1、第3讲 质量守恒定律与化学方程式 考点扫描 1内容：化学反应中，参加化学反应的各物质的_等于反应后生成的各物质的_。2实质：化学反应前后，原子的种类没有改变，原子的数量也没有增减，每个原子的质量也没有变化，所以化学反应前后各物质的质量总和相等。3质量守恒定律的验证(详见实验突破)4应用：(1)解释化学变化和生活中的一些现象，如镁条燃烧后生成的物质比镁条的质量大；质量总和质量总和 考点一 质量守恒定律(八下教材P87)1定义：用化学式来表示化学反应的式子。2表述：反应物在一定条件，反应生成某物质，如“CO2CO2”的表述为“碳和氧气在点燃的条件下，反应生成二氧化碳”。3意义：(1)宏观意义：表示
2、什么物质参加了反应，结果生成了什么物质；反应在什么条件下进行；考点二 化学方程式(八下教材P89)=点燃(2)质量意义：表示各物质之间的质量关系，即反应物和生成物之间的质量比，如12份质量的碳与32份质量的氧气完全反应生成44份质量的二氧化碳；(3)微观意义：表示各物质间原子和分子的个数比，1个碳原子和1个氧分子反应得到1个二氧化碳分子。4依据化学方程式进行计算：(1)一般步骤：设未知数写出配平的化学方程式写出有关物质的质量比和已知量列方程、求解写出简明的答案；(2)注意点：方程式必须配平；计算有关物质的质量比时式量要乘以前面的系数；单位必须统一；如果是不纯物必须换算成纯物质的质量代入计算。1
3、概念：在化学反应中，能改变其他物质的化学反应_，而本身的_和_在化学反应前后都_的物质叫做催化剂。在工业上，催化剂也叫触媒。2催化剂有“一变二不变”：一变(改变化学反应速率，不一定加快)；二不变(自身的_和_不变)。3我们不能说某一种物质是催化剂，应该说某一种物质在某个反应中是催化剂。速率质量化学性质 考点三 催化剂(八下教材P76)没有改变质量化学性质重点突破 例1 兴趣小组利用图甲白磷燃烧装置探究质量守恒定律，利用红外测温仪测量瓶内温度T0，注射器记录气体体积变化V0，电子天平测量装置质量m0，将相关数据随时间的变化情况绘制成图乙。1质量守恒定律验证与应用(1)若实验中加入的白磷质量较小，
4、则该实验能否验证化学反应中质量守恒：_。(2)实验中白磷和氧气发生反应，放出热量，温度升高，氧气体积分数减小，但t0t1时刻气体体积却变大。请解释其体积变大的原因_。能白磷燃烧放热导致气压增大的幅度大于氧气消耗导致气压减小的幅度变式1 在学习了质量守恒定律后，某同学设计了以下几组实验：(1)上述实验可以用来验证质量守恒定律的有_。(可多选)(2)实验A中硫酸铜溶液与烧杯中铁粉混合后充分反应，过滤，往滤渣中加入足量的稀盐酸，没有产生气泡。请写出滤液中溶质的可能组成_。(3)实验D中，若将稀盐酸逐滴滴入烧杯中时，混合物中4种离子(分别用a、b、c、d表示)数量变化情况如图所示，当滴入稀盐酸的质量在
5、甲、乙、丙中哪个点时恰好完全反应，并说明理由。ACD硫酸亚铁，硫酸亚铁、硫酸铜丙，这是因为c表示氢氧根离子数量，随着反应进行，氢离子和氢氧根离子结合生成水分子，当当滴入稀盐酸的质量在丙点时，氢氧根离子数量减小到0，说明氢氧化钠恰好和盐酸完全反应。例2 在一个密闭容器中放入X、Y、Z、W四种物质，在一定条件下发生化学反应，一段时间后，测得有关数据如下表。下列关于此反应的认识，正确的是()A 2化学方程式及其相关计算 物质XYZW反应前的质量/g20m1614反应后的质量/g466050A.参加反应的X与Y的质量比是14Bm的数值为64C反应中Z、W的质量变化之比为65D若继续反应，最终容器内只剩
6、下Y、Z、W三种物质变式21 5月22日10时40分，“祝融号”火星车已安全驶离着陆平台(如图)，到达火星表面，开始巡视探测。它将利用三结砷化镓太阳能电池作为其动力，制取砷化镓(GaAs)的化学原理为：(CH3)3GaAsH3GaAs3X，则X的化学式为()AC2H2 BC2H4 CCH4 DH2C=700 变式22 已知：2Na2O22CO2=2Na2CO3O2。在密闭容器中，将6.6 g CO2与一定量的Na2O2固体充分反应后，气体变为3.8 g。下列说法错误的是()A反应后的固体是纯净物B3.8 g气体通过足量NaOH溶液后，气体减少2.2 gC3.8 g气体是CO2和O2的混合物D生
