化学反应原理课件：探索质量守恒的奥秘

化学反应原理课件探索PPT质量守恒的奥秘欢迎来到化学反应原理的探索之旅！本次课件将带您深入了解质量守恒定律的奥秘，从基本概念到实际应用，结合实验与分析，揭示化学反应中质量的定量关系通过学习，您将掌握化学方程式的书写与计算，了解能量变化、反应速率、平衡移动等重要概念，并能运用所学知识解决实际问题引言化学反应中的质量变化质量守恒的疑问探索的意义在化学反应中，物质形态发生了改变，例如固体燃烧后变成气体探索化学反应中的质量变化，不仅有助于我们理解化学反应的本，那么反应前后物质的总质量是否会发生变化？这是早期化学家质，更是定量研究化学反应的基础质量守恒定律的发现，为化们一直探索的问题学学科的发展奠定了坚实的基础阿伏伽德罗的发现气体定律的提出分子概念的建立阿伏伽德罗通过对大量气体实验阿伏伽德罗的发现，帮助人们区的研究，提出了阿伏伽德罗定律分了分子和原子这两个概念，认，即同温同压下，相同体积的任识到分子是由原子组成的这对何气体含有相同的分子数这个于理解化学反应的微观机制至关定律为定量研究气体反应提供了重要重要的依据定量分析的基础阿伏伽德罗定律不仅揭示了气体之间的定量关系，也为化学反应的定量分析奠定了基础，使得化学家们可以更加精确地研究化学反应的质量关系质量守恒定律的提出拉瓦锡的贡献法国化学家拉瓦锡通过精确的定量实验，研究了燃烧、呼吸等化学反应，发现反应前后物质的总质量保持不变他被誉为“近代化学之父”定律的内容质量守恒定律指出，在封闭体系中，化学反应前后物质的总质量保持不变这意味着原子在化学反应中既不会创生，也不会消失，只是重新组合定律的意义质量守恒定律是化学学科的基石，它为化学反应方程式的书写、化学计算以及化学理论的发展提供了重要的理论依据实验燃烧铜丝1实验步骤1取一根细铜丝，称量其质量将其在空气中加热至红热，观察铜丝表面的变化冷却后，再次称量铜丝及其表面生成物的总质量实验现象2铜丝表面逐渐变黑，生成一层黑色的物质这层黑色物质是铜与氧气反应生成的氧化铜实验数据3记录铜丝的初始质量、加热后的总质量以及氧化铜的质量对比反应前后质量的变化实验分析质量无增无减1质量测量原子重组化学方程式通过精确的质量测量，可以发现，在燃烧从微观角度看，燃烧铜丝的反应是铜原子燃烧铜丝的化学方程式为2Cu+O2=铜丝的实验中，铜丝质量的增加量，等于与氧原子重新组合生成氧化铜分子的过程该方程式清晰地表明了反应物和2CuO空气中氧气质量的减少量因此，总质量原子种类和数目都没有发生变化，因此生成物的定量关系，也体现了质量守恒定保持不变总质量保持不变律实验二氧化碳与水生成碳酸2实验过程2向集气瓶中滴加紫色石蕊试液，观察溶液颜色的变化实验准备1准备一个装有少量水的集气瓶，向其中通入二氧化碳气体实验现象紫色石蕊试液逐渐变为红色，表明二氧3化碳与水反应生成了酸性物质碳酸——实验分析质量是定量关系2微观视角化学方程式12二氧化碳分子和水分子结合生₂₂⇌₂₃CO+H OH