资源简介 1.3 化学反应中物质质量的关系 一、质量守恒定律 质量守恒定律是化学上的一个基本定律,是自然界一切化学变化所遵循的一个普遍规律。 (1)内容:指参加化学反应的各物质的质量总和,等于反应后生成各物质的质量总和。 (2)实质:从分子—原子观点看,化学变化实质上是参加反应的各物质(反应物)发生了原子间的重新组合,才使反应物变成生成物。 (3)含义:宏观上的反应前后物质总质量、元素的种类、各元素质量和微观上的原子的种类、原子的数目、原子的质量不变“六不变”。 二、化学方程式 1.化学方程式知识结构 化学方程式是重要的化学用语,是学习化学的工具。 定义:用化学式表示化学反应的式子。 书写原则:①以客观事实为依据; ②遵守质量守恒定律。 书写步骤:①写:等号左边写反应物,右边写生成物; ②配:依据:质量守恒定律; 方法:观察法、最小公倍数法和奇偶数法; ③标:注明点燃、加热“△”、高温等反应条件,注明生成物沉淀符号“↓”和气体逸出符号“↑”; ④等:将短线改为等号; ⑤查:检查等号两边是否守恒。 表示意义:①表示反应物和生成物以及反应条件; ②表示反应物与生成物各物质的质量关系; 化学计量数:化学方程式中各物质化学式前面的“系数”,化学计量数之比表示粒子数之比、物质的量之比、气体体积比、反应速率之比等关系。 2.定一法配平化学方程式 ①找到化学方程式中关键的化学式,定该化学式前计量数为1,然后根据关键化学式配平其他化学式前的化学计量数。若出现计量数为分数,再将各计量数同乘以同一整数,化分数为整数,这种先定关键化学式计量数为1的配平方法,称为定一法; ②做法:选择化学方程式中组成最复杂的化学式,设它的系数为1,再依次推断。 范例 NH3+O2NO+H2O 第一步:设NH3的系数为1,有1NH3+O2NO+H2O 第二步:反应中的N原子和H原子分别转移到NO和H2O中,由此可得1NH3+O2NO+H2O 第三步:由右端氧原子总数推O2系数,1NH3+O2NO+H2O 第四步:取最小公倍数相乘,4NH3+5O24NO+6H2O 例1 配平方程式 (1) CrCl3+ KMnO4+ H2O K2Cr2O7+ MnCl2+ HCl+ MnCr2O7 (2) As2S3+ HNO3+ H2O H3AsO4+ NO↑+ H2SO4 (3) Fe3O4+ CO Fe+ CO2 (4) C2H4+ O2 CO2+ H2O (5) Fe3O4+ C Fe+ CO2↑ (6) CuSO4+ NaOH Cu(OH)2↓+ Na2SO4 解题思路(1)铬元素的化合价由+3价升高到+6价,而锰元素的化合价由+7价降低到+2价,根据得失电子数目相等,可知二者计量数之比为5∶3,所以化学方程式为10CrCl3+6KMnO4+11H2O3K2Cr2O7+4MnCl2+22HCl+2MnCr2O7。(2)砷元素的化合价由+3价升高到+5价,硫元素的化合价由-2价升高到+6价,氮元素的化合价由+5价降低到+2价,根据得失电子数目相等,可知二者计量数之比为3∶28,所以化学方程式为3As2S3+28HNO3+4H2O6H3AsO4+28NO↑+9H2SO4。(3)本题可从得失氧的角度配平,一个CO分子反应中获得一个氧原子变为二氧化碳分子,由于一个Fe3O4分子中氧原子的数目为4,所以CO与CO2前面的化学计量数都为4,最后配平其他元素的原子,Fe3O4、Fe前面的化学计量数分别为1、3。(4)本题可利用“定一法”进行配平,把C2H4的化学计量数定为1,则O2、H2O、CO2前面的化学计量数分别为:3、2、2。(5)本题可利用“定一法”进行配平,把Fe3O4前面的化学计量数定为1,则C、Fe、CO2前面的化学计量数分别为:2、3、2。(6)本题可利用“定一法”进行配平,把Cu(OH)2的计量数定为1,则CuSO4、NaOH、Na2SO4前面的化学计量数分别为:2、1、1。 故答案为:(1)10、6、11、3、4、22、2 (2)3、28、4、6、28、9 (3)1、4、3、4 (4)1、3、2、2 (5)1、2、3、2 (6)1、2、1、1 3.化学方程式的意义 4P + 5O22P2O5 4×31 5×32 2×142 A.宏观意义:磷和氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷。 B.微观意义:每4个磷原子和5个氧气分子反应生成2个五氧化二磷分子。 C.质量意义:124份质量的磷和160份质量的氧气完全反应生成284份的五氧化二磷。 4.化学方程式的读法 根据宏观意义和微观意义来读 4P+5O22P2O54×315×322×142 读法一(根据宏观意义):磷和氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷。 读法二(根据微观意义):每4个磷原子和5个氧气分子反应生成2个五氧化二磷分子。 例2 在反应X+2YR+2M中,已知R和M的相对分子质量之比为22∶9,当1.6 g X与Y完全反应后,生成4.4 g R,则在此反应中Y和M的质量比是( )A.16∶9 B.23∶9 C.32∶9 D.46∶9 解题思路①根据化学方程式和已知条件“R和M的相对分子质量之比为22∶9”以及R的质量,列出比例式,即可求出M的质量;②根据质量守恒定律,在化学反应中,参加反应前各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。则参加反应的Y的质量=R的质量+M的质量-X的质量;然后写出两者的比,据此选择即可。 ①根据已知条件“R和M的相对分子质量之比为22∶9”,则R∶2M=22∶(2×9)=22∶18,设生成的M的质量为a,所以22∶18=4.4 g∶a,解之得:a=3.6 g;②根据质量守恒定律可得Y的质量=4.4 g+3.6 g-1.6 g=6.4 g;所以此反应中Y和M的质量比是6.4 g∶3.6 g=16∶9。