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(共55张PPT)
考点16　化学反应的定量关系
知识梳理 夯基础
知识点1质量守恒定律
定义 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
化学反应前后的“两变”“六不变”“两可能变” 两变 宏观 ____________的种类一定改变
微观 ____________的种类一定改变
六不变 宏观 元素的____________不变;元素的____________不变;物质的____________不变
微观 原子的____________不变;原子的____________不变;原子的____________不变
两可能变 宏观 元素的化合价可能改变
微观 分子的个数可能改变
物质
分子
种类
质量
总质量
种类
个数
质量
温馨提示 (1)质量守恒定律描述的对象是化学变化,物理变化不能用质量守恒定律解释。
(2)质量守恒定律强调的是“质量守恒”,并不包括其他方面(如体积)的守恒。
(3)“参加反应的”是指真正参与了反应的那一部分物质的质量,反应物中剩余部分不应计算在内。
(4)质量总和:很多化学反应有气体或沉淀生成,因此“各物质质量”,包括“固、液、气”三种状态的物质。
知识点2化学方程式
概念 用化学式表示化学反应的式子
书写原则 (1)必须以客观事实为依据,不能凭空臆造事实上不存在的物质和化学反应; (2)遵守质量守恒定律,使等号两边各原子的种类、数目必须相等
意义与读法(以2H2O 2H2↑+O2↑为例) 宏观 方面 意义 表示反应物、生成物和____________
读法 水在通电的条件下生成氢气和氧气
微观 方面 意义 表示反应物和生成物之间的____________________
读法 每2个水分子在通电的条件下分解生成2个氢气分子和1个氧气分子
质量 方面 意义 表示各物质之间的质量关系,即各物质的　　　
读法 每36份质量的水通电分解生成4份质量的氢气和32份质量的氧气
反应条件
粒子的个数比
质量比
书写步骤 一写:根据反应事实,正确写出反应物和生成物的化学式,在反应物和生成物之间画一条短线,并在短线上写上反应需要的条件,如加热、点燃、催化剂等;
二配:配平化学方程式,即在各物质的化学式前配上合适的化学计量数,再将短线改成等号;
三注:注明生成物的状态(如果生成物中有气体,在气体物质的化学式右边要标注“↑”;对于溶液中的反应,如果生成物中有固体,在固体物质的化学式右边要标注“↓”)
四查:一查化学式是否正确,二查反应条件是否正确标注,三查是否配平,四查生成物状态是否正确标注
温馨提示 (1)化学方程式中的“+”不读“加”,而读“和”;“══”不读“等于”,而读“生成”。
(2)若反应物和生成物中都有气体,则生成的气体化学式后面不需要注“↑”;同样,若反应物和生成物中都有固体,则生成的固体化学式后面也并不需要注“↓”。
知识点3根据化学方程式的计算
计算依据 根据质量守恒定律,化学反应中各物质的质量成比例
计算步骤 (1)设:设未知数——未知数不带单位,反应物一般“设参加反应的×××的质量为x”;生成物一般“设生成×××的质量为x(或y等)”。
(2)写:写出反应的化学方程式。
(3)找:找出比例关系,写出相关物质的化学计量数与相对质量的乘积,以及已知量、未知量。
(4)列:列比例式,求解。
(5)答:简明地写出答案
温馨提示 (1)化学方程式是纯净物之间发生的反应,因此已知量一定是纯净物的质量,如果题目提供的是一种混合物的质量,一定不能直接代入,要通过换算或利用质量守恒定律求出一种纯净物的质量,作为解题的突破口。
(2)质量守恒定律是物质之间的质量关系,如果题目提供的已知量是体积,要换算成质量,换算公式:质量=体积×密度。
判断下列说法的正误(正确的画“√”,不正确的画“×”)
1.高锰酸钾受热分解后质量变小,因此不遵守质量守恒定律。(　　)
2.水结成冰质量不变,遵守质量守恒定律。(　　)
3.4 g碳和8 g氧气充分反应生成12 g二氧化碳。(　　)
4.Fe和CuSO4溶液充分反应后,溶液质量减少。(　　)
5.“点石成金”不可能实现,是因为化学反应不会生成新的元素。(　　)
6.化学反应前后,分子和原子的种类、数量、质量都不变。(　　)
7.验证质量守恒定律时,有气体参加或有气体生成的实验,一定要在密闭容器中进行,否则会得出错误的结论。(　　)
×
×
×
√
√
×
√
8.铁丝燃烧的化学方程式:4Fe+3O22Fe2O3。(　　)
