利用化学方程式的简单计算: 1.
理论依据:所有化学反应均遵循质量守恒定律,根据化学方程式计算的理论依据是质量守恒定律。
2.
基本依据
根据化学方程式计算的基本依据是化学方程式中各反应物、生成物之间的质量比为定值。而在化学方程式中各物质的质量比在数值上等于各物质的相对分子质量与其化学计量数的乘积之比。例如:镁燃烧的化学方程式为 2Mg+O
22MgO,其中各物质的质量之比为,m(Mg):m (O
2):n(MgO)=48:32:80=3:2:5。
有关化学方程式的计算:1.
含杂质的计算,在实际生产和实验中绝对纯净的物质是不存在的,因此解题时把不纯的反应物换算成纯净物后才能进行化学方程式的计算,而计算出的纯净物也要换算成实际生产和实验中的不纯物。这些辅助性计算可根据有关公式进行即可。
2.
代入化学方程式中进行计算的相关量(通常指质量;必须需纯净的(不包括未参加反应的质量)。若是气体体积需换算成质量,若为不纯物质或者溶液,应先换算成纯物质的质量或溶液中溶质的质量。
(1)气体密度(g/L)=
(2)纯度=
×100%=
×100%=1-杂质的质量分数
(3)纯净物的质量=混合物的质量×纯度
综合计算:1.
综合计算题的常见类型
(1)将溶液的相关计算与化学方程式的相关计算结合在一起的综合计算。
(2)将图像、图表、表格、实验探究与化学方程式相结合的综合计算
2.
综合计算题的解题过程一般如下:综合型计算题是初中化学计算题中的重点、难点。这种题类型复杂,知识点多,阅读信息量大,思维过程复杂,要求学生有较高的分析应用能力和较强的文字表达能力。它考查的不仅是有关化学式、化学方程式、溶解度、溶质质量分数的有关知识,也是考察基本概念、原理及元素化合物的有关知识。综合计算相对对准度较大,但只要较好地掌握基本类型的计算,再加以认真审题,理清头绪,把握关系,步步相扣,就能将问题顺利解决。
3.
溶质质量分数与化学方程式相结合的综合计算 溶质质量分数与化学方程式相结合的综合计算题,问题情景比较复杂。解题时,应首先明确溶液中的溶质是什么,溶质的质量可通过化学方程式计算得出,其次应明确所求溶液的质量如何计算,最后运用公式汁算出溶液的溶质质量分数。
解题的关键是掌握生成溶液质量的计算方法:生成溶液的质量=反应前各物质的质量总和一难溶性杂质(反应的混有的且不参加反应的)的质量一生成物中非溶液(生成的沉淀或气体)的质量。
(1)固体与液体反应后有关溶质质量分数的计算于固体与液体发生反应,求反应后溶液中溶质的质量分数,首先要明确生成溶液中的溶质是什么,其次再通过化学反应计算溶质质量是多少(有时溶质质量由几个部分组成),最后分析各量间的关系,求出溶液总质量,再运用公式计算出反应后溶液中溶质的质量分数。
对于反应所得溶液的质量有两种求法:
①溶液组成法:溶液质节=溶质质量+溶剂质量,其中溶质一定是溶解的,溶剂水根据不同的题目通常有两种情况:原溶液中的水;化学反应生成的水。
②质量守恒法:溶液质量=进入液体的固体质量(包括由于反应进入和直接溶入的)+液体质量-生成不溶物的质量-生成气体的质量。
(2)对于液体与液体的反应,一般是酸碱、盐之间发生复分解反应,求反应后溶液中溶质的质量分数。此类计算与固体和液体反应后的计算类似,自先应明确生成溶液中的溶质是什么,其次再通过化学应应计算溶质质量是多少(往往溶质质量由几个部分组成),最后分析各量间的关系、求出溶液总质量再运用公式计算出反应后溶液中溶质的质量分数此类反应发生后,溶液质量也有两种求法:
①溶液组成法(同上)。
②质量守恒法:溶液质量=所有液体质量之和-生成沉淀的质量-生成气体的质量。
4.
图像、表格、实验探究与化学方程式相结合的综合计算 在近几年中考题出现了以图像,表格为载体的化学计算题这类题的特点是利用数学方法将化学实验数据进行处理和表达,常常以坐标曲线、图像、表格等形式将解题信息呈现。解答此类题目时,受求学生能够对图像,表格进行科学分析从中获取有用信息并结合化学知识将有用信息,应用到解决实际问题中
(1)图像与化学方程式结台的综合计算
图像型计算题是常见的题型是坐标曲线题,其特点是借助数学方法中的坐标图,把多个元素对体系变化的影响用曲线图直观表示出来。
坐标系中的曲线图不仅能表示化学反应,还能较好地反映化学变化的过程,读图时,要善于从曲线图中捕捉到“三点”,(起点,拐点,终点),并分析其含义。特别是要重点了解拐点表示对应两种物质一定恰好完全反应,这是此类题的关键。
(2)表格与化学方程式结合的综合计算
这类题往往给出一组或多组数据或条件,通过对表格中数据或条件的分析,对比,解答有关问题或进行计算。
策略:要通过仔细阅读,探究表格中各组数据之间内在的规律,努力从“变”中找“不变”,及时发现规律之中的矛盾点,从“不变”中找“变”,进而分析矛盾的根源,解决问题。
(3)实验探究与化学方程式相结合的综合计算
做实验探究的综合计算题时,学生应将化学计算与化学实验紧密结合,在对实验原理,实验数据进行分析理解的基础上,理出解题思路,在解题过程中要特别注意实验数据与物质(或元素)质量间的关系,解题的关键是理清思路,找出正确有用数据,认真做好每一步计算。
5.
化学方程式计算中的天平平衡问题: 化学计算中有关天平平衡问题的计算一般指眨应前灭平已处于平衡状态,当托盘两边烧杯中加入物质后,引起烧杯内物质净增量的变化,从而确定天平能否仍处于平衡的状态。解此类题目必须理顺以下关系:烧杯内物质净增质量=加入物质质量一放出气体质量;当左边净增质量=右边净增质量时,天平仍处于平衡状念;当左边净增质量>右边净增质量时,天半指针向左偏转;当左边净增质量<右边净增质量时,天平指针向有偏转。
6.
