专题培优讲解《质量守恒定律 化学方程式》_化学方程式计算培优

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专题培优讲解《质量守恒定律 化学方程式》

【考点图解】

【学法透析】

1．质量守恒定律的应用归类

(1)解释现象

例如：某同学在探究镁条在空气中燃烧前后质量变化的实验中发现，称得生成的白色氧化镁的质量与参加反应的镁条质量之间存在时大、时小、偶尔相等的现象，于是认为化学反应不一定遵循质量守恒定律，你认为对吗？请说明理由。

分析这种看法是错误的，出现的三种情况都遵守质量守恒定律。根据质量守恒定律可知：m(MgO)＝m(Mg)＋m(O2)，由于镁条在空气中燃烧时要产生白烟，所以，当白色氧化镁被全部收集时，MgO的质量大于参加反应的镁条质量；而当MgO有损失时，收集的MgO的质量会等于或小于参加反应的镁条质量。

(2)求反应物或生成物的质量

例如：若有a克KClO3与b克MnO2的混合物，加热到质量不再减少为止，得到剩余固体c克，则反应生成O2的质量是_______克，同时会生成氯化钾_______克。

分析：KClO3在加热和MnO2催化的条件下分解成生成KCl和O2，而MnO2在化学反应前后的质量和化学性质都不改变，故完全反应后，剩余固体是KC1和MnO2的混合物，根据质量守恒定律，m(O2)＝m(KClO3)－m(KCl)，故答案分别为(a＋b－c)、（c－b)。

再如：已知反应3A＋2B＝2C＋D，A、B两物质完全反应时质量比为3：4，若生成C和D共140克，则该反应中消耗B的质量为_______。

分析：根据质量守恒定律，生成物C和D的质量总和一反应物A和B的质量总和＝ 1

140g，所以m(B)＝140克×4＝80克，故答案为80克。7

(3)确定物质的化学式

例如：在化学反应2X2＋3Y3＝2R中，若用X、Y表示R，则R的化学式为_______。

分析：解决这类问题，最重要的是要抓住反应前后原子的种类和数目都不变这个关键进行分析。观察该反应可知：反应前，每2个X2分子含4个X原子，3个Y2分子含6个Y原子，根据质量守恒定律，则反应后生成的2个R分子中也应含4个X原子和6个Y原子，因此R的化学式X2Y3，故本例答案为X2Y3。

(4)推断物质的组成元素

例如：化学上常用燃烧法测定可燃性有机物的组成。现取3.2g某有机物在足量氧气中充分燃烧，生成4.4gCO2和3.6gH2O，则该有机物中

（）A．一定含有C、H元素，可能含有O元素

B．一定含有C、H、O三种元素

C．一定含有C、O两种元素，可能含H元素

D．只含C、H两种元素，不含O元素

分析：化学反应前后，原子的种类、数目和质量不变，则元素的种类和元素的质量也不变。从燃烧产物H2O和CO2的组成来看，共含有碳、氢、氧三种元素，根据质量守恒定律，则反应物中必定也含有碳、氢、氧三种元素。由于有机物是在氧气中燃烧的，即氧气中肯定含有氧元素，而且也只含氧元素，所以可燃物中就一定含有碳、氢元素，而是否含氧元素就要通过计算来确定了。根据质量守恒定律：二氧化碳所含碳元素的质量与有机物中所含碳元素的质量相等，水中所含氢元素的质量与有机物中所含氢元素质量相等。碳元素质量为4.4g×