9.水通电分解的化学方程式:2H2O 2H2+O2。(　　)
10.某物质R在氧气中燃烧生成二氧化碳和水,则R中一定含有C、H、O三种元素。(　　)
×
×
×
考点过关 提能力
考点1质量守恒定律的应用(6年6考)
考向1　质量守恒定律的验证
【例1-1】 红磷燃烧验证质量守恒定律的实验装置如图。下列说法不正确的是(　　)
A.31 g P与32 g O2充分反应,生成63 g P2O5
B.红磷燃烧产生大量白烟
C.实验中气球先变大后变瘪
D.红磷不过量,实验一样能成功
A
[解析]设与32 g O2充分反应消耗P的质量为x,生成P2O5的质量为y。
4P　+　5O2 2P2O5
124　　160　　　284
x 　 　32 g　　　y
x=24.8 g　y=56.8 g
31 g P与32 g O2充分反应,消耗24.8 g的P,生成56.8 g的P2O5,故A错误;红磷燃烧产生大量白烟,故B正确;红磷燃烧温度升高,导致气球膨胀,反应后冷却至室温后,由于锥形瓶中的氧气被消耗,压强减小,气球变瘪,所以实验中气球先变大后变瘪,故C正确;只要是化学反应,在密闭容器内均能验证质量守恒定律,所以红磷不过量,实验一样能成功,故D正确。故选A。
考向2　质量守恒定律的微观应用
【例1-2】 中国计划在2060年实现“碳中和”,彰显了大国担当。资源化利用是实现“碳中和”的重要途径。下图是CO2和H2转化为甲醇(CH3OH)的微观示意图,关于该反应的说法错误的是(　　)
A.该反应体系中共有4种化合物
B.该反应体现了无机物在一定条件下可以转化为有机物
C.参加反应的CO2、H2分子个数比为1∶3
D.参加反应的CO2与H2的总质量等于生成的CH3OH与H2O的总质量
A
考向2　质量守恒定律的微观应用
【例1-2】 中国计划在2060年实现“碳中和”,彰显了大国担当。资源化利用是实现“碳中和”的重要途径。下图是CO2和H2转化为甲醇(CH3OH)的微观示意图,关于该反应的说法错误的是(　　)
A.该反应体系中共有4种化合物
B.该反应体现了无机物在一定条件下可以转化为有机物
C.参加反应的CO2、H2分子个数比为1∶3
D.参加反应的CO2与H2的总质量等于生成的CH3OH与H2O的总质量
A
[解析]由图可知,氢气与二氧化碳在一定条件下反应生成甲醇和水,该反应的化学方程式为3H2+CO2 CH3OH+H2O。由图可知,H2是由氢元素组成的纯净物,属于单质,CO2、CH3OH、H2O均是由不同种元素组成的纯净物,属于化合物,故该反应体系中共有3种化合物,故A错误;由反应的化学方程式可知,生成物甲醇属于有机物,所以该反应体现了无机物在一定条件下可以转化为有机物,故B正确;由反应的化学方程式可知,参加反应的CO2、H2分子个数比为1∶3,故C正确;根据质量守恒定律可知,参加反应的CO2与H2的总质量等于生成的CH3OH与H2O的总质量,故D正确。故选A。
考向3　质量守恒定律中的“六不变”的应用
【例1-3】 蜡烛燃烧可用“化学反应”表示为蜡烛+氧气 二氧化碳+水,则有关蜡烛中元素组成的判断正确的是(　　)
A.无法确定
B.含有C、H、O三种元素
C.只含有C、H元素
D.一定含有C、H元素,可能含有O元素
D
【例1-4】 aNaCl+bH2O cNaOH+dH2↑+eCl2↑,下列各化学计量数之间的关系错误的是(　　)
A.a=c B.a=2e C.b=c D.d=2b
D
【例1-5】 密闭容器内有甲、乙、丙、丁四种物质,在一定条件下充分反应,测得反应前后各物质的质量分数如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.物质甲是生成物
B.反应后乙物质的质量分数是18%
C.该化学反应中甲、乙两物质的质量比是14∶3
D.物质丁一定是该反应的催化剂　
C
[解析]由图可知,反应后,甲的质量减小,甲是反应物,故A错误;反应后乙物质的质量分数为1-42%-40%-10%=8%,故B错误;该化学反应中甲、乙两物质的质量比是(70%-42%)∶(14%-8%)=14∶3,故C正确;化学反应前后,丁的质量不变,丁可能是催化剂,也可能是不参与反应的杂质,故D错误。故选C。
变式训练
1.联氢(N2H4)是运载火箭使用的燃料之一,该燃料与一氧化氮(NO)反应的化学方程式为N2H4+2NO 2X+2H2O,则X的化学式为(　　)
A.NO2 B.N2O C.N2 D.NH3
C
2.在一个密闭容器中放入物质X、Y、Z、W发生化学反应,一段时间后,测得有关数据如下表,则关于此反应的认识错误的是(　　)
物质 X Y Z W
