第38讲 化学反应的应用,分类一 质量守恒定律), 质量守恒定律的内容)【考点梳理】质量守恒定律：(1)质量守恒定律是指_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__。(2)质量守恒定律只适用于_化学__变化，而不适用于_物理__变化。【活学活用】1．同学们为了探究物质发生化学反应前后总质量是否改变，分别设计了下面两个实验。甲组同学利用图1所示的实验进行探究：把盛有适量BaCl2溶液的小试管放入盛有Na2SO4溶液的烧杯中，将烧杯放在托盘天平上，用砝码调平衡。取下烧杯，将BaCl2溶液小心倒入烧杯中，烧杯中出现的现象是_产生白色沉淀__，然后把烧杯连同试管再放回天平上，天平仍然平衡。根据实验得出的结论是_化学反应前后物质的总质量不变__。乙组同学利用图2所示的实验进行探究：取一根用砂纸打磨干净的长镁带和一个石棉网，将它们一起放在托盘天平上，用砝码平衡。取下石棉网，在石棉网上方点燃镁带，发生反应的化学方程式为_2Mg＋O22MgO__。燃烧结束后将所得的物质与石棉网一起再放回托盘天平上称量，意外发现质量减轻了。请你分析产生这一现象的原因可能是_部分生成物以白烟形式逸散到空气中__。, 质量守恒定律的微观解释)【考点梳理】11\n1．微观解释：物质在发生化学反应前后，各物质的质量总和相等，是因为在一切化学反应中，反应前后原子的_种类__没有改变，原子的_数目__没有增减，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必然相等。2．化学反应前后五个不变，两个一定改变，两个可能改变：五个不变两个一定改变两个可能改变：物质分子数目可能改变；元素化合价可能改变。【活学活用】2．(2022·衢州)“”表示氢原子，“”表示氧原子，它们组成的分子发生了如图所示的反应。关于该反应的说法不正确的是(D)A．该反应属于化合反应B．反应前后元素种类没有改变C．原子在化学反应中不能再分D．反应前后分子的种类没有改变3．(2022·湖州)建立模型是学习科学的重要方法，在理解化学反应的本质时往往引入模型。下图是某反应的微观模型，有关该模型的叙述中，正确的是(D)A．反应前后分子数目不变B．反应前后原子种类发生改变C.和化学性质相似D.是保持氧气化学性质的微粒, 用质量守恒定律分析常见的现象)【考点梳理】1．铜粉在空气中加热后，生成物的质量比原来铜粉的质量大。2．纸在空气中燃烧后化为灰烬，灰烬的质量比纸的质量小。【活学活用】4．下列对化学反应前后质量变化的解释，不符合质量守恒定律的是(B)A．高锰酸钾受热分解后固体剩余物的质量减小，是因为放出了氧气B．蜡烛燃烧后质量变小，是因为蜡烛受热形成了石蜡蒸气C．细铁丝在氧气中燃烧后，质量增大，是因为生成物中含有氧的质量D．白磷在密闭容器中燃烧，反应前后总质量不变，是因为生成物都没有逸散,分类二 化学方程式)11\n, 化学方程式表示的意义)【考点梳理】1．化学方程式是指用_化学式__来表示_化学反应__的式子。2．化学方程式的意义(1)质：表示了_反应物__、_生成物__及_反应条件__。(2)量：表示了反应物与生成物各物质间的_质量__比。(3)数：表示了反应物与生成物各物质间的微粒_数量__比。【活学活用】5．下图四位同学正在讨论某一个化学方程式表示的意义，他们所描述的化学方程式是(B)A．S＋O2SO2B．2H2＋O22H2OC．2CO＋O22CO2D．CH4＋2O2CO2＋2H2O, 正确书写化学方程式)【考点梳理】1．化学方程式的书写原则(1)以_客观事实__为基础。(2)遵守_质量守恒定律__。2．化学方程式的书写步骤(1)“写”：写出反应物和生成物的化学式。(2)“配”：配平，使反应物和生成物中同种原子数相等。(3)“注”：注明反应条件和生成物状态。(4)“等”：把反应物与生成物之间的短横线改成等号。【活学活用】6．(2022·北京)下列化学方程式书写正确的是(D)A．2P＋5O2P2O5B．Fe2O3＋3CO===2Fe＋3CO2C．H2O2H2↑＋O2↑D．NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑, 催化剂)【考点梳理】1．