2.化學(xué)方程式

(1)定義

用_________來表示化學(xué)反應(yīng)的式子叫做化學(xué)方程式。

(2)化學(xué)方程式提供的信息

①哪些物質(zhì)(_________)參加了反應(yīng)。

②生成了哪些物質(zhì)(_________)。

③_________。

④反應(yīng)物與生成物之間的_________。

⑤反應(yīng)物與生成物之間的_________。

⑥反應(yīng)前后_________等等。

(3)化學(xué)方程式的讀法(以2H₂O2H₂↑+O₂↑為例)

①質(zhì)的方面：在_________的條件下_________分解生成_________和_________。

②量的方面：每_________份質(zhì)量的水在通電條件下分解生成_________份質(zhì)量的氫氣和_________份質(zhì)量的氧氣。

答案: (1)化學(xué)式

(2)反應(yīng)物　 生成物　 反應(yīng)條件　 物質(zhì)之間的質(zhì)量比　 粒子數(shù)量比　 質(zhì)量守恒

(3)①通電　 水　 氫氣　 氧氣　 ②36　 4　 32

疑難突破

怎樣理解質(zhì)量守恒定律？

剖析：(1)質(zhì)量守恒定律

參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。這個(gè)規(guī)律叫做質(zhì)量守恒定律。一切化學(xué)反應(yīng)都遵循質(zhì)量守恒定律。

(2)質(zhì)量守恒的原因(微觀解釋)

因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)的過程，就是參加反應(yīng)的各物質(zhì)(反應(yīng)物)的原子，重新組合而生成其他物質(zhì)(生成物)的過程。也就是說，在化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)前后原子的種類沒有改變，原子的數(shù)目沒有增減，原子的質(zhì)量也沒有改變。所以，反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和相等。

(3)需注意的問題

①該定律只適用于化學(xué)變化，如果不是化學(xué)變化，則不適合該定律。

②質(zhì)量守恒定律一定是指參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。即不能將沒有參加反應(yīng)的質(zhì)量和反應(yīng)后剩余的質(zhì)量計(jì)算在內(nèi)。

③要注意是“各物質(zhì)”的質(zhì)量總和，不能遺漏任一反應(yīng)物或生成物，尤其是氣體。

④反應(yīng)前后，元素種類不變，同種元素質(zhì)量相等。

⑤反應(yīng)前后，原子種類不變，原子質(zhì)量也不變。

⑥反應(yīng)前后，分子種類一定改變，分子數(shù)目不一定改變。

問題探究

問題　 早在17世紀(jì)，質(zhì)量守恒定律被發(fā)現(xiàn)之前，英國化學(xué)家波義耳做過一個(gè)實(shí)驗(yàn)，在密閉的玻璃容器中燃燒金屬時(shí)得到了金屬灰，然后稱量金屬灰的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)比原金屬質(zhì)量增加了。

　　 (1)試解釋金屬灰質(zhì)量比原金屬質(zhì)量增加的原因。

(2)由于波義耳稱量方法上的原因，他錯(cuò)過了發(fā)現(xiàn)質(zhì)量守恒定律的機(jī)會(huì)，請(qǐng)你改進(jìn)他的稱量方法以驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律。

探究：(1)金屬燃燒是金屬與氧氣發(fā)生化合反應(yīng)生成金屬氧化物，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知：參加反應(yīng)的金屬和氧氣的質(zhì)量和等于生成的金屬氧化物的質(zhì)量。所以生成的金屬灰，即金屬氧化物的質(zhì)量比原金屬質(zhì)量增加了。

　　 (2)對(duì)質(zhì)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)探究：

　　 方案一：在底部鋪有細(xì)沙的錐形瓶中，放入一�；鸩耦^大的白磷。在錐形瓶口的橡皮塞上安裝一根玻璃管，在其上端系牢一個(gè)小氣球，并使玻璃管下端能與白磷接觸。將錐形瓶和玻璃管放在托盤天平①上用砝碼平衡。然后，取下錐形瓶。將橡皮塞上的玻璃管放到酒精燈火焰上灼燒至紅熱后，迅速用橡皮塞將錐形瓶塞緊，并將白磷引燃。待錐形瓶冷卻后，重新放到托盤天平上，觀察天平是否平衡。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：白磷在錐形瓶中劇烈燃燒，生成白煙。

結(jié)論及解釋：參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和與生成物的質(zhì)量總和相等。