212＝1.2g，氢元素质量是3.6g×＝0.4g，1.2g＋0.4g＝1.6g

1844该有机物中还含氧元素，且氧元素的质量为3.2g－1.2g－0.4g＝1.6g，故本例答案为B。

(5)质量守恒定律的探究与分析

例如：为研究化学反应前后反应物与生成物之间的质量关系，三位同学分别做了如下三个实验：

实验I：称量镁条，点燃并在上方罩上罩子，待反应结束后，再称量。

实验Ⅱ：将盛有二氧化锰的小试管放入装有过氧化氢的烧杯中，称量，然后使二氧化锰与过氧化氢接触，充分反应后再称量。

实验Ⅲ：将盛有铁钉的试管放入盛有硫酸铜溶液的烧杯中，称量，然后使铁钉和硫酸铜溶液接触，充分反应后再称量。

三位同学得到的实验数据如下表：

(1)从上表看，这三个实验中，发生化学反应前后物质的质量变化情况分别是：实验I（填“增大”、“减小”或“不变”）_______，实验Ⅱ_______，实验Ⅲ_______。

(2)造成上述结果的原因可能是_____________________________________________。

(3)在三个实验中，实验_______正确地反映了反应物与生成物之间的质量关系。

(4)由此可得出结论：用实验探究化学反应前后反应物与生成物之间的质量关系时，必须在_______体系中进行。

分析：在设计实验探究质量守恒定律时，要全面考虑，系统分析，既不能漏掉生成物，也不能漏掉反应物，既要能认清反应的过程，又要从整体上把握。答案：(1)增大 减小 不变(2)实验I反应前物质的质量总和还应包括参加反应的氧气的质量；实验Ⅱ中生成物的质量应包括散逸掉的氧气的质量(3)Ⅲ(4)密闭（或封闭）

2．化学方程式的书写方法

(1)书写原则：①以客观事实为依据，不能凭空编造（如编造客观上不存在的化学式或化学反应）。②遵守质量守恒定律（实际上就是要配平化学方程式）。

(2)书写步骤（以实验室加热高锰酸钾制氧气为例说明）：

①“写”：左边写反应物化学式，右边写生成物的化学式，中间连“－”。

KMnO4－K2MnO4＋MnO2＋O②“配”：在化学式前添适当的数字，使两边的各原子的数目相等。

2KMnO4－K2MnO4＋MnO2＋O2

③“改”：把“－”改为“＝”。2KMnO4＝K2MnO4＋MnO2＋O2

④“注”：注明反应发生的条件。

2KMnO4 △ K2MnO4＋MnO2＋O2

⑤“标”：反无生有标“↑”和“↓”（反应物没有气体，生成物有气体，就在气体化学式后标“↑”；在溶液中的反应，反应物没有固体，生成物有固体，就在固体化学式后标“↓”）。2KMnO4 △ K2MnO4＋MnO2＋O2↑

