課程名稱:
化學反應與質量守恆 課程名稱:
化學反應與質量守恆
編授教師:
中興國中 楊秉鈞
化學反應
常見的現象
化學反應常見的現象
化學反應常見的現象:
常見的現象 實 例 說 明
顏色改變 色硫酸銅晶體受熱,變為 色粉末
色氯化亞鈷晶體受熱,變為 色粉末 伴隨熱量轉換 硝酸鉀、食鹽溶於水,水溫 。
硫酸水溶液與氫氧化鈉水溶液反應,水溫 。 發出光及熱 鎂帶燃燒放出白光與熱
蠟燭燃燒放出光與熱
產生沉澱 二氧化碳通入澄清石灰水,產生 白色沉澱
氯化鈣與碳酸鈉反應,產生 白色沉澱 產生氣體 碳酸氫鈉受熱,產生 氣體
鋅與稀鹽酸反應,產生 氣體 下降
上升
CaCO3
CaCO3
CO2
H2
藍 白
粉紅 藍
化學反應的現象示意圖
硫酸銅晶體受熱 鎂帶燃燒
鋅與稀鹽酸反應 碳酸氫鈉受熱
H2 CO2
鎂帶的燃燒
淡藍色火焰
鎂帶燃燒:
( 1 )鎂帶在空氣中燃燒,產生強烈白光。並生成 色氧化鎂 放出光熱,為 反應
( 2 )氧化鎂溶於水後,形成 性的氫氧化鎂 白
鹼
鎂 + 氧 氧化鎂 O MgO
Mg 2
2
2
氧化鎂 + 水 氫氧化鎂
2
2
O Mg (OH )
H
MgO
(媒體: 1
, 1’04” ) 放熱
金屬氧化物若溶於水,
均呈現鹼性。
碳酸氫鈉受熱:
( 1 ) 色的碳酸氫鈉加熱,會產生 氣體 吸收熱能而分解,為 反應
( 2 )澄清石灰水試劑:專用於檢驗 氣體
某氣體若通入澄清石灰水會產生白色混濁,此氣體就是
,而白色混濁是產生了 色的 。
O H CO
CO Na
NaHCO3 2 3 2 2 2
碳酸氫鈉受熱
淡藍色火焰
白 二氧化碳
二氧化碳
二氧化碳 白 碳酸鈣
氫氧化鈣 + 二氧化碳 碳酸鈣 + 水
碳酸氫鈉 碳酸鈉 + 二氧化碳+水
O H CaCO
CO OH
Ca ( )
2
2
3
2(媒體: 1, 1’59” ; 2
, 2’8” )
CO2
吸熱
實驗技巧:導管先移開水中,再關酒精燈
(避免迴流發生,產生危險)
鋅與稀鹽酸反應:
( 1 )鋅與稀鹽酸反應,產生 氣體。
反應後,水溫上升,反應為 反應
活性大的金屬( )與稀酸反應,
都有類似反應
( 2 )氫氣的檢驗法:
氫氣燃燒有 色火焰 點燃氫氣時,有 聲 (∵ 氫與氧燃燒)
鋅 + 鹽酸 氯化鋅 + 氫
2 HCl ZnCl
2H
2Zn
鋅與稀鹽酸反應
氫 H2
放熱
淡藍
爆鳴
Fe Zn Al Mg
Ca, , , ,
H2
(媒體: 1, 55” ; 2, 1’32” ; 3
, 57” )
熱對反應:化學反應與物理反應都伴隨熱量
( 1 ) 反應:吸收光、電、熱,才發生的反應 ( 2 ) 反應:放出光、電、熱的反應
吸熱 放熱
吸熱反應與放熱反應
放熱反應 吸熱反應
原反應放熱,使環境水溫 。 原反應吸熱,使環境水溫 。
水蒸氣 水 冰的過程
燃燒、生鏽、爆炸 .. 等氧化反應
加水形成晶體的反應
強酸鹼的稀釋
電池放電、電燈發光
活性大的金屬與稀酸作用
雙氧水分解
硫酸與氫氧化鈉的酸鹼中和反應
冰 水 水蒸氣的過程
硝酸鉀或食鹽溶於水
晶體受熱去水
水吸收電能而分解(電解)
光合作用(吸收光)
碳酸氫鈉、氧化汞受熱分解
上升 下降
暖暖包作用原理
暖暖包作用原理:
( 1 )暖暖包內物質: 、 。 ( 2 )作用原理:
搓揉鐵粉時,使鐵粉與空氣中的 與 快速作用 產生大量熱能,使溫度升高
( 3 )反應:
主要反應:鐵氧化的反應
食鹽功能: 。 放熱反應
鐵粉 食鹽
3 2
2
( )
2 3 4
3 O H O Fe OH
Fe
氧 水氣
加速鐵氧化
質量守恆定律
拉瓦節 法國人 A. Lavoisier 西元 1743 - 1794
稱量反應前質量 稱量反應後質量 傾倒使之反應
m1 m2
稱量反應後質量 (打開蓋子)
m3
化學反應前後的質量關係
實驗設計:
( 1 )實驗一:氯化鈣與碳酸鈉反應,生成 色的 沉澱 質量關係: 。
白 CaCO3
3 2
1
m m
m
碳酸鈣 氯化鈉
碳酸鈉
氯化鈣
2 3 32 Na CO
2
NaCl CaCOCaCl
複分解反應: AB CD AC BD
?