方案二：在100毫升燒杯中加入30毫升稀硫酸銅溶液，將幾根鐵釘用砂紙打磨干凈，將盛有硫酸銅溶液的燒杯和鐵釘一起放在托盤天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量m₁。

將鐵釘浸到硫酸銅溶液中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。待溶液顏色不再改變時(shí)，將盛有硫酸銅溶液和鐵釘?shù)臒�杯放在托盤天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量m₂。比較反應(yīng)前后的質(zhì)量。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鐵釘表面析出一層紅色物質(zhì)，溶液由藍(lán)色逐漸變?yōu)闇\綠色。

結(jié)論及解釋：m₁=m₂，參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。因?yàn)殡m然該反應(yīng)不在密閉容器內(nèi)進(jìn)行，但它既沒有氣體參加反應(yīng)，也沒有氣體生成。

方案三：取一根蠟燭粘在一小塊玻璃片上，將玻璃片和蠟燭一起放在托盤天平上，調(diào)節(jié)天平平衡，點(diǎn)燃蠟燭，觀察天平的平衡情況。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：天平不再平衡，指針向右偏轉(zhuǎn)。

結(jié)論及解釋：蠟燭燃燒后質(zhì)量減小，反應(yīng)不是在密閉的容器內(nèi)進(jìn)行，生成的二氧化碳和水蒸氣跑到空氣中去了，因而天平不平衡。

典題精講

　　 例1　 化學(xué)反應(yīng)前后，下列各項(xiàng)中肯定沒有變化的是(　　 )

①原子的數(shù)目　 ②分子的數(shù)目　 ③元素的種類　 ?④物質(zhì)的總質(zhì)量　 ⑤物質(zhì)的種類　 ⑥原子的種類

A.①③④⑤⑥　　　　　　　　　　　　 B.①③④⑥

C.①②④⑥　　　　　　　　　　　　　 D.①③⑤

思路解析:本題涉及質(zhì)量守恒定律以及化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)�；瘜W(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是：在化學(xué)變化中，分子分解成原子，原子重新組合成新的分子。在重新組合的過程中，原子的種類沒有改變，原子的數(shù)目沒有增減，原子的質(zhì)量也沒有變化。因此，元素的種類也不改變，反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和必然相等。但是，物質(zhì)種類(分子種類)一定要改變，分子的數(shù)目可能改變，也可能不變。

答案：B

　　 例2　 有一條酸河，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)是由于河水中含有的物質(zhì)R在氧氣的作用下發(fā)生反應(yīng)所致，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為2R+2H₂O+7O₂====2FeSO₄+2H₂SO₄，則R的化學(xué)式是(　　 )

A.FeS　　　　　 B.Fe₂S₃ C.FeO　　　　　 D.FeS₂

思路解析:此題給定信息，考查質(zhì)量守恒定律和化學(xué)反應(yīng)實(shí)質(zhì)的運(yùn)用�；瘜W(xué)變化的實(shí)質(zhì)是分子裂解為原子，原子重新組合成新物質(zhì)的過程。在此變化過程中，元素的種類、各原子個(gè)數(shù)都不發(fā)生改變。由題給化學(xué)方程式確定X的組成元素和原子個(gè)數(shù)。

答案：D

知識(shí)導(dǎo)學(xué)

　　 理解質(zhì)量守恒定律時(shí)要注意：

①該定律只適用于化學(xué)變化，如果不是化學(xué)變化，則不適合該定律。②質(zhì)量守恒定律一定是指參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。即不能將沒有參加反應(yīng)的質(zhì)量和反應(yīng)后剩余的質(zhì)量計(jì)算在內(nèi)。③要注意是“各物質(zhì)”的質(zhì)量總和，不能遺漏任一反應(yīng)物或生成物，尤其是氣體。④反應(yīng)前后，元素種類不變，同種元素質(zhì)量相等。⑤反應(yīng)前后，原子種類不變，原子質(zhì)量也不變。⑥反應(yīng)前后，分子種類一定改變，分子數(shù)目不一定改變。

化學(xué)方程式的特點(diǎn)：

不僅能表示反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件，還能體現(xiàn)各物質(zhì)之間的質(zhì)量關(guān)系，體現(xiàn)在反應(yīng)前后，每種原子的個(gè)數(shù)都相等，原子的種類也不變。