化学方程式计算的技巧与方法:(1)
差量法(差值法) 化学反应都必须遵循质量守恒定律,此定律是根据化学方程式进行计算的依据。但有的化学反应在遵循质量守恒定律的州时,会出现固体、液体、气体质量在化学反应前后有所改变的现象,根据该变化的差值与化学方程式中反应物、生成物的质量成正比,可求出化学反应中反应物或生成物的质量,这一方法叫差量法。此法解题的关键是分析物质变化的原因及规律,建立差量与所求量之间的对应关系。如:
①
2KMnO
4K
2MnO
4+MnO
2+O
2反应后固体质量减小,其差值为生成氧气的质量
②H2+金属氧化物
金属+水,该变化中固体质量减少量为生成水中氧元素的质量(或金属氧化物中氧元素的质量)
③CO+金属氧化物
金属+CO2,该变化中固体质量减少量为气体质量的增加量。
④C+金属氧化物
金属+CO2,反应后固体质量减小,其差值为生成的二氧化碳的质量。
⑤2H2+O2
2H2O,反应后气体质量减小,其减小值为生成水的质量。
⑥金属+酸→盐+H2,该变化中金属质量减小,溶液质量增加,其增加值等于参加反应的金属质量与生成氢气质量的差值。
⑦金属+盐→盐+金属,该变化中金属质量若增加,溶液的质量则减小,否则相反。其差值等于参加反应的金属质量与生成的金属质量的差值。
⑧难溶性碱
金属氧化物+水,该变化中固体质量减小,其差值为生成的水的质量
例:为了测定某些磁铁矿中四氧化三铁的质量,甲、乙两组同学根据磁铁矿与一氧化碳反应的原理,分别利用两种方法测定了磁铁矿中四氧化三铁的质量分数,已知磁铁矿与一氧化碳反应的化学方程式如下:Fe3O4+4CO
3Fe+4CO2
(1)甲组同学取该磁铁矿10g与足量的一氧化碳充分反应,并将产生的气体通入足量的氢氧化钠溶液中,溶液的质量增加了5.5g,请你根据甲组同学的实验数据,计算出磁铁矿样品中四氧化三铁的质量分数。
(2)乙组同学取该磁铁矿样品10g与足量的一氧化碳充分反应,测得反应后固体物质的质量为8g,请你根据乙组同学的实验数据,计算出磁铁矿样品中四氧化三铁的质量分数。
解析:(1)甲组同学的实验中被氢氧化钠溶液吸收的是CO还原Fe3O4生成的CO2,由5.5gCO2的质量作为已知条件,根据方程式可计算出Fe3O4的质量
(2)乙组同学的实验中10g样品被CO充分还原后剩余8g固体,减少的质量为Fe3O4中氧元素的质量,利用产生的差量即可求出Fe3O4的质量。也可以根据题中杂质不参加反应来建立等量关系,求出Fe3O4的质量。
答案:(1)Fe3O4+4CO
3Fe+4CO2
232 176
x 5.5g
232/x=176/5.5g
解得x=7.25g
样品中Fe3O4的质量分数为7.25g/10g×100%=72.5%
答:样品中Fe3O4的质量分数为72.5%
(2)设样品中Fe3O4的质量分数为x
Fe3O4+4CO
3Fe+4CO2 △m
232 168 232-168=64
x 10g-8g=2g
232:64=x:2g
x=7.25g
样品中Fe3O4的质量分数为7.25g/10g×100%=72.5%
答:样品中Fe3O4的质量分数为72.5%
(2)
关系式法
关系式法就是根据化学式、化学方程式和溶质质量分数等概念所包含的各种比例关系,找出已知量与未知量之间的比例关系式直接列比例式进行计算的方法。关系式法有如下两种类型. (1)纵向关系式
经过多步的连续反应,即后一反应的反应物为前一反应的生成物,采用“加合”,将多步运算转化为一步计算
(2)横向关系式
①几种不同物质中含相同的量,根据该量将几种不同物质直接联系起来进行运算
②有多个平行的化学反应即多个反应的生成物有一种相同,根据这一相同的生成物,找出有关物质的关系式,依此关系式进行计算可建华运算过程。
关系式法抓住已知量与未知量之间的内在关系,建立关系式,化繁为简,减少计算误差,是化学计算常用方法之一。
例:碳酸氢钠(NaHCO3)俗称小苏打,是一种白色固体,是焙制糕点的发酵粉的主要成分之一,它能与稀硫酸等酸反应生成CO2,试回答:
(1)写出NaHCO3与稀硫酸反应的化学方程式
(2)如何用98%的硫酸(密度为1.84g/mL)配制980g18.4%的硫酸溶液?
(3)现将45gNaHCO3(混有KHCO3)固体粉末加入100mL稀硫酸,恰好完全反应后是气体全部逸出,固体粉末的质量与产生CO2的体积的关系如图(该状况下,CO2的密度为2g/L)所示,计算:
①求100mL稀硫酸中硫酸的质量
②若稀硫酸为120mL时,加入固体粉末为58.5g,求产生CO2的体积。
解析:
(1)书写化学方程式时注意化学方程式的配平和“↑”的书写
(2)设配制980g18.4%的硫酸溶液需98%的硫酸(密度为t.84g/mL)的体积为x,则: x×1.84g/ml×98%=980g×18.4%,x=100mL,需水的质量为:980g-100ml×1.84g/mL=796g;配制过程中应注意一定要把浓硫酸沿烧杯内壁慢慢注入水中,并用玻璃棒不断搅拌
(3)由图像可以看出,45g固体粉爪与100ml稀硫酸恰好完全反应生成CO211L, 11LCO2的质量为l1L×2g/L=22g,根据CO2的质量可计算出100mL稀硫酸中硫酸的质量:由100mL 稀硫酸能与45g固体粉末完全反应,可计算出120mL 稀硫酸能与54g固体粉未完全反应,而加入的固体粉末为58.5g,则固体粉末有剩余,稀硫酸完全反应生成CO2气体11L,则120mL稀硫酸与54g固体粉末完全反应生成二氧化碳的体积为:
答案:(1)2NaHCO3+H2SO4==Na2SO4+2CO2↑+2H2O
(2)将100ml98%的H2SO4沿着烧杯内壁慢慢倒入796ml水中,同时用玻璃棒不断搅拌。
(3)解:①45g固体完全反应时生成CO2的质量m(CO2)=11L×2g/L=22g
设硫酸溶液中H2SO4的质量为x
由(1)得H2SO4——2CO2
98 88
x 22g
x=(98×22g)/88=24.5g
②设与120mL稀H2SO4完全反应的固体粉末的质量为y
100mL/120mL=45g/y
y=54g<58.5g
所以固体粉末过量,以硫酸的量进行计算:
V(CO2)=(11L×120mL)/100mL=13.2L
答:100mL稀硫酸中硫酸的质量为24.5g,产生的CO2的体积为13.2L。
(3)
平均值法
混合物中确定各组分的有关计算是初中化学计算中难度较大的一种题型.如混合物中各组分均能与某一物质反应且得到的产物中有同一种物质或混合物中各组成成分均含有同一种元素,要确定其成分的有天计算可用平均值法求解。解答此类题的关键是要先找出混合物中各成分的平均值(如平均二价相对原子质节、平均相对分子质量、平均质量、平均质量分数等),此平均值总是介于组分中对应值的最大值与最小值之间。利用这些平均值解题的方法叫做平均值法。下面分类进行讨论:
(1)平均二价相对原子质量法
由金属单质组成的混合物,要判断混合物的组成或计算某一成分的质量,利用平均二价相对原子质量法计算较为快捷、准确。解题时先设该混合物为一种纯净的二价金属,利用化学方程式或其他方法求出平均二价相对原子质量,混合物各组分中一种金属的二价相对原子质量小于半均二价相对原子质量,则另一种金属的二价相对原子质量必须大于平均二价相对原子子质量,据此求出正确答案。
二价相对原子质量=
×2
如:Na的二价相对原子质量=
×2=46
Mg的二价相对原子质量=
×2=24
Al的二价相对原子质量=
×2=18
设一种二价金属R的质量为m,其二价相对原子质量为M,与足量稀硫酸反应产生H2的质量为x
R+H
2SO
4==RSO
4+H
2↑
M 2
m x
解得:x=m/M×2
即金属与足量稀硫酸反应,生成H2的质量与该金属质量成正比,与该金属二价相对原子质量成反比,若像Cu等金属与稀硫酸不反应,即产生的H2的质量为零。
注意:①二价相对原子质量和相对原子质量有本质区别,前者为一假设值。
②Cu、Ag等不与稀硫酸或稀盐酸发生置换反应的金属产生H
2质量为0。
⑧金属与足量稀硫酸或稀盐酸反应产生氢气的质量为:
④制取一定量的氢气需要金属的质量为:
例:小明同学用6.5g不纯的锌与足量稀盐酸完全反应,收集到H2的质量为0.205g,已知其中含有另一种金属杂质,这种金属杂质不可能是()
A.铁B.铝C.铜D.镁
解析:由题意可知,两种金属混合物6.5g与足量的稀盐酸反应生成了0.205g氢气,则混合物的二价相对原子质量为(6.5/0.205)×2=63.4,。已知Zn、Fe、Al、Cu、Mg五种金属的二价相对原子质量分别为65,56,18,∞(无穷大),24,混合物中含有Zn,则另一种金属的二价相对原子质量不能大于63.4,所以这种金属杂质不可能是Cu。
(2)相对分子质量平均值法
由化合物组成的混合物,要判断混合物中各物质是否存在或计算某成分的质量,可用相对分子质量平均值法解题。解题时根据化学方程式和其他方法求出平均相对分子质量,混合物中一种物质的相对分子质量如果大于平均相对分子质量,则另一种物质的相对分子质量必小于平均相对分子质量,据此可求出正确答案。
(3)质量平均值法
利用混合物中平均质量解题方法。
(4)质量分数平均值法
混合物中某元素的质量分数总是介于混合物中一种成分该元素的质量分数与另一种成分中该元素的质量分数之间,据此可确定混合物的组成。
4.
