中考化学专题《物质的微观机构与质量守恒定律的综合》知识要点+典型例题.pdf

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1、1【精品】20192020 学年中考化学解题宝典专题专题 3737 物质的微观机构与质量守恒定律的综合物质的微观机构与质量守恒定律的综合知识要点知识要点1.1.物质的微观机构物质的微观机构可溶性酸、碱、盐在溶液中以离子状态存在;酸与碱的中和反应实质是 H+与 OH-结合成水的过程;含氧酸在溶液中可解离成 H+和含氧酸根,如 H2SO4 解离成 H+和 SO42-,HNO3 可解离成 H+和 NO3-;无氧酸在溶液中可解离成 H+和无氧酸根,如 HCl 解离成 H+和 Cl-;可溶性碱在溶液中可解离成 OH+和金属离子,如 NaOH 解离成 OH-和 Na+;KOH 解离成 OH-和 K+;物质

2、在溶液中的反应实质是解离成的离子之间的反应;易错点易错点:含氧酸根在溶液中是一个整体原子团,不会再解离;2.2.物质的解离与质量守恒定律物质的解离与质量守恒定律物质在溶液中解离成离子,其溶液质量不变;物质解离成的离子发生化学反应,只要不生成气体逸出或沉淀,溶液的总质量不变;典型例题典型例题【例例 1】1】归纳总结是学习化学的重要方法,小明同学用图 6-1 中的图 1 总结了 NaOH 的四条化学性质(即NaOH 与四类物质能够发生化学反应).图6-1(l)为了验证反应,小明将无色酚酞试液滴入NaOH液中,溶液变成 色.(2)依据反应说明NaOH必须密封保存,否则在空气中要变质,其化学反应方程式

3、为:.(3)小明用微观示意图(图2)来说明反应的发生,用化学反应方程式表示为:.,从该图可以看出,反应前后没有发生变化的微观粒子有 .2(4)为了验证反应能够发生,你选择的物质是 .ANa2CO3 BHCl CCuSO4 DNaCl解析解析:(l)氢氧化钠溶液呈碱性,所以滴入无色酚酞试液后溶液变红;(2)反应说明氢氧化钠与酸性氧化物能发生反应,空气中有 CO2,CO2 是酸性氧化物,故氢氧化钠与 CO2 会发生反应,所以氢氧化钠与空气接触会变质;化学反应方程式为 NaOH 与 CO2 反应生成 Na2CO3 和 H2O;(3)由微观示意图可以看出,H+和 SO42-可组成 H2SO4,Na+和

4、 OH-可组成 NaOH,故化学方程式为 H2SO4 与 NaOH反应生成 Na2SO4 和 H2O;同时可以看出,Na+和SO42-反应前后仍为离子,故没有发生变化;(4)反应为氢氧化钠与盐发生复分解反应,应符合复分解反应的条件,即生成气体或沉淀,所以应选择CuSO4,才能满足条件.答案答案:(l)红 (2)2NaOH +CO2=Na2 CO3+H2 O(3)2NaOH+H2SO4=Na2SO42H2 O Na+和SO42-(4)C点拨点拨:从溶液中的反应微观示意图可以看出,离子组成的化合物在溶液中反应时,如果不生成水、沉淀或气体,离子保持不变,所以不会发生反应;【例例 2 2】纯净物 A

5、可用作气体燃料.在一定条件下,将一定质量的 A 与 160g B 按下图所示充分反应,当 B 反应完全时,生成 132gC 和 72gD 图 6-2(1)参加反应的 A 物质的质量是 .(2)已知 A 的相对分子质量为 44,该反应的化学方程式是 .解析解析:(1)根据质量守恒定律,反应物质量总和等于生成物质量总和,所以 C 和 D 质量之和减去 B 的质量就是A 参加反应部分的质量,132g+72g-160g=44g;(2)由图可知,B、C、D 的相对分子质量分别为 32、44 和 18,又知 A 的相对分子质量 44,与各自质量相除,所以比例系数为 5:3:4:1,根据 A 的碳原子和氢原