反应前的质量/g 20 5 2 37
反应后的质量/g 待测 35 2 12
A.此反应为分解反应
B.待测物质的值为15
C.参加反应的W的质量为25 g
D.物质Z可能是该反应的催化剂
A
3.“人造树叶”是一种新型材料。光照时,CO2和H2O在“人造树叶”的催化下反应,其微观图示如图,下列说法错误的是(　　)
A.该反应前后原子的个数不变
B.由图可知,乙醇的化学式为C2H5OH
C.参加反应的CO2和H2O的分子个数比为3∶2
D.该反应既可以缓解温室效应,又能产生燃料,并释放O2
C
解题金钥匙 根据题目提供的原子模型和反应前后的分子模型,写出反应的化学方程式,根据方程式提供的信息解决有关问题。
4.我国载人航天环控生保技术跻身世界先进水平,其简易工作流程如图所示。某项目式学习小组以“探秘支持航天员呼吸的气体环境”为主题进行调查研究,了解气体环境的成分、O2来源等。
空间站里的氧气源自于电解水,所得氢气与二氧化碳反应生成水和甲烷(CH4),该反应的微观示意图如下图所示。依据图示,下列叙述错误的是
(　　)
A.化学反应前后分子种类不变 B.原子可以构成分子
C.化学反应中分子可以再分 D.化学反应前后原子种类不变
A
考点2化学方程式(6年6考)
【例2】 【人教九上P122 T7变式】下列化学方程式书写正确且属于复分解反应的是(　　)
D
变式训练
5.【科普阅读】(2025·深圳)阅读短文,回答问题:
中国探月工程发现月球上有一定量的钛酸亚铁矿,钛酸亚铁矿的主要成分为FeTiO3,科研人员通过研究嫦娥五号月壤不同矿物中的氢含量,提出一种全新的基于高温氧化还原反应生产水的方法。科研人员发现,月壤矿物由于太阳风亿万年的辐照,储存了大量氢。氢元素以氢原子的形式嵌在FeTiO3中,氢原子在月壤中可以稳定存在。我国科学家利用氢和氧化亚铁,在高温条件下制得了水和铁。当温度升高至1 000 ℃以上时,月壤将会熔化,反应生成的水将以水蒸气的方式释放出来。
(1)FeTiO3中Ti元素的化合价为+4价,FeTiO3中Fe元素的化合价为________;图中铁原子的质子数是____________。
(2)____________+FeO Fe+H2O,写出电解水的化学方程式: ____________________________________,“人造空气”中除有大量O2、少量CO2之外,还有___________________________________。
(3)为了使(2)中制得的铁硬度更大,耐腐蚀性更强,可以将铁制成______。
+2
26
H2
大量氮气、少量水蒸气
合金
考点3根据化学方程式的计算(6年6考)
【例3】 【人教九上P122 T8变式】工业上用电解食盐水产生氢气和氯气,再合成盐酸的流程如下:
(1)电解过程中发生反应的化学方程式为___________________________,该反应中电能转化为____________能。
(2)在吸收塔内,用水作为吸收剂,说明氯化氢具有的性质是__________。
(3)假如工业上要生产100 t 36.5%的浓盐酸,需要氢气和氯气的质量分别是多少 (写出计算过程,结果保留一位小数)
化学
易溶于水
解:设需要氢气的质量是x,氯气的质量是y。
H2+Cl2 2HCl
2　 71　 73
x　 y　 100 t×36.5%=36.5 t
x=1 t
y=35.5 t
答:需要氢气的质量是1 t,氯气的质量是35.5 t。
解题金钥匙 根据化学方程式计算的一般思路:(1)分析题意,确定解题依据,即反应所依据的化学方程式。(2)分析题干或表格或图像中的数据,找到解题的突破口,即化学方程式中某纯净物的质量。(3)全面考查所求,设未知数,需要几个设几个。(4)按步骤规范作答。
变式训练
6.二氧化锰因应用广泛而备受关注。某研究小组采用如图装置通过焙烧MnCO3制取MnO2,发生反应的化学方程式为2MnCO3+O2 2CO2+2MnO2。
(1)MnO2→MnO固体中____________元素的质量减少。
(2)加热至____________℃时,MnO2开始分解。
(3)根据化学方程式求46.0 g MnCO3通过焙烧最多制得的MnO2的质量是多少 (请写出计算过程)
(4)A点的固体物质成分是____________(填化学式)。
氧
300
MnO2和Mn2O3
解:设最多制得的MnO2的质量是x。
2MnCO3+O2 2CO2+2MnO2
230 174
46 g x
　　x=34.8 g
答:最多制得的MnO2的质量是34.8 g。
实验突破 克疑难
实验9关于质量守恒定律的探究( )
