22.初高中化学衔接——探索化学变化的奥秘

初高中化学衔接探索化学变化的奥秘知识结构一、四种基本反应类型按照反应物与生成物的类别与种数的多少，化学反应可分为四种基本反应类型：化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应。类别化合反应分解反应置换反应复分解反应定义由两种或两种以上物质生成一种物质的反应。由一种物质生成两种或两种以上物质的反应。由一种单质跟一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。由两种化合物互相交换成分，生成另外两种化合物的反应。特征多变一一变多 反应物、生成物均为两种物质：一种单质一种化合物。 反应完毕后，单质转化为化合物，化合物中的某种元素转化为单质（化合态游离态） 反应物、生成物均为两种化合物。 反应物中两种化合物相互交换成分能否成功，要看是否有沉淀，气体或水生成，满足三者之一反应即可发生，否则不行。表达式注意不是所有无机化学反应都归属于四种基本反应类型，如下列反应就不属于四种反应类型中的任何一种： CO2Ca(OH)2CaCO3H2O COCuO CuCO2 要从反应物和生成物的组成全面分析某反应属于何种类型。如： 3COFe2O3 2Fe3CO2 若只看到生成物中一种是单质，另一种是化合物，而没有分析反崐应物是两种化合物，就会误认为是置换反应。二、氧化反应与还原反应 1、氧化还原反应 得氧必然有物质失氧，因此氧化、还原反应总是同时发生的。（初中阶段我们将一个反应从两个方面来看，实质为一，高中将就此深入展开讨论）称为氧化还原反应。其中得氧的物质叫做还原剂，得氧后被氧化，其中所含的某种元素化合价必定升高；失氧的物质（也就是提供氧的物质）叫做氧化剂，失氧后被还原，其所含的某种元素化合价必定降低。氧化还原反应中氧化剂化合价降低的总数与还原剂中元素化合价升高的总数必然相等。以反应为例： ：还原剂，有还原性，反应中得氧，被氧化，发生氧化反应，H元素化合价升高，得到氧化产物CuO：氧化剂，有氧化性，反应中失氧，被还原，发生还原反应，Cu元素化合价降低，得到还原产物Cu。共升高价，共降低2价。事实上，即使没有氧元素参加，同样可以发生氧化还原反应，有化合价升降的反应就是氧化还原反应。2、燃烧（剧烈氧化）与缓慢氧化 燃烧：燃烧是快速的氧化反应，燃烧是可燃物跟氧气发生的一种发光、发热、剧烈的氧化反应。如果燃烧以极快的速率在有限的空间里发生，瞬间内累积大量的热，使气体体积急剧地膨胀就会引起爆炸。 物质燃烧可分为完全燃烧和不完全燃烧。凡是物质燃烧后产生不能继续燃烧的新物质，就叫做完全燃烧；凡是物质燃烧后，产生还能继续燃烧的新物质，就叫不完全燃烧。可燃物燃烧是必须同时满足两个条件：一是要有助燃剂如氧气参与；二是可燃物的温度达到着火点（燃点，燃烧所需最低温度）。破坏了其中的一个条件：a.隔绝空气(氧气)；b.vi降低温度到着火点以下；c.隔离可燃物，燃烧就不能发生，这样就达到了灭火的目的。 缓慢氧化：有些氧化反应进行得很慢，甚至不容易被察觉，这种氧化叫做缓慢氧化。如动植物的呼吸作用，金属生锈、食物的腐烂，酒和醋的酿造，农家肥料的腐熟等变化过程中都包含物质的缓慢氧化。缓慢氧化虽然不剧烈，不发光，但要放热，如果热量不及时散失，导致可燃物温度升高引起自发燃烧，这种由缓慢氧化而引起的自发燃烧叫自燃。三、放热反应和吸热反应1、放热反应：把有热量吸收的化学反应叫做吸热反应。燃烧、中和、金属氧化、较活泼的金属与水惠或酸发生的置换反应、由不稳定物质变为稳定物质的反应、极大多数的化合反应是放热反。 2、吸热反应：把有热量放出的化学反应叫做放热反应。