守恒法化学变化中等量关系的简历,有一条很重要的定律——质量守恒定律,即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。在实际应用中,上述定律演绎为:a化学反应前后,物质发生变化生成新物质,但组成物质的元素种类不变,质量不变;b化学反应前后,分子本身发生变化,而分子的数目虽然有的改变,但原子的种类,数目不变。该定律反映出化学反应中的一些等量关系,是解化学试题的思路之一。利用化学反应前后某些量之间的等量关系,推理得出正确答案的方法称为守恒法。仔细挖题目中隐含的等量关系是守恒法解题的关键。下面分类进行讨论:
(1)质量守恒法
①发宁前后反应物与生成物质量守恒
②溶液混合或稀释前后,溶质总质量守恒
③化学反应中某些元素的质量守恒
(2)电荷守恒法
溶液中阴、阳离子个数不一定相等,但正负电荷总数相等。
(3)比例守恒法
利用试题中潜在的某些量之间的比例恒定不变的原理来解题的一种方法。
例:某二价金属M的氧化物10g与90g稀硫酸恰好完全反应后,形成无色透明溶液,测得反应后溶液中溶质的质量分数为30%,请计算(结果保留一位小数):
(1)该金属M的相对原子质量和上述新硫酸中溶质的质量分数
(2)反应后溶液中氢元素与氧元素的质量比
解题:(1)由质量守恒定律可知,反应后溶液中溶质质量为100g×30%=30g
设金属M的相对原子质量为
M,稀硫酸中H2SO4的质量为x
MO + H2SO4== MSO4 + H2O
M+16 98 M+96
10g x 30g
(
M+16):(
M+96)=10g:30g
解得
M=24,可知
M为镁元素
98:40=x:10g
x=24.5g
硫酸溶液中溶质的质量分数为:24.5g/90g×100%=27.2%
(2)反应后溶液中MgSO4的质量为30g,则水的质量为70g,氢元素的质量即水中氢元素的质量,氧元素的质量是水与硫酸镁中氧元素的质量和
氢元素与氧元素的质量比为:
(70g×
):(70g×
+30g×
)=35:352
5.
假设量法
在所给题目中缺少实例,无数据,仅有字母或仅有比值,在解答该类题设未知数之前,先假设一个题目中缺少的关键量为假设量,即一个已知量,补充解题的条件。然后,此假设量可参与整个化学计算,使计算过程简单,清晰。但该假设的已知量只帮助解题,不会影响最终结果,这种解题方法叫假设量法。具体有两种类型:
假设用具体的物质代替题目中抽象或不定的物质来解题。
②假设一具体数据代替题目中未知数据来解题。
a. 题目中给出化学反应前后某两种物质的等量关系(已知条件),求混合物中各组分间的质量比—找等量设为假设量。
b. 题目中给出某种物质的质量分数(已知条件),求另一种物质的质量分数—找条件中给出的质量分数所对应的物质质量为假设量
例:已知完全中和一定量的某盐酸,需100g80%的氢氧化钾溶液,若改用100g80%的氢氧化钠溶液,则反应后溶液的pH()
A.大于7B.小于7C.等于7D.无法确定
解析:设题目中盐酸溶液中溶质的质量为36.5g,需要NaOH、KOH的质量分别为x和y
NaOH+HCl==NaCl+H2O
40 36.5
x 36.5g
40/x=36.5/36.5g
x=40g
KOH+HCl==KCl+H2O
56 36.5
y 36.5
y=56g
若用含56gNaOH的溶液与含36.5gHCl的盐酸反应,则NaOH过量,溶液pH>7,选A。
6.
比较法
解题时对题目给定的已知条件或数据,结合有关知识进行全面,仔细地分析,比较,然后确定正确答案。此法解计算型选择题时可避免对各备选答案一一进行计算。运用该法解题时有如下情况:
(1)分类比较:按被选择对象的某些特点,先分类后比较选择
(2)计算比较:解题时先做简单计算,然后比较化学式,相对分子质量或分子中某一相同原子的个数,最后选择。
(3)转化问题比较:解题之前将所求问题转化为直观问题来比较选择答案。
(4)排列比较:将被选择答案按某种顺序排列后,再分析比较选择答案。
例:铅蓄电池中需要一定质量分数的硫酸溶液,现将50%的硫酸溶液(密度为d1g/ml)与10%的硫酸溶液(密度为d2g/ml)按体积比1:1混合,已知d1>d2,所得溶液的质量分数()
A.大于30%B.等于30%C.等于60%D.小于30%
解析:当两种同溶质的溶液混合时,以m1g a%的溶液和m2g b%的溶液混合为例,且a>b。
当m1>m2时,混合后溶质质量分数大于(a%+b%)/2
当m1=m2时,混合后溶质质量分数=(a%+b%)/2
当m1<m2时,混合后溶质质量分数<(a%+b%)/2
从题意分析知,由d1>d2,则等体积的两种溶液,50%的H2SO4溶液质量大,则混合后溶质质量分数>(50%+10%)/2=30%
要明确解题思路解题时的一般思路: (1)先找出题中涉及的化学反应,并正确书写化学方程式。
(2)找出题中所提供的数据与化学方程式中各物质的直接或间接关系。
(3)确定哪些数据能直接代入化学方程式。如果所给数据与化学方程式中各物质的关系仅仅是间接关系,那必须分析清楚该数据是通过什么“中介”与各物质产生联系的,然后再列出相应的比例式。
根据化学方程式计算的步骤具体的计算步骤如下: (1)设未知量,求什么设什么。
(2)正确完整地写出相应的化学方程式。
(3)根据化学方程式写出各物质的相对分子(或原子)质量总和,标在相应的化学式下面。把题中的已知条件和待求未知址写在相应物质的相对分子(或原子) 质量总和的下面。
(4)列比例式。
(5)求解。
(6)简明地写出答案。
应注意的问题:
(1)解题时首先要认真审题、理清思路、确定解题方法、严格按解题步骤求解。
(2)化学方程式所表示的反应物、生成物的质量关系是进行化学计算的基础,在化学方程式中各物质的化学式一定要书写正确,一定要配平化学方程式或关系式中某元素原子的数目一定要相等,相对分子质量的计算一定要准确。
(3)化学方程式所表明的各物质均指纯净物,参加计算的各物质的质量也必须是纯净物的质量。如果求纯净物的质量需进行换算,换算方法:纯净物的质量= 物质总质量×该物质的质量分数(即纯度)。
(4)对题目中所给的“适最”“足量”“过量”“恰好反应”“完全反应”“充分反应”等词语,要认真对待,正确理解一般来说:“适量”—两种(或多种)反应物之间按一定量比恰好反应。 “足量”—一种反应物完全反应,无剩余;另一种反应物可能完全反应,也可能过量。 “过量”—完全反应后,有一种(或多种)反应物剩余。 “恰好反应”和“完全反应”—完全反应,反应物无剩余。 “充分反应”和“反应完全”—同“足量"。
(5)用化学方程式计算时解题格式要规范。
利用化学方程式计算的几种类型: (1)已知某反应物或生成物的质量,求另一种反应物或生成物的质量。
(2)有关含杂质的物质质量间的计算。
(3)根据化学方程式进行计算的含有体积、密度与质量间换算的有关计算。
(4)关于过量问题的计算。
(5)多步反应的计算。
(6)其他类型的计算。
计算时常见的错误: (1)不认真审题,答非所问;
(2)元素符号或化学式写错;
(3)化学方程式没有配平;
(4)相对分子质量计算错误;
(5)没有统一单位;
(6)把不纯物质当成纯净物质计算。
化学方程式计算中的几个误区:
(1)化学方程式不正确就计算,这是最严重的问题。
(2)把含杂质的质量直接应用在化学方程式计算中,或把体积直接代入化学方程式。
(4)解题格式不规范,设的未知缺与求的量不同,相对分子质量计算错误,
(5)计算不准确,不按题目要求写化学方程式(方程式应用不当)。
(6)体积、质量、密度之间的关系问题及单位问题弄错等。
化学方程式计算中的“三个三”:
在解题时要把握好“三个要领”、抓住“三个关键”、注意“三个事项”,即:
三个要领:(1)步骤要完整;(2)格式要规范; (3)结果要准确。
三个关键:(1)准确书写化学式;(2)化学方程式要配平;(3)计算质量比要准确。
三个事项:(1)单位统一;(2)用纯量进行计算; (3)若是体积要换算成质量。
化学方程式的书写原则遵循两个原则:一是必须以客观事实为基础,绝不能凭空设想、主观臆造事实上不存在的物质和化学反应;
二是遵循质量守恒定律,即方程式两边各种原子的种类和数目必须相等。
书写化学方程式的具体步骤:(1)写:根据实验事实写出反应物和生成物的化学式。反应物在左,生成物在右,中间用横线连接,如: H
2+O
2——H
2O,H
2O——H
2+O
2。
(2)配:根据反应前后原子的种类和数目不变的原则,在反应物和生成物的化学式前配上适当的化学计量数,使各种元素的原子个数在反应前后相等,然后将横线变成等号。配平后,化学式前的化学计量数之比应是最简整数比,如:2H
2+O
2=2H
2O,2H
2O= 2H
2+O
2。
(3)注:注明反应条件【如点燃、加热(常用“△”表示)、光照、通电等〕和生成物的状态(气体用“↑”。沉淀用“↓”。)。如:2H
2+O
22H
2O,2H
2O
2H
2↑+O
2↑。
化学计量数:化学计量数指配平化学方程式后,化学式前面的数字。在化学方程式中,各化学式前的化学计量数之比应是最简整数比,计数量为1时,一般不写出。
书学化学方程式的常见错误:
常见错误 |
违背规律 |
写错物质的化学式 |
客观事实 |
臆造生成物或事实上不存在的化学反应 |
写错或漏泄反应条件 |
化学方程式没有配平 |
质量守恒 |
漏标多标“↑”、“↓”符号 |
—— |
书写化学方程式时条件和气体、沉淀符号的使用:(1).“△”的使用
①“△”是表示加热的符号,它所表示的温度一般泛指用酒精灯加热的温度。
②如果一个反应在酒精灯加热的条件下能发生,书写化学方程式时就用“△”,如:2KMnO
4 K
2MnO
4+MnO
2+O
2↑。
③如果一个反应需要的温度高于用酒精灯加热的温度,一般用“高温”表示;如:CaCO
3CaO+ CO
2↑
(2)“↑”的使用
①“↑”表示生成物是气态,只能出现在等号的右边。
②当反应物为固体、液体,且生成的气体能从反应体系中逸出来,气体化学式后应该加“↑”。如Fe+ 2HCl==FeCl
2+H
2↑。
③当反应物是溶液时,生成的气体容易溶于水而不能从反应体系中逸出来,则不用“↑”,如:H
2SO
4+ BaCl
2==FeCl
2+2HCl
④只有生成物在该反应的温度下为气态,才能使用“↑”。
⑤若反应物中有气态物质,则生成的气体不用标 “↑”。如:C+O
2CO
2 (3)“↓”使用
①“↓”表示难溶性固体生成物,只能出现在等号的右边
②当反应在溶液中进行,有沉淀生成时,用 “↓”,如:AgNO
3+HCl==AgCl↓+HNO
3③当反应不在溶液中进行,尽管生成物有不溶性固体,也不用标“↓”,如:2Cu+O
22CuO
④反应在溶液中进行,若反应物中有难溶性物质,生成物中的难溶性物质后面也不用标“↓”。如:Fe +CuSO
4==FeSO
4+Cu.
化学方程式中“↑”和“↓”的应用:①“↑”或“↓”是生成物状态符号,无论反应物是气体还是固体,都不能标“↑”或“↓”;
②若反应在溶液中进行且生成物中有沉淀,则使用“↓”;若不在溶液中进行,无论生成物中是否有固体或难溶物,都不使用“↓”;
③常温下,若反应物中无气体,生成物中有气体.
提取信息书写化学方程式的方法: 书写信息型化学方程式是中考热点,题目涉及社会、生产、生活、科技等各个领域,充分体现了化学学科的重要性,并考查了同学们接受信息、分析问题和解决问题的能力。解答这类题日的关键是掌握好化学方程式的书写步骤,可按两步进行:首先正确书写反应物和生成物的化学式,并注明反应条件及生成物状态;第二步就是化学方程式的配平。
概念:用元素符号和数字的组合表示物质组成的式子,叫做化学式。如可用O2,H2O,MgO分别表示氧气、水、氧化镁的化学式。
对概念的理解: (1)混合物不能用化学式表示,只有纯净物才能用化学式表示。
(2)每一种纯净物只有一个化学式,但一个化学式有可能用来表示不同的物质。如氧气的化学式是O
2,没有别的式子再能表示氧气;P既是红磷的化学式,也是白磷的化学式。
(3)纯净物的化学式不能臆造,化学式可通过以下途径确定:
①科学家通过进行精确的定量实验,测定纯净物中各元素的质量比,再经计算得出。
②已经确定存在的物质可根据化合价写出。
书写规则: 1.单质化学式的写法:
首先写出组成单质的元素符号,再在元素符号右下角用数字写出构成一个单质分子的原子个数。稀有气体是由原子直接构成的,通常就用元素符号来表示它们的化学式。金属单质和固态非金属单质的结构比较复杂,习惯上也用元素符号来表示它们的化学式。
2.化合物化学式的写法:
首先按正前负后的顺序写出组成化合物的所有元素符号,然后在每种元素符号的右下角用数字写出每个化合物分子中该元素的原子个数。一定顺序通常是指:氧元素与另一元素组成的化合物,一般要把氧元素符号写在右边;氢元素与另一元素组成的化合物,一般要把氢元素符号写在左边;金属元素、氢元素与非金属元素组成的化合物,一般要把非金属元素符号写在右边。直接由离子构成的化合物,其化学式常用其离子最简单整数比表示。
化学式的读法:一般是从右向左叫做“某化某”,如“CuO”叫氧化铜。当一个分子中原子个数不止一个时,还要指出一个分子里元素的原子个数,如“P
2O
5”叫五氧化二磷。有带酸的原子团要读成“某酸某”如“CuSO
4”叫硫酸铜,还有的要读“氢氧化某”,如“NaOH”叫氢氧化钠。“氢氧化某”是碱类物质,电离出来的负电荷只有氢氧根离子。
化学式的意义:(1)
由分子构成的物质
|
|
化学式的含义 |
以H2O为例 |
质的含义 |
宏观 |
①表示一种物质 ②表示物质的元素组成 |
①表示水 ②表示水是由氢、氧两种元素组成的 |
微观 |
①表示物质的一个分子 ②表示组成物质每个分子的原子种类和数目 ③表示物质的一个分子中的原子总数 |
①表示一个水分子 ②表示一个水分子是由两个氧原子和一个氧原子构成的 ③表示一个水分子中含有三个原子 |
量的含义 |
①表示物质的相对分子质量 ②表示组成物质的各元素的质量比 ③表示物质中各元素的质量分数 |
①H2O的相对分子质R =18 ②H2O中氢元素和氧元素质量比为1:8 ③H2O中氢元素的质量分数=100%=11.1% |
(2)
由原子构成的物质(以Cu为例) 宏观:
表示该物质:铜
表示该物质由什么元素组成:铜由铜元素组成
微观:表示该物质的一个原子—一个铜原子。
化学式和化合价的关系:
(1)根据化学式求化合价
①已知物质的化学式,根据化合价中各元素的正负化合价代数和为0的原则确定元素的化合价。
标出已知、未知化合价:
列出式子求解:(+1)×2+x×1+(-2)×3=0 x=+4
②根据化合价原则,判断化学式的正误,如判断化学式KCO3是否正确
标出元素或原子团的化合价
计算正负化合价代数和是否为0:(+1)×1+(-2)×1=-1≠0,所以给出的化学式是错误的,正确的为K2CO3。
③根据化合价原则,计算原子团中某元素的化合价,如计算NH4+中氮元素的化合价和H2PO4-(磷酸二氢根)中磷元素的化合价。
由于NH4+带一个单位的正电荷,不是电中性的,因此各元素的化合价代数和不为多,而是等于+1. 设氮元素的化合价为x
x+(+1)×4=+1 x=-3
所以在NH4+中,氮元素的化合价为-3. 同理H2PO4-带一个单位的负电荷、不是电中性的、因此各元素的化合价代数和不为零,而是-1.
