质量守恒定律的概念及对概念的理解: (1)
概念: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。这个规律就叫做质量守恒定律。
(2)
对概念的理解: ①质量守恒定律只适用于化学反应,不能用于物理变化例如,将2g水加热变成2g水蒸气,这一变化前后质量虽然相等,但这是物理变化,不能说它遵守质量守恒定律。
②质量守恒定律指的是“质量守恒”,不包括其他方面的守恒,如对反应物和生成物均是气体的反应来说,反应前后的总质量守恒,但是其体积却不一定守恒。
③质量守恒定律中的第一个“质量”二字,是指“参加”化学反应的反应物的质量,不是所有反应物质量的任意简单相加。
例如,2g氢气与8g氧气在点燃的条件下,并非生成10g水,而是1g氢气与8g氧气参加反应,生成9g水
④很多化学反应中有气体或沉淀生成,因此“生成的各物质质量总和”包括了固态、液态和气态三种状态的物质,不能把生成的特别是逸散到空气中的气态物质计算在“总质量”之外而误认为化学反应不遵循质量守恒定律
质量守恒定律的微观实质: (1)化学反应的实质在化学反应过程中,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。由分子构成的物质在化学反应中的变化过程可表示为:
(2)质量守恒的原因在化学反应中,反应前后原子的种类没有改变,数目没有增减,原子本身的质量也没有改变,所以,反应前后的质量总和必然相等。例如,水通电分解生成氢气和氧气,从微观角度看:当水分子分解时,生成氢原子和氧原子,每两个氢原子结合成一个氢分子,每两个氧原子结合成一个氧分子。
质量守恒定律的延伸和拓展理解:
质量守恒定律要抓住“六个不变”,“两个一定变”“两个可能变”。
六个不变 |
宏观 |
反应前后的总质量不变 |
元素的种类不变 |
元素的质量不变 |
微观 |
原子的种类不变 |
原子的数目不变 |
原子的质量不变 |
两个一定变 |
物质的种类一定变 |
构成物质的分子种类一定变 |
如从水电解的微观示意图能得出的信息:
①在化学反应中,分子可以分成原子,原子又重新组合成新的分子;
②一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的,或一个氧分子由两个氧原子构成、一个氧分子由两个氢原子构成。或氢气、氧气是单质,水是化合物
③原子是化学变化中的最小粒子。
④水是由氢、氧两种元素组成的。
⑤在化学反应,氧元素的种类不变。
⑥在化学反应中,原子的种类、数目不变。
⑦参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。
质量守恒定律的发现: 1. 早在300多年前,化学家们就对化学反应进行定量研究。1673年,英国化学家波义耳(RobertBoyle, 1627-1691)在一个敞口的容器中加热金属,结果发现反应后容器中物质的质量增加了。
2. 1756年,俄国化学家罗蒙诺索夫把锡放在密闭的容器里锻烧,锡发生变化,生成白色的氧化锡,但容器和容器里物质的总质量,在锻烧前后并没有发生变化。经过反复实验,都得到同样的结果,于是他认为在化学变化中物质的质量是守恒的。
3. 1774年,法国化学家拉瓦锡用精确的定量实验法,在密封容器中研究氧化汞的分解与合成中各物质质量之间的关系,得到的结论是: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。
4. 后来.人们用先进的测址仪器做了大量精度极高的实验,确认拉瓦易的结论是正确的。从此,质量守恒定律被人们所认识。
质量守恒定律的应用:
(1)解释问题
①解释化学反应的本质—生成新物质,不能产生新元素(揭示伪科学的谎言问题)。
②解释化学反应前后物质的质量变化及用质量差确定某反应物或生成物。
(2)确定反应物或生成物的质量
确定反应物或生成物的质量时首先要遵循参加反应的各种物质的质量总量等于生成的各种物质的质量总和;其次各种物质的质量比等于相对分子质量与化学计量数的乘积之比。
(3)确定物质的元素组成
理解在化学反应前后,元素的种类不发生改变。可通过计算确定具体的元素质量。
(4)确定反应物或生成物的化学式
比较反应前后各种原子个数的多少,找出原子个数的差异。但不能忘记化学式前的化学计量数。
(5)确定某物质的相对分子质量(或相对原子质量)
运用质量守恒定律确定某物质的相对分子质量 (或相对原子质量)时,首先寻找两种已知质量的物质,再根据化学方程式中各物质间的质量成正比即可计算得出。注意观察物质化学式前面的化学计量数。
(6)确定化学反应的类型