高温例如：C+H2O CO+H2 ；极大多数的分解反应为吸热反应，如2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2；碱与铵盐生成氨气的反应全是吸热反应，注意：吸热反应就是在化学变化中，需要不断吸收大量热量的反应。有些反应在开始时，需要提供一定的条件，如加热、点燃等，一旦反应进行开了，去掉条件反应继续进行，这样的反应是放热反应。练习1：下列反应属于吸热反应的是（ ） A盐酸和氢氧化钠溶液之间的中和反应。 BCO2+C 2CO C金属镁燃烧：2Mg+O2 2MgO D生石灰溶于水：CaO+H2O=Ca(OH)2分析：酸碱中和、燃烧、多数的化合反应均为放热反应。故A、C一定不正确，CaO溶于水，放热，这是常识性知识。答案：B练习2：下列物质加入水中显著放热的是（ ） A固体氢氧化钠 B生石灰 C无水乙醇 D固体硝酸铵答案：A B四、化学反应的表示方法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。 2、化学方程式：用化学式来表示物质化学反应的式子，叫做化学方程式。 化学方程式的写法书写原则a. 以客观反应事实为依据。b、要遵循质量守恒定律，“等号”两边各种元素的原子数目必须相等。 书写步骤 下面以氯酸钾受热分解生成氯化钾和氧气的反应为例，说明书写化学方程式的一般步骤。 a. 根据化学反应事实，在式子左边写出反应物的化学式，右边写出生成物的化学式，中间连一条短线，如果反应物或生成物不止一种，就分别用“+”号把它们连接起来。 KClO3 KCl + O2 【想一想】 观察上边这个式子，它是否符合质量守恒定律？为什么？ b. 配平化学方程式。为了使上式符合质量守恒定律，要在式子左、右两边的化学式前面配上适当的化学计量数，使式子左、右两边每一种元素在的原子总数都相等。这个过程叫做化学方程式的配平。常用的方法是最小公倍数法。例如，在上面的式子里，选择某化学式中某原子数目最多的为突破口。左边KClO3中氧原子数是 3，右边O2中氧原子数是 2，两数的最小公倍数是 6。因此，在 KClO3 前面配上化学计量数 2，在 O2 前面配上化学计量数 3。 2KClO3 KCl + 3O2 再配平其它原子的数目上式左边的钾原子数是 2，氯原子数也是 2，因此，在右边 KCl 的前面要配上系数 2。 2KClO3 2KCl + 3O2 式子左、右两边各元素的原子数配平后，把短线改成等号“=” 得出。2KClO3 = 2KCl + 3O2c.注明反应条件和生成物的状态.。如果化学反应只有在特定条件下才能发生，需要在化学方程式“等号”上方注明反应发生的条件。如点燃、加热（常用“”表示）、高温、通电、催化剂等。当反应需要的特定条件多于一种时，一般将加热条件标写在等号下边。如果反应物中没有气体，而生成物中有气体，则在气体物质化学式后边加注“”；如果反应是在溶液里进行，反应物中无固体，而生成物中有固体（沉淀），则在固体物质化学式后边加注“”。 MnO2 2KClO3 2KCl + 3O2d. 最后检查。配平化学方程式的方法配平化学方程式的方法很多，现在再介绍几种比较简单、常用的方法。奇数偶数法例如 C2H2 + O2 CO2 + H2O如果左右两边某种元素的原子个数一边为奇数，一边为偶数，则先将奇数变为偶数，然后依次配平其余各项。先在水分子前配系数2，然后依次配平。2C2H2 +5O24 CO2 +2 H2O 观察法例如 Fe2O3 + CO Fe + CO2通过观察 CO 和CO2的系数相同，一个CO变为一个CO2，需一个氧原子，Fe2O3 可提供3个氧原子，所以得出Fe2O3 + 3CO 2Fe +3 CO2化学方程式的涵义化学方程式体现了质的变化，说明反应情况，反应的条件；量的关系，表明反应物和生成物之间的微粒数目比、质量比和体积比（气体反应）。