设磷元素的化合价为y
(+1)×2+y+(-2)×4=-1 y=+5 所以在H2PO4-中磷元素的化合价为+5.
④根据化合价原则,确定物质按化合价的排序。如H2S,S,SO2,H2SO4四种物质中均含有硫元素,并且硫元素的化合价在四种物质中分别为:-2,0, +4,+6,故这四种物质是按硫元素的化合价由低到高的顺序排列的。
(2)根据化合价写化学式
根据化合物中化合价的代数和等于0的原则,已知元素的化合价可以推求实际存在物质的化学式,主要方法有两种:
①最小公倍数法
|
步骤 |
举例 |
写 |
一般把正价元素的符号(或原子团)写在左边,负价元素的符号(或原子团)写在右边,并把化合价写在元素符号(或原子团)的正上方 |
、 |
求 |
求出两种元素化合价绝对位的最小公倍数,然后求出每种元素的原子个数= |
因为|-2|×|+3|=6,所以Al原子个数为6/3=2,O原子个数=6/2=3 |
标 |
将原子个数写在相应元素符号的正下角 |
Al2O3 |
验 |
检验各种元素正负化合价的代数和是否为0,确定化学式的正确性 |
(+3)×2+(-2)×3=0,所以该化学式正确。 |
②交叉法
|
步骤 |
例1 硫酸铜 |
例2 氧化钙 |
排列 |
分析名称,确定元素符号(或原子团)的顺序 |
铝 硫酸根 Al SO4 |
钙 氧 Ca O |
标价 |
标上化合价 |
、 |
、 |
约简 |
将化合价的绝对值约成最简整数比 |
、 |
、 |
交叉 |
将整数交叉写在元素符号(或原子团)的右下角 |
|
|
检验 |
根据正负化合价代数和是否为0,检验正误 |
(+3)×2+(-2)×3=0 |
(+2)+(-2)=0 |
确定化学式的几种方法:1. 根据化合价规则确定化学式
例1:若A元素的化合价为+m,B元素的化合价为-n,已知m与n都为质数,求A,B两元素化合后的物质的化学式。
解析:由题意知正、负化合价的最小公倍数为m ·n,A的原子个数为(m·n)/m=n,B的原子个数为 (m·n)/n=m
答案:所求化学式为AnBm.
2. 根据质量守恒定律确定化学式
例2:根据反应方程式2XY+Y2==2Z,确定Z 的化学式
解析:根据质量守恒定律,反应前后原子种类不变,原子数目没有增减,反应前有两个X原子,四个Y原子,则两个Z分子含有两个X原子和四个Y原子。
答案:z的化学式为XY2
3. 利用原子结构特征确定化学式
例3:X元素的原子核外有17个电子,Y元素的原子最外层有2个电子,求X、Y两元素所形成的化合物的化学式。
解析:X元素的原子核外有17个电子,Y元素的原子最外层有2个电子,X原子易得1个电子,Y原子易失2个电子,根据电子得失相等可求化合物的化学式为YX2
4.利用元素质量比确定化学式:
例4:有一氮的氧化物,氮、氧两元素的质量比为7: 4,求此氧化物的化学式。
解析:设此氧化物的化学式为NxOy,根据xN:yO =7:4 得14x:16y=7:4,即x:y=2:1。
答案:所求氧化物的化学式为N2O。
5. 利用化学式中所含原子数、电子数确定化学式
例5:某氮氧化合物分子中含有3个原子,23个电子,求此化合物的化学式。
解析:设此化合物的化学式为NxOy,则
x+y=3
7x+8y=23
解得x=1,y=2
答案:所求化学式NO
2。
利用化学式的变形比较元素的原子个数:例:质量相等的SO
2和SO
3分子中,所含氧原子的个数比为?
解析:SO
2的相对分子质量为64,SO
3的相对分子质量为80,二者的最小公倍数是320,二者相对分子质量相等时物质的质量相同,转化为分子个数SO
2 为320/64=5,SO
3为320/80=4,即5SO
2与4SO
3质量相同,所以含氧原子的个数比为(5×2):(4×3)=10:12=5:6。
四、利用守恒法进行化学式计算:
例:由Na2S、Na2SO3、Na2SO4三种物质构成的混合物中,硫元素的质量分数为32%,则混合物中氧元素的质量分数为?
解析:在Na2S,Na2SO3,Na2SO4中,钠原子与硫原子的个数比是恒定的,都是2:1,因而混合物中钠、硫元素的质量比(或质量分数比)也是恒定的。设混合物中钠元素的质量分数为x,可建立如下关系式。
Na ——S
46 32
x 32%
46/32=x/32%
解得x=46%
混合物中氧元素的质量分数为1-32%-46%=22%。
利用平均值法判断混合物的组成找出混合物中各组分的平均值(包括平均相对原子质量、平均相对分子质量、平均质量、平均质量分数等),再根据数学上的平均值原理,此平均值总是介于组成中对应值的最大值与最小值之间,由此对混合物的组分进行推理判断。
例:某气休可能由初中化学中常见的一种或多种气体组成,经测定其中只含C,O两种元素,其质量比为3:8,则该气体可能是?
解析:由题给条件知,该气体只含C,O两种元素,而这两种元素组成的气体可能是CO2、CO,O2。CO2中C,O两种元素的质量比是3:8,CO中C,O两种元素的质量比是3:4,O2中C,O两种元素的质量比是0 (因C的质量为0)。题中给出该气体中C,O两种元素的质量比是3:8,故符合题意的气体组成为:CO2或 CO,O2或CO,O2,CO2。
利用关系式法解题技巧:
关系式法是根据化学式所包含的各种比例关系,找出已知量之间的比例关系,直接列比例式进行计算的方法。
例: 多少克(NH4)2SO4与42.4g尿素CO(NH2)2所含的氮元素质量相等?
设与42.4g尿素中所含氮元素质量相等的(NH4)2SO4的质量为x
(NH4)2SO4——2N——CO(NH2)2
132 60
x 42.4g
132/x=60/42.4g
x=93.28
化学式前和化学式中数字的含义:①化学式前面的数字表示粒子(原子、分子)数目;
②离子符号前的数字表示离子的数目;
③化学式石一下角的数字表示该粒子中对应原子或原子团的数目;
④离子符号右上角的数字表示该离子所带电荷数。
物理变化: 1.