【提出问题】化学反应前后,反应物的总质量与生成物的总质量有什么关系
【作出猜想】猜想1:反应物总质量大于生成物总质量;猜想2:反应物总质量等于生成物总质量;猜想3:反应物总质量小于生成物总质量。
一、方案一
实验方案 铜与氧气反应 铁钉与硫酸铜溶液反应
实验装置
反应原理 2Cu+O2 2CuO
实验现象 锥形瓶中固体由红色变为_____色,气球先鼓后瘪,加热前后天平的示数不变 铁钉表面有__________生成,溶液由蓝色变成__________;天平的示数不变
分析 参加反应的铜和氧气的总质量与生成的氧化铜的质量_____ 参加反应的铁和硫酸铜的总质量与生成的铜和硫酸亚铁的总质量__________
结论 猜想2正确
Fe+CuSO4══FeSO4+Cu
黑
红色固体
浅绿色
相等
相等
二、方案二
实验方案 碳酸钠与稀盐酸反应 镁条燃烧
实验装置
实验现象 烧杯中有大量的_____生成,天平__________ 镁条剧烈燃烧,发出耀眼的白光,同时冒出大量的白烟,陶土网上有____________生成,反应前后固体质量____________
反应原理 ___________________ 2Mg+O2 2MgO
原因分析 反应后有气体生成,没有称量气体的质量 参加反应的氧气没有被称量,有一部分生成物氧化镁扩散到空气中,也没有被称量
气体
不平衡
白色固体
不相等
Na2CO3+2HCl══
2NaCl+H2O+CO2↑
【实验总结】
(1)验证质量守恒定律时,试剂、装置的选择原则:a.所选试剂必须能发生化学反应,且现象明显;b.有气体参加或生成的反应,必须在密闭容器中进行;c.实验前后天平示数不变(或平衡)。
【实验拓展与创新】
将碳酸钠与稀盐酸反应的实验进行如图所示的改进,改进后的优点:这两个装置都是密闭的,防止生成的二氧化碳逸出。A装置生成的二氧化碳能被氢氧化钠溶液吸收,防止装置内压强过大;B装置通过注射器滴加稀盐酸,防止反应速率过快,产生的二氧化碳过多时,少量的二氧化碳气体可以进入气球。
多维设问
【例】 如图是探究质量守恒定律的实验装置图,回答下列问题:
(1)如图实验中,可验证质量守恒定律(实验前后利用天平称量质量)的实验为____________(填字母)。
(2)实验B过程中气球的变化为_______________;充分反应并冷却后,天平仍保持平衡,从微观的角度解释其原因:_________________________。
(3)实验C____________(填“能”或“不能”)探究质量守恒定律,原因是　 。
AB
先变大后变小
化学变化前后,原子的种类、数目不变,所以质量不变
不能
反应产生的二氧化碳气体逸散到空气中
【拓展实验】
(4)实验D中发生反应的化学方程式为______________________________,有同学认为实验D不能用于验证质量守恒定律,其理由是_______________________________________________;老师告诉同学们,只需要事先在实验D的锥形瓶中添加一种试剂就可以用来验证质量守恒定律,则该试剂是___________________。
(5)实验E在一根用细铜丝系着的长玻璃棒两端分别绕上10 cm长的光亮粗铜丝,并使玻璃棒保持水平。用酒精灯给左边一端铜丝加热1~2分钟。冷却后,观察到的现象是________________、_______________________。该实验中发生的反应____________(填“遵守”或“不遵守”)质量守恒定律。
HCl+NaOH══NaCl+H2O
反应过程中无明显现象,不能确定二者是否发生反应
无色酚酞溶液
a端铜丝变黑
玻璃棒a端下降,b端上升
遵守
聚焦广东 练真题
1.(2025·广东)我国科研人员研制出乙醇制氢零碳排放反应的催化剂,反应前后分子种类变化的微观示意图如图。下列说法错误的是(　　)
A.甲的化学式为H2 B.反应前后原子种类不变
C.生成物的分子个数比为1∶1 D.催化剂可以改变化学反应速率
C
2.(2024·广东)我国科学家利用光催化技术实现了绿色制取H2O2,反应的微观示意图如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.反应后氧原子个数减少
B.反应后催化剂的质量增加
C.b的化学式为H2O
D.参加反应的a、b分子个数比为1∶1
C
3.(2023·广东)梦天舱燃烧科学柜采用a作燃料成功实施首次在轨点火实验。a完全燃烧的反应微观示意图如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.反应前后元素种类不变