例如，以2H2+O2 2H2O为例说明由化学方程式获得的信息：表明了氢气和氧气在点燃的条件下反应生成水；表示每4份质量的氢气与32份质量的氧气完全反应生成36份质量的水；表示每2个氢分子与1个氧分子反应生成两个水分子；参加反应的氢气和氧气的质量总和等于反应后生成的水的质量。化学方程式的读法：以2H2O 2H2+O2 为例，读作水通电分解生成了氢气和氧气。3、电离方程式：表示酸、碱、盐等电解质在溶液中或熔融状态下电离成自由移动的离子的式子。（注意强电解质的电离用“=”，表示全部电离；弱电解质的电离用“”，表示其部分电离并存在电离平衡。）例如：HCl = H+ Cl ；H2SO4 = 2H + SO42 ；Mn(OH)2 = Mn2 + 2OH H2CO3 H + HCO3 ，HCO3 H+ CO32 CH3COOH CH3COO + H 4、定量认识化学变化化学方程式不仅表示什么物质参加反应，反应后生成什么物质，还表示反应物、生成物各物质之间的质量比。因此，可以根据化学方程式计算用一定量的原料最多可生产出多少产品；制备一定量的产品最少需要多少原料等。通过计算，可以加强实验和生产的计划性，合理地利用资源。【典型例题】【例题1】 某同学说，根据质量守恒定律，2克氢气跟8克氧气起反应，一定生成10克水。他的说法对吗？为什么？解析：质量守恒定律是指参加反应的各物质的质量总和等于生成的各物质的质量总和。水中氢元素和氧元素的质量比为1：8，1克氢气只能与8克氧气起反应生成9克水，2克氢气中有1克氢气没有参加反应，这1克氢气是剩余物。答案：该学生的说法是错误的，应生成9克水，有1克氢气未参加反应。【例题2】 将A物质10克、B物质20克混合加热至高温，反应后剩余A物质4克，剩余B物质2克，同时生成C物质22克，D物质若干克。则D的质量为_克；参加反应的各物质和生成的各物质之间的质量比A：B：C：D为_；如果A、B、C、D的相对分子质量分别为12、18、44、2，则化学方程式为_。解析：根据题意，参加反应的A物质的质量为（10-4）=6克，参加反应的B物质的质量为（20-2）克=18克，根据质量守恒定律生成D的质量为2克。质量比为3：9：11：1，质量除相对分子质量是个数比为1：2：1：2。答案：为2克，3：9：11：1，A+2BC+2D。【例题3】 将A克氯酸钾与B克二氧化锰的混合物加热到质量不再减少时为止，得到剩余固体C克，则反应生成氧气的质量是_克，同时会生成_克氯化钾。解析：氯酸钾在二氧化锰催化剂及加热的条件下反应生成氯化钾和氧气。根据催化剂的概念，二氧化锰的化学性质和质量在反应前后保持不变。根据质量守恒定律，参加反应的氯酸钾的质量等于生成的氯化钾和氧气的质量之和。剩余固体C克为氯化钾和二氧化锰（仍为B克）的混合物，其中氯化钾的质量为（C-B）克。生成氧气的质量为A克-（C-B）克=（A+B-C）克。答案：（A+B-C）克，（C-B）克。【例题4】下列化学方程式正确的是A. Mg + O2 MgO2B. Zn + H2SO4=ZnSO4 + H2C. H2+ O2H2OD. 2P2O54P+ 5O2解析：判断一个化学方程式是否正确，应从以下几个方面考虑反应能否发生。例如D不能发生。反应物和生成物化学式是否正确。例如A中氧化镁的化学式是错误的。化学方程式是否配平。例如C未配平。反应条件是否注明，符号使用是否恰当。例如C中有错误。答案：为B。 【例题5】 宇宙飞船内，用含氢氧化锂的过滤网除去宇航员呼出的二氧化碳，该反应的化学方程式为。则X的化学式为（ ）A. B. C. D. 答案：B【例题6】航天飞机曾用金属铝粉和高氯酸铵（NH4ClO4）混合物作为固体燃料。加热铝粉使其被氧气氧化，放出大量的热，促使混合物中高氯酸铵受热分解，同时生成四种气体：二种气体是空气中的主要成分，一种气体是氯气，还有一种气体是化合物（常温下是液态），因而产生巨大的推动力。