资源描述
第五单元 化学方程式 课题1 质量守恒定律（讲学）
课标定位
1、 通过实验探究认识质量守恒定律，了解常见化学反应中的质量关系
2、 从微观角度认识在一切化学反应中，反应前后原子的种类和数目没有增减。
知识梳理
核心知识归纳
1.认识质量守恒定律: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。这个规律叫做质量守恒定律。
2.从微观角度认识在化学反应中原子的种类和数目不会发生改变,原子的质量也没有改变。
3. 正确书写简单的化学方程式,了解化学方程式的意义和读法,特别是各物质的质量关系。
知识点一、质量守恒定律的探究与验证实验
知识在线
提出问题 当物质发生化学反应并生成新物质时,反应物的质量总和跟生成物的质量总和相比较,存在什么关系?
假设猜想
[猜想一] 反应物的质量总和大于生成物的质量总和。
[猜想二] 反应物的质量总和小于生成物的质量总和。
[猜想三] 反应物的质量总和等于生成物的质量总和。
实验设计探究
[思考] 1.此实验中探究的质量关系是物理变化过程中的还是化学变化过程中的质量关系?
2.探究过程中需要哪些实验器材?怎样来进行测定?
3.你所设计实验方案的化学变化中是否有外界物质的参与?是否有物质逃逸到空气中?装置是否需要密封?
[实验设计方案] 方案一:红磷燃烧前后质量的变化。
实验目的
探究化学反应前后物质的总质量是否发生变化
实验原理
磷+氧气五氧化二磷
实验用品
托盘天平、锥形瓶、带孔橡皮塞、气球、导管、酒精灯、细沙、红磷
实验步骤
①在底部铺有细沙的锥形瓶中,放入一粒火柴头大的红磷。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红磷接触;②将锥形瓶和玻璃管放在托盘上用砝码平衡;③取下锥形瓶,将橡皮塞上的导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紧,并将红磷引燃;④待锥形瓶冷却后,重新放到托盘天平上,观察天平是否平衡
方案二:铁钉与硫酸铜溶液反应前后质量的变化。
实验目的
探究化学反应前后物质的总质量是否发生变化
实验原理
铁+硫酸铜铜+硫酸亚铁
实验用品
托盘天平、烧杯、镊子、砂纸、铁钉、硫酸铜溶液
实验步骤
①在100 mL烧杯中加入30 mL稀硫酸铜溶液,将几根铁钉用砂纸打磨干净;②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;③将铁钉浸到硫酸铜溶液中,观察实验现象;④等溶液颜色不再改变时,将盛有硫酸铜溶液的烧杯放在托盘天平上称量,比较反应前后的质量
分析论证
方案一:红磷燃烧,产生大量白烟,放出大量的热。天平平衡,反应前后,物质的总质量没有发生变化,即反应前各物质的总质量等于反应后各物质的总质量。
方案二:铁钉表面覆盖了一层红色的固体,烧杯中的液体的颜色由蓝色逐渐变成浅绿色。反应前后,物质的总质量没有发生变化。
实验点拨 该实验探究的是验证质量守恒定律,若无外界气体参与反应或无气体产生时,可采用开放式的装置;若有外界气体参与(如氧气)或有气体产生(会逃逸到空气中)时,则需在密闭装置中进行实验。
考题再现
【考题示例】
在用白磷(白磷与红磷组成相同,着火点为40 ℃)探究质量守恒定律的实验中,晓涵同学将橡皮塞上的细玻璃管下端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紧,并引燃白磷,实验过程如图所示。请回答下列问题:
(1)实验观察到A、C中气球的大小不同,用理化知识解释产生此现象的原因是 ;
(2)将C再次放到天平上称量,天平仍然平衡,在此化学反应中,从具体的反应物和生成物分析天平平衡的原因是 。
