資源簡介

(共63張PPT)
第五單元　化學方程式
學業要求:根據《義務教育化學課程標準(2022年版)》描述編寫
能選取實驗證據說明質量守恒定律,并闡釋其微觀本質;
能基于質量守恒定律和比例關系推斷化學反應的相關信息;
能根據化學方程式進行簡單的計算,并解決生產、生活中的簡單問題;
能利用化學反應及綠色環保理念設計實驗方案,完成常見物質的制備、檢驗等任務。
質量守恒定律(5年5考)
1.含義:　 　的各物質的　 　,等于反應后　 　的各物質的　 　。
說明:①質量守恒定律只適用于　 　,不適用于
　 　;②沒有　 　的物質質量不是
　 　的質量,　 　計入“總和”中;③要考慮空氣中的物質是否參加反應或物質(如氣體)有無遺漏。
不能
物理變化
化學變化
質量總和
生成
質量總和
參加化學反應
反應生成的物質
參加反應
2.微觀解釋:在化學反應前后,原子的　 　、　 　、
　 　均保持不變(原子的“三不變”)。
3.化學反應前后的變與不變
質量
數目
種類
宏觀 微觀
一定不變 (1)　 　 的總質量不變 (2)元素　 　、　 　不變 原子的　 　、　 　、　 　都不變
一定改變 　 　一定改變 　 　一定改變
可能改變 　 　可能改變 　 　可能改變
反應物、生成物
種類
質量
物質的種類
元素的化合價
種類
數目
質量
分子種類
分子總數
4.質量守恒定律的應用:
(1)推斷化學反應類型。
(2)推斷化學反應中某物質的化學式。
(3)推斷化學方程式的正誤。
(4)推斷化學反應中某物質的質量。
(5)解釋一些化學變化中質量變化的原因。
5.質量守恒定律的實驗探究裝置的選擇要求:
驗證質量守恒定律時,凡是有　 　的化學反應,必須在　 　進行,否則,反應后剩余物質量會　 　,但化學反應仍然遵守　 　。(無氣態物質參與反應時,反應可在敞口容器中進行)
質量守恒定律
密閉容器中
氣體參加或生成
增大或減小
化學方程式(5年5考)
1.定義:用　 　表示化學反應的式子,能直接反映質量守恒定律。
2.化學方程式表示的意義:
化學式
質 觀察角度 表示反應的　 　、　 　和　 　,如碳和氧氣在點燃條件下完全反應生成二氧化碳
量 宏觀 表示反應物、生成物之間的　 　,如每　 份質量的碳和　 　份質量的氧氣完全反應生成　 　份質量的二氧化碳
微觀 表示參加反應的各粒子的個數比,如1個碳原子和1個氧分子完全反應,生成1個二氧化碳分子
條件
反應物
生成物
質量比
12　
32
44
3.化學方程式的讀法:
以2H2+O2 2H2O為例。
①從反應物、生成物和反應條件的角度:氫氣與氧氣在點燃條件下反應生成水。
②從各物質的質量比的角度:每　 　的氫氣與
　 　 的氧氣在點燃的條件下反應生成
　 　的水。
36份質量
32份質量
4份質量
③從各物質的微粒個數比的角度:每　 　 與
　 　在點燃條件下反應生成　 　。
2個水分子
1個氧分子
2個氫分子
4.書寫原則:
(1)以　 　 為基礎。
(2)遵守　 　(標準:兩邊原子的種類和數目相等)。
質量守恒定律
客觀事實
5.書寫的步驟:
(1)寫:寫出　 　的化學式。
(2)配:　 　化學方程式。
(3)注:注明反應條件和　 　的狀態,如沉淀用
　 　表示,氣體用　 　表示。
(4)等:將橫線改為等號。
(5)查:檢查化學方程式是否正確。
↑
生成物
配平
反應物、生成物
↓
化學方程式的配平方法:
a.最小公倍數法
最小公倍數法配平化學方程式的步驟:
(1)確定配平的起點元素:橫線兩邊出現次數最少,且原子個數的最小公倍數最大的元素作為起點元素。