化學(xué)方程式的讀法：

從宏觀和微觀兩個(gè)方面來讀。宏觀又從質(zhì)和量?jī)蓚�(gè)方面來讀，微觀從粒子的個(gè)數(shù)來讀。

疑難導(dǎo)析

　　 對(duì)質(zhì)量守恒定律的理解要從三方面闡述：一是什么是質(zhì)量守恒定律；二是為什么化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量守恒；三是理解質(zhì)量守恒定律需注意的問題。

有關(guān)質(zhì)量守恒定律的定義，要說明化學(xué)反應(yīng)前后反應(yīng)物的質(zhì)量與生成物的質(zhì)量的關(guān)系。

有關(guān)質(zhì)量守恒的原因，要從微觀解釋說明化學(xué)反應(yīng)過程中，組成反應(yīng)物的微觀粒子是否變化，也就是說分子、原子是否變化。

有關(guān)理解質(zhì)量守恒定律需注意的問題要說清楚以下幾個(gè)問題：

①該定律適用于什么變化；

②質(zhì)量守恒定律中所說的質(zhì)量的含義，沒有參加反應(yīng)的質(zhì)量和反應(yīng)后剩余的質(zhì)量能否計(jì)算在內(nèi)；

③氣體的質(zhì)量往往忽視，質(zhì)量守恒定律中所說的質(zhì)量要強(qiáng)調(diào)是質(zhì)量總和；

④反應(yīng)前后，同種元素質(zhì)量是否相等；

⑤反應(yīng)前后，原子種類和原子質(zhì)量有無變化；

⑥反應(yīng)前后，分子種類和分子數(shù)目是否改變。

問題導(dǎo)思

　　 先要理解質(zhì)量守恒定律的本質(zhì)。

要弄清燃燒金屬時(shí)得到了金屬灰，金屬灰質(zhì)量比原金屬質(zhì)量增加的原因，先要知道金屬燃燒的反應(yīng)物和生成物都是什么。然后根據(jù)質(zhì)量守恒定律分析各種反應(yīng)物的質(zhì)量和與各種生成物的質(zhì)量和的關(guān)系，進(jìn)而即可確定金屬氧化物的質(zhì)量比原金屬質(zhì)量增加了。

對(duì)質(zhì)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)探究，重點(diǎn)是會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得到正確的結(jié)論。

改進(jìn)波義耳的稱量方法以驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律探究方案可以有多種：

方案一是在密閉的容器內(nèi)進(jìn)行，反應(yīng)前后質(zhì)量一定相等。

方案一的設(shè)計(jì)利用了白磷在錐形瓶中劇烈燃燒的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)反應(yīng)在密閉的容器內(nèi)進(jìn)行，可以斷定參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和與生成物的質(zhì)量總和是否相等，從而可以確定是否符合質(zhì)量守恒定律。

方案二、三的反應(yīng)都不是在密閉的容器內(nèi)進(jìn)行，因而從直觀現(xiàn)象上看質(zhì)量不守恒。這就為正確理解質(zhì)量守恒定律奠定了基礎(chǔ)。

方案二的設(shè)計(jì)利用了稀硫酸銅溶液與鐵釘反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)反應(yīng)不是在密閉的容器內(nèi)進(jìn)行，可以斷定參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和與生成物的質(zhì)量總和是否相等，從而可以確定是否符合質(zhì)量守恒定律。

方案三的設(shè)計(jì)利用了蠟燭燃燒的實(shí)驗(yàn)，根據(jù)反應(yīng)不是在密閉的容器內(nèi)進(jìn)行，可以斷定參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和與生成物的質(zhì)量總和是否相等，從而可以確定是否符合質(zhì)量守恒定律。

典題導(dǎo)考

綠色通道

　　 原子是化學(xué)變化中的最小粒子；在化學(xué)變化中，分子的種類肯定變化，數(shù)目有可能變化；有氣體參加的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)前后的體積有可能發(fā)生變化。

典題變式

　　 下列關(guān)于質(zhì)量守恒定律的說法正確的是(　　 )

A.化學(xué)反應(yīng)前后，反應(yīng)物的分子總數(shù)一定等于生成物的分子總數(shù)

B.化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是分子間的重新組合

C.參加反應(yīng)的各物質(zhì)的總質(zhì)量一定等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的總質(zhì)量