催化剂在化学反应中能_改变__其他物质的反应速率，其本身的_质量__和_化学性质11\n__在反应前后都没有改变。2．催化剂在化学变化中起_改变__(可加快亦可减慢)物质反应速率的作用，即通常所说的_催化__作用。【活学活用】7．下列对催化剂的描述正确的是(D)A．任何化学反应都需要催化剂B．催化剂在化学反应前后本身的质量发生了变化C．只有分解反应才需要催化剂D．催化剂可以使过氧化氢在较低温度下迅速分解放出氧气8．氮肥厂利用氮气和氢气在有铁存在的情况下合成氨。在此过程中铁的质量和化学性质都没有改变，则铁在合成氨过程中充当(C)A．反应物 B．生成物 C．催化剂 D．消毒剂,分类三 根据化学方程式进行计算), 根据化学方程式进行计算)【考点梳理】1．计算的步骤和格式(1)“设”：设出未知数。(2)“式”：正确写出_化学方程式__。(3)“量”：找出已知量和未知量的_质量__关系。(4)“比”：列出正确的_比例__式。(5)“求”：求出未知量。(6)“答”：简单写出答案。2．化学方程式的计算类型(1)由一种纯净的反应物(或生成物)的质量求生成物(或反应物)的质量。(2)含一定杂质(杂质不参加反应)的反应物或生成物的计算。(3)与化学式、溶液中溶质质量分数有关的综合计算。【活学活用】9．(2022·台州)为了节能减排，科学家发明了一种以某种镁硅酸盐矿石[主要成分Mg3Si2O5(OH)4]为原料的新型绿色水泥。全球镁硅酸盐储量丰富，新型绿色水泥不必担心原材料，推广潜力很大。新型绿色水泥与传统水泥对比如图。(1)传统水泥和绿色水泥的生产过程分别涉及以下反应：CaCO3CaO＋CO2↑11\nMg3Si2O5(OH)43MgO＋2SiO2＋2H2O↑以上两个反应都属于_分解反应__(填写基本反应类型)。(2)与传统水泥相比，每生产和使用1吨绿色水泥能够减少排放_0.6__吨二氧化碳。(3)传统水泥生产中，高温煅烧某种石灰石50吨，可产生二氧化碳多少吨？已知该石灰石中碳酸钙含量为80%，杂质不反应。解：石灰石中含CaCO3质量：50吨×80%＝40吨。设产生二氧化碳的质量为m。CaCO3CaO＋CO2↑1004440吨m＝m＝17.6吨答：产生二氧化碳的质量是17.6吨。11\n,专项一 质量守恒定律的应用)【重点提示】化学反应前后，质量总和相等的根本原因在于反应前后，原子的种类、数目、质量保持不变。【例1】实验室常用二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气，反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2X＋Cl2↑，其中X的化学式为( )A．H2O B．H2O2 C．HClO D．O2【点拨】本题考查质量守恒定律的具体应用，难度较小。根据质量守恒定律，化学反应前后各原子的种类和个数都不变，可以确定2X中应含有4个H原子、2个O原子，因此X的化学式为H2O。【答案】A1．(2022·台州)银制容器在空气中放置一段时间后表面会变黑，原因是银和空气中的微量硫化物等物质发生反应，其化学反应方程式为4Ag＋2H2S＋O2===2X＋2H2O，则X的化学式为(C)A．AgS B．Ag2O C．Ag2S D．Ag2O22．某有机物在空气中完全燃烧，生成CO2和H2O。根据质量守恒定律，下列判断错误的是(D)A．该有机物中一定含有C元素B．该有机物中一定含有H元素C．该有机物中可能含有O元素D．生成的CO2和H2O的质量之和一定等于参加反应的有机物的质量,专项二 化学方程式的意义)【重点提示】在化学方程式中，反应物、生成物的质量是成正比例的量的关系，根据这一特点，可以求反应物的质量比等。【例2】在反应2A＋B===3C＋D中，A和B的相对分子质量之比为5∶1，已知20gA与一定量B恰好完全反应，生成5gD，则在此反应中B和C的质量比为( )A．4∶19B．3∶5C．1∶3D．2∶17【点拨】根据题意可以得到的信息有：(1)化学反应方程式；(2)反应物A的质量为20g，生成物D的质量为5g；(3)A和B的相对分子质量之比为5∶1；(4)题目的要求是确定在此反应中B和C的质量比。要求在此反应中B和C的质量比，必须知道B、C的质量。根据方程式2A＋B===3C＋D和A、B的相对分子质量之比为5∶1，可以确定反应物A、B的质量比为(5×2)∶1＝10∶1，所以，参加反应的B的质量为2g。