【答案】(1)白磷燃烧消耗氧气,生成固体五氧化二磷,使瓶中压强变小,小于外界大气压,在大气压的作用下,C中气球变小,A内压强等于外界大气压,所以A、C中气球大小不同 (2)参加化学变化(或消耗,或反应掉)的白磷的质量和氧气的质量总和等于生成的五氧化二磷的质量
【解析】白磷燃烧消耗瓶内氧气,生成固体五氧化二磷,瓶中压强变小,所以气球变小。化学反应前后,物质质量不变,则参加化学变化(或消耗,或反应掉)的白磷的质量和氧气的质量总和等于生成的五氧化二磷的质量。
知识点二、质量守恒定律
知识在线
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,这个规律就叫做质量守恒定律。
易错警示
(1)质量守恒定律强调的是“质量守恒”,并不包括体积等其他方面的守恒。
(2)质量守恒定律的运用范围:解释化学变化而不包括物理变化。
(3)一切化学变化均遵循质量守恒定律。
(4)强调参加化学反应的各物质的质量总和,这里“参加反应的”不是各物质质量的简单相加,是指真正参与了反应的那一部分质量,反应物中可能有一部分没有参加反应。
考题再现
【考题示例】
下列变化中,属于化学变化,并能用质量守恒定律解释的是( )
A.100 mL水加入100 mL酒精得到的溶液体积小于200 mL
B.铁丝在氧气中燃烧所得的黑色固体质量增加
C.5 g水受热后变成水蒸气还是5 g
D.5 g食盐完全溶解在95 g水中得到100 g食盐水
【答案】B
【解析】质量守恒定律只用于解释化学变化,而不能用于解释物理变化,A、C、D三个选项中涉及的均为物理变化,铁丝在氧气中燃烧所得的黑色固体质量之所以增加,是因为有氧气的参与,铁丝与氧气的质量总和等于生成的黑色固体四氧化三铁的质量。
知识点三、用原子、分子的观点解释质量守恒定律
知识在线
在化学反应中,不论物质分子经过怎样的变化,但反应前后,原子的种类没有改变,原子的数目没有增减,各原子的质量也没有发生变化,所以,化学反应前后的质量总和必然相等。
以“水通电分解”为例(如图所示):
可得如下规律:
不变的量物质的总质量
一定变的量:物质的种类和分子的种类;可能变的量:分子的个数。
巧记速记
正确理解化学变化中的“六个一定不变,两个一定改变和一个可能改变”是把握质量守恒定律的关键。
考题再现
【考题示例】
“尾气催化转换器”将汽车尾气中的有毒气体转变为无毒气体。其微观过程如图所示,其中不同的圆球代表不同的原子。下列说法中正确的是( )
A.生成物全部是化合物 B.参加反应的两种分子个数比为3∶2
C.反应后分子个数变少了 D.反应后原子个数变少了
【答案】C
【解析】根据题目所给示意图可知:参加反应的是两种化合物,反应生成一种单质和一种化合物。有一个没有参加反应,参加反应的两种分子个数比为1∶1,反应前后原子的种类不变。原子个数也不会改变,分子的种类一定改变。
知识点四、化学方程式
知识在线
1.定义:用化学式表示化学反应的式子,叫做化学方程式。
2.意义:(1)表示反应物、反应条件、生成物。(2)表示各物质之间的质量比。(3)表示反应中各物质的微粒个数比。
3.读法:(以2H2+O22H2O为例)
(1)宏观:氢气和氧气在点燃的条件下反应生成水。
(2)微观:每2个氢分子与1个氧分子点燃生成2个水分子。
(3)质量:每4份质量的氢气与32份质量的氧气点燃反应生成36份质量的水。
易错警示
化学方程式中的“+”表示“和”或“与”或“跟”的意思,不能读成“加上”;“”读作“生成”或“变成”等,不能读作“等于”。
拓展延伸
(1)求质量比的实质是求各物质的相对分子质量与其化学式前化学计量数乘积的比。(2)化学方程式,特别是化学方程式所反映出的各物质间的质量关系,是根据化学方程式计算的前提。
考题再现
【考题示例】
根据化学方程式不能获得的信息是( )
A.反应中的反应物和生成物 B.各反应物、生成物之间的质量比
C.化学反应的快慢程度 D.反应发生所需要的条件
【答案】C
【解析】根据化学方程式可知反应中的反应物和生成物、反应发生所需要的条件、各反应物、生成物之间的质量比,无法得知化学反应速率的快慢程度。故选C。