(2)確定起點元素原子個數的最小公倍數。
(3)確定含有起點元素的化學式的系數:用最小公倍數除以化學式中起點元素原子的個數的商作為該化學式前面的系數。
　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　
(4)確定其他化學式前面的系數的順序:依次確定含有除起點元素以外,橫線兩邊出現次數由少到多的元素的化學式前面的系數。
(5)最后將各系數調整為最簡整數比。
b.歸一法(待定系數法)
歸一法,也叫待定系數法。配平依據是化學反應前后各種元素的原子數目相等,其原理就是質量守恒定律。具體配平步驟是先令化學式最煩瑣的化學計量數為1,其他物質化學式的化學計量數依次為x、y、z等,然后再根據各種元素的原子個數在反應前后相等,解出x、y、z等值,若x、y、z等的值有為分數的,要去分母化為整數,最后把所解之值代入化學方程式即可配平。
c.觀察法
通過對某物質的化學式分析來判斷配平時化學計量數的方法。
例如:配平Fe2O3+CO Fe+CO2。在反應中,每一個CO結合一個氧原子生成一個CO2分子,而Fe2O3則一次性提供三個氧原子,因而必須由三個CO分子來接受這三個氧原子,生成三個CO2分子,即Fe2O3+3C OFe+3CO2,最后配平化學方程式:Fe2O3+3CO2 2Fe+3CO2,這種配平方法是通過觀察分析Fe2O3化學式中的氧原子個數來決定CO的化學計量數的,故稱為觀察法。
d.奇數變偶數法
選擇反應前后化學式中原子個數為一奇一偶的元素作配平起點,將奇數變成偶數,然后再配平其他元素原子的方法稱為奇數變偶數法。
例如:甲烷(CH4)燃燒的化學方程式的配平,就可以采用奇數變偶數法:CH4+O2 H2O+CO2,反應前O2中氧原子為偶數,而反應后H2O中氧原子個數為奇數,先將H2O前配以2使氧原子個數由奇數變為偶數:CH4+O2 2H2O+CO2,再配平其他元素的原子:
CH4+2O2 2H2O+CO2。
需要注意的是,不論用何種方法配平化學方程式,只能改動化學式前面的化學計量數,決不能改動化學式中元素符號右下角的數字。因為改動元素符號右下角的數字即意味著改動了反應物與生成物的構成,就可能出現根本不存在的物質或改變了原有化學變化的反應物或生成物,出現根本不存在的化學變化。
微觀反應示意圖(5年5考)
化學變化在生產和生活中普遍存在,如鐵的生銹、節日的焰火、酸堿中和等。宏觀上可以看到各種化學變化都產生了新物質,這是化學變化的特征。從微觀上理解化學變化的實質:化學反應前后　 　都沒有變化,僅僅是
　 　發生了改變。例如對于分子構成的物質來說,就是原子重新　 　。
組合成了新物質的分子
原子與原子之間的結合方式
原子的種類、數目、質量
利用化學方程式的計算(5年5考)
1.依據:利用化學方程式能反映物質間的質量比,且質量比呈正比例關系。
2.步驟:①設,設未知量為x;②寫,根據題意正確書寫出化學方程式;③找,根據化學方程式找出已知量與未知量的質量比;④列,列出比例式,并求出未知數;⑤答,寫出答案。
①由于化學方程式只能反映物質間的質量比,因此代入化學方程式中的各個量必須是質量。
②由于化學方程式中各物質是純凈物,因此代入化學方程式中的量必須是純凈物的質量。
③單位必須統一。
重難點一、質量守恒及微觀示意圖
工業上使用一種國產催化劑在低溫條件下生產氫氣的反應過程如下圖所示:
下列說法正確的是 ( )
A.該反應過程中出現了四種氧化物
B.該反應中只有C、H兩種元素的化合價發生了改變
C.該反應中H2O、CO2的個數比為2∶1
