纳
书写化学方程式时,首先都要正确书写反应物、生成物的化学式,然后根据质量守恒定律进行配平,最后不要忘记标明反应条件和标注气体、沉淀符号。
【难点攻坚】
化学方程式的配平
母题4 配平化学方程式:Fe3O4+COFe+CO2,其化学计量数正确的一组为 ( )
A.1、4、3、4 B.2、4、3、5 C.1、4、2、5 D.1、4、4、4
【思路点拨】用观察法观察两边物质的化学式,发现每一个CO分子获得一个氧原子生成一个CO2分子,那么一个Fe3O4分子中有4个氧原子可与4个CO分子结合,可先给CO配化学计量数4,再配平其他化学计量数。
配平下列化学方程式。
(1) Al+ Fe2O32Fe+ Al2O3
(2) Fe2O+ H2SO4 Fe2(SO4)3+ H2O
(3) C2H2+ O2 CO2+ H2O
方法归纳
配平化学方程式时,切记不可改变化学式右下角的数字,所配化学式前的化学计量数应是最简整数比。
利用化学方程式的简单计算
母题5 某兴趣小组用高锰酸钾制氧气,加热33.2 g高锰酸钾固体一段时间后,称得剩余固体的质量为30.0 g。请计算:(1)生成氧气的质量为 g。
(2)生成二氧化锰的质量。
【思路点拨】首先写出反应的化学方程式,求出反应物、生成物之间的质量比,再把已知量、未知量写入相应物质的下面,然后列出比例式,求解。
某同学在H2O2溶液中加入MnO2,反应生成气体的质量与时间的关系如图所示,求反应90 s时消耗H2O2的质量。(写出计算过程)
方法归纳
根据化学方程式计算时解题格式和步骤一定要规范,步骤可概括为“一设、二写、三列、四解、五答”。
要点诠释
①由于化学方程式只能反映物质间的质量比,因此代入化学方程式中的各个量必须是质量;
②由于化学方程式中各物质是纯净物,因此代入化学方程式中的量必须是纯净物的质量;
③单位必须统一。
【参考答案】
母题1 A中的两种物质反应产生了沉淀,但没有脱离体系,所以质量不变;而B中产生的CO2气体逸散到空气中,使剩余物质的质量比原物质的质量小
变式练1 (1)锥形瓶 =
(2)有大量气泡产生,气球膨胀 气球膨胀,受到浮力的影响
(3)①避免了实验二中气球受浮力的影响 自带的塑料瓶盖 ②倾斜塑料瓶,使碳酸钠和稀盐酸混合
母题2 B
变式练2 D
母题3 D
变式练3 A
母题4 A
变式练4 (1)2 1 1
(2)1 3 1 3
(3)2 5 4 2
难点攻坚
母题5 (1)3.2
(2)解:设生成MnO2的质量为x。
2KMnO4K2MnO4+ MnO2+O2↑
87 32
x 3.2 g
=
x=8.7 g
答:生成二氧化锰的质量为8.7 g。
变式练5 解:由图可知,反应90 s时产生氧气的质量为1.60 g,设消耗H2O2的质量为x。
2H2O22H2O+O2↑
68 32
x 1.60 g
=
x=3.40 g
答:反应90 s时消耗H2O2的质量为3.40 g。