走进中考
1．【2019年江苏省苏州市中考化学试卷】如图是某反应的微观示意图。下列说法不正确的是（ ）
甲 乙
A．反应后硫元素化合价升高
B．生成物均为氧化物
C．反应后分子总数减少
D．参加反应的甲、乙分子个数比为1：2
【答案】D
【解析】
由微观反应示意图可知，反应是由硫化氢与氧气在点燃的条件下反应生成二氧化硫和水，方程式为：2H2S+3O22SO2+2H2O。
A、由方程式和化合价原则可知，硫元素由﹣2价变为+4价，反应后硫元素化合价升高，故A正确；
B、生成物是二氧化硫和水，均为氧化物，故B正确；
C、由化学方程式可知，每5个分子变化成了4个分子，反应后分子总数减少，故C正确；
D、由化学方程式可知，参加反应的甲、乙分子个数比为2：3，故D不正确。故选D。
2．【2019年湖南省怀化市中考化学试题】化学反应前后一定发生变化的是（ ）
A．原子数目 B．分子数目
C．物质种类 D．反应前后物质的总质量
【答案】C
【解析】
化学反应前后，反应前后总质量一定不变；化学变化的实质是分子分成原子，原子再重新组合成新的分子，则原子种类、数目一定不变，则元素种类也不变。分子数目可能增加也可能减少，也可能前后相等；元素的化合价可能发生改变，也可能不变。化学变化一定有新物质生成，化学反应前后一定发生变化的是物质种类。故选C。
3．【2019年江苏省扬州市中考化学试题】维生素D2的化学式为C28H44O，下列关于维生素D2的说法正确的是（ ）
A．碳元素的质量分数最大 B．含有3个原子
C．相对分子质量是73g D．H、O元素质量比为44：1
【答案】A
【解析】
A、同一化合物中，哪种元素的质量总和越大，其在该化合物中的质量分数就越大。维生素D2中，碳原子相对原子质量和最大，因此碳元素的质量分数最大，选项A正确；
B、维生素D2中含有大量原子，根据化学式其分子中是含3种原子，选项B不正确；
C、维生素D2相对分子质量：（12×28）+（1×44）+16＝396，相对分子质量单位不是g，选项C不正确；
D、维生素D2中H、O元素质量比为：（1×44）∶16＝11∶4，选项D不正确。故选A。
跟踪训练
1． 实验室中利用过氧化氢、氯酸钾、高锰酸钾都可以制取氧气，这三种物质（ ）
A．都含有氧元素 B．都含有氧气 C．都含有氧分子 D．都属于氧化物
【答案】A
【解析】A、过氧化氢、氯酸钾、高锰酸钾三物质都是纯净物，都含有氧元素，故正确；B、过氧化氢、氯酸钾、高锰酸钾三物质都是纯净物，都含有氧元素，但不含氧气，故错误；C、氧气由氧分子构成，三物质不含氧气，故不含氧分子，故错误；C、氧化物是由两种元素组成，并且一种元素为氧元素的纯净物，氯酸钾和高锰酸钾中都有氧元素，但它们由三种元素组成，故错误。
2、“尾气催化转化器”可以将汽车尾气中有毒气体转变为无毒气体，下面是其中一个化学反应的微观示意图，其中不同的圆球代表不同的原子。从图中获得信息不正确的是( )
A．分子是可以运动的 B．分子间存在着一定的空隙
C．图中生成物均为化合物 D．参加反应的两种分子的个数比为1:1
【答案】C
【解析】A．分子是可以运动的，通过运动相互接触而发生反应；B．由图可知分子间存在着一定的空隙；C．由同种分子构成的物质是纯净物，由原子直接构成物质时，一种原子构成一种物质，由不同元素组成的纯净物叫化合物。图中生成物为化合物和单质；D．由图中信息可知参加反应的两种分子的个数比为1:1。选C
3、下列实验能证明质量守恒定律的是（ ）
A．加热空气中的铜粉 B．锌和稀硫酸反应 C．铜和硝酸银反应 D．镁条燃烧
【答案】C
【解析】 质量守恒定律适用的范围为一切化学变化，验证质量守恒定律如果有气体参加或生成必须在密闭系统中进行，故答案选择C
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