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第五单元 化学方程式
课题 1 质量守恒定律
质量守恒定律
在一定条件下，反应物发生了化学反应生成新的物质，如镁条燃烧生成氧化镁，水电解产生氢气和氧气。那么反应物与生成物的质量之间究竞存在着什么关系呢？化学家从很早便开始关注这个问题。
1774 年，拉瓦锡用精确的定量实验研究了氧化汞的分解和合成反应中各物质质量之间的变化关系。他将45.0份质量的氧化求加热分解，恰好得到了 41.5份质量的汞和 3.5份质量的氧气，反应前后各物质的质量总和没有改变。这难道是巧合吗？
质量守恒定律
探究
当物质发生化学反应生成新物质时，反应物的质量总和与生成物的质量总和相比较。存在什么关系？根据以下实验方案分组进行实验，并将实验结果填入表中。请你在实验中观察和探究以下问题，并结合实验条件思考和作出分析：
（ 1 ）反应物和生成物的状态及其他变化；
（ 2 ）实验中观察到的质量变化情况。
方案一在底部铺有细沙的锥形瓶中，放入一小推干燥的红磷。在锥形瓶口的橡胶塞上安装一根玻璃管。在其上端系牢一个小气球，并
探究
使玻璃管下端能与红磷接触。将锥形瓶和玻璃管放在托盘天平上用坛码平衡，记录所称的质量 m1 。然后取下锥形瓶，将橡胶塞上的玻璃管放到酒精灯火焰上灼烧至红热后，迅速用橡胶塞将锥形瓶塞紧，并将红磷引燃。待锥形瓶冷却后，重新放到托盘天平上，记录所称的质景m2。
探究
磷 + 氧气 五氧化二磷
点燃
(P) (O2) （P2O5)
红磷燃烧前后质量测定红磷燃烧前后质量测定
探究
铁与硫酸铜的反应可表示如下:
铁钉与硫酸铜溶液反应前后质量的测定
铁 + 硫酸铜 铜 ＋ 硫酸亚铁
(Fe) (CuSO4) (Cu) (FeSO4)
探究
方案二在锥形瓶中加入适量稀碗酸钢溶液，塞好橡胶塞。将几根铁钉用砂纸打磨干净，将盛有硫酸钢溶液的锥形瓶和铁钉一起放在托盘天平上称量，记录所称的质量 m1 。将铁钉浸到硫酸铜溶液中，观察实验现象。待反应一段时间后溶液颜色改变时，将盛有碗酸铜溶液和铁钉的锥形瓶放在托盘天平上称量，记录所称的质量m2。比较反应前后的质量。
铁钉与硫酸铜反应
探究
讨论：分析两个方案的实验结果，你能得到什么结论
大量实验证明，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。这个规律就叫做质量守恒定律。
试验方案 方案一 方案二
实验现象
反应前总质量（m1）
反应前总质量（m2）
分析
把盛有盐酸的小试管小心地故入装有碳酸纳粉末的小烧杯中，将小烧杯放在托盘天平上用砝码平衡。取下小烧杯并将其倾斜，使小试管中的盐酸进入小烧杯中，观察现象。反应进行一段时问后，再把小烧杯放回托盘天平上，天平是否仍然平衡
盐酸与碳酸钠粉末反应前后质量
实验5-1
实验5-2
点燃
镁 + 氧气 氧化镁
(Mg) (O2) (MgO)
取一根用砂纸打磨干净的长镁条和一个石棉网，将它们一起救在托盘天平上称量，记录所称的质量。在石棉网上方将镁条点燃。规格现象。将镁条烧后的产物与石棉网一起放在托盘天平上称量，比较反应前后的质量。
讨论
1. 实验 5-1和实验 5-2中第二次称量的结果与你的预计是否一致？为什么会出现这样的实验结果
2. 以氢气在氧气中燃烧生成水（如图）为例，分析化学反应中分子、原子的种类、数目和质量的变化情况，并由此说明化学反应为什么一定符合质量守恒定律。
氢气与氧气反应生成水原子示意图
为什么物质在发生化学反应前后，各物质的质量总和相等呢？这是因为化学反应的过程，就是参加反应的各物质（反应物）的原子重新组合而生成其他物质（生成物）的过程。在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有改变。
质量守恒定律
化学方程式
学习化学，常常需描述各种物质之间的反应，如何简便地表示化学反应呢？我们已经知道，木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳的反应可以用文字表示为:
碳 + 氧气 二氧化碳
反应物
生成物
”生成“
点燃
“反应条件”
”和“
化学方程式
用文字表示化学反应书写起来很麻烦，化学家用化学式等国际通用的化学语言来表示反应物和生成物的组成，以及各物质间的量的关系。
例如，木炭在氧气中燃烧生成二氧化碳的反应可表示为:
C + O2 CO2
═══
点燃
化学方程式
