
1.內容:化學反應中,參加化學反應的各物質的____________等于反應后生成的各物質的____________。2.實質:化學反應前后,原子的種類沒有改變,原子的數(shù)量也沒有增減,每個原子的質量也沒有變化,所以化學反應前后各物質的質量總和相等。3.質量守恒定律的驗證(詳見實驗突破)4.應用:(1)解釋化學變化和生活中的一些現(xiàn)象,如鎂條燃燒后生成的物質比鎂條的質量大;
1.定義:用化學式來表示化學反應的式子。2.表述:反應物在一定條件,反應生成某物質,如“C+O2 CO2”的表述為“碳和氧氣在點燃的條件下,反應生成二氧化碳”。3.意義:(1)宏觀意義:表示什么物質參加了反應,結果生成了什么物質;反應在什么條件下進行;
(2)質量意義:表示各物質之間的質量關系,即反應物和生成物之間的質量比,如12份質量的碳與32份質量的氧氣完全反應生成44份質量的二氧化碳;(3)微觀意義:表示各物質間原子和分子的個數(shù)比,1個碳原子和1個氧分子反應得到1個二氧化碳分子。4.依據(jù)化學方程式進行計算:(1)一般步驟:設未知數(shù)→寫出配平的化學方程式→寫出有關物質的質量比和已知量→列方程、求解→寫出簡明的答案;
(2)注意點:①方程式必須配平;②計算有關物質的質量比時式量要乘以前面的系數(shù);③單位必須統(tǒng)一;④如果是不純物必須換算成純物質的質量代入計算。
1.概念:在化學反應中,能改變其他物質的化學反應________,而本身的________和____________在化學反應前后都___________的物質叫做催化劑。在工業(yè)上,催化劑也叫觸媒。2.催化劑有“一變二不變”:一變(改變化學反應速率,不一定加快);二不變(自身的________和____________不變)。3.我們不能說某一種物質是催化劑,應該說某一種物質在某個反應中是催化劑。
例1 興趣小組利用圖甲白磷燃燒裝置探究質量守恒定律,利用紅外測溫儀測量瓶內溫度T0,注射器記錄氣體體積變化V0,電子天平測量裝置質量m0,將相關數(shù)據(jù)隨時間的變化情況繪制成圖乙。
(1)若實驗中加入的白磷質量較小,則該實驗能否驗證化學反應中質量守恒:______。(2)實驗中白磷和氧氣發(fā)生反應,放出熱量,溫度升高,氧氣體積分數(shù)減小,但t0~t1時刻氣體體積卻變大。請解釋其體積變大的原因____________________________________________________________________。
白磷燃燒放熱導致氣壓增大的幅度大于氧氣消耗導致
變式1 在學習了質量守恒定律后,某同學設計了以下幾組實驗:
(1)上述實驗可以用來驗證質量守恒定律的有________。(可多選)(2)實驗A中硫酸銅溶液與燒杯中鐵粉混合后充分反應,過濾,往濾渣中加入足量的稀鹽酸,沒有產(chǎn)生氣泡。請寫出濾液中溶質的可能組成__________________________________。(3)實驗D中,若將稀鹽酸逐滴滴入燒杯中時,混合物中4種離子(分別用a、b、c、d表示)數(shù)量變化情況如圖所示,當?shù)稳胂←}酸的質量在甲、乙、丙中哪個點時恰好完全反應,并說明理由。
硫酸亞鐵,硫酸亞鐵、硫酸銅
丙,這是因為c表示氫氧根離子數(shù)量,隨著反應進行,氫離子和氫氧根離子結合生成水分子,當當?shù)稳胂←}酸的質量在丙點時,氫氧根離子數(shù)量減小到0,說明氫氧化鈉恰好和鹽酸完全反應。
例2 在一個密閉容器中放入X、Y、Z、W四種物質,在一定條件下發(fā)生化學反應,一段時間后,測得有關數(shù)據(jù)如下表。下列關于此反應的認識,正確的是( )
A.參加反應的X與Y的質量比是1∶4B.m的數(shù)值為64C.反應中Z、W的質量變化之比為6∶5D.若繼續(xù)反應,最終容器內只剩下Y、Z、W三種物質
變式2-1 5月22日10時40分,“祝融號”火星車已安全駛離著陸平臺(如圖),到達火星表面,開始巡視探測。它將利用三結砷化鎵太陽能電池作為其動力,制取砷化鎵(GaAs)的化學原理為:(CH3)3Ga+AsH3 GaAs+3X,則X的化學式為( )A.C2H2 B.C2H4 C.CH4 D.H2
變式2-2 已知:2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2。在密閉容器中,將6.6 g CO2與一定量的Na2O2固體充分反應后,氣體變?yōu)?.8 g。下列說法錯誤的是( )A.反應后的固體是純凈物B.3.8 g氣體通過足量NaOH溶液后,氣體減少2.2 gC.3.8 g氣體是CO2和O2的混合物D.生成Na2CO3的質量為15.9 g