定义:没有生成其他物质的变化
2.
实例:灯泡发光,冰融化成水;水蒸发变成水蒸气;碘,干冰的升华,汽油挥发,蜡烛熔化等都是物理变化。
化学变化:1.
定义:物质发生变化时生成其他物质的变化。
2.
实例:木条燃烧,铁生锈,食物腐烂
3.
现象:化学变化在生成新物质的同时,时常伴随着一些反应现象,表现为颜色改变,放出气体,生成沉淀等,化学变化不但生成其他物质,而且哈伴随着能量的变化,这种能量变化常表现为吸热,放热,发光等。
物理变化:
1. 特征:没有新物质生成。
2. 微观实质:分子本身没有变(对于由分子构成的物质),主要指形状改变或三态变化。
化学变化:
1. 特征:有新物质生成
2. 微观实质:物质发生化学变化时,反应物的分子在化学反应中分成了原子,原子重新组成构成新分子。
物理变化概念的理解:(1)扩散,聚集,膨胀,压缩,挥发,摩擦生热,升温,活性炭吸附氯气等都是物理变化
(2)石墨在一定条件下变成金刚石不是物理变化而是化学变化,因为变成了另一种物质
(3)物理变化前后,物质的种类不变,组成不变,化学性质不变
(4)物理变化的实质是分子的聚集状态发生了改变,导致物质的外形或状态随之改变。
成语、俗语、古诗词蕴含的化学知识(1)成语、俗语中的变化
①物理变化:只要功夫深,铁柞磨成针;
冰冻三尺非一日之寒;
木已成舟;滴水成冰;花香四溢等。
②化学变化:百炼成钢、点石成金、蜡炬成灰等。
(2)古诗词中的变化于谦的《石灰吟》:
千锤万凿出深山—物理变化
烈火焚烧若等闲—化学变化
粉身碎骨浑不怕—化学变化
要留清白在人间—化学变化
物质的三态变化
(1)物态变化是指同一种物质可在固态,气态,液态三种状态发生转化的过程,如下图,物态变化过程没有新物质生成,属于物理变化。
(2)物态变化过程中的名称和热量变化
变化过程 |
名称 |
热量变化 |
固态→气态 |
升华 |
吸热 |
气态→固态 |
凝华 |
放热 |
固态→液态 |
熔化 |
吸热 |
液态→固态 |
凝固 |
放热 |
液态→气态 |
汽化 |
吸热 |
气态→液态 |
液化 |
放热 |
合金的概念:合金是在金属中加热熔合某些金属或非金属形成的具有金属特性的物质。
①合金可以是金属与金属或金属与非金属的混合物,不一定全部由金属组成。
②合金具有金属特性,如导电性、导热性、延展性等。
③合金是几种成分熔合在一起形成的,发生的是物理变化,不是化学变化;合金不是几种成分简单地混合而成的。
④合金中各成分仍保持自己的性质。
合金与组成它们的金属的性质比较:金属熔合了其他金属或非金属后,不仅组成上发生了变化,其内部结构也发生了改变,从而引起性质的变化。因而合金比纯金属具有更广泛的用途。 纯金属与合金性质的比较:
①合金一般比其组分金属的颜色更鲜艳。
②合金的硬度一般应工组成它的金属。
③合金的熔点一般低于成它的金属。
④合金的抗腐蚀能力一般强工组成它的金属。
⑤合金的导电性、导热隆能一般差于组成它的金属。
生铁和钢的比较:
|
|
|
含碳量 |
2%—4% |
0.03%—2% |
其他元素 |
Si、Mn、S、P(少量) |
Si、Mn等 |
机械性能 |
硬而脆,无韧性 |
坚硬,韧性大,塑性好,有弹性 |
机械加工性质 |
可铸不可锻 |
可铸,可锻,可压延 |
分类 |
白口铁,灰口铁,球墨铸铁 |
碳素钢,合金钢 |
知识点拨:
①生铁和熟铁:生铁是指含碳债在 2%一4.3%之间的铁合金,熟铁是用生铁精炼而成的较纯的铁,含碳量低于0.02%。
②生铁与铸铁:铸铁是生铁中的一种,是指可用来铸造的生铁,通常指球墨铸铁。
③碳素钢的性能与含碳址有关,含碳量越高,硬度越大,但韧性越差;含碳量越低,韧性越好,但硬度越小。
④纯铁与日常生活中铁的颜色差异日常生活,我们接触的铁一般不是纯铁,而是一些铁的氧化物或含铁的混合物,故我们常见的铁的颜色是黑色的,但它并不是纯铁的颜色,纯铁的颜色是银白色的。
应用广泛的合金:
(1)铁合金:铁合金包括生铁和钢,生铁和钢的主要成分是铁,钢与生铁的各种性能不同,主要是由于二者的含碳量不同。
生铁与钢的种类
(2)生铁与钢:
生铁的含碳量为2%—4.3%
钢的含碳量为0.03%—2%
(3)钛和钛合金:钛和钛合金被认为是21世纪的重要金属材料。
①性质:优异的耐腐蚀性,对海水、空气和若干腐蚀介质都稳定,可塑性好,强度大,密度小,又称亲生物金属;
②用途:喷气发动机、飞机.机身、人造卫星外壳、火箭壳体、医学补形、人造骨、海水淡化设备、海轮和舰艇的外壳等。
概述:
金属是一种具有光泽(即对可见光强烈反射)、富有延展性、容易导电、导热等性质的物质。金属的上述特质都跟金属晶体内含有自由电子有关。在自然界中,绝大多数金属以化合态存在,少数金属例如金、铂、银、铋以游离态存在。金属矿物多数是氧化物及硫化物。其他存在形式有氯化物、硫酸盐、碳酸盐及硅酸盐。金属之间的连结是金属键,因此随意更换位置都可再重新建立连结,这也是金属伸展性良好的原因。金属元素在化合物中通常只显正价。
金属物理性质的共性:大多数金属在常温下是固体,具有金属光泽,是电和热的良导体,具有良好的延展性,密度较大,熔沸点较高。
金属物理性质的特性: 不同的金属有其各自的特性。如铁、铝等大多数金属都呈银白色,但铜呈红色,金呈黄色;常温下,铁、铝、铜等大多数金属都是固体,但汞是液体;不同金属的导电性、导热性、密度、熔点、硬度等物理性质差别也较大,见下表。
用途:
钛和钛的合金:可用于制造喷气发动机,轮船外壳,反应器和电信器材。
锌:锌镀在铁的表面,以防止铁被腐蚀;锌还常用于电镀、制造铜合金和干电池。
铜:制造电线、电缆和各种电器。
铝:来冶炼高熔点金属;导电性仅次于银和铜,常用于制造电线和电缆。
物质的性质和用途的关系: ①物质的性质在很大程度上决定了物质的用途,但实际运用时,还需要考虑价格、资源、是否美观、使用是否便利,以及废料是否易于回收和对环境的影响等多种因素。
②应用举例
a.日常生活中菜刀、镰刀、锤子等用铁制而不用铅制,这是因为铁的硬度比铅大,并且铅对人体有害。
b.虽然银的导电性比铜好,但由于银的价格比铜高得多,所以电线一般用铜制而不用银制。
c.灯泡里的灯丝用钨制而不用锡制,这是因为钨是熔点最高的金属,高温时钨丝不易熔化;而锡的熔点最低 (只有232℃),如果用锡制灯丝,只要一开灯,灯丝就会断开,灯泡不能发光。 d.铁制水龙头要镀铬,这是因为镀铬既美观,又耐腐蚀,可延长水龙头的使用寿命。
e.在日常生活中我们还经常用到其他金属,如温度计中的液态金属汞、干电池的锌皮、热水瓶内胆上镀的金属银等。
金属的化学性质:
常见金属能与氧气反应,也能与盐酸,硫酸及盐溶液反应。
常见金属的化学性质:1.