D.該反應為置換反應
B
由微觀反應示意圖可知,該反應是由水和一氧化碳在低溫、催化劑的條件下反應生成二氧化碳和氫氣,化學方程式為CO+H2O H2+CO2。A.由氧化物的定義可知反應過程中的一氧化碳、水和二氧化碳屬于氧化物,只有三種氧化物;B.該反應中C的化合價由+2變成+4,H的化合價由+1變成0,O的化合價沒有變化;C.由化學方程式可知,參加反應的水分子與二氧化碳分子的個數比為1∶1;D.該反應為兩種化合物生成一種單質和一種化合物,不屬于置換反應。
科學思維是化學學科的核心素養之一。我國科學家合成了一種特殊的催化劑,使甲烷高效轉化為乙烯,下圖是其微觀反應示意圖。
(1)寫出該反應的化學方程式:　 　。
2CH4 C2H4+2H2
(2)生成物中單質和化合物的質量比為　 　(填最簡整數比)。
(3)從微觀角度解釋,該反應遵循質量守恒定律的原因是
　 　。
反應前后原子的種類、個數、質量都不變
1∶7
【解析】 (1)由微觀反應示意圖可知,該反應是由甲烷在催化劑的作用下分解為乙烯(C2H4)和氫氣,反應的化學方程式為2CH4 C2H4+2H2。
(2)由反應的化學方程式可知,生成物中單質和化合物的質量比為(2×2)∶(12×2+1×4)=1∶7。
(3)從微觀角度解釋,該反應前后原子的種類、個數、質量都不變,所以該反應遵循質量守恒定律。
微觀示意圖試題的解題技巧
①抵消化學反應前后相同的物質(即由相同的小球組成,且結構也相同的物質)。
②若小球代表的原子已知,則可以根據微觀反應示意圖寫出相應反應的化學方程式;若小球代表的原子未知,可對不同原子進行命名,如用“A、B、C”等字母代表不同原子,然后寫出反應前后的化學式并配平化學方程式。
③根據化學方程式逐項判斷正誤。
重難點二、質量守恒定律的驗證
請仔細觀察下圖,下圖是測定化學反應前后質量變化的情況的實驗,用以驗證質量守恒定律。試回答:
A　 B　 C
(1)實驗A中錐形瓶底部預先鋪一層薄薄的細沙的目的是
　 　。
(2)實驗A中觀察到錐形瓶內紅磷燃燒,產生大量的
　 　,氣球發生的變化是　 　,裝置放回天平后天平　 　(選填“平衡”、“向左偏”或“向右偏”),可用于驗證質量守恒定律。

平衡
白煙
防止紅磷燃燒時放熱炸裂瓶底
先膨脹后縮小
(4)實驗B中,最終天平不平衡的原因是碳酸鈉和鹽酸反應生成的　 　 氣體逸散到空氣中,最終沒有稱量到所有生成物的總質量。
(5)該同學實驗后反思:在探究化學反應前后物質的總質量是否發生改變時,對于有氣體參加或有氣體生成的反應一定要在　 　裝置中進行。
密閉
CO2(或二氧化碳)
(1)實驗A中錐形瓶底部預先鋪一層薄薄的細沙的目的是防止紅磷燃燒時放熱炸裂瓶底。
(2)實驗A中觀察到錐形瓶內紅磷燃燒,產生大量的白煙;紅磷燃燒放熱,錐形瓶內氣體膨脹,氣球變大,燃燒消耗氧氣,冷卻至室溫,瓶內壓強減小,氣球變小,故氣球發生的變化為先膨脹后縮小;裝置放回天平后天平平衡,可用于驗證質量守恒定律。
(3)A裝置屬于密閉裝置,反應前后容器中物質總質量均不變,B裝置中碳酸鈉與稀鹽酸反應生成了二氧化碳氣體,氣體逸出,質量減小,天平不平衡,反應前后容器中物質總質量不相等,C裝置中鐵與硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅,反應前后容器中物質總質量不變;化學變化均遵循質量守恒定律。
(4)實驗B中,最終天平不平衡的原因是碳酸鈉和鹽酸反應生成的二氧化碳氣體逸散到空氣中,最終沒有稱量到所有生成物的總質量。