碳酸鈉 氯化鈣
CaCl
2Na
2CO
3
Cl Ca
2
2
CO
3Na
碳酸鈣 氯化鈉
碳酸鈉
氯化鈣
稱量反應前質量 稱量反應後質量 傾倒使之反應
m1 m2
稱量反應後質量 (打開蓋子)
m3
化學反應前後的質量關係
實驗設計:
( 2 )實驗二:稀鹽酸與大理石反應,生成 氣體 質量關係: 。
CO2
3 2
1
m m
m
(媒體: 1, 2’58” ; 2, 2’32” ; 3, 4’11
)
二氧化碳 水
氯化鈣 碳酸鈣
鹽酸
3 2 2 22
HCl CaCO CaCl H O CO質量守恆定律
質量守恆定律:法國人拉瓦節提出
( 1 )內容:
在化學反應中,反應前所有物質的總質量恆等於反應後所有物 質的總質量。
( 2 )驗證: 系統中( ) 一般化學反應均符合質量守恆定律(核反應除外)
密閉 和外界無質量交換
定律:反應前總質量=反應後總質量
完全反應時:『完全』是指 。 此時 反應物總質量=生成物總質量
反應物均用完
質量守恆示意圖
燃燒前稱重(質量) 燃燒後質量增加
氧化鐵 氧
鐵
3 2
2
2
3
4 Fe O Fe O
鐵與氧化合
範例解說
1. 依質量守恆實驗程序,試回答下列問題,如圖︰
反應後,系統總質量增加的是 ˉˉˉˉ 。 反應後,系統總質量減少的是 ˉˉˉˉ 。
反應前後,系統總質量不變的是 ˉˉˉˉ 。
哪些廣口瓶的反應會遵守質量守恆定律呢? ˉˉˉ 。 乙
丙
甲丁戊己
甲 乙 丙 丁 戊 己
增加 減少
甲乙丙丁戊己
不變 不變 不變 不變
O
2CO2
範例解說
2. 若 A 物質與 B 物質反應能生成物質 C 和 D ,今有 10 克 A 和 2 克 B
互相反應後,產生 3 克 C 、剩下 1 克 A 且 B 耗盡:
求產生的 D 物質 克。
A + B → C + D
前: 10 2 0 0 後
:1 0 3 X 10
+2
+0
+0
=1
+0
+3
+X X ∴ = 8 g
8
反應物總質量 生成物總質量
解題程序:
列反應式 表列前後質量 質量相等求解 12 g
11 g
範例解說
3. 在一個真空的密閉容器中放入甲、乙、丙、丁四種物質,於適當的條 件
下使其充分反應,經過一段時間後,測得相關資料如表所示。關於此反 應的敘述,回答下列問題:
反應後,表中甲的質量『?』數值為 。 乙和丁的質量變化量之比為 。
9
7 12
18 20
12 4
10
X
X m
m
反應前 反應後
物質 甲 乙 丙 丁
反應前質量 ( 公
克 ) 10 4 12 20
反應後質量 ( 公
克 ) ? 18 12 7
說明 9
13 14 7
- 20
4 -
18
丁 乙
m m
14 : 13 X9
範例解說
3. 反應式中,質量減少者是 ;質量不變者是 ; 質量增加者是 。
(填代號:( A )反應物 ( B )生成物 ( C )催化劑或不參與反 應)
甲、乙、丙、丁四種物質中, 是「反應物」; 是 「生成物」; 是「催化劑或不參與反應」。
(填代號:甲、乙、丙、丁)
甲、乙、丙、丁四種物質反應,其化學方程式為何?
(僅須標示反應方向、反應物、生成物、催化劑等)
物質 甲 乙 丙 丁
反應前質量 ( 公
克 ) 10 4 12 20
反應後質量 ( 公
克 ) 9 18 12 7
說明
A
反應物
C
催化劑 反應物 B
生成物
甲丁 乙
丙
乙 丁
甲
丙 質量減少 反應物。
質量增加 生成物。
質量不變 催化劑或不參與反應 。
範例解說
4. 將 16 公克的硫完全燃燒後,生成物重 32 公克,試問有多少公克 的氧參與反應? 公克。
硫 + 氧 → 二氧化硫 前: 16 X
0後
:0 0 32
16
+X
+0
=0
+0
+32
X ∴ = 16 g
16
反應物總質量 = 生成物總質量
質量守恆定律:反應前總質量=反應後總質量
『反應物總質量= 生成物總質量』不一定成立。
32 g 32 g
在完全反應時成立
範例解說
5. 如圖是銅粉和氧氣反應生成氧化銅時,參與反應的銅粉和產物氧化 銅質量的關係圖,則:
此反應進行時反應物銅、氧及氧化銅的質量比為? 。
氧化銅 氧
銅
2 3 g 8 12 g
2 : 1 : 3
完全反應
+ 1 =
+ 4 =
完全反應:
反應物總質量 = 生成物總質量
…
範例解說
5. 如圖是銅粉和氧氣反應生成氧化銅時,參與反應的銅粉和產物氧化 銅質量的關係圖,則:
若有 20 公克銅完全與氧反應,需耗去氧 公克,會生成 氧化銅 公克。
氧化銅 氧
銅
10
3 1
2
質量比反應
20 X Y
X = 10g O2 Y = 30g CuO
30
反應物消耗;生成物生成
反應 A 型:由一,推其他
3 1
2
範例解說
5. 如圖是銅粉和氧氣反應生成氧化銅時,參與反應的銅粉和產物氧化銅質 量
的關係圖,則:
若有 30 公克的銅與 20 公克的氧反應時:
反應物何者會有剩下? ;且剩下 公克。
會生成 克氧化銅。
氧化銅 氧
銅
氧
30g
( 以反應物用完者,代入連比 )
30 ? 20
20g
假設 20 克氧用完,需 40 克銅與之反 應,
∴不合理。故是銅用完,氧有剩下。
30 X Y
X = 15g O2 Y = 45g CuO
5 45