6、子的个数,可写出 A 的化学式 C3H8;答案答案:44g C3H8+5O2 点燃3CO2+4H2O点拨点拨:从微观示意图可看出原子的结合规律,分子中原子的种类和个数,从而写出方程式;参与反应的各物质的质量除以各自的相对分子质量就是在化学方程式中的比例系数;【例例 3 3】同学们为了探究物质发生化学反应前后总质量是否改变,分别设计了下面两个实验3 图 6-3(1)甲组同学利用图 1 所示的实验进行探究.把盛有适量 BaCl2 溶液的小试管放入盛有 Na2SO4溶液的烧杯中,将烧杯放在托盘天平上,用砝码平衡.取下烧杯,将 BaCl2 溶液小心倒入烧杯中,烧杯中出现的现象是 然后把烧杯连同试管再放

7、回天平上,天平仍然平衡.根据实验得出的结论是 (2)乙组同学利用图 2 所示的实验进行探究.取一根用砂纸打磨干净的长镁带和一个石棉网,将它们一起放在托盘天平上,用砝码平衡.取下石棉网,在石棉网上方点燃镁带,发生反应的化学方程式为 .燃烧结束后将所得的物质与石棉网一起再放回托盘天平上称量,意外发现质量减轻了.请你分析产生这一现象的原因可能是 .解析解析:(1)氯化钡与硫酸钠溶液反应会生成硫酸钡白色沉淀,所以烧杯中的现象是烧杯中出现白色沉淀;由于反应前后天平依然平衡,所以实验得出的结论是化学反应前后物质的总质量保持不变;(2)镁带点燃后生成氧化镁,所以化学方程式为镁与氧气反应生成氧化镁;镁与氧气反

8、应后生成固体粉末,可能漂浮在空气中,所以质量会减轻;答案答案:(1)产生白色沉淀 化学反应前后物质的总质量不变(其他合理答案均可)(2)2Mg+O22MgO 部分生成物以白烟形式逸散到空气中(其他合理答案均可)点燃 =点拨点拨:分析化学反应物质总质量变化时,一是要考虑气体成分参与化学反应,二是要考虑物质的逸出或逸散造成的质量变化;【例例 4 4】如图为一组物质发生化学反应的示意图,其中分别表示 X、Y、R、Z 四种不同元素的原子如图分析,下面结论正确的是()图 6-4A该反应属于置换反应 B“”的是化合物CR 在该反应中的作用一定是加快反应速率D该反应可表示为 Y2+2Z2XX2+2Z24 解

9、析解析:A、根据图中信息可以知道反应前后 R 没发生改变,即反应物为 Y2和 Z2X,而生成物为 X2和 Z2Y,即反应物为一种单质和一种化合物,而生成物也为一种单质和一种化合物,故该反应为置换反应,故 A 正确;B、化合物为两种或两种以上元素组成的纯净物,而“”只有一种元素,故该物质为单质,故 B 错误;C、R 在反应前后没减少,可能为催化剂,但催化剂不一定就是加快反应,故 C 错误;D、根据质量守恒定律的实质,反应前后原子的种类和数目不变,而题给的化学方程式中的生成物中没有 Y,故该反应的化学方程式书写错误,再者说,R 不一定就是催化剂,故 D 错误答案答案:A点拨点拨:分析化学反应类型时

10、,不参与反应的物质要排除在外,单质+化合物反应生成另一种单质+另一种化合物就是置换反应;在反应前后质量和性质不变的物质,可能为催化剂,但催化剂不一定就是加快反应;【例 5】能源、环境与人类的生活和社会发展密切相关.(1)目前,人类以化石燃料为主要能源,常见的化石燃料包括煤、石油和 .(2)为减少污染、提高煤的利用率,可将其转化为可燃性气体,此过程可认为是碳与水的反应,其微观示意图如下所示:该反应的基本反应类型为 .该反应生成物的分子个数比为 .图 6-8(3)为减少温室气体排放,人们积极寻找不含碳元素的燃料.经研究发现3NH燃烧的产物没有污染,且释放大量能量,有一定应用前景.3NH中氮元素和氢