1.小柯做了一個趣味實驗:他先將雞蛋殼碾碎裝入氣球,再把氣球套在盛有白醋的錐形瓶瓶口,然后把氣球中的蛋殼加入錐形瓶中(裝置的氣密性良好),實驗過程如圖。下列對該實驗的分析正確的是( )
A.不能驗證質量守恒定律,因為氣球受到浮力B.冷卻至室溫時,瓶內氣體分子間空隙變大C.反應沒有氣體生成D.反應沒有熱量放出
2.質量守恒定律是自然界基本的規(guī)律之一。下列裝置及實驗(天平未畫出)能用來驗證質量守恒定律的是( )
3.材料一:1673年,玻義耳曾經(jīng)做過一個實驗:在密閉的曲頸瓶中加熱金屬時,得到了金屬灰,冷卻后打開容器,稱量金屬灰的質量,發(fā)現(xiàn)與原來金屬相比質量增加了。
材料二:1703年,施塔爾提出“燃素學說”,其主要觀點有:①燃素是組成物體的一種成分,一般條件下被禁錮在可燃物中;②燃素在可燃物燃燒時會分離出來,且燃素可穿透一切物質。材料三:1756年,羅蒙諾索夫重做了玻義耳的實驗。他將金屬鉛裝入容器后密封、稱量。然后把容器放到大火上加熱,銀白色的金屬變成了灰黃色,待容器冷卻后再次稱量,發(fā)現(xiàn)容器的總質量沒有發(fā)生變化。羅蒙諾索夫對此的解釋是:“容器里原來有一定量的空氣,且容器中的空氣質量減少多少,金屬灰的質量就比金屬增加多少,在化學變化中物質的質量是守恒的?!焙髞?,拉瓦錫等科學家經(jīng)過大量的定量實驗,推翻了“燃素學說”,質量守恒定律得到公認。
(1)由“燃素學說”可知,物質燃燒后質量應該減少。請根據(jù)所學知識寫出一個可以推翻“燃素學說”的事實:______________________________。(2)羅蒙諾索夫重做了玻義耳的實驗是基于金屬加熱后,增加的質量并非來自燃素而是來自________的假設。(3)對比材料一和材料三,玻義耳錯過了發(fā)現(xiàn)質量守恒定律的一個重要原因是____________________________________。
打開容器前沒有稱量容器的總質量
(4)質量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過程,給我們的啟示是________。A.分析問題應該全面、嚴謹B.實驗的成功與否,取決于藥品的選擇C.定量方法是科學研究的重要方法D.科學研究既要尊重事實,也要勇于創(chuàng)新
4.(2020,寧波)已知在相同條件下,氣體的體積比等于它們的分子數(shù)之比。如圖所示,帶有均勻刻度的容器(左室開口,右室密閉)內有一個理想活塞(無摩擦且密封性良好),開始在刻度1的位置。常溫下用電火花點燃右室氣體時,活塞被推向左邊,當逐漸恢復到原來的溫度時活塞又逐漸向右滑動,最終停留在容器的中央處(生成的水體積忽略不計),則原H2與O2的混合氣體中,H2與O2的體積比可能是( )
①8∶1 ②1∶8 ?、?∶2 ?、?∶7 ?、?∶5A.①② B.③⑤ C.②③ D.①④
5.(2021,金華)據(jù)報道,科學家已在實驗室利用催化劑,實現(xiàn)常溫常壓下將甲酸分解制出氫氣。其變化前后的微觀示意圖如圖所示。下列說法正確的是( )A.甲酸由碳、氫、氧三種原子組成B.甲酸相對分子質量為46克C.丙分子中碳、氧原子個數(shù)比為2∶1D.由乙分子構成的物質是單質
6.(2020,杭州)醫(yī)用消毒酒精為75%的乙醇溶液,化工生產(chǎn)中可用A(主要成分的化學式為C8H18)作原料,經(jīng)以下流程制取乙醇:(1)步驟①的轉化屬于________(選填“化學”或“物理”)變化。(2)步驟②是乙烯和含兩種元素的化合物B發(fā)生化合反應,則B中所含元素是__________。
7.[2020,嘉興28(2)]隨著手機、電腦等移動設備的普及,人們對充電設備的要求越來越高。最近,某品牌氮化鎵充電設備以體積小、功率大深受消費者喜愛。(2)氮化鎵的制取可通過鎵與氨氣在高溫下發(fā)生置換反應來實現(xiàn),其反應的化學方程式為________________________________。
2Ga+2NH3 2GaN+3H2
8.(2020,杭州)工業(yè)上可通過如下反應制取氧化鈉:2NaNO3+10Na 6Na2O+N2↑,下列相關說法正確的是( )A.反應物NaNO3屬于氧化物B.生成物N2的化學性質由氮氣分子(N2)保持C.該反應屬于復分解反應D.反應前后只有氮元素化合價發(fā)生變化
9.工業(yè)合成氨的相關反應式為:N2+3H2 2NH3。(1)合成氨的原料氣中可以通過分離空氣直接得到的是____________。(2)當前,原料氣H2可用天然氣來制取,理論上每生產(chǎn)1噸H2會同時產(chǎn)生5.5噸CO2,有科學家正在研究一種不生成CO2的新方法來制取原料氣H2。若需要合成8.5萬噸氨,改用新方法制取原料氣H2可以減少排放多少萬噸CO2?