金属和氧气的反应
金属 |
在空气中 |
在氧气中 |
方程式 |
镁 |
常温下表面逐渐变暗。点燃 剧烈燃烧,发出耀眼的白光, 生成白色固体 |
点燃,剧烈燃烧,发出耀 眼的白光,生成白色固体 |
2Mg+O22MgO |
铝 |
常温下,铝表而变暗,生成一 层致密氧化膜,保护铝不再被腐蚀 |
点燃。剧烈燃烧,火星四射, 放出大量的热,生成白色固体 |
4Al+3O22Al2O3 |
铁 |
持续加热发红,离火变冷 |
火星四射,放出大量的热, 生成黑色固体 |
3Fe+2O2Fe3O4 |
铜 |
加热,生成黑色物质,在潮湿的 空气中,生成铜绿而被腐蚀 |
加热,生成黑色固体 |
2Cu+O22CuO |
金 |
即使在高温也不和氧气反应 |
|
—— |
结论 |
大多数金属都能喝氧气反应,但反应的难易程度和剧烈程度不同 |
|
2.
金属与酸的反应
|
盐酸 |
稀硫酸 |
反应现象(两种酸中相同) |
镁 |
Mg+2HCl==MgCl2+H2↑ |
Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑ |
反应比较剧烈,产生大量 气泡,溶液仍为无色,生成 的气体能够燃烧,并且产 生淡蓝色火焰 |
铝 |
2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑ |
2Al+3H2SO4==Al2(SO4)+3H2↑ |
锌 |
Zn+2HCl==H2↑+ZnCl2 |
Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑ |
反应缓慢,有气泡产生,溶 液由无色逐渐变为浅绿色, 生成的气体能够燃烧,并且 产生淡蓝色火焰 |
铁 |
Fe+2HCl==FeCl2+H2↑ |
Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑ |
铜 |
不反应 |
不反应 |
无 |
3.
金属与盐的反应
将锌片、铁丝、铜丝三种金属分别放入硫酸铜溶液、硝酸银溶液、氯化钠溶液中,观察现象
|
CuSO4溶液 |
AgNO3溶液 |
NaCl溶液 |
锌 |
锌表面有一层红色金属析出,溶液由蓝色变为无色 Zn+CuSO4==ZnSO4+Cu |
锌表面有一层银白色金属析出 Zn+2AgNO3==Zn(NO3)2+2Ag |
无变化,不反应 |
铁 |
铁表面有一层红色金属析出,溶液由蓝色变为浅绿色 Fe+CuSO4==FeSO4+Cu |
铁表面有一层银白色金属析出,溶液由无色变为浅绿色 Fe+2AgNO3==Fe(NO3)2+2Ag |
无变化,不反应 |
铜 |
无变化,不反应 |
铜表面有一层银白色金属析出,溶液由无色变为蓝色 Cu+2AgNO3==Cu(NO3)2+2Ag |
无变化,不反应 |
易错点:
一、(1)一般在金属活动性顺序表中排在氢前面的金属(也叫活泼金属)能置换出酸中的氢;排在氢后面的金属则不能,如铜、银与盐酸、稀硫酸都不反应。
(2)浓硫酸和硝酸与金属反应不生成氢气,因为它们有很强的氧化性,与金属反应不生成氢气。
(3)在金属活动性顺序表中排在最前面的金属如K、 Na活泼性太强,放入酸溶液中首先跟酸发生置换反应,过M的金属会继续跟水发生剧烈的反应。
(4)铁与非氧化性酸反应时,始终生成亚铁盐 (Fe
2+)。
(5)金属与酸反应后溶液的质量增大。
二、
(1)在金属活动性顺序表中,位于前面的金属可以把位于其后面的金属从它们的盐溶液中置换出来(K,Ca,Na除外)。相隔越远,反应越容易发生。
(2)金属与盐溶液的反应,盐必须能溶于水,不溶性的盐与金属不反应,如AgCl难溶于水,Fe和AgCl不反应。
(3)不能用活泼的金属K,Ca,Na,与盐溶液反应,因为K,Ca,Na。会先与H
2O发生置换反应生成碱和氢气。
金属与酸的反应不一定属于置换反应:
置换反应是指一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。一般情况下,较活泼的金属跟酸发生的化学反应属于置换反应。但由于浓硫酸(或硝酸)具有强氧化性,金属与浓硫酸(或硝酸)反应时,生成物相对比较复杂。这类反应不属于置换反应。
铝和锌的抗腐蚀性:1.铝制品具有很好的抗腐蚀性,是因为铝与空气中的氧气反应表面生成一种致密的氧化铝薄膜,对铝起防护作用。
2.锌与铝的抗腐蚀性相似,也是在金属表面会生成一层致密的氧化锌保护膜。
定义:
金属活动性指金属单质在水溶液中失去电子生成金属阳离子的性质。
常见金属活动性顺序: K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au
金属活动性顺序表的意义 (1)金属的位置越靠前,它的活动性越强
(2)位于氢前面的金属能置换出酸中的氢(强氧化酸除外)。
(3)位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来(K,Ca,Na除外)。
(4)很活泼的金属,如K、Ca、Na与盐溶液反应,先与溶液中的水反应生成碱,碱再与盐溶液反应,没有金属单质生成。如:
2Na+CuSO
4+2H
2O==Cu(OH)
2↓+Na
2SO
4+H
2↑
(5)不能用金属活动性顺序去说明非水溶液中的置换反应,如氢气在加热条件下置换氧化铁中的铁:
Fe
2O
3+3H
22Fe+3H
2O
金属原子与金属离子得失电子能力的比较
金属活动性顺序表的应用 (1)
判断某些置换反应能否发生 a.判断金属与酸能否反应:
条件:
①金属必须排在氢前面
②酸一般指盐酸或稀硫酸
b.判断金属与盐溶液能否反应:
条件:
①单质必须排在盐中金属的前面
②盐必须可溶于水
③金属不包含K、Ca、Na
(2)
根据金属与盐溶液的反应判断滤液、滤渣的成分。如向CuSO
4,AgNO
3混合液中加铁粉,反应后过滤,判断滤液和滤渣成分。铁与CuSO
4和AgNO
3溶液反应有先后顺序,如果铁足量,先将AgNO
3中的Ag完全置换后再置换CuSO
4中的Cu,那么溶液中只有FeSO
4;如果铁的量不足,应按照“先后原则”分别讨论滤液和滤渣的成分。
(3)根据金属活动性顺序表判断金属与酸反应的速率或根据反应速率判断金属的活动性顺序。如镁、锌、铁三种金属与同浓度的稀H
2SO
4反应产生氢气的速率:Mg>Zn>Fe,则可判断金属活动性Mg>Zn>Fe,
(4)
利用金属活动性顺序表研究金属冶炼的历史。金属活动性越弱,从其矿物中还原出金属单质越容易; 金属活动性越强,从其矿物中还原出金属单质越难。所以越活泼的金属越不易冶炼,难于冶炼的金属开发利用的时间就越迟。
(5)
应用举例 a.湿法炼铜我国劳动人民在宋代就掌握了湿法炼铜技术,即将铁放入硫酸铜溶液中置换出铜: Fe+CuSO
4=FeSO
4+Cu。
b.从洗相废液中回收银洗相废掖中含有大量的硝酸银,可用铁置换回收: Fe+2AgNO
3==Fe(NO
3)
2+2Ag。