故答案为A。 例3 “三效催化转换器”可将汽车尾气中的有毒气体处理为无污染的气体,如图为该反应的微观示意图(未配平),其中不同符号的球代表不同种原子。下列说法不正确的是( ) A.乙和丙中所含元素种类相同 B.甲和丁中同种元素化合价不相等 C.该反应中共有三种元素 D.化学方程式中乙、丁的化学计量数均为1 解题思路由元素是质子数相同的一类原子的总称进行判断,乙分子和丙分子中都有两种原子,且种类相同,都由两种元素组成,即一种原子对应一种元素,故A正确;甲分子由两种原子构成,是一种化合物,化合物中元素的化合价要么为正,要么为负,丁分子由同种原子构成,是一种单质,单质中元素化合价为0,故甲和丁中同种元素化合价不相等,故B正确;纵观反应物的两种分子共由三种原子构成,即反应物中共有三种元素,而化学反应前后元素的种类不变,故C正确;要求出化学方程式中乙、丁的化学计量数,可设反应中的原子为:A、B、C;便于比较,从而确定出甲、乙、丙、丁的化学式,并推测出此反应的化学方程式为:“2AB2+4CB4CB2+A2”,从方程式不难看出乙的化学计量数为4,而非1,故D错误。故答案为D。 三、化学方程式的合并 和数学的两等式叠加一样,等号保留,左边反应物相加,右边生成物相加。然后把等式两边相同的物质约去。特殊方法:有时需要约去某些中间产物,需要先把某些等式两边先乘以某个倍数然后叠加,从而约去中间产物。 范例 已知①2NO+O22NO2和②3NO2+H2O2HNO3+NO两方程式,写出NO与氧气、水反应生成HNO3的化学方程式。 解题思路①式×3与②式×2然后左右合成为 ①×3有 6NO+3O26NO2 ②×2有 6NO2+2H2O4HNO3+2NO 左侧相加,右侧相加 有6NO+3O2+6NO2+2H2O6NO2+4HNO3+2NO 总方程式:4NO+3O2+2H2O4HNO3 例4 地球外层空间存在着微量的臭氧(O3)和氧原子(O),该臭氧层的存在能吸收和阻挡太阳有害的紫外线的强烈辐射。可是人为的大气污染物会破坏臭氧层,如超音速飞机排放的氮氧化物(NO和NO2),它们和O3及O发生如下反应:O3+NONO2+O2,O+NO2NO+O2;这两个反应反复循环,其总反应方程式为 。氮的氧化物在破坏臭氧层的过程中起了 的作用。 解题思路分反应中反应物有O3、NO、O、NO2,生成物有NO2、O2、NO、O2,合在一块是:O3+NO+O+NO2NO2+O2+NO+O2,反应物和生成物中相同的要消去即:O3+O2O2,由方程式可知一氧化氮和二氧化氮都参加了反应,但最后又生成了它们,说明它们是催化剂,催化剂所起的作用叫作催化作用。 故答案为:O3+O2O2 催化 点评在合并方程式时,要注意在反应物和生成物进行抵消时,必须是抵消相同分子数目的同种物质。 四、依据化学方程式进行计算 1.一般步骤 ①写出正确的化学方程式;②找出反应物和生成物之间的质量比;③找出已知量和未知量的关系;④对含杂质的反应物或生成物必须换算成其纯量,然后再进行计算;⑤列出比例求解。 2.计算类型 ①已知反应物质量求生成物质量;②已知生成物质量求反应物质量;③已知一种反应物质量求另一种反应物质量;④已知一种生成物质量求另一种生成物质量。 例5 天然碱的组成可以用aNa2CO3 bNaHCO3 cH2O(a、b、c为整数)表示。现有A、B两种不同的天然碱样品,分别进行如下实验以确定其化学式。 (1)将质量为62.0 g的样品A平均分成两份,一份在300 ℃下充分灼烧(Na2CO3不分解),固体质量减轻9.8 g;另一份溶于水后加入足量的Ba(OH)2溶液,得到白色沉淀59.1 g。样品A的化学式可以表示为 。 (2)将质量为4.71 g的样品B溶于水,逐滴滴加一定浓度的稀盐酸,产生气体的质量与加入盐酸的质量有下表所示关系:盐酸质量/g 20 40 60 80气体质量/g 0 0.44 1.32 1.98 已知在盐酸不足时会发生反应:Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl,盐酸的质量分数为 ;样品B的化学式可以表示为 。 解题思路(1)根据题意,碳酸氢钠受热分解生成了碳酸钠、水和二氧化碳,减少的质量就是水和二氧化碳的质量,碳酸钡的质量是59.1 g,其中碳元素的质量就等于天然碱中碳元素的质量,根据天然碱的质量、减少的质量和碳元素的质量可以列出三元一次方程组,解出未知数,求出整数比,写出化学式;(2)根据盐酸和生成的气体的数据,分析找出加入盐酸的质量从40 g到60 g发生的反应是NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑,生成的二氧化碳的质量是1.32 g-0.44 g=0.88 g,可以求出盐酸的质量分数。根据Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl、NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑,根据表中消耗的盐酸的质量的关系,找出Na2CO3与NaHCO3的计量关系,再根据生成的总的二氧化碳的质量和天然碱的质量关系,求出c,写出化学式。 (1)31.0 g天然碱中碳元素的质量就是碳酸钡中碳元素的质量,为59.1 g××100%=3.6 g。 aNa2CO3 bNaHCO3 cH2O~CO2+(+c)H2O 106a+84b+18c 22b+9b+18c 31.0 g 9.8 g 得出: 解得:a=0.1 b=0.2 c=0.2 所以a∶b∶c=1∶2∶2 样品A的化学式可以表示为:Na2CO3 2NaHCO3 2H2O。 (2)设盐酸的质量分数是w, NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑ 36.5 44 (60 g-40 g)×w 1.32 g-0.44 g =, 解得:w=3.65% 根据反应的方程式以及加入盐酸的质量从40 g到60 g产生气体的质量可知,每加入20 g盐酸与碳酸氢钠产生二氧化碳的质量是0.88 g,由此可知,加入的盐酸从0到30 g用于碳酸钠转化为碳酸氢钠,从30 g到75 g用于碳酸氢钠转化为二氧化碳,由此可以得出a∶b=2∶1, 2 Na2CO3 NaHCO3 cH2O~3CO2 2×106+84+18c 3×44 4.71 g 1.98 g = 解得c=1 样品B的化学式可以表示为2Na2CO3 NaHCO3 H2O。 故答案为:(1)Na2CO3 2NaHCO3 2H2O (2)3.65% 2Na2CO3 NaHCO3 H2O 例6 已知:①温度、压强恒定时,相同体积的气体,如O2、N2或O2和N2混合气体中的O2分子数、N2的分子数、O2和N2的分子总数相同; ②On的氧化性强于O2,能和松节油反应(无气体生成),而O2不能。O2经过静电放电装置,体积略有缩小,可推知其中的分子数减少,则O2经静电放电发生反应的化学方程式为:nO2(n个O2分子)2On(2个On分子)。测定On组成的实验:一定温度、压强下,把含有O2和On的气体均分成两份,一份和松节油反应,气体体积缩小a mL;对另一份加热,使On完全分解为O2,恢复到原温度、压强时,气体体积增加了 mL,求n的值。 解题思路根据O2经静电放电发生反应的化学方程式可推出体积增加量,再结合On完全分解为O2的分子个数的变化进行分析。 和松节油反应,体积缩小a mL,即为参加反应的On的体积。 加热使On完全分解为O2,发生的反应为:2On nO2,即气体体积变为原体积的,又On的体积为a mL,则生成的O2的体积为 mL,由实验结果可知,-a=,推知n=3,On即O3。 故答案为:n=3。 点评解答本题关键是要知道温度、压强恒定时,相同体积的气体,分子数相同,可根据方程式中各物质前面的系数确定分子个数的变化。 五、保护我们呼吸的空气 空气的污染及其危害,是指随着工业的发展,排放到空气中的有害气体和烟尘等对空气造成了污染。被污染的空气会严重损害人体健康,影响作物生长,破坏生态平衡。全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等也都与空气污染有关。就空气污染物的来源来说,主要有以下几个方面: 1.工业生产是空气污染的一个重要来源。工业生产排放到大气中的污染物种类繁多,有烟尘、硫的氧化物(如二氧化硫等)、氮的氧化物(如二氧化氮等)、有机化合物、卤化物、碳化合物等。 2.人们用生火炉灶和采暖锅炉需要消耗大量煤炭,煤炭在燃烧过程中要释放大量的烟尘、二氧化硫、一氧化碳等有害物质污染空气。特别是在冬季采暖时,往往使污染地区烟雾弥漫,呛得人咳嗽,这也是一种不容忽视的污染源。 3.交通运输工具(如汽车、火车、飞机、轮船等)燃烧煤或石油产生的废气也是重要的污染物。特别是城市中的汽车,量大而集中,排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官,对城市的空气污染很严重,成为大城市空气的主要污染源之一。汽车排放的废气主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等,前三种物质危害性很大。 4.森林火灾、意外事故火灾等产生的烟雾和有害气体等。 5.防治空气污染的措施 防治空气污染的措施,有加强大气质量监测,改善环境状况,使用清洁能源,积极植树、造林、种草等。还有空气质量日报。空气质量日报的主要内容包括“空气污染指数”“首要污染物”“空气质量级别”“空气质量状况”等。如表所示:城市名称 污染指数 首要污染物 空气质量级别 空气质量状况北京 71 可吸入 颗粒物 Ⅱ 良呼和 浩特 49 — Ⅰ 优长春 76 可吸入 颗粒物 Ⅱ 良济南 80 可吸入 颗粒物 Ⅱ 良广州 42 — Ⅰ 优成都 58 可吸入 颗粒物 Ⅱ 良拉萨 21 — Ⅰ 优 目前,计入空气污染指数的项目暂定为:二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物和臭氧等。这里说的空气污染指数(Air Pollution Index,简称API)就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的数值形式,并分级表示空气污染程度和空气质量状况。空气质量日报是通过新闻媒体向社会发布环境信息,可以及时准确地反应空气质量状况,增强人们对环境的关注,促进人们对环境保护工作的理解和支持,提高全民的环保意识,促进人们生活质量的提高。灰霾中的城市 例7 “灰蒙蒙的天”让越来越多的中国人关注一个专业术语“PM2.5”。“PM2.5”是指直径小于或等于2.5 μm的颗粒,其颗粒直径相当于头发丝粗细的,可直接被吸入到支气管内,引发呼吸系统、心血管系统等方面的疾病。我国区域性灰霾天气日益严重,与人为排放到大气中的悬浮颗粒物不断增加有关。 (1)你认为空气中悬浮颗粒物的来源有哪些?(写出两点) (2)为控制“PM2.5”指数升高,请你提出一条好的建议。 解题思路(1)空气中悬浮颗粒物的来源:化石燃料燃烧以及建筑工地或道路扬尘。(2)PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5 μm的颗粒物,可被吸入肺部。减少空气中可吸入颗粒的方法很多,例如减少化石燃料的使用、多植树造林、各企业达标排放、加强政府监督以及不要露天焚烧垃圾等。 故答案为:(1)化石燃料燃烧;建筑工地或道路扬尘。(2)建议:减少化石燃料的使用,多使用清洁能源。 