第二节 定量认识化学变化
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知识梳理
一、质量守恒定律
1.硫酸铜溶液是___________色的，与氢氧化钠溶液混合会生成__________色的_____________________________________。这个反应为什么需要在密封的锥形瓶中进行？______________________________________________________。
答案:蓝 蓝 沉淀 氢氧化钠会吸收空气中的二氧化碳
2.向大理石上滴入盐酸，会冒出大量的_________，同时还可看到澄清的石灰水________________________。这个反应也需要密封吗？_________。
答案:气泡 变浑浊 需要
3.质量守恒定律的内容：________________________。
答案:参加化学反应的各物质的质量总和等于生成的各物质的质量总和
4.在化学反应中，从微观的角度来看，______________不变，_________不变和_________不变，所以宏观上物质的总质量在反应前后不变。
答案:原子的种类 原子的个数 原子本身的质量
二、化学方程式的书写
1.书写化学方程式要遵守两个原则：①_________；②_________。
答案:以客观事实为基础 遵循质量守恒定律
2.比较表示铁在氧气中燃烧的三种方式，指出化学方程式与其他两种方式相比，它的优点是：_________。
铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁
铁＋氧气四氧化三铁
3Fe＋2O2Fe3O4
答案:化学方程式不仅能表示反应物、生成物、反应条件，而且能体现质量守恒定律
3.根据反应前后_________和_________的原理，在反应物和生成物的化学式前配上适当的化学计量数，使反应前后各种元素的原子_________，这个过程称为配平。
答案:原子的种类 数目不变 相等
4.将化学反应中的条件放在等号上面注明。如反应中有_________放出或在溶液中有_________生成，就在生成的气体或沉淀物化学式的后面分别注明__________或___________。
答案:气体 沉淀 ↑ ↓
三、根据化学方程式的计算
1.在2H2＋O22H2O反应中，_________份质量的氢气与_________份质量的氧气反应生成_________份质量的水，这三种物质之间的质量之比为：_________。
答案:4 32 36 1∶8∶9
2.根据化学方程式的计算一般分为五步：
第一步：设未知数
第二步：写出化学方程式
第三步：写出相关物质的质量关系，写出已知量和未知量
第四步：列比例式，求解
第五步：写出简明的答案
疑难突破
怎样理解质量守恒定律？
剖析：（1）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。这个规律叫做质量守恒定律。一切化学反应都遵循质量守恒定律。
（2）质量守恒的原因（微观解释）：
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。也就是说，在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，原子的数目没有增减，原子的质量也没有改变。所以，反应前后各物质的质量总和相等。
(3)需注意的问题
①该定律只适用于化学变化，如果不是化学变化，则不适合该定律。如水在加热的条件下变成水蒸气符合质量守恒定律，这句话是不对的。因为水变成水蒸气是物理变化。
②质量守恒定律一定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。即不能将没有参加反应的质量和反应后剩余的质量计算在内。
③要注意是“各物质”的质量总和，不能遗漏任一反应物或生成物，尤其是气体。
④反应前后，元素种类不变，同种元素质量相等。
⑤反应前后，原子种类不变，原子质量也不变。
⑥反应前后，分子种类一定改变，分子数目不一定改变。
问题探究
问题:某同学根据课堂演示实验受到启示，想自己实践探究物质发生化学变化的前后，总质量是否发生改变，是增加，减少，还是不变?
探究：该同学按下面的步骤对以上问题进行探究：
(1)提出假设：物质发生化学变化后，生成物的总质量与反应物的总质量相等。
图4-1
(2)设计实验方案并实践操作：设置如图4-1所示的操作，胶头滴管里盛稀盐酸，小试管中盛锌粒。观察反应结束后天平指针的位置；若该实验在敞口的锥形瓶中进行，情况如何?
