資源簡介

(共46張PPT)
第五單元　化學方程式
常見實驗3　質量守恒定律的驗證
【實驗目的】1.認識質量守恒定律;
2.鍛煉觀察能力及分析問題的能力;
3.體驗從單一稱量到整體稱量、從開放體系到密閉體系的轉化思想。
實驗 用品 實驗儀器 錐形瓶、單孔橡膠塞、托盤天平(帶砝碼)、鑷子、玻璃管等
實驗藥品 紅磷、硫酸銅溶液、鐵釘、稀鹽酸、碳酸鈉粉末等
實驗 1.紅磷的燃燒 2.鐵釘與硫酸銅反應 3.稀鹽酸與碳酸鈉反應
實驗裝置
反應原理(化學方程式) 　 　 　 　 　
4P+5O2 2P2O5
Fe+CuSO4 FeSO4+Cu
Na2CO3 + 2HCl 2NaCl
+ H2O + CO2↑　
實驗過程 分別將反應物及反應容器放在托盤天平上用砝碼平衡
取下錐形瓶,將橡膠塞上的玻璃管放到酒精燈火焰上灼燒至紅熱后,迅速用橡膠塞將錐形瓶塞緊,并將紅磷引燃。待錐形瓶冷卻后,重新放到托盤天平上 取下燒杯并將其傾斜,使鐵釘浸沒到硫酸銅溶液中,觀察現象;再將其放回托盤天平上 取下燒杯并將其傾斜,使小試管中的稀鹽酸進入燒杯,觀察現象;充分反應后,再放回托盤天平
實驗現象 紅磷燃燒,產生 　 　,氣球　 　;天平　 　 鐵釘表面 　 　,溶液由藍色變為 　 　;天平　 　 碳酸鈉粉末溶解,溶液中
　 　;天平　 　
實驗分析 能夠驗證質量守恒定律 不能驗證質量守恒定律
大量白煙,放出熱量
先脹大后變癟
平衡
有紅色固體析出
淺綠色
平衡
有氣泡產生
不平衡
【實驗結論】參加化學反應的各物質的質量總和,　 　反應后生成的各物質的質量總和。
【實驗分析與評價】
(1)實驗1中錐形瓶底部要鋪一層細沙的目的是
　 　。氣球的作用:一是　 　; 二是　 　。
起密封作用
調節錐形瓶內的壓強,起緩沖作用
隔熱,防止紅磷燃燒時錐形瓶底部受熱不均勻而炸裂
等于
(2)利用有氣體參加或有氣體生成的反應驗證質量守恒定律時,必須在　 　容器中進行;所選的化學反應,其反應現象要　 　;裝置的氣密性要好。
明顯
密閉
【實驗拓展】
1.小明利用稀鹽酸和碳酸鈉粉末進行反應前后質量的測定(如右圖)。
(1)該反應的原理為(用化學方程式表示)
　 　。
(2)該實驗的現象為
　 　。
碳酸鈉粉末溶解,有氣泡產生;天平指針向右偏轉
Na2CO3+2HCl 2NaCl + H2O+CO2↑
(3)實驗分析:指針偏向右的原因是
　 　。
(4)實驗反思:有氣體生成的反應要在　 　中進行。
(5)實驗改進:　 　。
將燒杯改為錐形瓶并塞緊橡膠塞(合理即可)
生成的二氧化碳氣體逸散到空氣中,造成天平左邊質量減少
密閉容器
2.小英同學在老師的指導下,將鐵粉、活性炭粉、食鹽按一定比例加水混合后,涂在用鐵片折成的連續的Z形架表面,然后放入盛滿氧氣的集氣瓶中。通過右圖所示裝置對“化學反應中,反應物與生成物的質量關系”進行實驗探究。
(1)證明化學反應發生且體現質量守恒定律的現象是
　 　。
鐵生銹,反應前后質量相等
(2)此實驗用氧氣替代空氣的主要目的是
　 　。
增大反應物的濃度,加快反應速率(合理即可)
3.化學實驗是我們應用化學知識、拓展化學思維和培養化學素養的重要途徑。認真分析以下實驗,不能達到預期效果或目的的是　 　(填字母)。
A
A.泥沙水的凈化　
B.生石灰遇水放熱
C.驗證質量變化　　
質量守恒定律
1.(2023·江西節選)衛星發射:1970年我國首顆人造衛星“東方紅一號”成功入軌。制造人造衛星常用到鈦合金,工業制取鈦(Ti)的一種方法:
4Na+TiCl4 Ti+xNaCl,式中x為　 　。
【解析】 根據質量守恒定律,反應前后原子種類和數目不變,反應前鈉原子有4個、鈦原子有1個、氯原子有4個,反應后鈉原子有x個、鈦原子有1個、氯原子有x個,則x=4。
4
2.(2021·江西節選)某種額溫槍的紅外溫度傳感器所用材料含有鉭酸鋰(LiTaO3)。在惰性氣體中制取鉭的原理為5Na+K2TaF7 Ta+2KF+5R,則R的化學式為　 　。
NaF
　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
【解析】 根據5Na+K2TaF7 Ta+2KF+5R,反應前鈉原子有5個,鉀原子有2個,鉭原子有1個,氟原子有7個,反應后鉀原子有2個,鉭原子有1個,氟原子有2個,則5R中含5個鈉原子、5個氟原子,則R的化學式為NaF。
質量守恒定律概念的理解與運用
2.1　下列對“質量守恒定律”的理解及應用,正確的是 ( )
A.5 g冰受熱融化成5 g水,符合質量守恒定律
B.蠟燭燃燒后,越來越短,最終消失,不符合質量守恒定律
C.工業制硅的反應之一為SiCl4+2H2 Si+4X,其中X的化學式為HCl
C
D.鎂條在空氣中燃燒,生成物的質量比鎂條的質量大,不符合質量守恒定律
【解析】 A. 冰變成水,沒有發生化學變化,不符合質量守恒定律,故選項錯誤;B.蠟燭燃燒后,越來越短,最終消失,是因為蠟燭和氧氣反應生成了水和二氧化碳,符合質量守恒定律,故選項錯誤;C.化學反應前后,元素的種類不變,原子的種類、數量和質量不變,反應前有1個硅原子、4個氯原子、4個氫原子,反應后有1個硅原子,4X中含4個氯原子、4個氫原子,則X的化學式為HCl,符合質量守恒定律,故選項正確;D.鎂條在空氣中燃燒后,生成物的質量比鎂條的質量大,是因為氧氣參加了反應,符合質量守恒定律,故選項錯誤。
化學方程式
3.(2023·江西節選)探月探火:近日“祝融號”火星車發現火星低緯度地區存在液態水,為星際移民的能源供給提供了可能。利用太陽能電池電解水制氫氣的化學方程式
為　 　。
2H2O 2H2↑+O2↑
【解析】 利用太陽能電池電解水制氫氣的原理是水通電分解生成氫氣和氧氣,反應的化學方程式
為2H2O 2H2↑+O2↑。
4.(2021·江西節選)氨水(NH3·H2O)和H2WO4反應生成(NH4)2WO4的化學方程式為　 　。鋅和稀硫酸反應的化學方程式為　 　。
Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑
2NH3·H2O+H2WO4 (NH4)2WO4+2H2O
【解析】 流程中氨水(NH3·H2O)和H2WO4反應生成(NH4)2WO4和水,反應的化學方程式為2NH3·H2O+H2WO4 (NH4)2WO4+2H2O。鋅和稀硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣,反應的化學方程式為Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑。
5.(2020·江西節選)到校后,勤消毒。過氧乙酸用于教室消毒,其化學性質不穩定,分解的化學方程式為2C2H4O3 2C2H4O2+X↑,則X的化學式為　 　。用于手部消毒的酒精溶液屬于易燃物,使用時要注意安全,酒精燃燒的化學方程式為
　 　 。
C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O