(5)在探究化學反應前后物質的總質量是否發生改變時,對于有氣體參加或有氣體生成的反應一定要在密閉裝置中進行。
定律是對自然現象或關系的描述,通常可用數學方式加以表達。在學習“質量守恒定律”時,小麗查閱到以下材料:
(1)波義耳實驗中,金屬灰增加的質量是
　 　。
參加反應的氧氣質量
(2)質量守恒定律的發現過程,帶給我們的啟示有
　 　(填字母)。
A.要善于總結前人的成果和經驗
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
受上述研究啟發,小麗對相關實驗進行了深入探究。
AC
(3)在白磷燃燒前后質量測定實驗中(如圖),氣球的作用有
　 　。
緩沖氣壓,防止瓶塞因壓強過大而沖出(合理即可)
(4)小麗認為,蠟燭燃燒后剩下的固體質量比燃燒前少了,因此該現象不符合質量守恒定律。請你設計一個能說服小麗的簡明實驗思路:
。
　在密閉裝置中完成蠟燭燃燒,并測量蠟燭燃燒前后整個裝置的質量,比較兩者的質量大小。　
質量守恒定律的理解
①質量守恒定律適用于一切化學變化,不適用于物理變化。
②計算反應物的總質量時,若反應物有剩余,剩余的物質沒有參加反應,就不能計算在內,有氣體參加或生成的反應,氣體也要計算在內。
③在探究化學反應前后物質的總質量是否發生改變時,對于有氣體參加或有氣體生成的反應,一定要在密閉裝置中進行。

重難點三、運用質量守恒定律計算及判斷
密閉容器中有甲、乙、丙、丁四種物質,在一定條件下發生化學反應,測得反應前后有關數據如下表所示,下列說法正確的是 ( )
A.m=20
B.乙一定是化合物
C.丙一定是該反應的催化劑
D.容器中甲和丁的質量之和一定等于乙的質量
B
物質 甲 乙 丙 丁
反應前質量/g 30 40 30 25
反應后質量/g m 70 30 15
由表格可知:丁在反應前后質量減少了10 g,乙在反應前后質量增加了30 g,丙在反應前后質量不變,根據質量守恒定律可知:甲為反應物,參加反應的質量為30 g-10 g=20 g,故m=10。
由分析可知,m=10,故A錯誤;由分析可知,甲和丁為反應物,乙為生成物,該反應為化合反應,說明乙一定為化合物,故B正確;由分析可知,丙在反應前后質量不變,說明丙可能是催化劑,也可能是雜質,故C錯誤;根據質量守恒定律及分析可知,參加反應的甲和丁的質量之和等于生成的乙的質量,故D錯誤。
在一個密閉容器中,有甲、乙、丙、丁、戊五種物質, 在一定條件下發生反應,測得反應前后各物質的質量變化量如圖所示(圖中正數表示物質質量的增加量,負數表示物質質量的減少量,0表示物質質量不變),下列說法正確的是 ( )
B
A.戊一定是該反應的催化劑
B.參加反應的乙、丙的質量比一定為48∶23
C.該反應前后分子的數目一定不變
D.該反應中甲、丁的相對分子質量之比一定為44 ∶27
【解析】 由表中數據分析可知,反應前后的甲質量增加了44 g,故是生成物,生成的質量為44 g;同理可以確定乙是反應物,故參加反應的乙的質量為48 g;丙是反應物,參加反應的質量為23 g,丁是生成物,生成的質量為27 g。戊的質量不變,可能作該反應的催化劑,也可能沒有參加反應。綜上,該反應的反應物是乙和丙,生成物是甲和丁。A.戊的質量不變,可能作該反應的催化劑,也可能沒有參加反應,選項錯誤;B.參加反應的乙、丙的質量比為48 g∶23 g=48∶23,選項正確;C.由于無法確定化學計量數之比,無法確定該反應前后分子的數目,選項錯誤;D.由于無法確定化學計量數之比,故無法確定該反應中甲、丁的相對分子質量比,選項錯誤。