CO成碳酸分子，分子内部的原子，反应前后原子种类和数目保重新排列，但原子种类和数量持不变，质量守恒不变定量关系3实验证明，一定质量的二氧化碳和水反应，生成一定质量的碳酸，遵循质量守恒定律实验化学键断裂与重组3反应本质质量守恒化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成断裂化学虽然化学键发生了断裂和重组，但原子核并没有发生变化，因此键需要吸收能量，形成化学键会释放能量原子的种类和数量都没有改变，总质量保持不变实验分析化学反应中质量3守恒微观粒子的角度原子核的角度从微观粒子的角度来看，化学反从原子核的角度来看，化学反应应是原子、分子或离子等微观粒并没有改变原子核内部的质子和子之间重新组合的过程，这些微中子数量，因此原子核的质量也观粒子的质量总和在反应前后保没有改变，总质量自然保持不变持不变能量角度从能量角度来看，化学反应会伴随能量的变化，但能量的变化并不会引起质量的变化，质量与能量之间的关系遵循爱因斯坦质能方程质量守恒定律的应用配平化学方程式化学计算定量分析质量守恒定律是配平化学方程式的重要依利用质量守恒定律，可以进行化学计算，质量守恒定律是化学定量分析的基础，通据只有保证反应前后原子种类和数目相例如计算反应物和生成物的质量关系、确过精确测量反应物和生成物的质量，可以等，才能正确配平化学方程式定未知物的组成等确定反应的转化率、产率等重要参数化学反应方程式的书写书写原则1以客观事实为基础，准确表示反应物、生成物和反应条件遵守质量守恒定律，保证反应前后原子种类和数目相等书写步骤2写出反应物和生成物的化学式，用箭头连接配平化学方程式，使反应前后原子种类和数目相等注明反应条件（如加热、催化剂等）和物质状态（如气体、液体、固体）注意事项3化学式书写要准确无误，配平系数要化为最简整数比，反应条件要明确标示化学方程式的计量关系物质的量质量关系气体体积化学方程式中的系数表通过化学方程式中的系在同温同压下，气体反示反应物和生成物之间数和相对分子质量，可应的体积比等于化学方的物质的量之比利用以计算反应物和生成物程式中气体的系数比物质的量，可以进行化之间的质量关系这是利用此关系，可以进行学计算进行化学计算的重要依气体反应的计算据质量守恒的重要性理解反应本质质量守恒定律有助于我们理解化学反应2的本质，认识到化学反应只是原子的重定量研究的基础新组合，而不是物质的创生或消失1质量守恒定律是化学定量研究的基础，所有化学计算都离不开质量守恒定律的指导科学思维的体现质量守恒定律体现了科学思维的严谨性3和逻辑性，是化学学科的重要基石化学反应中能量变化能量守恒反应热化学反应不仅伴随物质的变化，也伴随能量的变化能量既不会反应热是指化学反应过程中放出或吸收的热量放热反应的反应凭空产生，也不会凭空消失，只是从一种形式转化为另一种形式热为负值，吸热反应的反应热为正值吸热反应与放热反应放热反应吸热反应12反应物总能量高于生成物总能反应物总能量低于生成物总能量的反应称为放热反应常见量的反应称为吸热反应常见的放热反应有燃烧反应、中和的吸热反应有铵盐溶解、碳与反应等二氧化碳反应等能量图3通过能量图可以直观地表示反应过程中能量的变化情况，区分放热反应和吸热反应反应活化能和反应热活化能反应热活化能是指使普通分子变成活化反应热是指反应物和生成物之间分子所需的最低能量活化能越的能量差反应热的大小与活化高，反应越难进行能的大小无关能量图在能量图中，活化能是指反应物能量与过渡态能量之差，反应热是指反应物能量与生成物能量之差反应速率影响因素浓度增大反应物浓度，反应速率加快因为单位体积内活化分子数增加，有效碰撞的几率增大温度升高温度，反应速率加快因为活化分子百分数增加，有效碰撞的几率增大催化剂使用催化剂，反应速率加快因为催化剂降低了反应的活化能，使得更多的