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火箭发射升空是件不容易的事,目前常便用一种固体燃料,它燃烧的化学方程式为3A1+3NH4ClO4点燃.催化剂Al203+AlCl3+3X↑+6H2O↑,则物质X的化学式为()A.NH3B.HClC.N

一、题文

火箭发射升空是件不容易的事,目前常便用一种固体燃料,它燃烧的化学方程式为
3A1+3NH4ClO4
 点燃 
.
 
催化剂
Al203+AlCl3+3X↑+6H2O↑,则物质X的化学式为(  )
A.NH3B.HClC.NO2D.NO

考点提示:质量守恒定律,化学式的写法和意义

二、答案

根据质量守恒定律,反应前后原子种类和个数都不变,由方程式知反应物中含有的原子种类及原子个数为Al,3;H,12;N,3;O,12;Cl,3;已知生成物中含有的原子种类及原子个数为Al,3;H,12;O,9;Cl,3;比较分析可知X中含有N和O元素,其原子个数分别为1,故X的化学式为NO
故选D

三、考点梳理

知名教师分析,《火箭发射升空是件不容易的事,目前常便用一种固体燃料,它燃烧的化学方程式为3A1+3NH4ClO4点燃.催化剂Al203+AlCl3+3X↑+6H2O↑,则物质X的化学式为()A.NH3B.HClC.N》这道题主要考你对 质量守恒定律化学式的写法和意义 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:质量守恒定律,化学式的写法和意义

考点名称:质量守恒定律
  • 质量守恒定律的概念及对概念的理解:
    (1)概念: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。这个规律就叫做质量守恒定律。

    (2)对概念的理解:
    ①质量守恒定律只适用于化学反应,不能用于物理变化例如,将2g水加热变成2g水蒸气,这一变化前后质量虽然相等,但这是物理变化,不能说它遵守质量守恒定律。
    ②质量守恒定律指的是“质量守恒”,不包括其他方面的守恒,如对反应物和生成物均是气体的反应来说,反应前后的总质量守恒,但是其体积却不一定守恒。
    ③质量守恒定律中的第一个“质量”二字,是指“参加”化学反应的反应物的质量,不是所有反应物质量的任意简单相加。
    例如,2g氢气与8g氧气在点燃的条件下,并非生成10g水,而是1g氢气与8g氧气参加反应,生成9g水
    ④很多化学反应中有气体或沉淀生成,因此“生成的各物质质量总和”包括了固态、液态和气态三种状态的物质,不能把生成的特别是逸散到空气中的气态物质计算在“总质量”之外而误认为化学反应不遵循质量守恒定律
  • 质量守恒定律的微观实质:
    (1)化学反应的实质在化学反应过程中,参加反应的各物质(反应物) 的原子,重新组合而生成其他物质(生成物)的过程。由分子构成的物质在化学反应中的变化过程可表示为:


    (2)质量守恒的原因在化学反应中,反应前后原子的种类没有改变,数目没有增减,原子本身的质量也没有改变,所以,反应前后的质量总和必然相等。例如,水通电分解生成氢气和氧气,从微观角度看:当水分子分解时,生成氢原子和氧原子,每两个氢原子结合成一个氢分子,每两个氧原子结合成一个氧分子。

     
  • 质量守恒定律的延伸和拓展理解:

    质量守恒定律要抓住“六个不变”,“两个一定变”“两个可能变”。
    六个不变宏观反应前后的总质量不变
    元素的种类不变
    元素的质量不变
    微观原子的种类不变
    原子的数目不变
    原子的质量不变
    两个一定变物质的种类一定变
    构成物质的分子种类一定变
    两个可能变分子的总数可能变
    元素的化合价可能变

    如从水电解的微观示意图能得出的信息:
    ①在化学反应中,分子可以分成原子,原子又重新组合成新的分子;
    ②一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的,或一个氧分子由两个氧原子构成、一个氧分子由两个氢原子构成。或氢气、氧气是单质,水是化合物
    ③原子是化学变化中的最小粒子。
    ④水是由氢、氧两种元素组成的。
    ⑤在化学反应,氧元素的种类不变。
    ⑥在化学反应中,原子的种类、数目不变。
    ⑦参加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。
  • 质量守恒定律的发现:
    1. 早在300多年前,化学家们就对化学反应进行定量研究。1673年,英国化学家波义耳(RobertBoyle, 1627-1691)在一个敞口的容器中加热金属,结果发现反应后容器中物质的质量增加了。

