第五章:化学方程式
课题1 质量守恒定律
一、质量守恒定律
1、含义: 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。
说明:
①质量守恒定律只适用于化学变化,不适用于物理变化;
②没有参加反应的物质质量及不是反应生成的物质质量不能计入“总和”中;
③要考虑空气中的物质是否参加反应或物质(如气体)有无遗漏。
2、原因:在化学反应前后,原子的种类、数目、质量均保持不变。
3、化学反应前后
(1)一定不变
宏观:反应物、生成物的总质量不变,元素种类不变;
微观:原子的种类、数目、质量不变。
(2)一定改变
宏观:物质的种类一定变
微观:分子种类一定变
2、石墨(C)是最软的矿物之一,深灰色,具有金属光泽,细鳞片状的固体,有优良的导电性,润滑性。可用于制铅笔芯(体现它深灰色、质软)、干电池的电极(体现了它的导电性)、电车的电刷(体现了它的导电性,滑腻感、常温下化学性质稳定)、做润滑剂(体现它具有滑腻感)等。
金刚石和石墨的物理性质有很大差异的原因是:碳原子的排列不同。
3、木炭(焦炭、活性炭、炭黑):活性炭、木炭具有强烈的吸附性(因为具有疏松多孔的结构),木炭可用于食品、工业产品中除去色素、异味等,活性炭可用于防毒面具中除去毒气、制糖业中脱色以制白糖;焦炭用于冶铁,炭黑加到橡胶里能够增加轮胎的耐磨性。
注意:吸附性是活性炭、木炭的物理性质。
4、C60分子由60个碳原子构成的分子,形似足球,结构稳定。
二、单质碳的化学性质:
单质碳的物理性质各异 而各种单质碳的化学性质却完全相同!
1、常温下的化学性质比较稳定。
因此古代用墨书写、绘画的字画保存时间很久仍不变色。
2、可燃性:
完全燃烧(氧气充足)生成CO2:
不完全燃烧(氧气不充足)生成CO:
3、还原性:
现象:黑色粉末逐渐变成光亮红色,产生的的气体能使澄清的石灰水变浑浊。
C在反应中得到氧元素,是还原剂,具有还原性;CuO在反应中失去氧元素。
还原剂:夺去氧元素的物质,具有还原性。
课题2 二氧化碳制取的研究
一、实验室制取气体的思路:(原理、装置、检验)
(1)发生装置:由反应物状态及反应条件决定。
①反应物是固体,需加热,制气体时则用高锰酸钾制O2的发生装置。
②反应物是固体与液体,不需要加热,制气体时则用制CO2的发生装置。
(2)收集方法:气体的密度及溶解性决定
①难溶于水用排水法收集,CO只能用排水法
②密度比空气大(或相对分子质量>29)用向上排空气法 CO2只能用向上排空气法
③密度比空气小(或相对分子质量<29)用向下排空气法
二、实验室制取二氧化碳的方法(考点)
1、药品:石灰石与稀盐酸
(1)不能用H2SO4 与CaCO3反应的原因:生成的CaSO4微溶于水,会覆盖在CaCO3表面,阻止反应的进行。
(2)不能用HCl与Na2CO3反应的原因:Na2CO3易溶于水,与盐酸反应速率快,不利于收集。
2、原理:用石灰石和稀盐酸反应:
CaCO3 2HCl=CaCl2 H2O CO2↑
装置的注意事项:
①若用长颈漏斗来注入盐酸,长颈漏斗下端必须伸入液面以下
②若用试管来装药品,固定试管时,试管口竖直向上,试管底部与铁架台面接触。
3、气体收集方法:向上排空气法(密度比空气大,能溶于水)
4、检验方法:将制得的气体通入澄清的石灰水,如能浑浊,则是二氧化碳。
验满方法:用点燃的木条,放在集气瓶口。木条熄灭,证明已集满二氧化碳气体。
课题3 二氧化碳和一氧化碳
一、二氧化碳的性质
1、物理性质:无色 无味的气体,密度比空气大 能溶于水,高压低温下可得固体---干冰。
2、化学性质:
(1)一般情况下不能燃烧 也不支持燃烧,不能供给呼吸。
(2)与水反应生成碳酸:
CO2 H2O=H2CO3
生成的碳酸能使紫色的石蕊试液变红,
碳酸不稳定 易分解H2CO3 = H2O CO2↑
(3) 能使澄清的石灰水变浑浊:
CO2 Ca(OH)2=CaCO3↓ H2O
用于检验二氧化碳,这也是久置装石灰水的试剂瓶壁有一层白膜的原因。要除去这白膜,用稀盐酸。