7、成Na2CO3的质量为15.9 gD自我诊断 1小柯做了一个趣味实验：他先将鸡蛋壳碾碎装入气球，再把气球套在盛有白醋的锥形瓶瓶口，然后把气球中的蛋壳加入锥形瓶中(装置的气密性良好)，实验过程如图。下列对该实验的分析正确的是()A 命题点1 质量守恒定律的理解和验证 A不能验证质量守恒定律，因为气球受到浮力B冷却至室温时，瓶内气体分子间空隙变大C反应没有气体生成D反应没有热量放出2质量守恒定律是自然界基本的规律之一。下列装置及实验(天平未画出)能用来验证质量守恒定律的是()A3材料一：1673年，玻义耳曾经做过一个实验：在密闭的曲颈瓶中加热金属时，得到了金属灰，冷却后打开容器，称量金属灰的质量，
8、发现与原来金属相比质量增加了。材料二：1703年，施塔尔提出“燃素学说”，其主要观点有：燃素是组成物体的一种成分，一般条件下被禁锢在可燃物中；燃素在可燃物燃烧时会分离出来，且燃素可穿透一切物质。材料三：1756年，罗蒙诺索夫重做了玻义耳的实验。他将金属铅装入容器后密封、称量。然后把容器放到大火上加热，银白色的金属变成了灰黄色，待容器冷却后再次称量，发现容器的总质量没有发生变化。罗蒙诺索夫对此的解释是：“容器里原来有一定量的空气，且容器中的空气质量减少多少，金属灰的质量就比金属增加多少，在化学变化中物质的质量是守恒的。”后来，拉瓦锡等科学家经过大量的定量实验，推翻了“燃素学说”，质量守恒定律得到
9、公认。(1)由“燃素学说”可知，物质燃烧后质量应该减少。请根据所学知识写出一个可以推翻“燃素学说”的事实：_。(2)罗蒙诺索夫重做了玻义耳的实验是基于金属加热后，增加的质量并非来自燃素而是来自_的假设。(3)对比材料一和材料三，玻义耳错过了发现质量守恒定律的一个重要原因是_。铁丝燃烧后固体质量增大空气打开容器前没有称量容器的总质量(4)质量守恒定律的发现过程，给我们的启示是_。A分析问题应该全面、严谨B实验的成功与否，取决于药品的选择C定量方法是科学研究的重要方法D科学研究既要尊重事实，也要勇于创新ACD4(2020，宁波)已知在相同条件下，气体的体积比等于它们的分子数之比。如图所示，带有均匀
10、刻度的容器(左室开口，右室密闭)内有一个理想活塞(无摩擦且密封性良好)，开始在刻度1的位置。常温下用电火花点燃右室气体时，活塞被推向左边，当逐渐恢复到原来的温度时活塞又逐渐向右滑动，最终停留在容器的中央处(生成的水体积忽略不计)，则原H2与O2的混合气体中，H2与O2的体积比可能是()D 命题点2 质量守恒定律的应用 81 18 72 27 45A B C D5(2021，金华)据报道，科学家已在实验室利用催化剂，实现常温常压下将甲酸分解制出氢气。其变化前后的微观示意图如图所示。下列说法正确的是()A甲酸由碳、氢、氧三种原子组成B甲酸相对分子质量为46克C丙分子中碳、氧原子个数比为21D由乙分
11、子构成的物质是单质D6(2020，杭州)医用消毒酒精为75%的乙醇溶液，化工生产中可用A(主要成分的化学式为C8H18)作原料，经以下流程制取乙醇：(1)步骤的转化属于_(选填“化学”或“物理”)变化。(2)步骤是乙烯和含两种元素的化合物B发生化合反应，则B中所含元素是_。化学H、O72020，嘉兴28(2)随着手机、电脑等移动设备的普及，人们对充电设备的要求越来越高。最近，某品牌氮化镓充电设备以体积小、功率大深受消费者喜爱。(2)氮化镓的制取可通过镓与氨气在高温下发生置换反应来实现，其反应的化学方程式为_。2Ga2NH32GaN3H2 命题点3 化学方程式的书写=高温8(2020，杭州)工业
12、上可通过如下反应制取氧化钠：2NaNO310Na6Na2ON2，下列相关说法正确的是()A反应物NaNO3属于氧化物B生成物N2的化学性质由氮气分子(N2)保持C该反应属于复分解反应D反应前后只有氮元素化合价发生变化B 命题点4 化学方程式的理解与意义=9工业合成氨的相关反应式为：N23H22NH3。(1)合成氨的原料气中可以通过分离空气直接得到的是_。(2)当前，原料气H2可用天然气来制取，理论上每生产1吨H2会同时产生5.5吨CO2，有科学家正在研究一种不生成CO2的新方法来制取原料气H2。若需要合成8.5万吨氨，改用新方法制取原料气H2可以减少排放多少万吨CO2?氮气(N2)命题点5 化
13、学方程式的相关计算=一定条件原料气H2可用天然气来制取，理论上每生产1吨H2会同时产生5.5吨CO2，若需要合成8.5万吨氨改用新方法制取原料气H2可以减少排放CO2的质量为1.5万吨5.58.25万吨。答：可以减少排放8.25万吨CO2。解：设需要的氢气的质量为 x。N23H2=一定条件 2NH3634x8.5 万吨634 x8.5 万吨x1.5 万吨10(2021，丽水)土灶是我国古代劳动人民智慧的结晶，它通常以木柴、秸秆为燃料。目前，我市农村仍有使用土灶做饭的习惯。小科和小思在爷爷家看到不能移动的土灶(如图甲)，他们对土灶产生了好奇，了解到其内部结构如图乙所示：木柴添加通道与烟囱相连，通