11、元素的质量比为 .将3NH燃烧反应的化学方程式补充完整:3224NH3O6H O点燃 .解析解析:(1)化石燃料形成原因与动植物资源有关,主要包括煤、石油和天然气,所以空缺处填写天然气;(2)观察示意图,碳原子与氧原子结合,置换出氢原子,所以说置换反应,方程式为 C+H2OCO+H2;根据化学方程式,生成物的分子个数比为 1:1;(3)3NH中氮元素和氢元素的质量比为 14:3;根据反应前后各个原子个数,NH3 燃烧的方程式缺少 4 个N 原子,所以另一个生成物是 N2,化学方程式为32224NH3O6H O2N点燃;答案答案:(1)天然气 (2)置换反应 1:1 5(3)14:3 2N2点拨

12、点拨:空气中氮气不算污染物,因此分析习题时应考虑到.【例例6 6】在高效复习课堂中,同学们利用“硫酸、硝酸钡、氢氧化钠、碳酸钾”四种物质的溶液对“复分解反应发生的条件”进行再探究.【知识回放知识回放】通过判断上述四种溶液两两之间能否发生反应,写出其中符合下列条件的两个化学方程式:一个中和反应 ;一个有沉淀生成的反应 .【挖掘实质挖掘实质】图6-5-1是 HCl 和 NaOH 在水中解离出离子的示意图,小丽发现 HCl 在水中会解离出 H+和 Cl,NaOH 在水中会解离出 Na+和 OH,以此类推硝酸钡在水中会解离出的离子是 (填离子符号).图6-5-2是稀盐酸和氢氧化钠溶液发生化学反应的微观

13、过程示意图,该化学反应的实质可以表示为 H+OH H2O;用同样的方式表示上述四种溶液两两之间发生反应时有气体生成的反应的实质 .图6-5-1 图6-5-2【实践运用实践运用】通过上述探究发现,在溶液中 H+和 OH不能大量共存,还发现在溶液中 和 (填离子符号,下同)也不能大量共存.利用上述四种物质的溶液完成实验后,将所得物质混合并过滤,得到一种无色溶液.经测定,该溶液显酸性.则在该溶液中一定含有的离子是 .为了验证该溶液中可能含有的离子是否存在,设计如下实验进行验证.溶液中可能含有的离子设计实验验证(实验步骤、现象及对应的结论)【知识升华知识升华】对“复分解反应发生的条件”的再探究,发现在

14、分析多种溶液混合后所得溶液中离子的成分时,应考虑的因6 素是 .解析解析:【知识回放】由已知条件可知,硫酸与氢氧化钠可发生中和反应,生成物为硫酸钠和水;硫酸与硝酸钡反应、碳酸钾与硝酸钡反应都能生成沉淀,生成物分别是硫酸钡沉淀和碳酸钡沉淀;【挖掘实质】由条件可推得,硝酸钡离子可解离出的离子是 NO3-和 Ba2+;硫酸与碳酸钾反应生成硫酸钾、CO2气体和水,由于硫酸钾在溶液中仍以离子状态存在,所以反应实质是H+与 CO32-生成 CO2和 H2O;【实践运用实践运用】因为 BaSO4、BaCO3不溶于水,H+和 CO32反应会生成气体逸出,所以 Ba2+和 SO42、Ba2+和CO32、H+和