例8 SO2是大气污染物之一,为粗略测定周围环境中SO2的含量,某课外活动小组设计了如下实验装置: 注:单向阀原理说明:当注射器推活塞时①关闭,②打开;当注射器拉活塞时①打开,②关闭。 (1)甲、乙两同学欲对上述整套装置检查气密性: 甲同学是用手捂住试管(或微热试管),观察导管中是否有液面上升的现象。是否能? (填“能”或“不能”)。 乙同学是先从玻璃导管向试管中注入水,观察导管中液面与试管中液面是否形成高度差,且在一段时间后,观察液面差是否变化的方法。是否能? (填“能”或“不能”)。 若上述两种方案均不能,请思考新方案,并填下列空白(若上述可行,则不填下列空白): 先在试管中装入适量水(保证玻璃导管的下端浸没在水中),然后(填操作方法) ,看到 (填实验现象),证明该装置的气密性良好。 (2)向试管中加入0.00127%的碘水10 g,用适量的蒸馏水稀释后,再加入2~3滴淀粉溶液,配制成溶液A。测定指定地点空气中SO2的含量时,推拉注射器的活塞反复抽气,试管中发生的化学反应方程式为SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI,A溶液由 色变为 时表明反应恰好完全进行,此时应停止抽气。 (3)我国环境空气质量标准中对每次空气质量测定中SO2的最高浓度限值(mg/m3):一级标准:0.15;二级标准:0.50;三级标准:0.70。该课外活动小组分成第一活动小组和第二活动小组,使用相同的实验装置和溶液A,在同一地点、同时测量空气中SO2的含量。当反应恰好完全进行,记录抽气时间和次数如下(假定每次抽气500 mL)。请将下表填写完整(计算时保留两位有效数字):分组 第一小组 第二小组抽气时间 20分钟 21分钟抽气次数 100 130SO2含量:mg/m3 ①在实验过程中,需缓缓抽动活塞的目的是 ;若快速抽拉,则测定的结果将 (填“偏大”“偏小”或“无影响”); ②判断该地点的空气中SO2含量属于 (填数字)级标准, (填“第一”或“第二”)小组的测定结果准确,另一小组实验结果产生较大偏差的原因是(两个小组所用药品和装置均无问题) 。 解题思路(1)由于玻璃导管与空气相通,没形成密闭的体系;而乙同学虽然向玻璃导管注水但没有使其压强发生变化,因此两个同学都无法检验出装置的气密性是否完好。 若要检验该装置的气密性,首先理解单向阀的作用,单向阀原理说明:当注射器推活塞时,①关闭,②打开;当注射器拉活塞时,①打开,②关闭。因此应该向外拉注射器的活塞,导致试管内压强减小,若看到浸没在水中的玻璃管口处有气泡冒出,说明气密性良好。 (2)从提供的化学方程式不难看出,当反应物恰好完全反应时,溶液中不再有单质碘,溶液的蓝色就会消失。 (3)由于所取的碘水是一样的,因此两组实验中参与反应的二氧化硫的质量一样多,根据化学方程式计算,设参与反应的二氧化硫的质量为x, SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI 64 254 x 10 g×0.00127% = 解之得:x=0.000032 g=0.032 mg 第一组所测的二氧化硫的含量为:=0.64 mg/m3 第二组所测的二氧化硫的含量为:≈0.49 mg/m3 ①为了使二氧化硫气体完全被吸收,因此抽拉气体时要缓缓地进行,若速率过快,二氧化硫不能充分和碘水反应,致使测得的二氧化硫的质量偏小; ②第一小组的结论是正确的,第二小组数据误差较大,主要是由于抽气速率过快,造成空气中SO2与碘水未充分反应,产生较大误差; 所以该地的空气中的二氧化硫的含量应属于三级。 故答案为:(1)不能 不能 向外轻轻拉动注射器的活塞 浸没在水中的玻璃导管口有气泡冒出 (2)蓝 无色 (3)分组 第一小组 第二小组抽气时间 20分钟 21分钟抽气次数 100 130SO2含量:mg/m3 0.64 0.49 ①让二氧化硫与碘充分反应(或使空气中二氧化硫被充分吸收) 偏小 ②三 第一 抽气速率过快,造成空气中SO2与碘水未充分反应,产生较大误差 六、酸雨对生物的影响及其防治 酸雨是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的大气降水,是大气受污染的一种表现。当大气受到污染时,大气中的酸性气体如二氧化硫、氮氧化物浓度增高,溶于雨雪中生成亚硫酸、硝酸使降水的pH降低谓之酸雨。 酸雨的形成是一种复杂的大气化学和大气物理现象。煤和石油燃烧以及金属冶炼等过程释放到大气中的二氧化硫,通过一系列的气相或液相氧化反应生成硫酸。高温燃烧生成的一氧化氮排入大气中大部分转化为二氧化氮,遇水生成硝酸和亚硝酸。 控制酸雨的根本措施在于减少二氧化硫和氮氧化物的人为排放。目前的有效手段是使用清洁能源,发展水力发电和核电站,使用固硫的型煤,使用锅炉固硫、脱硫、除尘新技术,发展内燃机代用燃料,安装机动车尾气催化净化器,培植耐酸雨农作物和树种等。 例9 酸雨被称为“空中死神”,对生物有极大危害。下列叙述错误的是( ) A.酸雨可使河流、湖泊酸化,酸化的水源威胁人们的健康,影响人们饮用 B.酸化的水源影响鱼、虾等水生生物的生长和发育 C.酸雨直接危害芽和叶,使出现酸雨的地区植物全部死亡 D.酸雨使土壤中的养分发生化学变化,从而不能被植物吸收利用 解题思路酸雨主要是由人为地向大气中排放大量的酸性气体如二氧化硫、氮氧化物等造成的。酸雨的主要成分是硫酸、硝酸等。酸雨降落到河流湖泊,酸化的水源就会威胁人们的健康,影响鱼、虾等水生生物的生长和发育;酸雨降落到陆地上,可使土壤中的养分发生化学变化,从而不能被植物体吸收和利用。酸雨虽危害植物的芽和叶,但不会使植物全部死亡,故答案为C。1.3 化学反应中物质质量的关系 一、质量守恒定律 质量守恒定律是化学上的一个基本定律,是自然界一切化学变化所遵循的一个普遍规律。 (1)内容:指参加化学反应的各物质的质量总和,等于反应后生成各物质的质量总和。 (2)实质:从分子—原子观点看,化学变化实质上是参加反应的各物质(反应物)发生了原子间的重新组合,才使反应物变成生成物。 (3)含义:宏观上的反应前后物质总质量、元素的种类、各元素质量和微观上的原子的种类、原子的数目、原子的质量不变“六不变”。 二、化学方程式 1.化学方程式知识结构 化学方程式是重要的化学用语,是学习化学的工具。 定义:用化学式表示化学反应的式子。 书写原则:①以客观事实为依据; ②遵守质量守恒定律。 书写步骤:①写:等号左边写反应物,右边写生成物; ②配:依据:质量守恒定律; 方法:观察法、最小公倍数法和奇偶数法; ③标:注明点燃、加热“△”、高温等反应条件,注明生成物沉淀符号“↓”和气体逸出符号“↑”; ④等:将短线改为等号; ⑤查:检查等号两边是否守恒。 表示意义:①表示反应物和生成物以及反应条件; ②表示反应物与生成物各物质的质量关系; 化学计量数:化学方程式中各物质化学式前面的“系数”,化学计量数之比表示粒子数之比、物质的量之比、气体体积比、反应速率之比等关系。 2.定一法配平化学方程式 ①找到化学方程式中关键的化学式,定该化学式前计量数为1,然后根据关键化学式配平其他化学式前的化学计量数。若出现计量数为分数,再将各计量数同乘以同一整数,化分数为整数,这种先定关键化学式计量数为1的配平方法,称为定一法; ②做法:选择化学方程式中组成最复杂的化学式,设它的系数为1,再依次推断。 范例 NH3+O2NO+H2O 第一步:设NH3的系数为1,有1NH3+O2NO+H2O 第二步:反应中的N原子和H原子分别转移到NO和H2O中,由此可得1NH3+O2NO+H2O 第三步:由右端氧原子总数推O2系数,1NH3+O2NO+H2O 第四步:取最小公倍数相乘,4NH3+5O24NO+6H2O 例1 配平方程式 (1) 10 CrCl3+ 6 KMnO4+ 11 H2O 3 K2Cr2O7+ 4 MnCl2+ 22 HCl+ 2 MnCr2O7 (2) 3 As2S3+ 28 HNO3+ 4 H2O 6 H3AsO4+ 28 NO↑+ 9 H2SO4 (3) 1 Fe3O4+ 4 CO 3 Fe+ 4 CO2 (4) 1 C2H4+ 3 O2 2 CO2+ 2 H2O (5) 1 Fe3O4+ 2 C 3 Fe+ 2 CO2↑ (6) 1 CuSO4+ 2 NaOH 1 Cu(OH)2↓+ 1 Na2SO4 解题思路(1)铬元素的化合价由+3价升高到+6价,而锰元素的化合价由+7价降低到+2价,根据得失电子数目相等,可知二者计量数之比为5∶3,所以化学方程式为10CrCl3+6KMnO4+11H2O3K2Cr2O7+4MnCl2+22HCl+2MnCr2O7。(2)砷元素的化合价由+3价升高到+5价,硫元素的化合价由-2价升高到+6价,氮元素的化合价由+5价降低到+2价,根据得失电子数目相等,可知二者计量数之比为3∶28,所以化学方程式为3As2S3+28HNO3+4H2O6H3AsO4+28NO↑+9H2SO4。(3)本题可从得失氧的角度配平,一个CO分子反应中获得一个氧原子变为二氧化碳分子,由于一个Fe3O4分子中氧原子的数目为4,所以CO与CO2前面的化学计量数都为4,最后配平其他元素的原子,Fe3O4、Fe前面的化学计量数分别为1、3。(4)本题可利用“定一法”进行配平,把C2H4的化学计量数定为1,则O2、H2O、CO2前面的化学计量数分别为:3、2、2。(5)本题可利用“定一法”进行配平,把Fe3O4前面的化学计量数定为1,则C、Fe、CO2前面的化学计量数分别为:2、3、2。(6)本题可利用“定一法”进行配平,把Cu(OH)2的计量数定为1,则CuSO4、NaOH、Na2SO4前面的化学计量数分别为:2、1、1。 故答案为:(1)10、6、11、3、4、22、2 (2)3、28、4、6、28、9 (3)1、4、3、4 (4)1、3、2、2 (5)1、2、3、2 (6)1、2、1、1 3.化学方程式的意义 4P + 5O22P2O5 4×31 5×32 2×142 A.宏观意义:磷和氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷。 B.微观意义:每4个磷原子和5个氧气分子反应生成2个五氧化二磷分子。 C.质量意义:124份质量的磷和160份质量的氧气完全反应生成284份的五氧化二磷。 4.化学方程式的读法 根据宏观意义和微观意义来读 4P+5O22P2O54×315×322×142 读法一(根据宏观意义):磷和氧气在点燃的条件下反应生成五氧化二磷。 读法二(根据微观意义):每4个磷原子和5个氧气分子反应生成2个五氧化二磷分子。 例2 在反应X+2YR+2M中,已知R和M的相对分子质量之比为22∶9,当1.6 g X与Y完全反应后,生成4.4 g R,则在此反应中Y和M的质量比是( A )A.16∶9 B.23∶9 C.32∶9 D.46∶9 解题思路①根据化学方程式和已知条件“R和M的相对分子质量之比为22∶9”以及R的质量,列出比例式,即可求出M的质量;②根据质量守恒定律,在化学反应中,参加反应前各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。则参加反应的Y的质量=R的质量+M的质量-X的质量;然后写出两者的比,据此选择即可。 ①根据已知条件“R和M的相对分子质量之比为22∶9”,则R∶2M=22∶(2×9)=22∶18,设生成的M的质量为a,所以22∶18=4.4 g∶a,解之得:a=3.6 g;②根据质量守恒定律可得Y的质量=4.4 g+3.6 g-1.6 g=6.4 g;所以此反应中Y和M的质量比是6.4 g∶3.6 g=16∶9。