c.处理工业废水中的铜、汞离子工业废水中常含铜、汞等金属离子,这些离子对生物有很大的危害,在排放前必须进行处理,可用铁置换回收:Fe+CuSO
4==FeSO
4+Cu
d.实验室选择金属与酸反应制取氢气在金属活动性顺序表中,H之前的金属都能跟稀 H
2SO
4、稀HCl反应产生氢气,但Zn之前的金属与酸反应太快。不便操作;Zn之后的金属与酸反应太慢,花费时间太长,从经济效益和反应速率多方而考虑,Zn是最合适的金属。
金属与混合溶液的反应 (1)将一种金属单质放入几种金属的盐溶液的混合液中时,其中排在金属活动性顺序表巾最靠后的金属最先被置换出来,然后再依次置换出稍靠后的金属。简记为“在金属活动性顺序中,距离远,先反应”。如将金属Zn。放入FeSO
4和CuSO
4的混合溶液中,Zn先与CuSO
4发生置换反应,与CuSO
4反应完后再与FeSO
4 发生置换反应。根据金属锌的最不同可分为以下几种情况:
金属锌的量 |
析出金属 |
滤液的成分 |
锌不足(不能与CuSO4溶液完全反应) |
Cu |
ZnSO4、FeSO4、CuSO4 |
锌不足(恰好与CuSO4溶液完全反应) |
Cu |
ZnSO4、FeSO4 |
锌不足(不能与FeSO4溶液完全反应) |
Fe、Cu |
ZnSO4、FeSO4 |
锌适量(恰好与FeSO4溶液完全反应) |
Fe、Cu |
ZnSO4 |
锌足量 |
Zn、Fe、Cu |
ZnSO4 |
(2)将几种不同的金属放入同一种盐溶液中,发生反应的情况与将一种金属放入几种金属的盐溶液中相似,也是在金属活动性顺序表中,距离越远的先反应,然后是距离较远的反应。
金属与酸反应生成氢气图像问题的分析方法:(1)等质氢图:两种金属反应产生的氢气质量相同,此图反映两种情况:
①酸不足,金属过虽,产生的氢气质量由酸的质量决定。
②酸足量,投放的两种金属与酸反应产生氢气的质量恰好相同,如6.5g锌和5.6g铁分别投入足量的盐酸中反应产生的氢气质量相同。
(2)等质等价金属图:如等质量的镁、铁、锌与足量的酸反应生成的金属离子都是+2价,产生氢气的速率和质量不同。此图反映出:
①金属越活泼,图示反应物的线越陡,如Mg线比Zn线陡,Zn线比Fe线陡,说明活泼性Mg>Zn>Fe
②金属的相对原子质量越小。等质量时,与酸反应产生的氢气越多,曲线的拐点越高,因此,相对原子质量Zn >Fe>Mg。
可简单概括为:越陡越活,越高越小。
(3)等质不等价金属图:铝、镁、锌与酸反应生成金属离子的化合价分别为+3、+2、+2,此图反映出等质不等价金属与酸反应不仅速率不同而且生成的氢气的质量与金属化合价有关。
可用下面式子计算氢气质量:
金属与酸或盐溶液反应前后溶液密度变化的判断方法:金属与酸的反应和金属与盐溶液的反应均为置换反应,反应后溶液的溶质发生了改变,导致溶液的溶质质量分数、溶液的密度也随之改变。反应前后溶液的密度的变化取决于反应前后溶液中溶质的相对分子质量的相对大小。
(1)反应后溶液密度变小:如Fe+CuSO
4== FeSO
4+Cu,在该反应中,反应前溶液中的溶质为CuSO
4,其相对分子质量为160;反应后溶液中的溶质为FeSO
4,其相对分子质量为152,由于152<160,故该反应后溶液密度变小。
(2)反应后溶液密度变大:如Zn+H
2SO
4== ZnSO
4+H
2↑,在该反应中,反应前溶液中的溶质为H
2SO
4,相对分子质量为98;反应后溶液中溶质为ZnSO
4,相对分子质童为161,由于161>98。故该反应后溶液密度变大。
真假黄金的鉴别:
黄金是一种具有金黄色光泽的金属、化学性质极不活泼。黄铜的外形与黄金非常相似,所以不法分子常用黄铜(Zn,Cu合金)来冒充黄金。但二者之间的性质有很大差异,可用多种方法鉴别。
方法一:取少量金黄色金属块于试管中,加入少量稀盐酸或稀硫酸,若有气泡产生(Zn+2HCl==ZnCl
2 +H
2),则原试样为黄铜;若没有气泡产生,则原试样为黄金。
方法二:取少量金黄色金属块,用天平称其质量,用量筒和水测出其体积,计算出金属块的密度与黄金的密度对照,若密度相等,则为黄金;若有较大的差异,则为黄铜。
方法三:取少员金黄色金属块在火焰上加热,若金属块表面变黑(2Cu+O
22CuO,则原试样为黄铜;若无变化,则为黄金。
方法四:取少讨金黄色金属块于试管中,向试管中加人适量的硫酸铜溶液,若金属块表而出现红色物质且溶液颜色变浅(Zn+CuSO
4==ZnSO
4+Cu),则原试样为黄铜;若无变化,则原试样为黄金。
金属冶炼:金属冶炼是把金属从化合态变为游离态的过程
矿石 ①工业上能用来提炼金属的矿物叫做矿石。
②常见的矿石赤铁矿(Fe
2O
3)、黄铁矿(FeS
2)、褐铁矿(Fe
2O
3·xH
2O)、水铝石(Al
2O
3·H
2O)、菱铁矿(主要成分是FeCO
3)、磁铁矿(Fe
3O
4)、方铅矿(PbS)、孔雀石 [Cu
2(OH)
2CO
3]、赤铜矿(Cu
2O)、铝土矿(主要成分是Al
2O
3)、黄铜矿(主要成分是CuFeS
2)、辉铜矿(主要成分是Cu2S)。
铁的冶炼
①
原理:把铁矿石冶炼成铁是一个复杂的过程,其主要的反应原理是:
在高温下,利用还原剂一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来,其反应的化学方程式是: Fe
2O
3+3CO
2Fe+3CO
2 ②
炼铁的原料及作用:
铁矿石:提供原料
焦炭:提供能量,产生还原剂
石灰石:将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。
③
设备:高炉
④
高炉内有关反应:
a.产生CO提供能量:C+O
2CO
2;CO
2+C
2CO
b.在高温下用CO将Fe从Fe
2O
3中还原出来:3CO+ Fe
2O
32Fe + 3CO
2 c.用石灰石将矿石中的SiO
2转变为炉渣除去。
CaCO
3CaO+CO
2↑,CaO+SiO
2CaSiO
3⑤
产品:生铁
炼铁高炉中出铁口低于出渣口的原因:炼铁高炉中出铁口与出渣口的高低取决于铁水和炉渣的密度〔铁水的密度大于炉渣的密度)。
金属的冶炼方法: ①
热分解法(适用于Hg,Ag不活泼的金属的冶炼,加热使其氧化物分解) 如:
2HgO=Hg+O
2↑
②
热还原法(适用于金属活动性顺序表中,Zn- Cu金属的冶炼)
a.用H
2作还原剂(优点:制得金属纯度高,污染小) 如:Fe
3O
4+4H
23Fe+4H
2O
b.用焦炭、一氧化碳作还原剂(易混入杂质,污染大气,适合工业化大规模生产) 如:
炼铁的反应方程式为Fe
2O
3+3CO
2Fe +3CO
2炼锌的反应万程式为2ZnO+C
2Zn+CO
2↑
c.用Al作还原剂(铝热剂用来焊接铁轨) 如:
8Al+3Fe
3O
49Fe+4Al
2O
3 d.电解法(适用于活泼金属Na,Mg等的冶炼) 如:
2NaCl(熔融)
2Na+Cl
2↑ ;MgCl
2(熔融)
Mg+Cl
2↑
e.湿法冶金(从溶液中通过化学反应来获取金属) 如:
Fe+CuSO
4==Cu+FeSO
4