15、CO32都不能共存;由于溶液呈酸性,所以溶液一定含 H+;NO3-和 Na+、K+在溶液中都不参与反应,所以溶液一定含 NO3-、Na+、K+;用硫酸根离子可鉴定 Ba2+,用硝酸钡可鉴定硫酸根离子 【知识升华知识升华】参与反应的离子是否剩余,离子能否共存,都是分析溶液溶质成分时必须考虑的因素;答案答案:【知识回放知识回放】H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O H2SO4+Ba(NO3)2BaSO4+2HNO3或 K2CO3+Ba(NO3)2BaCO3+2KNO3【挖掘实质挖掘实质】Ba2+和 NO3或 Ba2+和2NO3;2H+CO32H2O+CO2或2H+CO32H2CO3,H2C

16、O3H2O+CO2【实践运用实践运用】Ba2+和 SO42或 Ba2+和 CO32或 H+和 CO32;H+、Na+、K+和 NO3溶液中可能含有的离子设计实验验证(实验步骤、现象及对应的结论)可能性一:Ba2+取上述溶液少量于试管中,加入少量硫酸钠溶液.若出现白色沉淀,则说明上述溶液中含有 Ba2+;若没有出现白色沉淀,则说明上述溶液中不含有 Ba2+.可能性二:SO42取上述溶液少量于试管中,加入少量硝酸钡溶液.若出现白色沉淀,则说明上述溶液中含有 SO42;若没有出现白色沉淀,则说明上述溶液中不含有 SO42.来可能性三:Ba2+或 SO42取上述溶液少量于试管中,加入少量硫酸钠溶液.若

17、出现白色沉淀,则说明上述溶液中含有 Ba2+,不含有 SO42.(若没有出现白色沉淀,必须验证 SO42)【知识升华知识升华】溶液中的离子能否大量共存或者离子是否参加化学反应,参加化学反应的离子是否有剩余.7 点拨点拨:溶液中酸、碱、盐的反应实质都是离子间的相互结合,生成水、沉淀或气体.【例例 7】7】下图是有关稀盐酸和氢氧化钠溶液发生化学反应的微观示意图.请回答下列问题:+A A B B C C图 6-6(1)A 中溶液能使紫色石蕊溶液显 色,因为其中含有较多的(填粒子符号)_;B 中溶液能使无色酚酞溶液显 色,因为其中含有较多的(填粒子符号)_.(2)将 50 g 7.3%的 A 中的溶液

18、与 50 g 8%的 B 中的溶液混合,得到 C 中的溶液,其中主要含有的粒子是(填粒子符号)_;C 中的溶液中溶质的质量分数是_.解析解析:(1)A 中溶液能电离出 H+,呈酸性,酸性溶液能使紫色石蕊溶液显红色;B 中溶液能电离出 OH-,呈碱性,碱性溶液能使无色酚酞溶液显红色;(2)根据微观示意图,A 中溶液与 B 中溶液反应的化学方程式为 HCl+NaOH=NaCl+H2O,反应的质量比为36.5:40;由题意,A 中溶液质量为 50g7.3%=3.65g,B 中溶液质量为 50g8%=4g,正好完全反应,所以反应后溶液中溶质只有 NaCl,所含有的粒子有 Na+、Cl-和 H2O;设生

19、成 NaCl 质量为 xg,则HCl+NaOH=NaCl+H2O 40 58.5 4 x40:58.5=4:x,x=5.85g所以溶质 NaCl 的质量分数是为 5.85g/100g=5.85%;答案答案:(1)红,H+红,OH-(2)Na+、Cl-、H2O,5.85%【例例 8】8】以下是某研究小组探究影响反应速率部分因素的相关实验数据.实验序号8(1)通过实验和对比可知,化学反应速率与 有关;从实验和对比可知,化学反应速率与温度的关系是 ;(2)化学反应的实质是微观粒子相互接触、碰撞的结果,化学反应速率与微观粒子碰撞的概率有关.试从微观角度解释“反应物浓度越大,化学反应速率越快”的原因是