这种用化学式来表示化学反应的式子,叫做化学方程式。这个式子不仅表明了反应物、生成物和反应条件，同时，通过相对分子质量（或相对原子质量）还可以表示各物质之间的质量关系，即各物质之间的质量比。
C + O2 CO2
═══
点燃
12 : 2*16 : 12+2*16
12 : 32 : 44
化学方程式
这就是说：碳与氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳；每 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。化学方程式能提供很多有关反应的信息，能将反应中的反应物、生成物及各种粒子的相对数量关系（即化学反应的“质”与“量”的关系）清楚地表示出来。
化学方程式
从物质种类、质量和反应条件等方面考虑，下列反应的化学方程式能提供给你哪些信息？
1. 硫在氧气中燃烧的反应:
S+O2 SO 2
2. 铁与硫酸铜溶液的反应:
Fe+ CuSO4 Cu+ FeSO4
点燃
═══
═══
化学方程式
3. 铜丝表面的氧化铜与氢气在加热条件下反应：
CuO +H2 Cu+ H2O
点燃
═══
学习目标
质量守恒定律
化学反应中质量守恒的原因
化学方程式
质量守恒定律
1. 实验探究质量守恒定律
(1) 化学反应原理
① 白磷在密闭的容器内燃烧，生成固体五氧化二磷。反应前后物质的总质量不变。由此证明质量守恒定律的正确性。
② 铁和硫酸铜溶液反应，生成铜和硫酸亚铁，反应前后，物质的总质量不变。
(2) 实验仪器
天平、砝码、锥形瓶、小烧杯、玻璃管、单孔橡皮塞、小气球、酒
精灯等。实验药品：白磷、铁钉（或铁丝）硫酸铜溶液等。
(3) 探究方案
① 取出天平，调平衡，待用。
取一块白磷，放入盛水的培养皿中，在水下用小刀切下一粒绿豆大小的白磷，用滤纸吸干表面的水，放入锥形瓶中。（为防止白磷燃烧时，灼裂锥形瓶，可以在瓶底事先放人少量的细砂。）将盛白磷
质量守恒定律
的锥形瓶、绑有小气球的玻璃管一起放在天平的左盘中，在右盘添加砝码，并移动游码，使天平平衡。如图所示。
②取出锥形瓶及导管，将橡皮塞上的玻璃管放在酒精灯的火焰上灼烧至红热后，迅速用橡皮塞将锥形瓶塞紧，并将白磷引燃。可见白磷燃烧，产生浓厚的白烟。待锥形瓶冷却，白烟沉降后，重新放到托盘天平上，观察天平仍然平衡。
质量守恒定律
③ 在100 mL烧杯中加入约 30 mL稀硫酸铜溶液，将几根打磨光亮的铁钉和盛硫酸铜溶液的烧杯一起放在天硫酸铜平上称量，读出读数，记录。如图所示。
质量守恒定律
④ 将铁钉浸泡在硫酸铜溶液中，可观察到铁钉表面铁钉析出一层紫红色的物质，溶液颜色逐渐变浅。如果时间足够长，可看到溶液的颜色由蓝色变浅绿色。将反应后烧杯和内容物放到天平上再次称量，读出读数，记录。将两次称量的结果加以比较，质量相等。
质量守恒定律
2. 质量守恒定律
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，这个规律就叫做质量守恒定律，也可以描述为反应前后物质质量总和不变。
质量守恒定律
例题1：下列说法正确的是（ ）
A. 任何化学反应均遵循质量守恒定律
B. 镁带燃烧，质量增加，不符合质量守恒定律
C. 蜡烛燃烧，质量减少，不符合质量守恒定律
D. 根据质量守恒定律，2g 氢气与8g 氧气反应生成水
例题精选
A
【解析】化学变化是反应物分子分解成的原子进行重新结合的过程，该过程中原子种类，个数都不变，因此，任何化学反应均遵循质量守恒定律；故A 正确；镁带燃烧是镁与氧气反应生成氧化镁，根据质量守恒定律，生成物氧化镁的质量等于参加反应镁与氧气的质量和，因此质量增加，这正是质量守恒的结果，故 B不正确；蜡烛燃烧是蜡烛与氧气反应生成了二氧化碳和水扩散到空气中，由于生成物不易察觉而感觉质量减少，这也是质量守恒的结果，故 C不正确；根据氢气与氧气反应的化学方程式，可知反应中氢气与氧气质量比为1:8，8g氧气只能支持 1g氢气燃烧，反应后生成 9g 水，而不是10g水，因此该说法违背了质量守恒定律；故 D不正确。故选答案A。
例题精选
例题2：如图所示，下列实验能用于证明质量守恒定律的（ ）
例题精选
AB
例题精选
【解析】密闭容器，白磷燃烧反应物没有逸出，能用于证明质量守恒定律，故 A正确；硫酸钠溶液与氯化钡溶液反应，生成的沉淀仍在容器中，能用于证明质量守恒定律，故 B正确；整个装置为密闭容器，生成的气体没有逸出，但生成氢气密度小，受到浮力的作用可能影响实验结果，故不能用于证明质量守恒定律，故 C错误；没有密闭容器，生成的二氧化碳气体逸出，不能用于证明质量守恒定律，故 D错误。故选答案AB。