3．化学方程式的配平技巧

一般比较简单的化学方程式用观察法即可配平，而略为复杂的化学方程式则可用奇数

高温Fe2O3＋SO2为例说明如下。变偶数法或定“1”顺配法配乎。现以配平FeS2＋O2 

(1)奇数变偶数法

第一步，找出在反应式中出现次数最多且原子总数在反应式两边奇偶不等的元素——本例应为O；

第二步，在原子个数为奇数的化学式前添计量数“2”或“4”等，把奇数变成偶数；

高温2Fe2O3＋SO2

FeS2＋O2

第三步，用观察法配平其它系数——在FeS2前添4，在SO2前添8，在O2前添11，最后把“”改成“＝”。

4FeS2＋11O2 高温 2Fe2O3＋8SO2

(2)定“1”顺配法

第一步：找出反应式中比较复杂的化学式——本例可定为Fe2O3或FeS2；

第二步：把复杂的化学式前的计量数定为“1”——本例可把Fe2O3或FeS2前的计量数定为“1”；

第三步：用观察法配平其它系数，出现分数添分数——若把Fe2O3前的计量数定为l，则FeS2前添2，SO2前添4，O2前添

1111：2FeS2＋O2高温Fe2O3＋4SO2； 22

第四步：在反应式两边同时乘以2，并把“－”改为“＝”：4FeS2＋11O2 高温 2Fe2O3＋8SO2。

提醒：配平复杂化学方程式时往往需要几种方法同时运用。

【名题精讲】

考点1 质量守恒的综合运用

例1 下列四组以任意比组成的混合物，分别在空气中充分燃烧，都生成二氧化碳和水，其中生成物中水分子数目一定比二氧化碳数目多的是

（）

A．C2H4和C3H6

B．C2H2和C3H8

C．C2H6和C2H5OH

D．C2H4和C2H6

【切题技巧】 从表面上看，本题要写出每种物质燃烧的化学方程式，再通过比较生成物中水分子数目和二氧化碳分子数目得出结论，若这样解题就比较复杂了。其实，本题应利用质量守恒定律，抓住反应物中的C、H原子数与生成物中C、H原子数相等就可以了，具体分析如下：A中C2H4→2H2O＋2CO2、C3H6→3H2O＋3CO2；B中C2H2→H2O＋2CO2、C3H8→4H2O＋3CO2；C中C2H6→3H2O＋2CO2、C2H5OH→3H2O＋2CO2；D中C2H4→2H2O＋2CO2、C2H6→3H2O＋2CO2；很显然，A中两种物质无论以怎样的比混合，充分燃烧后，生成物中水分子数目与二氧化碳数目相等；B中C2H2生成的水分子数目一定比二氧化碳数目少而C3H8生成的水分子数目一定比二氧化碳数目多，则其混合物燃烧后生成的水分子数目与二氧化碳数目可能多、可能少、也可能相等；用同样的方法分析C和D．即可得出正确的答案。

【规范解答】 C、D

【借题发挥】 化学反应的实质是参加反应的物质的分子被分裂成原子，原子重新组合成新分子的过程，这个过程中，原子的种类没有改变，原子的数目没有增减，原子质量也没有改变，这是化学反应遵循质量守恒的根本原因。由此可知：在化学反应中一定不变．．．．的是：①反应物和生成物的总质量②原子的种类③原子的数目④原子的质量⑤元素的种类⑥元素的质量；一定改变的是：①物质的种类②分子的种类；可能改变的是分子的数目。．．．．．．．．

【同类拓展】 1．在一个密闭容器中，充入a个CO分子和b个O2分子，在一定条件下充分反应后，容器内碳原子个数和氧原子个数之比是

（）

A．a/(a＋2b)

B．a/2(a＋b)

C．a/b

D．a/2b

2．12C和14C是碳元素的两种不同存在形式：质子相同，中子数不同，已知14CO2与

2CO，”表示14CO2和C反应既可生成碳在高温条件下发生反应：14CO2＋C“CO，同时CO又可分解得到CO2和C，现将14CO2与碳放在密闭容器中加热，最后得到的混合物含14 C的微粒有

（）

A．14CO

2B．14CO2，14CO

C．14CO2，14CO，14C

D．14CO 例2 一定条件下，在一个密闭容器内发生某反应，测得反应过程中各物质的质量如下表所示，下列叙述正确的是

（）

A．上述反应属于化合反应

B．该反应中C与D的质量变化之比为23：4 C．第二次测得A的质量为12.4g

D．该反应中共生成D的质量为4.2g

【切题技巧】 解答本题的关键是分析表中的数据，得出反应物和生成物以及参加反应和反应生成物质的质量。B由4g→20g，说明B是生成物，且生成B的质量为16g；C由4.6g→23g，说明C是生成物，且生成C的质量为18.4g；D由1g→4.2g，说明D是生成物，且生成D的质量为3.2g（D错），由此可见，生成物的总质量为16g＋18.4g＋3.2g＝37.6g

【规范解答】 B、C

【借题发挥】 在“技法透析”中，我们把质量守恒定律的应用作了归类整合，一些难度较大的质量守恒定律的综合应用题常常是这些题型的变化、加深或组合，解答时，一般要把复杂的问题分割成一个个简单的问题，各个击破。