D.對(duì)于有氣體參加的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)前后的體積一定不變

答案：C

綠色通道

通過化學(xué)反應(yīng)，能夠看出反應(yīng)物和生成物，以及反應(yīng)條件，還能體現(xiàn)反應(yīng)物和生成物各物質(zhì)間的質(zhì)量關(guān)系，以及發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)間的粒子個(gè)數(shù)比，也符合質(zhì)量守恒定律。

典題變式

某物質(zhì)在空氣中完全燃燒只生成二氧化碳和水，則該物質(zhì)中(　　 )

A.只含有碳元素

B.只含有碳、氫元素

C.一定含有碳、氫、氧三種元素

D.一定含有碳、氫元素，可能含有氧元素

答案：D

1.質(zhì)量守恒定律

(1)質(zhì)量守恒定律

_________的各物質(zhì)的_________一定等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的_________，這個(gè)規(guī)律叫做質(zhì)量守恒定律。

參加化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物的相對(duì)質(zhì)量_________一定等于生成的各物質(zhì)的相對(duì)質(zhì)量_________。

(2)質(zhì)量守恒的原因(微觀解釋)

因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)的過程，就是參加反應(yīng)的各物質(zhì)(反應(yīng)物)的原子，重新組合而生成其他物質(zhì)(生成物)的過程。也就是說，在化學(xué)反應(yīng)前后，因?yàn)樵�子的種類_________，原子的數(shù)目_________，所以宏觀表現(xiàn)出：化學(xué)反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和必然相等。

答案:(1)參加化學(xué)反應(yīng)　 質(zhì)量總和　 質(zhì)量總和　 總和　 總和　

(2)不變　 不變

2.在測(cè)定空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，發(fā)現(xiàn)水沒上升到集氣瓶體積的1/5，原因可能有哪些？

剖析：這道題主要從這些方面考慮：有哪些方面有可能使氧氣沒被消耗完，或有哪些方面即使氧氣消耗完但瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)并沒有減少那么多。

①未檢查裝置的氣密性，裝置漏氣；②紅磷量不足或燃燒不完全，使瓶?jī)?nèi)有剩余氧氣；③未冷卻到室溫就打開彈簧夾，使進(jìn)入瓶?jī)?nèi)水的體積減少。

問題探究

　　 問題　 教材中介紹了測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)的方法，你能再另外設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)嗎？請(qǐng)進(jìn)行探究吧！

探究：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：在加熱的情況下，銅能跟空氣中的氧氣反應(yīng)，生成黑色的氧化銅。

圖2-2

在由兩個(gè)注射器組成的密閉系統(tǒng)內(nèi)留有30 mL空氣。給裝有細(xì)銅絲團(tuán)的玻璃管加熱，同時(shí)交替緩慢推動(dòng)兩個(gè)注射器活塞，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。停止加熱后冷卻至室溫，將氣體全部推至一只注射器中，讀出注射器內(nèi)氣體的體積。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

反應(yīng)前注射器內(nèi)氣體的體積	反應(yīng)后注射器內(nèi)氣體的體積	消耗掉的氧氣體積
30mL	24mL	6ML

　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：氧氣的體積大約占空氣體積的1/5。

典題精講

　　 例1　 (2010江蘇南通中學(xué)模擬)下列是我們?nèi)粘Ｉ�活中接觸到的物質(zhì)，其中屬于純凈物的是(　　 )

A．碘酒　　　　　　　　　　　 B.蒸餾水

C.可樂飲料　　　　　　　　　　 D.鋁合金

思路解析

　　 純凈物中只含一種物質(zhì)。碘酒是在酒中加了碘，故它是混合物；蒸餾水中只含有水，是純凈物；可樂飲料中加了一些其他物質(zhì)，是混合物；鋁合金中也不只是有鋁，是混合物。

答案：B

例2　 我們已經(jīng)知道空氣的主要成分是氮?dú)夂脱鯕�，如圖2-3所示為測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。

圖2-3

(1)實(shí)驗(yàn)時(shí)，燃燒匙里為什么要盛過量的紅磷？

(2)這個(gè)實(shí)驗(yàn)除了可以得出氧氣占空氣體積的1/5的結(jié)論外，還可以得出有關(guān)氮?dú)馕镔|(zhì)的哪些結(jié)論？