再由质量守恒定律求出生成物C的质量为17g，在此反应中B和C的质量比为2∶17。【答案】D3．在一个密闭容器中放入W、G、H、P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：物质WGHP反应前质量/g181232反应后质量/g待测2621211\n关于此反应的认识不正确的是(A)A．物质H一定是该反应的催化剂B．该反应一定是化合反应C．在反应物和生成物中，G、P的质量比为5∶4D．待测值为13,专项三 根据化学方程式进行计算)【重点提示】根据化学方程式计算的常见题型有：①有关纯净物的化学方程式的计算(求反应物或生成物的简单计算)；②含杂质(杂质不参加反应)的计算。化学方程式反映的是纯净物间的质量关系，若遇到不纯物时，应先把不纯物的质量换算成纯净物的质量。纯物质的质量＝不纯物质的质量×纯度＝不纯物质的质量×(1－杂质的质量分数)；③与溶液相关的方程式计算。【例3】湿法冶金是我国古代劳动人民智慧的结晶。若向ag含杂质的铁粉中(假设杂质不溶于水，也不与其他物质反应)加入160g溶质的质量分数为10%的硫酸铜溶液，恰好完全反应后，过滤得到6.8g干燥固体，同时得到一种不饱和溶液(滤液损失忽略不计)。请回答下列问题：(1)写出上述反应的化学方程式：________________________________________________________________________；(2)根据硫酸铜质量列出求解样品中铁的质量(x)的比例式：_______；(3)a的数值为_______；(4)若向反应后的滤液中加入40.8g水，则所得溶液中溶质的质量分数为_______；(5)工业上若要得到120t上述铁粉，需要含杂质(杂质不含铁元素)20%的赤铁矿的质量是_______。【点拨】本题考查化学方程式与溶液的综合计算。首先要明确6.8g干燥固体是生成的铜和原来铁粉中杂质的质量之和。根据题给信息可知，与铁粉反应的硫酸铜质量为160g×10%＝16g，根据Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，计算参加反应的铁和生成铜的质量。解：(2)设参加反应的铁的质量为x，同时生成铜的质量为y，生成硫酸亚铁的质量为z。Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO45616064152x16gyz＝，解得x＝5.6g，＝，解得z＝15.2g，＝，解得y＝6.4g。(3)a的值为5.6g＋(6.8g－6.4g)＝6.0g。(4)所得溶液中溶质的质量分数为：[15.2g÷(5.6g＋160g－6.4g＋40.8g)]×100%＝7.6%。(5)设需要赤铁矿的质量为m，根据铁元素质量守恒得：m×(1－20%)××100%＝120t××100%11\n解得m＝200t。【答案】(1)Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4 (2)＝ (3)6.0 (4)7.6% (5)200t4．(2022·温州)小明在老师的指导下测一瓶稀盐酸的溶质质量分数，具体步骤如下：步骤一：配制溶质质量分数为1%的氢氧化钠溶液。步骤二：向20g待测稀盐酸中逐滴滴入上述氢氧化钠溶液，并使用pH计记录溶液的pH变化情况，绘制图像如图。(1)在步骤一中需要用到的玻璃仪器有_玻璃棒、烧杯、量筒、胶头滴管__。(写出两种)(2)已知发生反应的化学方程式为NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，请结合图中曲线，计算该稀盐酸的溶质质量分数。(结果精确到0.01%)(3)在稀盐酸中逐渐滴入氢氧化钠溶液的过程中，当溶液的pH达到2时，溶液中的溶质有_NaCl、HCl__。(用化学式表示)解：(2)据图可知，与20g盐酸恰好完全反应，消耗氢氧化钠溶液的质量为8g。设与8g1%氢氧化钠完全反应消耗HCl的质量为x。NaOH＋HCl===NaCl＋H2O4036.58g×1%x＝，x＝0.073g。盐酸的溶质质量分数为×100%≈0.37%。答：该盐酸的溶质质量分数为0.37%。