【同类拓展】3．将一定质量的a、b、c、d四种物质放入一密闭容器中，在一定条件下反应一段时间后，测得反应后各物质的质量如下。下列说法正确的是

（）

A．a和b是反应物，d一定是催化剂

B．反应后a物质的质量为4.64g

C．c物质中元素的种类，一定和a，b二种物质中元素的种类相同

D．若物质a与物质b的相对分子质量之比为2：1，则反应中a与b的化学计量数之比为2：1

考点2 化学方程式的书写

例3 按要求书写下列化学方程式：

(1)有刺激性气味气体生成的化合反应_______________________________________；

(2)有两种气体生成的分解反应_____________________________________________；

(3)氢气的验纯___________________________________________________________；

(4)实验室用纯净物制氧气______________________________________________。

【切题技巧】

(1)要先定物质，再定反应。有刺激性气味的气体是二氧化硫，则该反应是硫在空气中燃烧；(2)要先定反应，再定物质。联想我们所学的分解反应，有生成两种气体反应是水电解；(3)要看清实质。氢气的验纯实质是收集少量的氢气燃烧；(4)要简单分析。实验室可用三种物质制取氧气，若用双氧水或氯酸钾，则均要加适量的二氧化锰作催化剂，故该反应是高锰酸钾受热分解。

【规范解答】(1)S＋O2 点燃 SO2(2)2H2O 通电 H2↑＋O2．(3)2H2＋O2 点燃 2H2O(4)2KMnO4 △ K2MnO4＋MnO2＋O2↑

【借题发挥】 书写化学方程式常犯的错误：(1)写错物质的化学式；(2)随意臆造生成物或事实上不存在的化学反应；(3)化学方程式没有配平；(4)写错或漏写反应必需的条件，如C＋O2 燃烧 CO2、2KClO3 MnO2 2KCl＋3O2↑；(5)漏标了气体符号(↑)或沉淀符号(↓)。

【同类拓展】 4．按要求完成下列化学方程式：

(1)有黑色固体生成的化合反应_____________________________________________；

(2)有黑色固体生成的分解反应_____________________________________________；

(3)有单质和氧化物生成的分解反应_________________________________________；

(4)－种固体混合物的分解反应_____________________________________________。

例4 依照下列化学方程式：

2H2S＋SO2＝3S↓＋2H2O

NaH＋H2O＝NaOH＋H2↑

完成下列化学方程式：

NH3和NO2反应_____________________________________________；

CaH2和H2O反应____________________________________________。

【切题技巧】 根据题给化学方程式，寻找解题规律。第一个反应的规律是：，第二个反应的规律是：氢化物与水反应生成氢氧化物（碱）和氢气；

【规范解答】 8NH3＋6NO2＝7N2＋12H2O；CaH2＋2H2O＝Ca(OH)2＋2H2↑

【借题发挥】 书写化学方程式的题型一般分两类：一类是基本型，取材于教材，如例3。解决这类题的关键是要整合和熟记教材上的反应；第二类是信息给予型，根据信息给予的形式，此类又分为直接提供信息、提供范例型（如例4）、和模型展示型等。不管那种形式，解决这类题的关键是要认真阅读、收集、处理信息，找出反应物、生成物和反应条件，再结合化学方程式的书写方法进行答题。

【同类拓展】 5．有人在研究硫酸亚铁受热分解时，作出了两种假设；

(1)假设它按KClO3受热分解的方式分解，反应的化学方程式为______________；

(2)假设它按CaCO3受热分解的方式分解，反应的化学方程式为______________。

(3)事实上由于FeO被氧化，故FeSO4的分解产物是一种红色固体及两种硫的氧化物，故其受热分解的化学方程式为___________________________________。

参考答案

1．A 2．C 3．CD 4．(1)3Fe＋2O2 点燃 Fe3O4

(2)2KMnO4 △ K2MnO4＋MnO2＋O2↑

(3)2H2O2 MnO2 2H2O＋O2↑

(4)2KClO MnO2 32KCl＋3O2↑

△5．(1)FeSO4 △ eS＋2O2 ↑

(2)FeSO4 △ FeO＋SO3↑

(3)2FeSO4 △ Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