(3)如何證明生成的白色固體溶入水后的溶液顯酸性？

思路解析

　　 本題中用燃燒紅磷的方法除去一定體積的空氣中的氧氣，再通過水面升高的情況來判定空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)。這就要求：①紅磷必須過量，才能把一定體積的空氣中的氧氣完全消耗掉； ②產(chǎn)物不能是氣體，否則無法測(cè)定實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，實(shí)驗(yàn)中使用紅磷作燃燒物，且必須過量。由此可推出：在點(diǎn)燃條件下，氮?dú)飧�紅磷、氧氣、五氧化二磷均不反應(yīng)，氮?dú)怆y溶入水，紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，生成五氧化二磷固體，當(dāng)五氧化二磷沉降下來溶解入水時(shí)，發(fā)生下列化學(xué)反應(yīng)：3H₂O+P₂O₅==2H₃PO₄,由于有H₃PO₄生成，故其水溶液顯酸性，可使紫色石蕊試液變成紅色。

答案：(1)紅磷過量才能將空氣中的氧氣消耗完全，測(cè)出的氧氣體積才更接近空氣中氧氣的實(shí)際體積。(2)難溶入水，化學(xué)性質(zhì)不活潑。(3)將燃燒匙中的白色固體加入一支試管中，加水溶解，再滴加紫色石蕊試液，石蕊試液變?yōu)榧t色，證明生成的白色固體溶入水后的溶液顯酸性。

知識(shí)導(dǎo)學(xué)

　　 本實(shí)驗(yàn)的原理：

在一定量的空氣中，利用過量紅磷的燃燒完全消耗其中的氧氣而又不產(chǎn)生其他氣體，導(dǎo)致壓強(qiáng)減小，減小的體積即為空氣中氧氣的體積，即上升水的體積就是氧氣的體積。

本實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵：

①裝置不漏氣。因?yàn)槿粞b置漏氣，雖然裝置內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，但是從外界又進(jìn)入一些氣體，并不能使壓強(qiáng)減小很明顯，因而水并不能上升到集氣瓶中。

②燃燒匙里要放入過量的紅磷，目的是使紅磷燃燒，盡可能消耗盡鐘罩內(nèi)的氧氣。

③應(yīng)該到溫度冷卻到室溫時(shí)才可以觀察，因?yàn)槿绻麥囟容^高，雖然氣體減少，但是壓強(qiáng)并不能減少很明顯，因而不能上升到集氣瓶體積的1/5。

紅磷燃燒時(shí)生成無氧化二磷固體小顆粒，因此描述為白煙。煙指的是固體小顆粒。

要點(diǎn)提示：

空氣的主要成分是氮?dú)夂脱鯕狻?/p>

要注意空氣中各成分的百分比是體積分?jǐn)?shù)，而不是質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

空氣中各成分體積分?jǐn)?shù)一般是比較固定的。

物質(zhì)可以分為純凈物和混合物。

純凈物可以用化學(xué)式來表示，絕對(duì)純凈的物質(zhì)是沒有的，純凈物是相對(duì)而言的。

混合物中各成分保持各自的性質(zhì)。

根據(jù)氮?dú)獾男再|(zhì)得知其用途廣泛，包括：

制硝酸和化肥的主要原料；由于氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)不活潑，常用作保護(hù)氣；由于其沸點(diǎn)較低，用液態(tài)的氮?dú)馄�化時(shí)吸熱來提供低溫環(huán)境，用作液氮冷凍麻醉劑，超導(dǎo)材料的環(huán)境改造劑。

根據(jù)稀有氣體的性質(zhì)得知其有廣泛用途，包括：

①作保護(hù)氣。②作電光源，稀有氣體在通電時(shí)發(fā)出不同的光。燈管里充入氬氣，通電時(shí)發(fā)出藍(lán)紫色光；充入氦氣發(fā)出粉紅色光；充入氦氣發(fā)出紅光。③用于激光技術(shù)。④氦氣可作冷卻劑。⑤氙氣可作麻醉劑。

知識(shí)拓展：

有害氣體主要是SO₂、NO₂和CO，燃料的燃燒及汽車的尾氣。其中SO₂、NO₂是造成酸雨的主要原因。

當(dāng)進(jìn)入大氣中的某些有害成分的量超過了大氣的自凈能力，就會(huì)對(duì)人類和生物產(chǎn)生不良的影響。

疑難導(dǎo)析

　　 本題綜合考查物質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，以及考查了測(cè)定空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理。實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵之一是保證裝置內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小很明顯，使水能上升到集氣瓶。