试写出其中涉及反应的化学方程式：（1）铝粉被氧气氧化_，（2）高氯酸铵受热分解_。答案：（1）（2）【基础练习】1. 下列现象不能用质量守恒定律解释的是（ ）A. 蜡烛燃烧时慢慢变短 B. 樟脑丸在衣箱中逐渐变小C. 镁带燃烧后固体质量变大 D. 澄清石灰水变重2. 某纯净物A加热分解为NH3、H2O、CO2，根据这个实验不能得出（ ）A. A由四种元素组成 B. A是化合物C. A中含有水 D. A不稳定3. 在化学反应A+B C中，3gA跟足量的B充分反应，生成11gC，则参加反应的B的质量是（ ）A. 3g B. 5g C. 8g D. 11g4. 在化学反应前后，总数可能改变的粒子是（ ）A. 质子 B. 原子 C. 电子 D. 分子 5. 下列关于化学方程式的叙述正确的是（ ）A. 反应前后分子个数相等 B. 反应前后各物质的相对分子质量相等 C. 反应前后体积相等 D. 反应物和生成物的总质量相等6. 镁在氧气中反应生成氧化镁。如果生成氧化镁10g，则参加反应的镁与氧气的质量比是（ ）A. 1：4 B. 2：3 C. 3：2 D. 4：17. 相同质量的下列物质分别和足量的氧气反应，消耗氧气最多的是（ ）A. 氢气 B. 磷 C. 镁 D. 硫8. 根据质量守恒定律，推断X的化学式（ ）2Cu(NO3)2 2CuO + O2+4XA. NO2 B. N2O5 C. N2O D. NO9. 在托盘天平两端各加入相同质量、相同质量分数足量的盐酸，天平平衡。现在向左边烧杯中加入3.6g铝粉，为了使天平保持平衡，右边应加入锌粉的质量为（ ）A. 3.6g B. 3.3g C. 3.2g D. 13g10. 在A+2B=2C的反应中，m gA与10gB完全反应，生成C，则C的质量为（ ）A. (m+10)g B. (m+10)/2g C. (m+5)g D. (m+5)/2g11. _的各物质的质量_，等于反应后生成的各物质的_，这个规律叫做_。这是因为一切化学反应前后_没有改变，_没有增减，_也没有变化。12. 在反应Mg+2HCl=MgCl2+H2中，_份质量的镁跟_份质量的氯化氢反应，生成_份质量的氯化镁和_份质量的氢气。13. 配平下列化学方程式。 Fe2O3+ CO Fe+ CO2 CH4+ O2 H2O+ CO214. 按要求书写化学方程式。（1）有氧气参加的化合反应_。（2）有氧气生成的分解反应_。15. 由A、B、C三种物质各10g组成的混合物，加热使其充分反应，反应后的物质中有15gC，7g新物质D和若干克A，则A与B反应的质量比是_。16. 硫化氢（H2S）的实验室制法是：用块状的硫化亚铁跟稀硫酸混合，就会产生硫化氢气体和硫酸亚铁，硫化氢是一种无色又有臭鸡蛋味的气体，它的密度是1.52g/L（空气的密度是1.29g/L），能溶于水，可形成氢硫酸。在空气中可以点燃，生成二氧化硫和水。试回答：（1）硫化氢气体具有臭鸡蛋气味，这属于硫化氢的_性质。（2）制取硫化氢的发生装置与制取_(填氧气或者二氧化碳)的装置相同。（3）在收集硫化氢气体时，可采用_法。（4）配平硫化氢气体燃烧的化学方程式： H2S + O2 H2O+ SO2 （5）写出制取硫化氢气体的化学方程式：_。17. 用6.5g锌与过量稀硫酸(H2SO4)反应制取氢气，反应中消耗硫酸质量为多少？【基础练习答案】12345678910BCCDDCAADA11. 参加化学反应 总和 质量总和 质量守恒定律 原子种类 原子数目 原子质量12. 每24 73 95 213. 1 3 2 3 / 1 2 2 114. （1）C+O2 CO2 （2）2H2O2 2H2O+O215. 1：516. （1）物理 （2）二氧化碳 （3）向上排空气 （4）2 3 2 2 （5）FeS+H2SO4 =H2S+FeSO4 17. 9.8g10