故答案为A。 例3 “三效催化转换器”可将汽车尾气中的有毒气体处理为无污染的气体,如图为该反应的微观示意图(未配平),其中不同符号的球代表不同种原子。下列说法不正确的是( D ) A.乙和丙中所含元素种类相同 B.甲和丁中同种元素化合价不相等 C.该反应中共有三种元素 D.化学方程式中乙、丁的化学计量数均为1 解题思路由元素是质子数相同的一类原子的总称进行判断,乙分子和丙分子中都有两种原子,且种类相同,都由两种元素组成,即一种原子对应一种元素,故A正确;甲分子由两种原子构成,是一种化合物,化合物中元素的化合价要么为正,要么为负,丁分子由同种原子构成,是一种单质,单质中元素化合价为0,故甲和丁中同种元素化合价不相等,故B正确;纵观反应物的两种分子共由三种原子构成,即反应物中共有三种元素,而化学反应前后元素的种类不变,故C正确;要求出化学方程式中乙、丁的化学计量数,可设反应中的原子为:A、B、C;便于比较,从而确定出甲、乙、丙、丁的化学式,并推测出此反应的化学方程式为:“2AB2+4CB4CB2+A2”,从方程式不难看出乙的化学计量数为4,而非1,故D错误。故答案为D。 三、化学方程式的合并 和数学的两等式叠加一样,等号保留,左边反应物相加,右边生成物相加。然后把等式两边相同的物质约去。特殊方法:有时需要约去某些中间产物,需要先把某些等式两边先乘以某个倍数然后叠加,从而约去中间产物。 范例 已知①2NO+O22NO2和②3NO2+H2O2HNO3+NO两方程式,写出NO与氧气、水反应生成HNO3的化学方程式。 解题思路①式×3与②式×2然后左右合成为 ①×3有 6NO+3O26NO2 ②×2有 6NO2+2H2O4HNO3+2NO 左侧相加,右侧相加 有6NO+3O2+6NO2+2H2O6NO2+4HNO3+2NO 总方程式:4NO+3O2+2H2O4HNO3 例4 地球外层空间存在着微量的臭氧(O3)和氧原子(O),该臭氧层的存在能吸收和阻挡太阳有害的紫外线的强烈辐射。可是人为的大气污染物会破坏臭氧层,如超音速飞机排放的氮氧化物(NO和NO2),它们和O3及O发生如下反应:O3+NONO2+O2,O+NO2NO+O2;这两个反应反复循环,其总反应方程式为 O3+O2O2 。氮的氧化物在破坏臭氧层的过程中起了 催化 的作用。 解题思路分反应中反应物有O3、NO、O、NO2,生成物有NO2、O2、NO、O2,合在一块是:O3+NO+O+NO2NO2+O2+NO+O2,反应物和生成物中相同的要消去即:O3+O2O2,由方程式可知一氧化氮和二氧化氮都参加了反应,但最后又生成了它们,说明它们是催化剂,催化剂所起的作用叫作催化作用。 故答案为:O3+O2O2 催化 点评在合并方程式时,要注意在反应物和生成物进行抵消时,必须是抵消相同分子数目的同种物质。 四、依据化学方程式进行计算 1.一般步骤 ①写出正确的化学方程式;②找出反应物和生成物之间的质量比;③找出已知量和未知量的关系;④对含杂质的反应物或生成物必须换算成其纯量,然后再进行计算;⑤列出比例求解。 2.计算类型 ①已知反应物质量求生成物质量;②已知生成物质量求反应物质量;③已知一种反应物质量求另一种反应物质量;④已知一种生成物质量求另一种生成物质量。 例5 天然碱的组成可以用aNa2CO3 bNaHCO3 cH2O(a、b、c为整数)表示。现有A、B两种不同的天然碱样品,分别进行如下实验以确定其化学式。 (1)将质量为62.0 g的样品A平均分成两份,一份在300 ℃下充分灼烧(Na2CO3不分解),固体质量减轻9.8 g;另一份溶于水后加入足量的Ba(OH)2溶液,得到白色沉淀59.1 g。样品A的化学式可以表示为 Na2CO3 2NaHCO3 2H2O 。 (2)将质量为4.71 g的样品B溶于水,逐滴滴加一定浓度的稀盐酸,产生气体的质量与加入盐酸的质量有下表所示关系:盐酸质量/g 20 40 60 80气体质量/g 0 0.44 1.32 1.98 已知在盐酸不足时会发生反应:Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl,盐酸的质量分数为 3.65% ;样品B的化学式可以表示为 2Na2CO3 NaHCO3 H2O 。 解题思路(1)根据题意,碳酸氢钠受热分解生成了碳酸钠、水和二氧化碳,减少的质量就是水和二氧化碳的质量,碳酸钡的质量是59.1 g,其中碳元素的质量就等于天然碱中碳元素的质量,根据天然碱的质量、减少的质量和碳元素的质量可以列出三元一次方程组,解出未知数,求出整数比,写出化学式;(2)根据盐酸和生成的气体的数据,分析找出加入盐酸的质量从40 g到60 g发生的反应是NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑,生成的二氧化碳的质量是1.32 g-0.44 g=0.88 g,可以求出盐酸的质量分数。根据Na2CO3+HClNaHCO3+NaCl、NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑,根据表中消耗的盐酸的质量的关系,找出Na2CO3与NaHCO3的计量关系,再根据生成的总的二氧化碳的质量和天然碱的质量关系,求出c,写出化学式。 (1)31.0 g天然碱中碳元素的质量就是碳酸钡中碳元素的质量,为59.1 g××100%=3.6 g。 aNa2CO3 bNaHCO3 cH2O~CO2+(+c)H2O 106a+84b+18c 22b+9b+18c 31.0 g 9.8 g 得出: 解得:a=0.1 b=0.2 c=0.2 所以a∶b∶c=1∶2∶2 样品A的化学式可以表示为:Na2CO3 2NaHCO3 2H2O。 (2)设盐酸的质量分数是w, NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2↑ 36.5 44 (60 g-40 g)×w 1.32 g-0.44 g =, 解得:w=3.65% 根据反应的方程式以及加入盐酸的质量从40 g到60 g产生气体的质量可知,每加入20 g盐酸与碳酸氢钠产生二氧化碳的质量是0.88 g,由此可知,加入的盐酸从0到30 g用于碳酸钠转化为碳酸氢钠,从30 g到75 g用于碳酸氢钠转化为二氧化碳,由此可以得出a∶b=2∶1, 2 Na2CO3 NaHCO3 cH2O~3CO2 2×106+84+18c 3×44 4.71 g 1.98 g = 解得c=1 样品B的化学式可以表示为2Na2CO3 NaHCO3 H2O。 故答案为:(1)Na2CO3 2NaHCO3 2H2O (2)3.65% 2Na2CO3 NaHCO3 H2O 例6 已知:①温度、压强恒定时,相同体积的气体,如O2、N2或O2和N2混合气体中的O2分子数、N2的分子数、O2和N2的分子总数相同; ②On的氧化性强于O2,能和松节油反应(无气体生成),而O2不能。O2经过静电放电装置,体积略有缩小,可推知其中的分子数减少,则O2经静电放电发生反应的化学方程式为:nO2(n个O2分子)2On(2个On分子)。测定On组成的实验:一定温度、压强下,把含有O2和On的气体均分成两份,一份和松节油反应,气体体积缩小a mL;对另一份加热,使On完全分解为O2,恢复到原温度、压强时,气体体积增加了 mL,求n的值。 解题思路根据O2经静电放电发生反应的化学方程式可推出体积增加量,再结合On完全分解为O2的分子个数的变化进行分析。 和松节油反应,体积缩小a mL,即为参加反应的On的体积。 加热使On完全分解为O2,发生的反应为:2On nO2,即气体体积变为原体积的,又On的体积为a mL,则生成的O2的体积为 mL,由实验结果可知,-a=,推知n=3,On即O3。 故答案为:n=3。 点评解答本题关键是要知道温度、压强恒定时,相同体积的气体,分子数相同,可根据方程式中各物质前面的系数确定分子个数的变化。 五、保护我们呼吸的空气 空气的污染及其危害,是指随着工业的发展,排放到空气中的有害气体和烟尘等对空气造成了污染。被污染的空气会严重损害人体健康,影响作物生长,破坏生态平衡。全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨等也都与空气污染有关。就空气污染物的来源来说,主要有以下几个方面: 1.工业生产是空气污染的一个重要来源。工业生产排放到大气中的污染物种类繁多,有烟尘、硫的氧化物(如二氧化硫等)、氮的氧化物(如二氧化氮等)、有机化合物、卤化物、碳化合物等。 2.人们用生火炉灶和采暖锅炉需要消耗大量煤炭,煤炭在燃烧过程中要释放大量的烟尘、二氧化硫、一氧化碳等有害物质污染空气。特别是在冬季采暖时,往往使污染地区烟雾弥漫,呛得人咳嗽,这也是一种不容忽视的污染源。 3.交通运输工具(如汽车、火车、飞机、轮船等)燃烧煤或石油产生的废气也是重要的污染物。特别是城市中的汽车,量大而集中,排放的污染物能直接侵袭人的呼吸器官,对城市的空气污染很严重,成为大城市空气的主要污染源之一。汽车排放的废气主要有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和碳氢化合物等,前三种物质危害性很大。 4.森林火灾、意外事故火灾等产生的烟雾和有害气体等。 5.防治空气污染的措施 防治空气污染的措施,有加强大气质量监测,改善环境状况,使用清洁能源,积极植树、造林、种草等。还有空气质量日报。空气质量日报的主要内容包括“空气污染指数”“首要污染物”“空气质量级别”“空气质量状况”等。如表所示:城市名称 污染指数 首要污染物 空气质量级别 空气质量状况北京 71 可吸入 颗粒物 Ⅱ 良呼和 浩特 49 — Ⅰ 优长春 76 可吸入 颗粒物 Ⅱ 良济南 80 可吸入 颗粒物 Ⅱ 良广州 42 — Ⅰ 优成都 58 可吸入 颗粒物 Ⅱ 良拉萨 21 — Ⅰ 优 目前,计入空气污染指数的项目暂定为:二氧化硫、一氧化碳、二氧化氮、可吸入颗粒物和臭氧等。这里说的空气污染指数(Air Pollution Index,简称API)就是将常规监测的几种空气污染物浓度简化成为单一的数值形式,并分级表示空气污染程度和空气质量状况。空气质量日报是通过新闻媒体向社会发布环境信息,可以及时准确地反应空气质量状况,增强人们对环境的关注,促进人们对环境保护工作的理解和支持,提高全民的环保意识,促进人们生活质量的提高。灰霾中的城市 例7 “灰蒙蒙的天”让越来越多的中国人关注一个专业术语“PM2.5”。“PM2.5”是指直径小于或等于2.5 μm的颗粒,其颗粒直径相当于头发丝粗细的,可直接被吸入到支气管内,引发呼吸系统、心血管系统等方面的疾病。我国区域性灰霾天气日益严重,与人为排放到大气中的悬浮颗粒物不断增加有关。 (1)你认为空气中悬浮颗粒物的来源有哪些?(写出两点)(1)化石燃料燃烧;建筑工地或道路扬尘。 (2)为控制“PM2.5”指数升高,请你提出一条好的建议。(2)建议:减少化石燃料的使用,多使用清洁能源。 解题思路(1)空气中悬浮颗粒物的来源:化石燃料燃烧以及建筑工地或道路扬尘。(2)PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5 μm的颗粒物,可被吸入肺部。减少空气中可吸入颗粒的方法很多,例如减少化石燃料的使用、多植树造林、各企业达标排放、加强政府监督以及不要露天焚烧垃圾等。 故答案为:(1)化石燃料燃烧;建筑工地或道路扬尘。(2)建议:减少化石燃料的使用,多使用清洁能源。 例8 SO2是大气污染物之一,为粗略测定周围环境中SO2的含量,某课外活动小组设计了如下实验装置: 注:单向阀原理说明:当注射器推活塞时①关闭,②打开;当注射器拉活塞时①打开,②关闭。 (1)甲、乙两同学欲对上述整套装置检查气密性: 甲同学是用手捂住试管(或微热试管),观察导管中是否有液面上升的现象。是否能? 不能 (填“能”或“不能”)。 乙同学是先从玻璃导管向试管中注入水,观察导管中液面与试管中液面是否形成高度差,且在一段时间后,观察液面差是否变化的方法。是否能? 不能 (填“能”或“不能”)。 若上述两种方案均不能,请思考新方案,并填下列空白(若上述可行,则不填下列空白): 先在试管中装入适量水(保证玻璃导管的下端浸没在水中),然后(填操作方法) 向外轻轻拉动注射器的活塞 ,看到 浸没在水中的玻璃导管口有气泡冒出 (填实验现象),证明该装置的气密性良好。 (2)向试管中加入0.00127%的碘水10 g,用适量的蒸馏水稀释后,再加入2~3滴淀粉溶液,配制成溶液A。测定指定地点空气中SO2的含量时,推拉注射器的活塞反复抽气,试管中发生的化学反应方程式为SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI,A溶液由 蓝 色变为 无色 时表明反应恰好完全进行,此时应停止抽气。 (3)我国环境空气质量标准中对每次空气质量测定中SO2的最高浓度限值(mg/m3):一级标准:0.15;二级标准:0.50;三级标准:0.70。该课外活动小组分成第一活动小组和第二活动小组,使用相同的实验装置和溶液A,在同一地点、同时测量空气中SO2的含量。当反应恰好完全进行,记录抽气时间和次数如下(假定每次抽气500 mL)。请将下表填写完整(计算时保留两位有效数字):分组 第一小组 第二小组抽气时间 20分钟 21分钟抽气次数 100 130SO2含量:mg/m3 0.64 0.49 ①在实验过程中,需缓缓抽动活塞的目的是 让二氧化硫与碘充分反应(或使空气中二氧化硫被充分吸收) ;若快速抽拉,则测定的结果将 偏小 (填“偏大”“偏小”或“无影响”); ②判断该地点的空气中SO2含量属于 三 (填数字)级标准, 第一 (填“第一”或“第二”)小组的测定结果准确,另一小组实验结果产生较大偏差的原因是(两个小组所用药品和装置均无问题) 抽气速率过快,造成空气中SO2与碘水未充分反应,产生较大误差 。 解题思路(1)由于玻璃导管与空气相通,没形成密闭的体系;而乙同学虽然向玻璃导管注水但没有使其压强发生变化,因此两个同学都无法检验出装置的气密性是否完好。 若要检验该装置的气密性,首先理解单向阀的作用,单向阀原理说明:当注射器推活塞时,①关闭,②打开;当注射器拉活塞时,①打开,②关闭。因此应该向外拉注射器的活塞,导致试管内压强减小,若看到浸没在水中的玻璃管口处有气泡冒出,说明气密性良好。 (2)从提供的化学方程式不难看出,当反应物恰好完全反应时,溶液中不再有单质碘,溶液的蓝色就会消失。 (3)由于所取的碘水是一样的,因此两组实验中参与反应的二氧化硫的质量一样多,根据化学方程式计算,设参与反应的二氧化硫的质量为x, SO2+I2+2H2OH2SO4+2HI 64 254 x 10 g×0.00127% = 解之得:x=0.000032 g=0.032 mg 第一组所测的二氧化硫的含量为:=0.64 mg/m3 第二组所测的二氧化硫的含量为:≈0.49 mg/m3 ①为了使二氧化硫气体完全被吸收,因此抽拉气体时要缓缓地进行,若速率过快,二氧化硫不能充分和碘水反应,致使测得的二氧化硫的质量偏小; ②第一小组的结论是正确的,第二小组数据误差较大,主要是由于抽气速率过快,造成空气中SO2与碘水未充分反应,产生较大误差; 所以该地的空气中的二氧化硫的含量应属于三级。 故答案为:(1)不能 不能 向外轻轻拉动注射器的活塞 浸没在水中的玻璃导管口有气泡冒出 (2)蓝 无色 (3)分组 第一小组 第二小组抽气时间 20分钟 21分钟抽气次数 100 130SO2含量:mg/m3 0.64 0.49 ①让二氧化硫与碘充分反应(或使空气中二氧化硫被充分吸收) 偏小 ②三 第一 抽气速率过快,造成空气中SO2与碘水未充分反应,产生较大误差 六、酸雨对生物的影响及其防治 酸雨是指pH小于5.6的雨雪或其他形式的大气降水,是大气受污染的一种表现。当大气受到污染时,大气中的酸性气体如二氧化硫、氮氧化物浓度增高,溶于雨雪中生成亚硫酸、硝酸使降水的pH降低谓之酸雨。 酸雨的形成是一种复杂的大气化学和大气物理现象。煤和石油燃烧以及金属冶炼等过程释放到大气中的二氧化硫,通过一系列的气相或液相氧化反应生成硫酸。高温燃烧生成的一氧化氮排入大气中大部分转化为二氧化氮,遇水生成硝酸和亚硝酸。 控制酸雨的根本措施在于减少二氧化硫和氮氧化物的人为排放。目前的有效手段是使用清洁能源,发展水力发电和核电站,使用固硫的型煤,使用锅炉固硫、脱硫、除尘新技术,发展内燃机代用燃料,安装机动车尾气催化净化器,培植耐酸雨农作物和树种等。 例9 酸雨被称为“空中死神”,对生物有极大危害。下列叙述错误的是( C ) A.酸雨可使河流、湖泊酸化,酸化的水源威胁人们的健康,影响人们饮用 B.酸化的水源影响鱼、虾等水生生物的生长和发育 C.酸雨直接危害芽和叶,使出现酸雨的地区植物全部死亡 D.酸雨使土壤中的养分发生化学变化,从而不能被植物吸收利用 解题思路酸雨主要是由人为地向大气中排放大量的酸性气体如二氧化硫、氮氧化物等造成的。酸雨的主要成分是硫酸、硝酸等。酸雨降落到河流湖泊,酸化的水源就会威胁人们的健康,影响鱼、虾等水生生物的生长和发育;酸雨降落到陆地上,可使土壤中的养分发生化学变化,从而不能被植物体吸收和利用。酸雨虽危害植物的芽和叶,但不会使植物全部死亡,故答案为C。 展开更多...... 收起↑ 资源列表 1.3 化学反应中物质质量的关系 - 学生版.docx 1.3 化学反应中物质质量的关系.docx