所以我們要分析紅磷、木炭、硫磺、鐵絲等物質(zhì)燃燒前后能否保證裝置內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小很明顯，由此即可判斷測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該選用哪些物質(zhì)。

　　 這里主要考查了測(cè)定空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)誤差分析。要說明水上升體積的多少?zèng)Q定于瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)變化的程度的關(guān)系，還要說明影響壓強(qiáng)的因素,分以下幾種情況分析：①裝置的氣密性；②消耗氧氣的量；③溫度。

可見,既然水沒能上升到集氣瓶體積的1/5，主要從氧氣可能沒被消耗完的原因，或即使氧氣被消耗完而又有其他氣體進(jìn)來的原因，或溫度較高時(shí)壓強(qiáng)也較大等方面分析。

問題導(dǎo)思

先弄清本實(shí)驗(yàn)的原理，就是用可燃物燃燒生成固體物質(zhì)，除去氧氣，減少密閉系統(tǒng)內(nèi)的壓強(qiáng)。再利用壓強(qiáng)差，使水進(jìn)入，測(cè)出氧氣的體積，或利用壓強(qiáng)差，使密閉系統(tǒng)的活塞移動(dòng)，根據(jù)活塞移動(dòng)的體積測(cè)出氧氣的體積。由此選擇與氧氣發(fā)生反應(yīng)的可燃物質(zhì)就必須滿足三個(gè)條件：①與空氣中的氧氣能發(fā)生反應(yīng)；②只與空氣中氧氣發(fā)生反應(yīng)；③與氧氣反應(yīng)后的生成物質(zhì)狀態(tài)不能是氣態(tài)。對(duì)照這三個(gè)條件，我們除了可以選擇紅磷外，還可以選擇銅絲。為了便于加熱銅絲，我們把銅絲放在細(xì)的玻璃管內(nèi)。銅絲消耗密閉系統(tǒng)內(nèi)氧氣，使壓強(qiáng)減小，因而活塞向里移動(dòng)，使密閉系統(tǒng)內(nèi)的氣體減少。所以通過測(cè)量密閉系統(tǒng)內(nèi)氣體體積的較少量，就是氧氣的體積，從而測(cè)知空氣中氧氣的含量。

典題導(dǎo)考

綠色通道

純凈物只含一種物質(zhì)，有固定的組成，能用化學(xué)式來表示；混合物含多種物質(zhì)。

典題變式

(經(jīng)典回放)下列各組物質(zhì)中，都屬于混合物的是(　　 )

A.海水、水銀　　　　　　　　　　 B.干冰、冰水混合物

C.不銹鋼菜刀、鐵礦石　　　　　　 D.石墨、氧化鐵

答案：C

綠色通道

　　 測(cè)定空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)原理就是用可燃物燃燒生成固體物質(zhì)，除去氧氣，減少密閉系統(tǒng)內(nèi)的壓強(qiáng)。利用壓強(qiáng)差，使水進(jìn)入，測(cè)出氧氣的體積。

典題變式

某同學(xué)用圖2-4所示裝置粗略測(cè)定了空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，圖中燒杯上方的玻璃管(預(yù)先固定好)中部有一可以滑動(dòng)的活塞，活塞的左端管內(nèi)有密封的空氣，活塞右端的玻璃管口跟空氣相通，實(shí)驗(yàn)開始前活塞處在5 cm刻度處。

圖2-4

(1)向燒杯中加適量水，與生石灰反應(yīng)放熱，目的是___________________________。

(2)可以觀察到玻璃管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象是：①白磷(足量)________；②活塞開始向________移動(dòng)(填“左”或“右”)；③隨著溫度的降低，最終向________移動(dòng)。

(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)束并恢復(fù)至室溫時(shí)，活塞應(yīng)停在約________cm處，據(jù)此可得出的結(jié)論是________。

答案：(1)使玻璃管內(nèi)溫度升高，達(dá)到白磷的著火點(diǎn)，使白磷燃燒

(2)①燃燒　 ②右　 ③左

(3)4　 空氣中氧氣的體積大約占1/5

1.測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)中，為什么采用過量紅磷消耗氧氣，而不采用木炭、硫磺、鐵絲等物質(zhì)？