    2. 1756年,俄国化学家罗蒙诺索夫把锡放在密闭的容器里锻烧,锡发生变化,生成白色的氧化锡,但容器和容器里物质的总质量,在锻烧前后并没有发生变化。经过反复实验,都得到同样的结果,于是他认为在化学变化中物质的质量是守恒的。

    3. 1774年,法国化学家拉瓦锡用精确的定量实验法,在密封容器中研究氧化汞的分解与合成中各物质质量之间的关系,得到的结论是: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。

    4. 后来.人们用先进的测址仪器做了大量精度极高的实验,确认拉瓦易的结论是正确的。从此,质量守恒定律被人们所认识。

    质量守恒定律的应用:
    (1)解释问题
    ①解释化学反应的本质—生成新物质,不能产生新元素(揭示伪科学的谎言问题)。
    ②解释化学反应前后物质的质量变化及用质量差确定某反应物或生成物。

    (2)确定反应物或生成物的质量
    确定反应物或生成物的质量时首先要遵循参加反应的各种物质的质量总量等于生成的各种物质的质量总和;其次各种物质的质量比等于相对分子质量与化学计量数的乘积之比。

    (3)确定物质的元素组成
    理解在化学反应前后,元素的种类不发生改变。可通过计算确定具体的元素质量。

    (4)确定反应物或生成物的化学式
    比较反应前后各种原子个数的多少,找出原子个数的差异。但不能忘记化学式前的化学计量数。

    (5)确定某物质的相对分子质量(或相对原子质量)
    运用质量守恒定律确定某物质的相对分子质量 (或相对原子质量)时,首先寻找两种已知质量的物质,再根据化学方程式中各物质间的质量成正比即可计算得出。注意观察物质化学式前面的化学计量数。

    (6)确定化学反应的类型
    判定反应的类型,首先根据质量守恒定律判断反应物、生成物的种类和质量(从数值上看,反应物质量减少,生成物质最增加)。如果是微观示意图,要对比观察减少的粒子和增加的粒子的种类和数目再进行判断。

    (7)判断化学方程式是否正确
    根据质量守恒定律判断化学方程式的对与否关键是看等号两边的原子总数是否相等,同时注意化学式书写是否有误。
考点名称:化学式的写法和意义
  • 概念:
    用元素符号和数字的组合表示物质组成的式子,叫做化学式。如可用O2,H2O,MgO分别表示氧气、水、氧化镁的化学式。

    对概念的理解:
    (1)混合物不能用化学式表示,只有纯净物才能用化学式表示。
    (2)每一种纯净物只有一个化学式,但一个化学式有可能用来表示不同的物质。如氧气的化学式是O2,没有别的式子再能表示氧气;P既是红磷的化学式,也是白磷的化学式。
    (3)纯净物的化学式不能臆造,化学式可通过以下途径确定:
    ①科学家通过进行精确的定量实验,测定纯净物中各元素的质量比,再经计算得出。
    ②已经确定存在的物质可根据化合价写出。

    书写规则:
    1.单质化学式的写法:
    首先写出组成单质的元素符号,再在元素符号右下角用数字写出构成一个单质分子的原子个数。稀有气体是由原子直接构成的,通常就用元素符号来表示它们的化学式。金属单质和固态非金属单质的结构比较复杂,习惯上也用元素符号来表示它们的化学式。
    2.化合物化学式的写法:
    首先按正前负后的顺序写出组成化合物的所有元素符号,然后在每种元素符号的右下角用数字写出每个化合物分子中该元素的原子个数。一定顺序通常是指:氧元素与另一元素组成的化合物,一般要把氧元素符号写在右边;氢元素与另一元素组成的化合物,一般要把氢元素符号写在左边;金属元素、氢元素与非金属元素组成的化合物,一般要把非金属元素符号写在右边。直接由离子构成的化合物,其化学式常用其离子最简单整数比表示。

    化学式的读法:

    一般是从右向左叫做“某化某”,如“CuO”叫氧化铜。当一个分子中原子个数不止一个时,还要指出一个分子里元素的原子个数,如“P2O5”叫五氧化二磷。有带酸的原子团要读成“某酸某”如“CuSO4”叫硫酸铜,还有的要读“氢氧化某”,如“NaOH”叫氢氧化钠。“氢氧化某”是碱类物质,电离出来的负电荷只有氢氧根离子。
  • 化学式的意义:
    (1)由分子构成的物质
    化学式的含义以H2O为例
    质的含义宏观①表示一种物质
    ②表示物质的元素组成
    ①表示水
    ②表示水是由氢、氧两种元素组成的
    微观①表示物质的一个分子
    ②表示组成物质每个分子的原子种类和数目
    ③表示物质的一个分子中的原子总数
    ①表示一个水分子
    ②表示一个水分子是由两个氧原子和一个氧原子构成的
    ③表示一个水分子中含有三个原子
    量的含义①表示物质的相对分子质量
    ②表示组成物质的各元素的质量比
    ③表示物质中各元素的质量分数
    ①H2O的相对分子质R =18
    ②H2O中氢元素和氧元素质量比为1:8
    ③H2O中氢元素的质量分数=100%=11.1%

    (2)由原子构成的物质(以Cu为例)
    宏观:
    表示该物质:铜
    表示该物质由什么元素组成:铜由铜元素组成
    微观:表示该物质的一个原子—一个铜原子。
  • 化学式和化合价的关系:
    (1)根据化学式求化合价
    ①已知物质的化学式,根据化合价中各元素的正负化合价代数和为0的原则确定元素的化合价。
    标出已知、未知化合价:
    列出式子求解:(+1)×2+x×1+(-2)×3=0 x=+4
    ②根据化合价原则,判断化学式的正误,如判断化学式KCO3是否正确
    标出元素或原子团的化合价
    计算正负化合价代数和是否为0:(+1)×1+(-2)×1=-1≠0,所以给出的化学式是错误的,正确的为K2CO3
    ③根据化合价原则,计算原子团中某元素的化合价,如计算NH4+中氮元素的化合价和H2PO4-(磷酸二氢根)中磷元素的化合价。
    由于NH4+带一个单位的正电荷,不是电中性的,因此各元素的化合价代数和不为多,而是等于+1. 设氮元素的化合价为x
    x+(+1)×4=+1 x=-3
    所以在NH4+中,氮元素的化合价为-3. 同理H2PO4-带一个单位的负电荷、不是电中性的、因此各元素的化合价代数和不为零,而是-1.
    设磷元素的化合价为y
    (+1)×2+y+(-2)×4=-1 y=+5 所以在H2PO4-中磷元素的化合价为+5.
    ④根据化合价原则,确定物质按化合价的排序。如H2S,S,SO2,H2SO4四种物质中均含有硫元素,并且硫元素的化合价在四种物质中分别为:-2,0, +4,+6,故这四种物质是按硫元素的化合价由低到高的顺序排列的。

    (2)根据化合价写化学式
    根据化合物中化合价的代数和等于0的原则,已知元素的化合价可以推求实际存在物质的化学式,主要方法有两种:
    ①最小公倍数法

    步骤举例
    一般把正价元素的符号(或原子团)写在左边,负价元素的符号(或原子团)写在右边,并把化合价写在元素符号(或原子团)的正上方
    求出两种元素化合价绝对位的最小公倍数,然后求出每种元素的原子个数=因为|-2|×|+3|=6,所以Al原子个数为6/3=2,O原子个数=6/2=3
    将原子个数写在相应元素符号的正下角Al2O3
    检验各种元素正负化合价的代数和是否为0,确定化学式的正确性(+3)×2+(-2)×3=0,所以该化学式正确。

    ②交叉法
    步骤例1 硫酸铜例2 氧化钙
    排列分析名称,确定元素符号(或原子团)的顺序铝 硫酸根
    Al  SO4
    钙 氧
    Ca  O
    标价标上化合价 、  、
    约简将化合价的绝对值约成最简整数比 、
    交叉将整数交叉写在元素符号(或原子团)的右下角
    检验根据正负化合价代数和是否为0,检验正误(+3)×2+(-2)×3=0(+2)+(-2)=0

    确定化学式的几种方法:
    1. 根据化合价规则确定化学式
    例1:若A元素的化合价为+m,B元素的化合价为-n,已知m与n都为质数,求A,B两元素化合后的物质的化学式。
    解析:由题意知正、负化合价的最小公倍数为m ·n,A的原子个数为(m·n)/m=n,B的原子个数为 (m·n)/n=m
    答案:所求化学式为AnBm.