14、风道与木柴添加通道通过中间铁栅连通。于是分别设计了移动式土灶(如图丙和丁)。(1)为使木柴充分燃烧，移动式土灶设计更合理的是_(选填“丙”或“丁”)；(2)土灶设计烟囱的作用是_；(3)资料显示：1千克干木柴在土灶中燃烧，能产生约12.5克固体粉尘。从环境保护的角度，提出一条合理建议_；丁有利于热冷空气形成对流，有利于可燃物充分燃烧，有利于排出有害气体和烟尘等(合理即可)加装除尘装置(合理即可)(4)干木柴的主要成分是纤维素(C6H10O5)n，纤维素在空气中完全燃烧的化学方程式为：(C6H10O5)n6nO26nCO25nH2O。若干木柴中纤维素的质量分数为40.5%，则4000克干木柴中的
15、纤维素完全燃烧会产生二氧化碳多少克？=点燃解：设 4000 克干木柴中的纤维素完全燃烧会产生二氧化碳为 x(C6H10O5)n6nO2=点燃6nCO25nH2O162n264n4000 g40.5%x162n264n 4000 g40.5%x解得：x2640 g答：完全燃烧会产生二氧化碳 2640 g。11某同学用如图装置验证质量守恒定律。称取一定质量的碳酸钠装入气球，将气球套在锥形瓶上。将药品全部倒入装有足量稀盐酸的锥形瓶中，气球迅速胀大。称量反应前后装置的总质量，实验数据如下表所示。实验次数123碳酸钠质量/克0.531.062.12反应前装置总质量/克66.33 66.86 67.92反
16、应后装置总质量/克66.19 66.62 67.42(1)计算第1次反应产生的二氧化碳质量。解：设第 1 次反应产生的二氧化碳质量为 x。Na2CO32HCl=2NaClH2OCO2106440.53 gx10644 0.53 gxx0.22 g(2)分析数据发现每次反应前后装置的总质量均不相等，请以第1次反应为例，通过计算说明该反应是否遵循质量守恒定律。(空气密度取1.3克/升，二氧化碳密度取2.0克/升，结果精确到0.01)对应的体积为 0.22 g2.0 g/L 0.11 L对应的气球排开的空气的质量1.3 g/L0.11 L0.14 g反应后托盘内的质量为66.19 g0.14 g(浮
17、力导致天平减小的示数)66.33 g，所以遵循质量守恒定律。实验突破 实验：验证质量守恒定律 实验方案方案一方案二实验装置注意事项有气体参加或气体生成的反应，必须在密闭系统中进行无气体参加或生成的反应，可以在开放系统中进行物质的总质量相等实验现象白磷燃烧，产生大量白烟，放出热量，气球先膨胀后缩小铁钉表面有一层红色物质析出，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色反应前总质量m1m1反应后总质量m2m2分析结论反应前后_【知识拓展】1实验误差分析任何化学反应都遵守质量守恒定律，如果在探究质量守恒定律时，反应前后质量发生了改变，可能原因有：(1)有气体物质参加了反应；(2)有气体(或固体)生成物逸散到空气中去了；
18、(3)反应后，气球胀大，造成气球所受空气的浮力增大等。2实验评价：探究质量守恒定律时，评价实验设计是否合理，主要看以下几点：(1)所选物质是否发生化学反应；(2)所用装置是否密闭；(3)如果有物质燃烧，是否有气体缓冲装置；(4)产物是否污染空气等。例 小金进行如图所示实验来验证质量守恒定律。在实验中用电子天平和量筒准确测量出表中m1、m2、m3、m4和V。(实验中操作正确，O2的密度为 g/cm3)(1)装置中试管口略向下倾斜的原因是_。(2)根据质量守恒定律，m1、m2、m3、m4、和V之间应存在的等量关系为_。防止水蒸气冷凝回流到试管底部引起试管炸裂m1m2m3m4V实验序号12m1(Mn
19、O2)/gm2(KClO3)/gm3(试管)/gm4(试管加热后剩余固体)/g量筒内收集气体的体积V/cm3(3)每次实验结束后，小金在拆卸装置时总能闻到刺激性气味。他将加热后剩余固体中的MnO2分离并测量其质量。发现总小于加热前MnO2的质量，查阅资料后发现，一般认为加热KClO3和MnO2混合物的反应过程如下：第1步：2MnO22KClO32KMnO4Cl2O2；(其中Cl2有刺激性气味)第2步：2KMnO4K2MnO4MnO2O2；第3步：K2MnO4Cl22KClMnO2O2。写出加热后剩余固体中MnO2质量小于加热前MnO2质量的原因_。少量的氯气随着氧气排出，使得反应没有发生完全=