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五、质量守恒定律和化学方程式
(一)质量守恒定律
1.内容:
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.解释:
由于化学反应的过程,实际上就是参加反应的各物质的原子重新组合生成其他物质的过程,因此在反应的前后,原子的种类没有改变,原子的个数没有增减,原子的质量也没有改变,所以物质的总质量、元素的种类和质量在反应前后均保持不变。
【拓展】化学反应前后各元素的种类、质量均不变。
3.化学反应前后:
(1)一定不变宏观:反应物、生成物的总质量不变;元素的种类、质量不变。
微观:原子的种类、数目、质量不变。
(2)一定改变宏观:物质的种类一定改变。
微观:分子的种类一定改变。
(3)可能改变:分子总数可能改变,也可能不改变。
4.应用:
(1)解释有关化学反应中物质的质量变化。
(2)确定某物质的组成或化学式。
(3)求算化学反应中某种物质或元素的质量。
(4)判断化学反应的类型。
注意:①在化学反应前后,物质的总体积不一定不变;
②在化学反应前后,分子的种类会发生改变,分子的个数不一定相等;
③质量守恒定律的应用对象是化学变化,对于物理变化,不能用质量守恒定律解释。
(二)化学方程式速记
类型一:气体制取
(1)过氧化氢分解制氧气:2H2O22H2O+O2↑
现象:有气泡产生;反应类型:分解反应。
(2)高锰酸钾分解制氧气:2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
现象:有气泡产生;反应类型:分解反应。
(3)实验室用大理石(或石灰石)与稀盐酸反应制二氧化碳:CaCO3+2HCl=== CaCl2+H2O+CO2↑
现象:有气泡产生;反应类型:复分解反应。
类型二:有氧气参与的反应
1.金属单质与氧气反应:
(1)铁丝在氧气中燃烧:3Fe+2O2Fe3O4
现象:剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体;反应类型:化合反应。
(2)镁条在氧气中燃烧:2Mg+O22MgO
现象:剧烈燃烧,发出耀眼的白光;反应类型:化合反应。
(3)铜在氧气中加热:2Cu+O22CuO
现象:红色物质变黑;反应类型:化合反应。
(4)铝在常温下与氧气反应(铝制品耐腐蚀的原因):4Al+3O2===2Al2O3　反应类型:化合反应。
2.非金属单质与氧气反应:
(1)碳在氧气中充分、不充分燃烧:C+O2CO2、2C+O22CO;反应类型:化合反应。
(2)红(白)磷在空气中燃烧:4P+5O22P2O5
现象:产生大量的白烟;反应类型:化合反应。
(3)硫在氧气中燃烧:S+O2SO2
现象:产生明亮的蓝紫色火焰,生成有刺激性气味的气体;反应类型:化合反应。
(4)氢气燃烧:2H2+O22H2O
现象:产生淡蓝色火焰;反应类型:化合反应。
3.化合物与氧气反应:
(1)一氧化碳在氧气中完全燃烧:2CO+O22CO2
现象:产生蓝色火焰;反应类型:化合反应。
(2)甲烷在氧气中完全燃烧:CH4+2O2CO2+2H2O
现象:产生淡蓝色火焰。
(3)乙醇在氧气中完全燃烧:C2H5OH+3O22CO2+3H2O
现象:产生淡蓝色火焰。
类型三:有二氧化碳参与的反应
(1)二氧化碳使澄清石灰水变浑浊(检验二氧化碳):CO2+Ca(OH)2===CaCO3↓+H2O
(2)二氧化碳与氢氧化钠溶液反应(吸收二氧化碳):CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O
(3)二氧化碳与水反应:CO2+H2OH2CO3
(4)碳高温还原二氧化碳:CO2+C2CO
现象:黑色固体逐渐减少;反应类型:化合反应。
类型四:金属冶炼
(1)一氧化碳还原氧化铁(赤铁矿的主要成分):
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
现象:红色粉末变黑。
(2)一氧化碳还原氧化铜:CO+CuOCu+CO2
现象:黑色固体变红。
(3)木炭高温还原氧化铜:C+2CuO2Cu+CO2↑
现象:黑色固体变红;反应类型:置换反应。
(4)3C+2Fe2O34Fe+3CO2↑　现象:有能使澄清的石灰水变浑浊的气体生成;反应类型:置换反应。
(5)Fe3O4+4CO3Fe+4CO2　现象:有能使澄清石灰水变浑浊的气体生成。