O2
【解析】 根據質量守恒定律,反應前后原子的種類、數目不變,反應前有4C、8H、6O,反應后有4C、8H、4O,故X中含有兩個氧原子,為氧氣。酒精的化學式為C2H5OH,酒精燃燒生成二氧化碳和水,化學方程式為C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O。
微觀示意圖
6.(2023·江西)甲烷硫化氫催化重整新路線可高效制氫,其反應微觀示意圖如下,有關說法正確的是 ( )
A.乙物質的化學式為H2O
B.反應前后原子種類不變
C.該反應屬于置換反應
D.反應前后氫元素的化合價不變
B
【解析】 A.一個乙分子中含有兩個氫原子和一個硫原子,化學式為H2S,錯誤;B.根據質量守恒定律,化學反應前后原子種類不變,正確;C.從微觀角度看,甲、乙、丙三種物質的分子由不同種原子構成,因此甲、乙、丙為化合物,丁物質的分子由同種原子構成,為單質,不符合置換反應的特征,錯誤;D.甲烷和硫化氫為化合物,其中氫元素均顯+1價,氫氣為單質,氫元素化合價為0,化合價改變,錯誤。
7.(2022·江西)2022年4月29日《科技日報》報道我國科學家實現二氧化碳到葡萄糖和油脂的“人工合成”,合成過程中的一個反應微觀示意圖如下,有關說法正確的是 ( )
A.反應前后分子的種類不變
B.反應前后共有三種氧化物
C.丙物質由8個原子構成
D.反應中甲和丁的分子個數比是2∶1
D
【解析】 根據題意,反應的化學方程式為
2CO+2H2O C2H4O2+O2。A.化學變化會產生新物質,則反應前后分子的種類一定改變,錯誤;B.氧化物是由兩種元素組成,其中一種是氧元素的化合物,反應前后有CO、H2O兩種氧化物,錯誤;C.根據微觀示意圖,丙物質的化學式是C2H4O2,則一個丙分子中含有8個原子,錯誤;D.根據化學方程式可知,甲是CO,丁是O2,則反應中甲和丁的分子個數比是2∶1,正確。
8.(2021·江西)二氧化碳和氫氣在一定條件下反應生成甲醇(一種燃料)和水,反應的微觀示意圖如下。有關說法正確的是 ( )
A.甲醇的化學式為CH3O
B.甲醇中碳元素的質量分數最小
C.參加反應的二氧化碳和氫氣的分子個數比為 1∶4
D.利用該反應可減少二氧化碳的排放
D
【解析】 由反應的微觀示意圖可知,二氧化碳和氫氣在一定條件下反應生成甲醇(一種燃料)和水,反應的化學方程式為CO2+3H2 CH3OH+H2O。A.由反應的微觀示意圖可知,甲醇的化學式為CH3OH,說法錯誤;B.甲醇(CH3OH)中碳、氫、氧元素的質量比為12∶4∶16,氫的質量分數最小,說法錯誤;C.由反應的化學方程式可知,參加反應的二氧化碳和氫氣的分子個數比為1∶3,說法錯誤;D.利用該反應可消耗二氧化碳,可以減少二氧化碳的排放,說法正確。
9.(2020·江西)“世界VR看中國,中國VR看南昌?！鄙aVR(虛擬現實)設備的材料之一是硅,工業制取高純硅,其中一個反應的微觀示意圖如下。下列結論正確的是 ( )
A.甲的化學式為SiH4
B.反應中乙和丁的分子個數比為1∶2
C.丙由離子構成
D.丁中氯元素的化合價為　 　
B
-1
【解析】 由圖可知,該反應為SiCl4與氫氣在一定條件下反應生成硅和氯化氫,該反應的化學方程式為
SiCl4+2H2 Si+4HCl。A.由圖可知,每個甲分子由1個硅原子、4個氯原子構成,故甲的化學式為SiCl4,不符合題意;B.由化學方程式可知,反應中乙和丁的分子個數比為1∶2,符合題意;C.丙是硅,硅是由硅原子構成的,不符合題意;D.丁中氫元素為+1價,設氯元素的化合價為x,根據化合物中元素正、負化合價的代數和為零,可得:(+1)+x=0,x=-1。