    2. 根据质量守恒定律确定化学式
    例2:根据反应方程式2XY+Y2==2Z,确定Z 的化学式
    解析:根据质量守恒定律,反应前后原子种类不变,原子数目没有增减,反应前有两个X原子,四个Y原子,则两个Z分子含有两个X原子和四个Y原子。
    答案:z的化学式为XY2

    3. 利用原子结构特征确定化学式
    例3:X元素的原子核外有17个电子,Y元素的原子最外层有2个电子,求X、Y两元素所形成的化合物的化学式。
    解析:X元素的原子核外有17个电子,Y元素的原子最外层有2个电子,X原子易得1个电子,Y原子易失2个电子,根据电子得失相等可求化合物的化学式为YX2

    4.利用元素质量比确定化学式:
    例4:有一氮的氧化物,氮、氧两元素的质量比为7: 4,求此氧化物的化学式。
    解析:设此氧化物的化学式为NxOy,根据xN:yO =7:4 得14x:16y=7:4,即x:y=2:1。
    答案:所求氧化物的化学式为N2O。

    5. 利用化学式中所含原子数、电子数确定化学式
    例5:某氮氧化合物分子中含有3个原子,23个电子,求此化合物的化学式。
    解析:设此化合物的化学式为NxOy,则
    x+y=3
    7x+8y=23
    解得x=1,y=2
    答案:所求化学式NO2

    利用化学式的变形比较元素的原子个数:

    例:质量相等的SO2和SO3分子中,所含氧原子的个数比为?
    解析:SO2的相对分子质量为64,SO3的相对分子质量为80,二者的最小公倍数是320,二者相对分子质量相等时物质的质量相同,转化为分子个数SO2 为320/64=5,SO3为320/80=4,即5SO2与4SO3质量相同,所以含氧原子的个数比为(5×2):(4×3)=10:12=5:6。
    四、利用守恒法进行化学式计算:
    例:由Na2S、Na2SO3、Na2SO4三种物质构成的混合物中,硫元素的质量分数为32%,则混合物中氧元素的质量分数为?
     解析:在Na2S,Na2SO3,Na2SO4中,钠原子与硫原子的个数比是恒定的,都是2:1,因而混合物中钠、硫元素的质量比(或质量分数比)也是恒定的。设混合物中钠元素的质量分数为x,可建立如下关系式。
    Na ——S
    46  32
    x   32%
    46/32=x/32%
    解得x=46%
    混合物中氧元素的质量分数为1-32%-46%=22%。

    利用平均值法判断混合物的组成

    找出混合物中各组分的平均值(包括平均相对原子质量、平均相对分子质量、平均质量、平均质量分数等),再根据数学上的平均值原理,此平均值总是介于组成中对应值的最大值与最小值之间,由此对混合物的组分进行推理判断。
    例:某气休可能由初中化学中常见的一种或多种气体组成,经测定其中只含C,O两种元素,其质量比为3:8,则该气体可能是?
    解析:由题给条件知,该气体只含C,O两种元素,而这两种元素组成的气体可能是CO2、CO,O2。CO2中C,O两种元素的质量比是3:8,CO中C,O两种元素的质量比是3:4,O2中C,O两种元素的质量比是0 (因C的质量为0)。题中给出该气体中C,O两种元素的质量比是3:8,故符合题意的气体组成为:CO2或 CO,O2或CO,O2,CO2。

    利用关系式法解题技巧:
    关系式法是根据化学式所包含的各种比例关系,找出已知量之间的比例关系,直接列比例式进行计算的方法。
    例: 多少克(NH4)2SO4与42.4g尿素CO(NH2)2所含的氮元素质量相等?
    设与42.4g尿素中所含氮元素质量相等的(NH4)2SO4的质量为x
    (NH4)2SO4——2N——CO(NH2)2
      132         60
       x         42.4g
    132/x=60/42.4g
    x=93.28
  • 化学式前和化学式中数字的含义:
    ①化学式前面的数字表示粒子(原子、分子)数目;
    ②离子符号前的数字表示离子的数目;
    ③化学式石一下角的数字表示该粒子中对应原子或原子团的数目;
    ④离子符号右上角的数字表示该离子所带电荷数。

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