其原理是:
CaCO3 2HCl=CaCl2 H2O CO2↑
3、用途:
(1)灭火
灭火器原理:
Na2CO3 2HCl=2NaCl H2O CO2↑
既利用其物理性质(密度比空气大),又利用其化学性质(不能燃烧 也不支持燃烧);
(2)干冰用于人工降雨、制冷剂(利用干冰升华时要吸收大量的热);
(3)温室肥料 ;
(4)做碳酸型饮料(利用二氧化碳能溶于水);
4、二氧化碳对环境的影响:
(1)过多排放引起温室效应。
①造成温室效应的原因:人类消耗的能源急剧增加,森林遭到破坏;
②减轻温室效应的措施:减少化石燃料的燃烧;植树造林;使用清洁能源。
(2)由于二氧化碳不能供给呼吸但无毒,因此在人群密集的地方注意通风换气。
二、一氧化碳
1、物理性质:无色,无味的气体,密度比空气略小,难溶于水。
2、有毒:吸进肺里与血液中的血红蛋白结合,使人体缺少氧气而中毒。因此在冬季用煤炉来取暖时,要注意房间的通风和换气。
3、化学性质:
(1)可燃性:
(可燃性气体点燃前一定要检验纯度)发出蓝色火焰
H2和O2燃烧发出淡蓝色的火焰。
CO和O2燃烧发出蓝色的火焰。
CH4和O2燃烧发出明亮的蓝色火焰。
(2)还原性:
应用:冶金工业。
现象:黑色的氧化铜逐渐变成光亮红色,产生的气体能使澄清的石灰水变浑浊。
三、常见气体的鉴别:
氧气:将带火星的木条伸入集气瓶中,若复燃,则气体是氧气。
二氧化碳:将气体通入澄清的石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,则气体是二氧化碳。
一氧化碳;将气体点燃,在火焰上方罩一只干冷的小烧杯,再翻转烧杯倒入澄清的石灰水,若有蓝色火焰,小烧杯上无液滴,澄清石灰水变浑浊。则气体是一氧化碳。
第七单元 燃烧及其利用
课题1 燃烧和灭火
一、燃烧
1、概念:可燃物与空气中氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应。
2、条件:
(1)可燃物
(2)氧气(或空气)
(3)温度达到着火点(三者缺一不可,否则不能燃烧)
①薄铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧,说明了燃烧需要温度达到着火点;
②薄铜片的白磷燃烧而水中的白磷不燃烧,说明了燃烧需要氧气
白磷的着火点低,应贮存在装有水的试剂瓶中
3、燃烧与缓慢氧化的比较
相同点:都是氧化反应、都放热;
不同点:前者发光、反应剧烈,后者不发光、反应缓慢
二、灭火的原理和方法
1、燃烧的条件决定着灭火的原理,只要破坏燃烧的任何一个条件,就可以达到灭火的目的
2、灭火的原理:
(1)消除可燃物
(2)隔绝氧气(或空气)
(3)降温到着火点以下。
3、泡沫灭火器:扑灭木材、棉布等燃烧引起的失火。
干粉灭火器:扑灭一般的失火外,还可以扑灭电器、油、气等燃烧引起的失火。
液态二氧化碳灭火器:扑灭图书、档案、贵重设备、精密仪器等处的失火。
三、常见灭火的方法
1、油锅着火,用锅盖盖灭 ;
2、电器着火,先应切断电源;
3、煤气泄漏,先应关闭阀门,再轻轻打开门窗,切忌产生火花;
4、酒精在桌面上燃烧,用湿抹布扑盖;
5、扑灭森林火灾,将大火蔓延前的一片树木砍掉。
四、爆炸
可燃物在有限的空间内发生急剧燃烧,短时间内积聚大量的热,使气体体积迅速膨胀而引起爆炸;
1、可能是化学变化(火药爆炸)也可能是物理变化(车胎爆炸);
2、化学变化的爆炸:可燃物在有限空间内急速燃烧,放出的热使气体的体积迅速膨胀;
3、可燃性气体(氢气、一氧化碳、甲烷)或粉尘(面粉、煤粉)与空气或氧气混合,遇到明火可能会发生爆炸;可燃性气体在点燃或加热前都要检验纯度 以防止发生爆炸的危险;
4、油库、面粉加工厂门口贴有“严禁烟火”的标志:空气中常混有可燃性气体或粉尘,接触到明火,就有发生爆炸的危险;
5、可燃物与氧气的接触面积越大,燃烧越剧烈。
课题2 燃料和热量
一、热量变化(考点)