剖析：紅磷燃燒的產(chǎn)物為無氧化二磷固體，消耗了約占集氣瓶體積1/5的氧氣，瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，小于外界大氣壓，當(dāng)冷卻到室溫時(shí)，打開彈簧夾，水便流入集氣瓶?jī)?nèi)約1/5體積，從而說明空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約占空氣體積的1/5；不能改用木炭和硫磺，它們?nèi)紵�后的產(chǎn)物分別是二氧化碳和二氧化硫氣體，使集氣瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)變化不大，因此水不會(huì)進(jìn)入集氣瓶。

4.人類需要潔凈的空氣

(1)空氣中的污染源主要是_________和_________。

(2)保護(hù)空氣：加強(qiáng)大氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)；研制和開發(fā)潔凈能源；采用化學(xué)方法處理工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的有害氣體；在汽車上安裝尾氣凈化裝置；積極植樹造林，種草等。

答案：(1)煙塵　 有害氣體

疑難突破

3.氮?dú)夂拖∮袣怏w

(1)氮?dú)?

①物理性質(zhì)：

通常狀況下，氮?dú)馐且环N_________的氣體，_________溶于水，密度比空氣的_________。

②化學(xué)性質(zhì)：氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)_________，一般情況下不能支持燃燒，不供給呼吸，_________與其他物質(zhì)反應(yīng)，但在一定條件下，氮?dú)饪梢院湍承┪镔|(zhì)反應(yīng)，例如：合成氨、制氮肥、生物固氮等。

(2)稀有氣體

①物理性質(zhì)：

在通常狀況下，稀有氣體都是無色、無味的氣體。

②化學(xué)性質(zhì)：

極不_________，過去人們認(rèn)為這些氣體不跟其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，曾把它們叫做惰性氣體。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有些稀有氣體在一定條件下也能與某些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成其他物質(zhì)。

答案：(1)①無色、無味　 難　 略小　 ②不活潑　 很難　 (2)活潑

2.純凈物和混合物

純凈物：_________。純凈物有固定的組成和性質(zhì)。

混合物：_________�；旌衔餂]有固定的組成和性質(zhì)。

答案：只由一種物質(zhì)組成的物質(zhì)　 由兩種或多種物質(zhì)組成的物質(zhì)

1.探究空氣的成分

(1)測(cè)定空氣里氧氣含量(裝置如圖2-1所示)

圖2-1

實(shí)驗(yàn)步驟：

①連接裝置：在集氣瓶口連接一個(gè)雙孔膠塞，一孔插燃燒匙，另一孔插導(dǎo)管，并配上彈簧夾。

②檢查氣密性：把導(dǎo)管的一端放入水中，用手緊握集氣瓶外壁，如果在導(dǎo)管口有氣泡冒出，則證明氣密性良好。

③在集氣瓶?jī)?nèi)加少量水，并做上記號(hào)。

④點(diǎn)燃燃燒匙內(nèi)的紅磷，立即伸入集氣瓶中，并把塞子塞緊。

⑤待紅磷燃燒，有大量白煙生成。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

①紅磷燃燒，有大量_________生成。

②集氣瓶?jī)?nèi)的水面上升，而且上升至集氣瓶體積的_________。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：

①紅磷燃燒的文字表達(dá)式：___________________。

②空氣中氧氣的體積大約占空氣體積的_________。

(2)空氣的成分及各成分的體積分?jǐn)?shù)

空氣的成分按體積計(jì)算，大約是：_________占78%，氧氣占_________，_________占0.94%,二氧化碳占_________，其他氣體和雜質(zhì)占0.03%。

答案：(1)白煙　 1/5　 磷+氧氣點(diǎn)燃五氧化二磷　 1/5

(2)氮?dú)狻?21%　 稀有氣體　 0.03%

3.探究結(jié)論

①污染湖泊、江河，導(dǎo)致魚類死亡，影響水中動(dòng)植物生長和繁殖；②使土壤酸化，破壞農(nóng)作物和森林的生長；③酸雨腐蝕金屬、建筑材料等；④直接危害人體健康，引起人類肺水腫等疾病；⑤引起河流、湖泊水體酸化。

典題精講

　　 例1　 我國三峽工程所提供的水電，相當(dāng)于每年燃燒3000萬噸原煤的火力發(fā)電站產(chǎn)生的電能，因此三峽工程有助于控制(　　 )

A.溫室效應(yīng)　　　　　 B.白色污染　　　　　 C.酸雨產(chǎn)生　　　　　 D.農(nóng)藥、化肥污染

思路解析：煤的主要成分是碳，還有少量硫、氮等，它燃燒時(shí)產(chǎn)生的CO₂氣體是溫室氣體，產(chǎn)生的SO₂和氮的氧化物易形成酸雨。所以水電代替煤燃燒有利于控制溫室效應(yīng)和酸雨的形成。