化学反应中质量守恒的原因
1. 化学反应的实质
化学反应的过程，就是参加反应的各物质的原子重新组合而生成其他物质的过程。由分子构成的物质在化学反应中的变化过程为：分子分裂成原子，原子再重新组合成分子，分子再聚集成新物质。
2. 质量守恒的原因
在化学反应前后原子的种类没有改变，原子的数目没有增减，原子的质量也没有改变，所以化学反应前后各物质的质量总和必然相等。
例题3：化学反应遵守质量守恒定律的原因在于反应前后 （ ）
A.物质的种类没有改变
B.分子的种类没有改变
C.原子的种类，数目和质量都没有改变
D.分子的数目没有改变
D
【解析】如果物质种类没有改变的话,就不能是化学变化了, 所以物质的种类一定变,故A错误;如果分子的种类没有改变的话,也不属于化学变化了,所以分子的种类也一定变;故B错误;化学反应前后五个不变:原子的种类,数目、质量、元素种类、物质总质量,所以C是正确的;分子的数目可能变,可能不变,所以D是错的。故选答案D。
化学反应中质量守恒的原因
例题4：如图所示是某反应的示意图，请回答下列问题:
（1）图示中属于单质分子的有____种；
（2）该反应的基本反应类型为____；
（3）化学反应遵守质量守恒定律的原因是反应前后____ 种类和数目不变。
2
化合反应
原子
化学反应中质量守恒的原因
【解析】（1）由物质的微观构成可知，两种反应物的分子都是由同种的原子构成，都属于单质。所以，属于单质分子的有2种；（2） 由反应的微观示意图可知，反应物是两种，生成物是一种，该反应属于化合反应；（3）对比反应微粒的构成及变化可知，反应前后原子种类和数目不变，这是化学反应遵守质量守恒定律的原因。
化学反应中质量守恒的原因
1. 概念
化学方程式是用化学式表示化学反应的式子。
2. 化学方程式表示的意义
（1）质的方面
表明反应物、生成物和反应条件。
（2）量的方面
表明反应物和生成物之间的质量关系。
化学方程式
化学方程式
（3）粒子方面
反应物与生成物之间的粒子数量比。
3. 化学方程式的读法（以C+O2 ═══ CO2为例）
（1）物质读法
上式读作“碳和氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳。”这种读法说明了化学反应中物质的变化。
（2）数量读法
点燃
化学方程式
上式读作“每12份质量的碳和32份质量的氧气完全反应,生成44份质量的二氧化碳。”这种读法表明了化学反应中物质的数量关系。
（3）粒子读法
上式读作“每1个碳原子和一个氧分子反应,生成一个二氧化碳分子。”这种读法揭示了化学反应中结构粒子的变化，并反映出粒子个数的比例关系。
例题5：锂电池是一种新型的高能电池。某种锂电池的总反应式可表示为:Li + MnO2 ═══ LiMnO2，下列说法正确的是 （ ）
A. MnO2在该反应中作为催化剂
B. 该反应属于置换反应
C. 该反应发生了能量转化
D. 反应前后锂元素的化合价不变
C
化学方程式
【解析】在反应中MnO2 是反应物，不是催化剂，故 A错误；该反应由两种物质生成了一种物质，属于化合反应，故 B错误；锂电池是一种新型的高能电池，将化学能转化为电能，发生了能量转化，故 C正确；反应前，锂单质中锂元素的化合价为零，反应后LiMnO2 ，中锂元素的化合价为＋1价，故D错误。故选答案C。
化学方程式
化学方程式
例题6：有关C+O2═══CO2的反应说法正确的是( )
碳加氧气点燃等于二氧化碳
一个碳原子和一个氧气分子在点燃条件下反应生成二氧化碳
一份质量的碳和一份质量的氧气在点燃条件下反应生成一份质量的二氧化碳
碳和氧气在点燃条件下反应生成二氧化碳
A.
B.
C.
D.
D
点燃
化学方程式
【解析】化学方程式中“+”“ ” 不能读作“加”“等于”应读作“和”“生成”，故 A 错；每一个碳原子和一个氧分子化合生成“一个二氧化碳分子”，而不是二氧化碳；故 B错；应是每 12份质量的碳和32份质量的氧气完全反应能生成44份质量的二氧化碳，故 C错；在点燃的条件下,碳和氧气反应生成二氧化碳，说法正确，故D对。故选答案D。
═══
知识小结
一、质量守恒定律
1. 质量守恒定律的内容
2. 质量守恒定律的实质
二、化学方程式
1. 意义
2. 读法

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