分子能够越过活化能垒温度对反应速率的影响活化分子1只有活化分子才能发生有效碰撞，从而引发化学反应升高温度，可以增加活化分子的百分数碰撞频率2升高温度，分子运动速率加快，碰撞频率增加，从而增加了有效碰撞的几率速率常数3速率常数是衡量反应速率的指标，其大小与温度有关升高k温度，速率常数增大，反应速率加快k表面积对反应速率的影响固体反应物接触面积气体扩散对于含有固体反应物的增大表面积，可以增加表面积增大会影响气体反应，增大固体反应物反应物之间的接触面积的扩散速率，从而影响的表面积可以加快反应，从而提高反应速率气相反应的反应速率速率例如，粉末状固体比块状固体反应更快催化剂对反应速率的影响改变反应机理催化剂有时会改变反应的机理，使得反2应更容易进行例如，催化剂可以提供降低活化能反应的活性位点1催化剂通过改变反应途径，降低反应的活化能，使得更多的分子能够越过活化选择性催化能垒，从而加快反应速率不同的催化剂对不同的反应具有选择性，可以选择性地催化某些反应，而抑制3其他反应化学反应的平衡可逆反应化学平衡在同一条件下，既能向正反应方向进行，又能向逆反应方向进行当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时，反应体系中各组的反应称为可逆反应分的浓度保持不变，达到化学平衡状态影响平衡位移的因素浓度温度压强123增加反应物浓度，平衡向正反应方升高温度，平衡向吸热反应方向移对于有气体参与的反应，增大压强向移动；增加生成物浓度，平衡向动；降低温度，平衡向放热反应方，平衡向气体体积减小的方向移动逆反应方向移动向移动；减小压强，平衡向气体体积增大的方向移动勒沙特列原理原理内容如果改变影响平衡的条件（如浓度、温度、压强），平衡就向着减弱这种改变的方向移动浓度影响增加反应物，平衡向生成物方向移动；增加生成物，平衡向反应物方向移动温度影响升温，平衡向吸热方向移动；降温，平衡向放热方向移动压强影响加压，平衡向气体分子数减少的方向移动；减压，平衡向气体分子数增多的方向移动酸碱中和反应酸的定义酸是指在水溶液中能电离出氢离子的化合物常见的酸有盐酸、硫酸、硝酸等碱的定义碱是指在水溶液中能电离出氢氧根离子的化合物常见的碱有氢氧化钠、氢氧化钾、氨水等中和反应酸和碱反应生成盐和水的反应称为中和反应中和反应是放热反应中和反应的计量关系酸碱反应1酸与碱发生中和反应时，酸中的氢离子和碱中的氢氧根离子以的物质的量进行反应1:1滴定计算2通过滴定实验，可以确定酸或碱溶液的浓度滴定计算是化学定量分析的重要内容应用3中和反应的计量关系广泛应用于化学实验、生产和生活中例如，用氢氧化钠溶液中和酸性废水酸碱滴定分析滴定管锥形瓶指示剂滴定管是用于精确滴定锥形瓶用于盛放待测溶指示剂是指示滴定终点液体体积的仪器滴定液，滴定过程中需要不的物质常用的指示剂管有酸式滴定管和碱式断摇动锥形瓶，使溶液有酚酞、甲基橙等滴定管两种混合均匀溶液的酸碱性碱性溶液碱性溶液是指氢氧根离子浓度大于氢离2子浓度的溶液碱性溶液能使紫色石蕊酸性溶液试液变蓝，使酚酞试液变红1酸性溶液是指氢离子浓度大于氢氧根离子浓度的溶液酸性溶液能使紫色石蕊中性溶液试液变红，使甲基橙试液变红中性溶液是指氢离子浓度等于氢氧根离子浓度的溶液中性溶液对指示剂无影3响的概念和测定pH定义测定pH pH是衡量溶液酸碱性的指标，值越小，酸可以用试纸或计测定溶液的值试纸只能粗略测定pH pH=-lg[H+]pH pH pH pH pH性越强；值越大，碱性越强值，计可以精确测定值pH pHpHpH强酸强碱中和反应反应完全反应热12强酸和强碱在溶液中完全电离强酸和强碱的中和反应是放热，反应完全，生成盐和水反应，其反应热称为中和热稀溶液中，强酸和强碱的中和热约为