B.反应前后分子个数不变
C.a分子中C、H原子个数比为1∶4
D.反应生成c、d的质量比为 22∶9
D
4.(2021·广东)科研人员制备了一种纳米催化剂,二氧化碳和水在其表面发生反应的微观示意图如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.两种反应物的分子个数比为1∶1
B.生成物 的化学式是CH4O
C.催化剂的化学性质在反应前后发生变化
D.原子的种类和数目在反应前后都发生变化
B
5.(2025·广东)甲醇(CH3OH)作为燃料应用于汽车领域,有助于推动能源结构优化。
(1)据图分析,CO单位排放量较高的是____________汽车。每行驶100 km,甲醇汽车比汽油汽车可减少排放NOx的质量为____________g。
(2)CO2制备CH3OH的化学方程式为CO2+3H2 CH3OH+H2O。
ⅰ.该反应催化剂主要成分三氧化二铟(In2O3)中In的化合价为_________。
ⅱ.若要生产48 t CH3OH,理论上至少需消耗CO2的质量是多少 (写出计算过程)
.实际生产CH3OH时,还会生成CO。一定条件下,含碳产物中CH3OH和CO的质量分数分别为80%和20%,若反应了99 kg CO2,则制得CH3OH的质量为____________kg。
汽油
23
+3
56
解:设理论上至少需消耗CO2的质量为x。
CO2+3H2 CH3OH+H2O
44 32
x 48 t
x=66 t
答:理论上至少需消耗CO2的质量为66 t。
[解析](2)ⅲ.参与反应的CO2中碳元素质量为99 kg×=27 kg,根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类和质量都不变。含碳产物中CH3OH和CO的质量分数分别为80%和20%,设生成CH3OH的质量为y,CO的质量为z,则,且y×(×100%)+z×(×100%)=27 kg,联立这两个方程式,解得y=56 kg、z=14 kg。
6.(2024·广东)科研人员提出一种回收利用铝冶炼产生的废渣赤泥(含Fe2O3)的新方法,助力产业逐“绿”前行。应用新方法从赤泥中提取铁的装置示意图如图所示。
(1)Fe2O3中铁元素的化合价是_______,铁、氧元素的质量比为________。
(2)应用新方法从赤泥中提取铁发生反应的化学方程式:
3H2+Fe2O3 3H2O+2Fe。
+3
7∶3
ⅰ.以该方法处理某赤泥样品的实验数据如图所示。据图计算,反应从开始至10分钟,提取铁的质量为____________g。
ⅱ.我国每年产生赤泥约9 000万吨,假设赤泥中Fe2O3的质量分数为30%,用新方法处理9 000万吨赤泥,理论上可提取铁多少万吨 (写出计算过程)
ⅲ.传统方法通常使用CO还原Fe2O3,新方法能使产业更加绿色环保的原因是__________________________________________(写一种)。
2.58
新方法产物是水,对环境无污染
解:设理论上可提取铁的质量为x。
Fe2O3+3H2 2Fe+3H2O
160 112
9 000万吨×30% x
x=1 890万吨
7.(2021·广东)胆矾(CuSO4·5H2O,相对分子质量为250)广泛应用于生产生活中。
(1)农药波尔多液由胆矾和石灰乳等配制而成。不能用铁桶来配制波尔多液,因为铁的金属活动性比铜的____________(填“强”或“弱”)。
强
(2)将25.0 g胆矾放在坩埚内加热,固体质量与成分随温度变化的曲线如图。
①加热至____________℃时,CuSO4开始分解。
②加热至1 000 ℃时,CuO开始分解,生成Cu2O与一种能使带火星的木条复燃的气体,该气体为____________。CuO完全分解时产生该气体的质量为____________g。
③根据胆矾分解的化学方程式:CuSO4·5H2O CuSO4+5H2O,计算图中x的值(写出计算过程)。
④下列物质均可作为炼铜的原料。理论上,冶炼等质量的下列物质得到铜最多的是____________(填字母)。
a.CuSO4·5H2O 　　b.CuSO4 c.CuO d.Cu2O
650
O2
0.8
d
解:设硫酸铜的质量为x。
CuSO4·5H2O CuSO4+5H2O
250　　　 160
25.0 g　　　　 x
　x=16.0 g
答:x的值为16.0。

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