判定反应的类型,首先根据质量守恒定律判断反应物、生成物的种类和质量(从数值上看,反应物质量减少,生成物质最增加)。如果是微观示意图,要对比观察减少的粒子和增加的粒子的种类和数目再进行判断。
(7)判断化学方程式是否正确
根据质量守恒定律判断化学方程式的对与否关键是看等号两边的原子总数是否相等,同时注意化学式书写是否有误。
分子结构图:由分子构成的物质:
物质是由粒子构成的,构成物质的粒子有多种,分子是其中的一种。世界上许多物质是由分子构成的,分子可以构成单质,也可以构成化合物。如:氧气、氢气、C60等单质是由分子构成的;水、二氧化碳等化合物也是由分子构成的。
分子的定义:分子是保持物质化学性质的最小粒子。
概念的理解:
①分子是保持物质化学性质的“最小粒子”、不是“唯一粒子”。
②“保持”的含义是指构成该物质的每一个分子与该物质的化学性质是一致的。
③分子只能保持物质的化学物质,而物质的物理性质(如:颜色、状态等)需要大量的集合体一起来共同体现,单个分子无法体现物质的物理性质。
④“最小”不是绝对意义上的最小,而是”保持物质化学性质的最小”。如果不是在“保持物质化学性质” 这层含义上,分子还可以分成更小的粒子。
用分子的观点解释问题:
物理变化和化学变化的区别
由分子构成的物质,发生物理变化时分子本身未变,分子的运动状态、分子间的间隔发生了改变;发生化学变化时分子本身发生了变化,分子分成原子,原子重新组合变成了共他物质的分子。如:水变成水蒸气,水分子本身没有变,只是分子间的问隔变大,这是物理变化;水通直流电.水分子发生了变化,生成了氢原子和氧原子,氢.原子构成氢分子,氧原子构成氧分子,这是化学变化。
分子的表示方法:
分子可用化学式表示:如O:既可表示氧气,也可表示1个氧分子。
分子的构成:
原子结构示意图: 由原子构成的物质:绝大多数的单质是由原子构成的,如金属单质、稀有气体均是由原子直接构成的,碳、硫、磷等大多数的非金属单质也是由原子直接构成的。
原子的定义:原子是化学变化中最小的粒子。例如,化学变化中,发生变化的是分子,原子的种类和数目都未发生变化。
对原子的概念可从以下三个方面理解:
①原子是构成物质的基本粒子之一。
②原了也可以保持物质的化学性质,如由原子直接构成的物质的化学性质就由原子保持。
③原子在化学变化中不能再分,是“化学变化中最小的粒子”,脱离化学变化这一条件,原子仍可再分。
原子的性质: ①原子的质量、体积都很小;
②原子在不停地运动;
③原子之间有一定的间隔;
④原子可以构成分子,如一个氧分子是由两个氧原子构成的;也可以直接构成物质,如稀有气体、铁、汞等都是由原子直接构成的;
⑤化学反应中原子不可再分。
原子的表示方法—元素符号:原子可用元索符号表示:如O既可表示氧元素,也可表示1个氧原子。
分子和原子的联系与区别:
项目 |
分子 |
原子 |
不同点 |
本质区别 |
在化学反应中可以分成原子 |
在化学反应中不能再分 |
构成物质情况 |
大多数物质由分子构成 |
原子也能直接构成物质,但分子是由原子构成的 |
相同点 |
①质量和体积都很小 ②都在不停地运动 ③粒子间有间隔 ④都是构成物质的粒子 ⑤同种粒子性质相同,不同种粒子性质不同 |
注意事项 |
①分子是保持物质化学性质的最小粒子 ②原子是化学变化中的最小粒子 ③分子是由原子构成的 ④对于由原子直接构成的物质,原子是保持其化学性质的最小粒子 |
联系 |
分子是由原子构成的,分子,原子都是构成物质的粒子,它们的关系是
|
道尔顿的原子模型: 英国自然科学家约翰·道尔顿将古希腊思辨的原子论改造成定量的化学理论,提出了世界上第一个原子的理论模型。他的理论主要有以下四点:
①所有物质都是由非常微小的、不可再分的物质微粒即原子组成
②同种元素的原子的各种性质和质量都相同,不同元素的原子,主要表现为质量的不同
③原子是微小的、不可再分的实心球体
④原子是参加化学变化的最小单位,在化学反应中,原子仅仅是重新排列,而不会被创造或者消失。 虽然,经过后人证实,这是一个失败的理论模型,但道尔顿第一次将原子从哲学带入化学研究中,明确了今后化学家们努力的方向,化学真正从古老的炼金术中摆脱出来,道尔顿也因此被后人誉为“近代化学之父”。
氧化物:
1.定义:由两种元素组成,其中一种是氧元素的化合物(即由氧元素和另一种元素组成的化合物)。
2.分类:
(1)根据组成分类:
金属氧化物,如Na2O,CuO等
非金属氧化物,如CO2,NO等
(2)根据性质分类:
①酸性氧化物
能和碱反应生成盐和水的氧化物如CO2,SO3等
②碱性氧化物
能和酸反应生成盐和水的氧化物如CaO、Fe2O3等
③两性氧化物(初中不作要求)
④不成盐氧化物
不能直接反应生成盐的氧化物如CO,NO等