利用化學方程式的計算
10.(2022·江西)取碳和氧化銅的混合物a g在一定條件下恰好完全反應,相關量的變化如下圖,下列說法正確的是( )
A.M點對應的固體物質只有兩種
B.N點對應的固體為黑色
C.反應后產生氣體的總質量為(a-b) g
D.0~t2 min內,固體中銅元素的質量分數不變
C
【解析】 A.碳和氧化銅在高溫下反應生成銅和二氧化碳,M點時還未完全反應,此時對應的固體物質有氧化銅、碳、銅三種物質,錯誤;B.N點時,恰好完全反應,此時固體為銅,為紫紅色,錯誤;C.根據質量守恒定律,化學反應前后,物質的總質量不變,故反應后生成的氣體總質量為(a-b) g,正確;D.根據質量守恒定律,化學反應前后,元素的種類和質量不變,反應前后固體中銅元素的質量不變,但是0~t2 min內,固體的質量減少,故固體中銅元素的質量分數增大,錯誤。
11.(2021·江西)向 100 g 質量分數為 4%的氫氧化鈉溶液中逐滴加入氯化鎂溶液,相關量的變化如下圖。下列說法錯誤的是 ( )
A.a點的值為2.9
B.b 點對應的溶液能使無色酚酞溶液變紅
C.c 點時兩者恰好完全反應
D.d 點對應的溶液含有三種溶質
D
【解析】 A.a點對應的值是恰好完全反應后生成的氫氧化鎂的質量,設該質量為x。

2NaOH+MgCl2 2NaCl+Mg(OH)2↓
　80 58
100 g×4% x
=
x=2.9 g
生成氫氧化鎂的質量為2.9 g,正確;B.b 點對應的溶液中氫氧化鈉還未反應完,故溶液能使無色酚酞溶液變紅,正確;C.c 點時繼續滴加氯化鎂,生成沉淀的質量達到最大值,說明兩者恰好完全反應,正確;D.d 點對應的溶液是已完全反應的溶液,且滴加的氯化鎂過量,故此時溶液中含有氯化鈉和氯化鎂兩種溶質,錯誤。
12.(2022·江西節選)化學小組參與“鉛蓄廢電池中硫酸回收”的研學項目,回收時需要測定電池廢液中硫酸的質量分數。向裝有50 g廢液的錐形瓶中加入質量分數為20%的氫氧化鈉溶液,并充分攪拌,利用溫度傳感器等電子設備采集信息并繪制成下圖,請據圖回答相關問題。(雜質可溶但不參加反應)
(1)計算廢液中硫酸的質量分數。(寫出計算過程)
解:設廢液中硫酸的質量分數為x。
H2SO4 + 2NaOH Na2SO4 + 2H2O
98 　 80
50 g×x 40 g×20%
=
x=19.6%
答:廢液中硫酸的質量分數為19.6%。
(2)配制上述實驗所用的氫氧化鈉溶液,用量筒量水時仰視讀數,會導致測定廢液中硫酸的質量分數結果　 　(選填“偏大”、“偏小”或“不變”)。
偏大
13.(2021·江西節選)國家標準規定工業純堿中碳酸鈉的質量分數≥98.0%的為合格品。為測定某工業純堿是否為合格品,興趣小組成員分別進行了下圖的實驗。雜質不參與反應,過濾后濾渣損失忽略不計,通過計算判斷該工業純堿是否為合格品。(寫出計算過程,結果精確到0.1%)
解:設該工業純堿中碳酸鈉的質量分數為x。
CaCl2+Na2CO3 CaCO3↓+2NaCl
　　　106　 　100
　10.8 g ×x　10.0 g
=
解得x≈98.1%>98.0%,合格。
答:該工業純堿為合格品。

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