, 探究 质量守恒定律)【例1】请回忆你学习过的“质量守恒定律”的实验探究，并按要求完成实验方案一和实验方案二。(下表中“实验结论分析”填“＝”“＞”或“＜”)实验方案方案一方案二11\n反应现象铁钉表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色变成浅绿色____________________________反应前的总质量 m1n1反应后的总质量 m2n2实验结论分析 m1_______m2n1_______n2将两个实验结果进行讨论对比时，有同学分析：有一个方案观察到天平不平衡，是因为___________，因此不能说质量不守恒。在反应物不变的前提下，要使天平平衡，你对该方案的改进措施是___________。【点拨】在探究质量守恒定律时，如果反应过程中有气体参加或生成，会使测定的数据不准确，因此应在密封装置中进行实验。【答案】粉末消失，有气泡产生 ＝ ＞ 碳酸钾粉末与硫酸反应产生的气体逸出 使反应在密闭容器中进行1．小明同学在做家庭实验时，不小心将过氧化氢溶液溅到妈妈刚刚切好的土豆丝上，发现土豆丝上立即冒气泡，激发了小明的探究欲望，请你参与小明的探究。【猜想】土豆丝可作过氧化氢分解的催化剂。【实验】设计并完成下表所示的探究实验：实验操作实验现象实验结论或总结结论总结实验一取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，伸入带火星的木条有气泡产生，木条不复燃过氧化氢分解产生氧气，但是__反应速率慢__实验二向盛水的试管中加入二氧化锰，伸入带火星的木条没有明显现象二氧化锰加入水中不产生氧气实验三取5mL5%的过氧化氢溶液于试管中，加入土豆丝，伸入带火星的木条_迅速产生大量气泡，带火星的木条复燃__土豆丝能加快过氧化氢的分解土豆丝可作过氧化氢分解的催化剂(1)请你帮小明同学填写上表中未填完的空格。(2)在小明的探究实验中，“实验一”和“实验二”起的作用是_对比或对照__。【反思】小英同学认为仅由上述实验还不能完全得出表内的“总结”，她补充设计了两个方面的探究实验，最终完全证明猜想是正确的：第一方面的实验操作中包含了两次称量，其目的是_证明土豆丝在反应前后质量不变__；第二方面的实验是利用“实验三”反应后试管内的剩余物继续实验。倾倒掉反应后的液体，向剩余的固体中重新加入过氧化氢溶液，有大量气泡产生，说明土豆丝_在反应前后化学性质不变__。11\n【常见误区】1．质量守恒定律中强调“参加”，没有参加反应或反应剩余物质的质量不能计算在内。2．有气体参加反应或者有气体生成时，该反应必须在密闭的容器内进行，才能验证质量守恒定律。3．各物质之间的质量比等于物质的相对分子质量与化学式前面的化学计量数的乘积之比。4．根据化学方程式进行计算要注意：①方程式必须配平；②计算有关物质的质量比时要乘以前面的系数；③单位必须统一；④如果是不纯物必须换算成纯物质的质量代入计算。5．催化剂只改变化学反应的速率，不影响生成物的质量。生成物的质量由反应物的质量决定。【例2】煅烧石灰石可制得氧化钙(假设石灰石中的杂质不参与反应，且不含钙、碳元素)。测得煅烧后剩余固体中钙元素与碳元素的质量比为20∶3，则已分解的碳酸钙占原碳酸钙的质量分数为( ) A．40%B．60%C．30%D．50%【错解】此题易错选A。【点拨】本题考查化学计算。假如碳酸钙煅烧后剩余固体中钙元素的质量为20g，碳元素的质量为3g，根据质量守恒定律可知，剩余固体中碳元素的质量就是剩余碳酸钙中碳元素的质量，剩余固体中钙元素的质量就是碳酸钙中钙元素的质量。解：设煅烧后剩余固体中含碳酸钙质量为x，则依如下关系式：CaCO3～C10012x3g＝，解得x＝25g。再设原石灰石样品中含碳酸钙质量为y，则依如下关系式：CaCO3～Ca10040y20g＝，解得y＝50g。则已分解的碳酸钙占原碳酸钙的质量分数为：×100%＝50%。【答案】D2．现有10gA和足量的B混合加热，A与B发生化学反应，10gA完全反应后生成8gC和4gD，则参加反应的A与B的质量比是( A )A．5∶1 B．4∶1 C．2∶1 D．1∶111\n________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________11