20、.(3)用一定量 15%的过氧化氢溶液制氧气,为了减小反应速率,可加适量的水稀释,产生氧气的总重量 (选填“减小”或“不变”或“增大”).解析解析:(1)实验和实验的差别是过氧化氢溶液浓度不同,所以对比可知化学反应速率与浓度有关;实验和实验差别是实验温度不同,对比可知,温度越高化学反应速率越快.(2)由题意,反应物浓度越大,粒子间碰撞的概率越大,所以化学反应速率越快;(3)无论如何加水稀释,由于过氧化氢溶质质量不变,所以产生的氧气总质量不变;答案答案:(1)反应物浓度(或浓度)温度越高,化学反应速率越快(2)反应物浓度越大,单位体积的反应物中含有的粒子数越多,粒子间碰撞的概率越大,化学反应速率

21、越快(3)不变点拨点拨:化学反应的实质是微观粒子相互接触、碰撞的结果,所以增大浓度,增加接触面积都会加快反应进行,但最终结果相同.9 本节强化练习本节强化练习1 1、.工业上用甲和乙反应制备燃料丙.根据下列微观示意图得出的结论中,正确的是图 6-7A.甲的化学式为 CH2 B.反应中甲、乙、丙的分子个数比为 2:1:1C.甲、乙、丙都是有机物 D.丙中 C、H、O 元素的质量比 12:3:81 1、解析、解析:A.根据微观示意图可知,甲的化学式为 C2H4,乙的化学式为 H2O,经化合反应生成丙 C2H6O,所以 A选项表述错误;B.根据化学式组成,甲、乙、丙的反应比正好为 1:1:1,所以

22、B 选项错误;C.甲和丙含有碳元素,是有机物,乙为 H2O,不含碳元素,不是有机物,C 选项表述错误;D.丙的化学式为 C2H6O,C、H、O 元素的质量比为 24:6:18=3:1:2,所以 D 选项正确;答案答案:D2、下图是氢氧化钠溶液与稀盐酸恰好完全反应的微观示意图,由此得出的结论正确的是 图 6-8A.反应后溶液的 pH 大于 7 B.反应前的溶液均可导电,反应后的溶液不导电 C.反应后溶液中存在的粒子只有 Na和 Cl D.反应前后所有元素的化合价均无变化 2 2、解析、解析:由图可知,氢氧化钠溶液与稀盐酸恰好完全反应后,溶液中不含 H+和 OH-,所以 pH=7,A 错;、只要溶

23、液中含有带电离子,就会导电,反应后溶液中有 Na+和 Cl-,所以仍会导电,B 错;反应后溶液中存在的粒子包含 H2O 分子,所以 C 错;(注意粒子不等于离子)反应类型为复分解反应,所以不存在化合价变化,D 正确;答案答案:D3 3、质量守恒定律是化学反应中的重要规律,运用此规律解答下列问题:10 某纯净物 X 在空气中完全燃烧,反应的化学方程式为:X+3O2 点燃 2CO2+2H2O,X 的化学式为 ,若生成的二氧化碳质量为 8.8g,则 X 中的碳元素质量为 g.下图是某化学变化的微观示意图(不同圆球代表不同原子)根据以上示意图,写出该反应的化学方程式 .3 3、解析、解析:根据质量守恒

24、定律,方程式两侧各原子种类和数量相等,推得左侧 X 在碳原子个数为 2 个,氢原子个数为 4 个,所以 X 化学式是 C2H4;X 中的碳元素全部变成 CO2,且 CO2 的碳元素全部来自 X,根据碳元素的质量百分比可得碳元素质量为 8.8g12/44=2.4g;由图可知,反应物有单质碳和水,生成物有 CO 和 H2,所以化学方程式为;C+H2O=CO+H2答案答案:C2H4 2.4gC+H2O=CO+H24 4、微粒模型观察与比较.如左下图所示,在钠与氯气的反应中,每个钠原子失去 1 个电子,成为 1 个钠离子;每个氯原子得到 1 个电子,成为 1 个氯离子;钠离子与氯离子结合形成氯化钠.因