金属氧化物性质小结:
1.与水反应生成碱(可溶性金属氧化物)
Na2O+H2O==2NaOH
CaO+H2O==Ca(OH)2
2.与强酸反应
CaO+2HCI==CaCl2+H2O
Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O
Fe2O3+3H2SO4==Fe2(SO)3+3H2O
CuO+2HCl==CuCl2+H2O
CuO+H2SO4==CuSO4+H2O
3.与H2、CO或C反应
CuO+H2==Cu+H2O
2CuO+C==2Cu+CO2↑
CuO+CO==Cu+CO2
Fe2O3+3H2==2Fe+3H2O
2Fe2O3+3C==4Fe+3CO2↑
Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2
Fe3O4+4H2==3Fe+4H2O
Fe3O4+2C==3Fe+2CO2↑
Fe3O4+4CO==3Fe+4CO2
非金属氧化物性质小结:
1.部分非金属氧化物与水反应生成相应的酸
CO2+H2O==H2CO3
SO2+H2O==H2SO3
2.与碱反应生成盐和水
Ca(OH)2+CO2==CaCO3↓+H2O
2NaOH+CO2==Na2CO3+H2O
Ca(OH)2+SO2==CaSO3↓+H2O
2NaOH+SO2==Na2SO3+H2O
易错点:
①酸性氧化物多数是非金属氧化物,但也可能是金属氧化物(如Mn2O7);碱性氧化物肯定是金属氧化物。
②非金属氧化物一般都是酸性氧化物,但H2O、CO、NO等不是酸性氧化物。
过氧化物:
常见的过氧化物有过氧化氢(H2O2)、过氧化钠 (Na2O2)。
过氧化氢俗称双氧水,在催化剂的催化作用下能分解生成水和氧气,常用于实验室制取氧气。过氧化氢具有极强的氧化性,可用作杀菌剂,漂白剂。
过氧化钠能与二氧化碳反应:2Na2O2+2CO2== 2Na2CO3+O2,根据该性质,可将过氧化钠用在坑道、潜艇或宁宙飞船等缺氧的场所,将人们呼出的CO2转换成O2,供给呼吸。
定义:化合物里各元素的质量比是原子个数与相对原子质量的乘积之比。即各元素原子的相对原子质量总和之比。计算的关键在于正确判断出各元素的原子总数。
公式:
各元素的质量比=各元素相对原子质量与相应原子个数的乘积之比。如化学式为AmBn的物质中,A、B两元素的质量比 =(A的相对原子质量×m):(B的相对原子质量×n)。
对概念公式的理解:(1)元素是宏观概念,只讲种类,不讲个数。用元素符号表示时,7C素符号前后都不能写数字,如计算四氧化三铁(Fe3O4)中铁元素和氧元素的质量比时不能写成3Fe:4O
(2)在化学式中,原子个数比等于元素的质量除以其相对原子质量之比。如AmBn中A,B两元素的质量比为M:N,则化学式中A,B两元素的原子个数比m:n=
(3)当化学式中含有多种元素时,根据化学式可以计算出全部元素的质量比,也可以计算出其中某几种元素的质量比。
化学式中元素质量比的变式运算:
在AmBn中元素A,B的质量比等于各元素的相对原子质m与原子个数的乘积比,即A,B元素质量比= (A的相对原子质量×m):(B的相对原子质量×n),根据元素质量比的变形运算主要有:
(1)根据某化合物中元素的质最比求化学式根据化合物中元素的质量比(或元素的质量分数比)求化学式,其方法是通过元素的相对原子质量来推断化学式。通过组成元素质量比或元素的质量分数进行分式变换,转换成原子个数(比),推测化学式。
(2)根据某化合物中元素的质量比确定元素的化合价已知某化合物中元素的质量比确定某元素的化合价,可通过元素的质量比及元素的相对原子质量推断化学式中元素的原子个数之比,再根据化合物中正负化合价代数和为零的原则确定元素的化合价。
(3)根据元素的质量比确定元素的相对原子质量
化合物中元素的质量比等于相对原子质量与原子个数的乘积比,利用元素的质量比及化合物中各原子的个数即可求出元素的相对原子质量。相对原子质量之比等于元素的质量除以其原子个数所得的数值之比。
(4)物质的质量比与分子个数比之间的换算:
换算关系:物质的质量比
分子个数比、如SO
3、SO
2、O
2三种物质的质量比为5:4:2,则SO
3、SO
2、O
2的分子个数比为
=1:1:1
利用化学式变形求物质的质量比:例:含有相同质量铁元素的Fe2O3和Fe3O4的质量比是多少?
解析:设含有相同质量铁元素的Fe2O3和Fe3O4的质量分别为x,y,为了使两者含铁元素的质量相等,可以将它们的化学式变形为铁原子数目相等的式子:
Fe2O3→Fe6O9 Fe3O4→Fe6O8
480 464
x y
x:y=480:464=30:29
答案:30:29