化学变化中的能量变化,能量的变化通常表现为热量的变化。
1、放出热量:燃料燃烧放热(如化石燃料的燃烧);不通过燃料燃烧也可放热。
Mg 2HCl=MgCl2 H2↑
CaO H2O=Ca(OH)2
2、吸收热量:
Ba(OH)2 2NH4Cl = BaCl2 2NH3·H2O
利用化学反应产生的能量做饭、取暖、发电、冶炼金属、发射火箭、开山炸石、拆除危旧建筑。
二、化石燃料(考点)
化石燃料是古代生物遗骸经一系列复杂变化而形成的;属于不可再生能源。包括煤、石油、天然气(都是混合物)。
1、煤:“工业的粮食”
(1)组成:主要含碳元素,还含少量的氢、氮、氧、硫等元素。
(2)将煤隔绝空气加热,发生化学变化,得到焦炭(冶炼金属)、煤焦油(化工原料)、煤气(主要含氢气、一氧化碳、甲烷),用作燃料;
(3)煤气泄漏,会使人中毒,有可能发生爆炸、煤燃烧会产生SO2、NO2等,会形成酸雨
2、石油:“工业的血液”
(1)从油井开采出来的石油叫原油,它不是产品组成:主要含碳、氢元素。
(2)炼制原理:利用石油各成分的沸点不同,通过蒸馏使之分离(此分离过程是物理变化)。
(3)石油各产品:汽油、煤油、柴油(作燃料);沥青(筑路);石蜡(作蜡烛)等。
3、天然气
(1)有石油的地方一般有天然气,主要成分是甲烷CH4,最简单的有机物,相对分子质量最小有机物。
①甲烷的物理性质:无色、无味的气体,密度比空气小,极难溶于水。
②化学性质:可燃性
注意:
(1)点燃甲烷前要检验纯度;
(2)检验某可燃物是否含碳、氢元素的方法:点燃,在可燃物上方罩一个冷而干燥的烧杯,烧杯内壁出现水雾,说明生成了水,证明含有氢元素;把烧杯迅速倒过来,立即注入澄清石灰水,变浑浊,说明生成了二氧化碳,证明含有碳元素。(如果某可燃物燃烧生成了二氧化碳和水,只能证明一定含碳、氢元素,可能含氧元素);
(3)沼气的主要成分是甲烷,把秸秆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵,就可产生甲烷。在农村,沼气可解决生活用燃料问题和改善环境卫生;
(4)在化石燃料中,天然气是比较清洁的燃料。
三、使燃料充分燃烧注意两点:
1、燃烧时要有足够多的空气;
2、燃料与空气有足够大的接触面。
(1)燃料不充分燃烧的后果:
产生的热量减少,浪费资源,产生大量的CO等物质污染空气。
(2)燃料燃烧对空气的影响:
①煤燃烧时会产生二氧化硫、二氧化氮等污染物。溶于水,当溶解在雨水中时,就形成了酸雨,酸雨会破坏森林、腐蚀建筑物、使水体酸化影响水生生物的生长等。
防止酸雨的措施:使用脱硫煤、使用清洁能源等
②汽油和柴油作为多数汽车的燃料,它们燃烧时产生的尾气中主要含有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等大气污染物。
减少汽车尾气对空气污染的措施:改进发动机的燃烧方式,使燃料充分燃烧;使用催化净化装置;使用无铅汽油;使用车用乙醇汽油;汽车用压缩天然气(主要成分是甲烷)作燃料;禁止没有达到环保标准的汽车上路。
二、使用和开发新的燃料及能源(考点)
1、乙醇
(1)属于绿色能源中的一种,属于可再生能源;
(2)由高粱、玉米、薯类等经发酵、蒸馏而得,俗称酒精;
(3)可燃性:
2、氢气
(1)最清洁、最理想的燃料;
①原材料资源丰富;②放热量多;③产物无污染。
(2)有可燃性;
(3)有还原性用于冶炼金属;
(4)电解水可得到氢气,但耗用电能;
(5)不能广泛使用的原因:制取氢气成本太高且贮存困难;
3、氢气的实验室制法
原理:Zn H2SO4 = ZnSO4 H2↑
收集方法:向下排空法(密度比空气下)、排水法(难溶于水)
4、正在推广或使用的新能源:太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能。
* 配图来自NB虚拟实验www.nobook.com
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