类型五:金属与酸反应
通式:活泼金属单质+酸→盐+H2↑
(1)锌与稀硫酸反应:Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑　有气泡产生;反应类型:置换反应。
(2)镁与稀盐酸反应:Mg+2HCl===MgCl2+H2↑　有气泡产生;反应类型:置换反应。
(3)铁与稀盐酸反应:Fe+2HCl===FeCl2+H2↑
现象:产生气泡,溶液变为浅绿色;反应类型:置换反应。
(4)锌和稀盐酸反应:Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑　有气泡产生;反应类型:置换反应。
(5)铝和稀盐酸反应:2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑　有气泡产生;反应类型:置换反应。
类型六:金属与盐溶液反应
通式:金属单质+盐→新盐+新的金属单质。
(1)铁与硫酸铜反应:Fe+CuSO4===Cu+FeSO4
现象:有红色物质析出,溶液由蓝色变为浅绿色;反应类型:置换反应。
(2)铝与硫酸铜反应:2Al+3CuSO4===Al2(SO4)3+3Cu
现象:有红色物质析出,溶液由蓝色变为无色;反应类型:置换反应。
(3)铜与硝酸银溶液反应:Cu+2AgNO3===2Ag+Cu(NO3)2
现象:铜的表面附着着银白色固体,溶液由无色变成蓝色;反应类型:置换反应。
类型七:经典的复分解反应
1.金属氧化物与酸反应:
通式:金属氧化物+酸→盐+H2O
(1)氧化铁与稀盐酸反应(除铁锈):Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O
现象:红色固体逐渐减少,溶液由无色变为黄色。
(2)氧化铜与稀硫酸反应:CuO+H2SO4===CuSO4+H2O
现象:黑色固体逐渐减少,溶液由无色变为蓝色。
2.酸与碱反应:
通式:酸+碱→盐+H2O
(1)氢氧化钠与稀盐酸反应:NaOH+HCl===NaCl+H2O
(2)氢氧化钠与稀硫酸反应:2NaOH+H2SO4===Na2SO4+2H2O
(3)盐酸和氢氧化钙反应:2HCl+Ca(OH)2===CaCl2+2H2O
(4)氢氧化铝药物治疗胃酸过多:3HCl+Al(OH)3===AlCl3+3H2O
(5)Fe(OH)3+3HCl===FeCl3+3H2O　现象:红褐色絮状沉淀溶解,形成黄色的溶液。
(6)Cu(OH)2+2HCl===CuCl2+2H2O　现象:蓝色沉淀溶解,形成蓝色的溶液。
3.酸与盐反应:
通式:酸+盐→新酸+新盐
(1)稀盐酸与碳酸钠反应(检验氢氧化钠是否变质):2HCl+Na2CO3===2NaCl+H2O
+CO2↑
现象:有气泡产生。
(2)稀盐酸与硝酸银反应(检验Cl-):HCl+AgNO3===AgCl↓+HNO3
现象:生成白色沉淀。
(3)稀硫酸与氯化钡反应(检验S):H2SO4+BaCl2===BaSO4↓+2HCl
现象:生成白色沉淀。
(4)碳酸氢钠与稀盐酸反应:NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑
现象:有气泡生成。
4.碱与盐反应:
通式:碱+盐→新碱+新盐
(1)氢氧化钠与硫酸铜反应:2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4
现象:有蓝色沉淀生成。
(2)氢氧化钙(熟石灰)与碳酸钠(纯碱)反应:Ca(OH)2+Na2CO3===2NaOH+CaCO3↓
现象:有白色沉淀生成。
(3)氢氧化钠与氯化铁反应:3NaOH+FeCl3===Fe(OH)3↓+3NaCl
现象:产生红褐色沉淀。
5.盐与盐:
通式:盐+盐→新盐+新盐(生成的新盐至少有一种是沉淀)
(1)碳酸钠与氯化钙反应:Na2CO3+CaCl2===CaCO3↓+2NaCl
现象:有白色沉淀产生。
(2)碳酸钠与氯化钡反应:Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl
现象:有白色沉淀产生。
(3)氯化钠与硝酸银反应(检验Cl-):NaCl+AgNO3===AgCl↓+NaNO3
现象:有白色沉淀产生。
(4)硫酸钠和氯化钡反应:Na2SO4+BaCl2===BaSO4↓+2NaCl
现象:有白色沉淀生成。

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