25、为 1 个电子的质量大约为1 个质子或中子质量的11836,故原子的质量几乎都集中在原子核上.图 6-9 若用 r、m 分别表示微粒的半径和质量,以“”或“”或“”填空.(1)m(Na)m(Na+);(2)r(Cl)r(Cl);(3)r(Na)r(C1);r(Na+)r(Cl).4 4、解析、解析:(1)Na 原子比 Na+多一个电子,由于电子质量极小,所以填;(2)由图可知,Cl-的半径大于 Cl-,所以填;(3)由图可知,Na 原子的半径大于 Cl 原子,所以填;高温高温反应前反应前反应后反应后高温高温高温高温11(4)由图可知,Na+的半径小于 Cl-,所以填;答案答案:(1)(2)(3

26、)(4)5 5、将 CO2通入 NaOH 溶液中无明显现象.某学习小组的同学为了观察到 CO2与 NaOH 溶液反应的明显外观现象,并同时利用这一反应来验证质量守恒定律,设计了下列实验.请根据实验过程及内容,思考并回答相关问题.(1)实验装置如图甲所示.将整套装置(包括 CO2及 NaOH 溶液)放在天平上称量,测得质量为78.2g.图6-10(2)用力推压注射器活塞向密闭的软塑料瓶中注入10mLNaOH 溶液(装置如图乙所示),振荡后观察到的现象有_.(3)静置片刻后,将整套装置再次放在天平上称量,测得其质量仍为78.2g,你对这一结果的解析是_.(4)通过上述探究实验,你得到的启示是:若采

27、用有气体参加或生成的反应来验证质量守恒定律,应让化学反应在_中进行.为进一步证明 CO2与 NaOH 溶液确已发生了化学反应,你还能想到的方法是_.5 5、解析、解析:(2)注入氢氧化钠溶液后,CO2与氢氧化钠反应,塑料瓶中气压减小,所以被外界气压压扁;(3)由实验结果可知,由于反应容器密闭,反应前后总质量不变,所以验证了质量守恒定律;(4)由于气体也有质量,所以若有气体参加或生成气体的反应,必须在密闭容器中进行,以防气体逸出.由于CO2与氢氧化钠反应生成碳酸钠,而碳酸钠与酸反应会生成 CO2,为证明 CO2与 NaOH 溶液已发生反应,可用稀盐酸进行检验,有气泡生成即证明 CO2与氢氧化钠反

28、应.答案答案:(2)塑料瓶被压瘪,注射器中剩余溶液“自动”进入塑料瓶中 (3)反应容器密闭,生成物全部留在瓶内,也没有空气进入,因而反应后质量相等(即质量守恒)(4)密闭容器;向反应后溶液中加入稀盐酸,有气泡产生6 6、自来水消毒过程中常会发生如下化学反应,其反应的微观过程可用下图表示:12 图 6-11(1)写出甲图所示反应的化学方程式 ;(2)乙图所示反应的基本反应类型为 ;(3)上述物质中属于单质的有 (填化学式);(4)D 物质中氯元素的化合价为 ;(5)以甲图为例分析,你能总结出的一条结论是 .6 6、解析、解析:(1)由图可知,H2O 与 Cl2 反应生成 HCl 和 HClO;(2)由图可知,一种物质反应生成两种物质,所以是分解反应;(3)根据单质的定义,只含一种元素的物质,所以 B、E 是单质;(4)O 的化合价是-2,H 元素的化合价是+1,根据化合物总化合价之和为 0 的性质,氯元素的化合价为+1;(5)由图可知,反应前后各元素的原子种类和数目不变,只是原子组成发生改变;答案答案:(1)H2O+C12=HCl+HClO (2)分解反应 (3)Cl2、O2 (4)+1 价(5)化学反应中,原子的种类和数量不变,只是结合发生改变