原料氣H2可用天然氣來制取,理論上每生產(chǎn)1噸H2會同時產(chǎn)生5.5噸CO2,若需要合成8.5萬噸氨改用新方法制取原料氣H2可以減少排放CO2的質量為1.5萬噸×5.5=8.25萬噸。答:可以減少排放8.25萬噸CO2。
10.(2021,麗水)土灶是我國古代勞動人民智慧的結晶,它通常以木柴、秸稈為燃料。目前,我市農(nóng)村仍有使用土灶做飯的習慣。小科和小思在爺爺家看到不能移動的土灶(如圖甲),他們對土灶產(chǎn)生了好奇,了解到其內部結構如圖乙所示:木柴添加通道與煙囪相連,通風道與木柴添加通道通過中間鐵柵連通。于是分別設計了移動式土灶(如圖丙和丁)。
(1)為使木柴充分燃燒,移動式土灶設計更合理的是______(選填“丙”或“丁”);(2)土灶設計煙囪的作用是__________________________________________________________________________________________________;(3)資料顯示:1千克干木柴在土灶中燃燒,能產(chǎn)生約12.5克固體粉塵。從環(huán)境保護的角度,提出一條合理建議__________________________;
熱冷空氣形成對流,有利于可燃物充分燃燒,有利于排出有害
氣體和煙塵等(合理即可)
(4)干木柴的主要成分是纖維素(C6H10O5)n],纖維素在空氣中完全燃燒的化學方程式為:(C6H10O5)n+6nO2 6nCO2+5nH2O。若干木柴中纖維素的質量分數(shù)為40.5%,則4000克干木柴中的纖維素完全燃燒會產(chǎn)生二氧化碳多少克?
11.某同學用如圖裝置驗證質量守恒定律。稱取一定質量的碳酸鈉裝入氣球,將氣球套在錐形瓶上。將藥品全部倒入裝有足量稀鹽酸的錐形瓶中,氣球迅速脹大。稱量反應前后裝置的總質量,實驗數(shù)據(jù)如下表所示。
(1)計算第1次反應產(chǎn)生的二氧化碳質量。
(2)分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)每次反應前后裝置的總質量均不相等,請以第1次反應為例,通過計算說明該反應是否遵循質量守恒定律。(空氣密度取1.3克/升,二氧化碳密度取2.0克/升,結果精確到0.01)
實驗:驗證質量守恒定律
【知識拓展】1.實驗誤差分析任何化學反應都遵守質量守恒定律,如果在探究質量守恒定律時,反應前后質量發(fā)生了改變,可能原因有:(1)有氣體物質參加了反應;(2)有氣體(或固體)生成物逸散到空氣中去了;(3)反應后,氣球脹大,造成氣球所受空氣的浮力增大等。
2.實驗評價:探究質量守恒定律時,評價實驗設計是否合理,主要看以下幾點:(1)所選物質是否發(fā)生化學反應;(2)所用裝置是否密閉;(3)如果有物質燃燒,是否有氣體緩沖裝置;(4)產(chǎn)物是否污染空氣等。
例 小金進行如圖所示實驗來驗證質量守恒定律。在實驗中用電子天平和量筒準確測量出表中m1、m2、m3、m4和V。(實驗中操作正確,O2的密度為ρ g/cm3)
(1)裝置中試管口略向下傾斜的原因是__________________________________________________。(2)根據(jù)質量守恒定律,m1、m2、m3、m4、ρ和V之間應存在的等量關系為___________________________。
m1+m2+m3=m4+ρV
(3)每次實驗結束后,小金在拆卸裝置時總能聞到刺激性氣味。他將加熱后剩余固體中的MnO2分離并測量其質量。發(fā)現(xiàn)總小于加熱前MnO2的質量,查閱資料后發(fā)現(xiàn),一般認為加熱KClO3和MnO2混合物的反應過程如下:第1步:2MnO2+2KClO3 2KMnO4+Cl2↑+O2↑;(其中Cl2有刺激性氣味)第2步:2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑;第3步:K2MnO4+Cl2 2KCl+MnO2+O2↑。寫出加熱后剩余固體中MnO2質量小于加熱前MnO2質量的原因___________________________________________________。
少量的氯氣隨著氧氣排出,使得反應③沒有發(fā)生完全
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