观察到的现象：设置如上图所示的操作，反应结束后天平指针的位置在刻度盘的中央；若该实验在敞口的锥形瓶中进行，指针向右偏转。
结论：参加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。
典题精讲
例1:化学反应前后，下列各项中肯定没有变化的是（ ）
①原子的数目 ②分子的数目 ③元素的种类 ④物质的总质量 ⑤物质的种类 ⑥原子的种类
A.①③④⑤⑥ B.①③④⑥
C.①②④⑥ D.①③⑤
思路解析
本题涉及质量守恒定律以及化学反应的实质。化学反应的实质是：在化学变化中，分子分解成原子，原子重新组合成新的分子。在重新组合的过程中，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。因此，元素的种类也不改变，反应前后各物质的质量总和必然相等。但是，物质种类（分子种类）一定要改变，分子的数目可能改变，也可能不变。
答案:B
例2:配平下列化学方程式：
（1） Fe＋Cl2FeCl3
（2）FeS2＋O2Fe2O3＋SO2
思路解析
（1）可用最小公倍数法配平。式子两边各出现一次且原子个数相差较多的元素是氯，氯原子的最小公倍数是6，则Cl2前面的化学计量数是3，FeCl3前面的化学计量数是2，Fe前面的化学计量数是2。
化学方程式可变为：
2Fe＋3Cl22FeCl3
（2）可用奇数配偶法配平。式子两边出现次数最多且原子总数是一奇一偶的元素是氧，在Fe2O3的前面配上最小的偶数2，这样FeS2的化学计量数就要变成4，随之发生改变的是SO2，它的化学计量数就要变成8，最后确定O2前面的化学计量数为11，使氧原子的个数相等。
化学方程式可变为：
4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2
也可用待定系数法配平。先在化学式FeS2前加化学计量数2，使左、右两边铁原子的个数相等，在2FeS2中含有4个S原子，为使左、右两边S原子的个数相等，需在化学式SO2前加化学计量数4，此时生成物中共有11个氧原子，需要在化学式O2前加化学计量数11/2，但半个氧分子不存在，必须扩大2倍变成整数。若化学式O2前的化学计量数扩大2倍，其他化学式前的化学计量数也必须扩大2倍，这样，化学方程式就变为：
4FeS2＋ 11O22Fe2O3＋ 8SO2
答案:（1）2Fe＋3Cl22FeCl3
（2）4FeS2＋11O2点燃2Fe2O3＋8SO2
知识导学
此化学反应前后溶液颜色改变。
化学反应中有气体生成，物质状态发生变化。
理解质量守恒定律的涵义：在这个概念中，要重点理解几个关键词：“参加”、“化学反应”、“各”、“质量总和”、“生成的”、“各”。
绝对不能写事实不存在的反应的化学方程式。
如果反应物和生成物中都有气体，气体生成物就不需要注明气体符号。同样，对于溶液中的反应，如果反应物和生成物中都有固体，固体生成物也不需注明沉淀符号。
化学方程式的优点：不仅能表示反应物、生成物和反应条件，还能体现各物质之间的质量关系，体现在反应前后，每种原子的个数都相等，原子的种类也不变。这是配平化学方程式的依据。
化学方程式的书写要领：
左写反应物，右写生成物；
写对化学式，系数来配平；
中间连等号，条件要注清；
生成沉淀气，箭头来标明。
根据化学方程式计算的每一步都需要注意：
在设未知数时，一定要体现出设的是“物质的质量为x”。
正确书写化学方程式，注意配平，是计算正确的前提。
已知量要带上单位，未知量不能带上单位。
在列比例式时，已知量要带上单位，未知量不能带上单位。
最后写出简明的答案。
在整个过程要注意书写的规范化。
疑难导析
对质量守恒定律的理解要从三方面阐述：一是什么是质量守恒定律；二是为什么化学反应前后质量守恒；三是理解质量守恒定律需注意的问题。
有关质量守恒定律的定义，要说明化学反应前后反应物的质量与生成物的质量的关系。
有关质量守恒的原因，要从微观解释说明化学反应过程中，组成反应物的微观粒子是否变化，也就是说分子、原子是否变化。
有关理解质量守恒定律需注意的问题要说清楚以下几个问题：
①该定律适用于什么变化；
②质量守恒定律中所说的质量的含义，没有参加反应的质量和反应后剩余的质量能否计算在内；
③气体的质量往往忽视，质量守恒定律中所说的质量强调的是质量总和；
④反应前后同种元素质量是否相等；
⑤反应前后，原子种类和原子质量有无变化；
⑥反应前后，分子种类和分子数目是否改变。
问题导思
此题是一道科学探究性的实验题。科学探究的一般步骤为：提出假设、设计实验方案、实施实验方案获取信息、加工处理信息获取结论。
在设计实验探究化学反应前后质量守恒，要控制好整个实验装置不能漏气，把所有的反应物都要考虑进去，不反应的不能计算在内，也要把生成的各物质都要计算进去。
设计的实验方案分两种情况：一种是实验在密闭的锥形瓶中进行，此时反应装置不漏气；另一种是实验在敞口的锥形瓶中进行，此反应产生的气体跑到空气中，使反应装置中生成物质量减少。通过观察两种情况下反应结束后天平指针的位置在刻度盘的中央，判断物质发生化学变化的前后，总质量是否发生改变。
黑色陷阱
原子是化学变化中的最小粒子；在化学变化中，分子的种类肯定变化，数目有可能变化；有气体参加的化学反应，反应前后的体积有可能发生变化。
典题变式
参加反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和，是因为（ ）
A.反应后物质的种类没有变化
B.反应后元素的种类没有变化
C.反应后原子的种类、数目和质量没有变化
D.反应后分子的种类、数目和质量没有变化
答案:C
绿色通道
化学方程式的配平是指根据质量守恒定律，在化学式前面配上适当的化学计量数，使式子左、右两边的每种元素的原子数目相等。常见的化学方程式的配平方法有三种，即观察法、最小公倍数法和奇数配偶法。
典题变式
配平下列化学方程式：
（1）___Cu＋___O2___CuO
（2）___C3H8＋___O2___CO2＋ ___H2O
（3）___FeS2＋___O2___Fe2O3＋___SO2
（4）Cu2（OH）2CO3___CuO＋___H2O＋___CO2
答案:（1） 2 1 2 （2）1 5 3 4
（3）4 11 2 8 （4）2 1 1
典题变式
下列化学方程式书写完全正确的是（ ）
A.Mg＋O2MgO2
B.C＋O2CO2
C.S＋O2SO2↑
D.4P＋5O22P2O5
答案:D
典题变式
下列化学方程式书写有错误的是（ ）
A.2NaOH＋CuSO4====Na2SO4＋Cu(OH)2↓
B.2Mg＋O22MgO
C.S＋O2SO2
D.KClO3KCl＋O3↑
答案:D