有關質量守恒定律的計算思路
解此類題目時,先根據質量守恒定律將待測值求出,再根據反應前后各物質的質量變化情況判斷出反應物和生成物,寫出反應表達式,最后根據題目進行解答。
需要特別注意的是①反應前后質量未發生改變的物質可能是該反應的催化劑,但不是一定為催化劑,也有可能是未參與反應的物質;②列入式中計算的量是該反應的實際改變量。

重難點四、根據化學方程式進行計算
小明同學欲測定一瓶標簽破損的稀硫酸中溶質的質量分數,現取10 g稀硫酸樣品,將5%的NaOH溶液逐滴加入樣品中,邊加邊攪拌,隨著NaOH溶液加入,溶液的pH變化如下圖所示。請分析并計算:
(1)配制50 g溶質質量分數為5%的NaOH溶液,主要步驟為計算、稱量、量取和　 　。
(2)在a點時,溶液中溶質有　 　(填字母)。
A.Na2SO4　　　　　　B.NaOH
C.Na2SO4和H2SO4 D.Na2SO4和NaOH
(3)恰好完全反應時,消耗NaOH溶液的質量為　 　g。
16
C
溶解
(4)求此稀硫酸中溶質的質量分數(根據化學方程式進行計算并寫出規范的步驟)。
解:設10 g該稀硫酸中溶質的質量為x。
H2SO4+2NaOH Na2SO4+2H2O
98　 80
x　　 16 g×5%
=
x=0.98 g
此稀硫酸中溶質的質量分數=×100%=9.8%
答:此稀硫酸中溶質的質量分數為9.8%。
(1)用固體配制一定溶質質量分數的溶液,主要實驗步驟為計算、稱量、量取和溶解。
(2)a點時,pH<7,此時稀硫酸還未完全反應,氫氧化鈉和稀硫酸反應生成了硫酸鈉和水,故a點時,溶液中的溶質為硫酸鈉和硫酸。
(3)由圖可知,恰好完全反應時,消耗氫氧化鈉溶液的質量為16 g。
(4)根據恰好完全反應時消耗的氫氧化鈉的質量可求出參加反應的硫酸的質量,進而求出此稀硫酸的溶質質量分數。
“侯氏制堿法”制得的純堿(Na2CO3)中常含有少量氯化鈉。某化學興趣小組的同學用沉淀分析法測定某純堿樣品中Na2CO3的質量分數(如圖所示)。
(1)確定CaCl2溶液是否過量的方法是　 　(填字母)。
A.靜置混合物,向上層清液中再滴加CaCl2溶液,如果無沉淀,則過量
B.向溶液M中滴加Na2CO3溶液,如果有沉淀,則過量
B
(2)若沉淀A沒有洗滌烘干,導致Na2CO3的質量分數
　 　(選填“偏大”、“偏小”或“不變”)。判斷沉淀A洗凈的方法:取最后一次洗滌所得濾液,滴加AgNO3溶液,
若　 　(選填“有”或“無”)白色沉淀,則洗滌干凈。
無
偏大
(3)已知樣品m=6,沉淀n=5,計算該純堿樣品中Na2CO3的質量分數。(計算結果精確到0.1%)
解:設該純堿樣品中碳酸鈉的質量為x。
Na2CO3+CaCl2 CaCO3↓+2NaCl
　106　　 　　100
　 x　　　 　　5 g
=
x=5.3 g
該純堿樣品中Na2CO3的質量分數=×100%≈88.3%
答:該純堿樣品中Na2CO3的質量分數為88.3%。
有關化學方程式的計算
1.計算依據:質量守恒定律;
2.計算步驟(以計算2 g氫氣在氧氣中充分燃燒生成水的質量為例):
設 根據題意設未知數 解:設可生成水的質量為x
寫 正確書寫化學方程式 2H2+O2 2H2O
找 找出已知量和 未知量的質量關系 4　　　　　　36
2 g　　　　 　x
列 列出比例式 =
求 根據比例式,求出未知數 x=18 g
答 檢查結果,寫出答案 答:生成水的質量為18 g

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