答案：AD

　 例2　 下列變化過程屬于化學(xué)變化的是(　　 )

A.分離液態(tài)空氣制氧氣　　　　　　　　　　　 B.分餾石油制汽油

C.制糖工業(yè)中用活性炭脫色制白糖　　　　　　 D.將煤煉制成煤氣

思路解析：

分離液態(tài)空氣制氧氣和分餾石油制汽油都是根據(jù)混合物中各組成成分的沸點(diǎn)不同分離物質(zhì)；活性炭具有吸附性，吸附一些食品和工業(yè)產(chǎn)品里的色素，這個(gè)過程沒有新物質(zhì)生成，是物理變化；工業(yè)上將煤隔絕空氣加強(qiáng)熱使煤分解而產(chǎn)生焦炭、煤焦油和焦?fàn)t氣等新物質(zhì)，這個(gè)過程是化學(xué)變化。

答案：D

知識(shí)導(dǎo)學(xué)

　煤中含有少量的硫、氮等元素，在燃燒時(shí)排出污染物，它們?nèi)苡谒畷?huì)形成酸雨。因此為了保護(hù)環(huán)境，應(yīng)該使用脫硫煤。

燃料燃燒對(duì)空氣造成的危害主要有兩點(diǎn)：①形成酸雨(主要由二氧化硫等氣體造成)；②形成溫室效應(yīng)(主要由二氧化碳、甲烷、氟氯烴、一氧化二氮等造成)。

乙醇屬于可再生的清潔能源。

氫氣雖然是最清潔的燃料，但是使用不當(dāng)會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。

疑難導(dǎo)析

燃料燃燒對(duì)環(huán)境造成的影響可從以下幾個(gè)方面考慮：

①煤、汽車用燃料的成分；完全燃燒產(chǎn)生什么物質(zhì)；排到環(huán)境中會(huì)產(chǎn)生什么影響，對(duì)人的健康、植物生長、自然資源以及建筑物等造成怎樣的危害。

②煤、汽車用燃料不完全燃燒產(chǎn)生什么物質(zhì)；排到環(huán)境中產(chǎn)生什么影響等，對(duì)人的健康、植物生長、自然資源以及建筑物等造成怎樣的危害。

問題導(dǎo)思

　設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)前先了解酸雨的組成，是哪些物質(zhì)造成酸雨的形成，然后思考制造這些物質(zhì)需要哪些儀器、藥品，最后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)用這些物質(zhì)(本次探究制造的物質(zhì)是SO₂，所用的藥品是硫粉和氧氣)與樹葉、鎂條、大理石等物質(zhì)接觸，觀察有何變化，根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并查閱資料，可總結(jié)出硫燃燒后產(chǎn)物對(duì)環(huán)境會(huì)造成哪些方面的破壞。

用樹葉、鎂條、大理石等物質(zhì)實(shí)驗(yàn)可以推斷出酸雨對(duì)農(nóng)作物、金屬、建筑材料等的危害。

典題導(dǎo)考

綠色通道

通過一些題目來認(rèn)識(shí)燃燒煤產(chǎn)生的對(duì)環(huán)境的危害，從而提高認(rèn)識(shí)。

典題變式

減少“酸雨”產(chǎn)生的措施：①少用煤作燃料；②把化工廠煙囪造高；③在酸化的土壤中加石灰；④燃料脫硫；⑤開發(fā)新能源。其有效措施是(　　 )

A.①②③　　　　　　 B.②③④　　　　　 C.①④⑤　　　　　　 D.①③④

答案：C

黑色陷阱

石油是一種混合物，它的蘊(yùn)藏量是有限的；石油不能直接用作飛機(jī)燃料。

典題變式

下列變化屬于化學(xué)變化的是(　　 )

A.石油蒸餾　　 　　B.煤干餾　　　　　 C.干冰升華　　　　　 D.煤燃燒

答案：BD

2.步驟

(1)將硫粉放入燃燒匙，在酒精燈上點(diǎn)燃后放入裝滿氧氣的集氣瓶；

(2)向集氣瓶加入少量水；

(3)分別將樹葉、鎂條、大理石放入，分別觀察現(xiàn)象。