57.3kJ/mol变化pH3强酸强碱中和反应过程中，值变化剧烈，滴定曲线呈现明显的跳跃pH弱酸弱碱中和反应电离平衡反应热弱酸和弱碱在溶液中部分电离，弱酸和弱碱的中和反应的反应热存在电离平衡中和反应会促进小于强酸强碱的中和热，因为弱弱酸和弱碱的电离酸和弱碱电离需要吸收能量变化pH弱酸弱碱中和反应过程中，值变化较为平缓，滴定曲线呈现不明显的pH跳跃缓冲溶液的作用缓冲溶液缓冲溶液是指能抵抗外来少量酸、碱或稀释的影响，使值pH保持相对稳定的溶液常见的缓冲溶液有醋酸醋酸钠缓冲溶-液、氨水氯化铵缓冲溶液等-缓冲原理缓冲溶液中含有能与外来酸或碱反应的物质，从而消耗外来的酸或碱，使值变化不大pH应用缓冲溶液广泛应用于生物化学、医学、环境科学等领域例如，维持血液的值稳定pH氧化还原反应氧化反应还原反应氧化反应是指物质失去电子的反应物质在氧化反应中被氧化，还原反应是指物质得到电子的反应物质在还原反应中被还原，化合价升高化合价降低氧化数的概念定义规则12氧化数是表示元素在化合物中单质中，元素的氧化数为零化合价的数值氧化数可以是在化合物中，氧元素的氧化数正数、负数或零通常为，氢元素的氧化数-2通常为金属元素的氧化+1数通常为正数，非金属元素的氧化数可以是正数或负数应用3利用氧化数，可以判断氧化还原反应、配平氧化还原反应方程式氧化剂和还原剂氧化剂还原剂氧化剂是指在氧化还原反应中得还原剂是指在氧化还原反应中失到电子的物质，其氧化数降低去电子的物质，其氧化数升高常见的氧化剂有氧气、氯气、硝常见的还原剂有氢气、碳、金属酸等等口诀氧化剂得电子，化合价降低，被还原；还原剂失电子，化合价升高，被氧化电子转移反应电子转移表示方法配平氧化还原反应的本质是电子的转移氧可以用双线桥表示电子转移的方向和数根据电子守恒原则，配平氧化还原反应化剂得到电子，还原剂失去电子目箭头从还原剂指向氧化剂，箭头上方程式氧化剂得到的电子总数等于还标明转移的电子数原剂失去的电子总数电化学腐蚀与防护电化学腐蚀1金属在电解质溶液中发生的腐蚀称为电化学腐蚀电化学腐蚀比化学腐蚀更为普遍和严重腐蚀类型2电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型析氢腐蚀发生在酸性条件下，吸氧腐蚀发生在弱酸性或中性条件下金属防护3常用的金属防护方法有涂保护层、电镀、牺牲阳极保护法和外加电流保护法等电解质溶液的电离电解质非电解质电离电解质是指在水溶液中非电解质是指在水溶液电解质在水溶液中离解或熔融状态下能导电的中或熔融状态下不能导成自由移动的离子的过化合物酸、碱、盐都电的化合物蔗糖、乙程称为电离电离是电是电解质醇等都是非电解质解质溶液导电的基础电解质溶液的电导率影响因素电解质溶液的电导率受离子浓度、离子2电荷数、离子迁移速率和温度等因素的影响电导率1电导率是衡量电解质溶液导电能力的指标电导率越大，导电能力越强应用通过测量电解质溶液的电导率，可以确3定溶液的浓度、判断溶液的纯度等电解质溶液的计算pH强酸强碱弱酸弱碱强酸和强碱在溶液中完全电离，可以直接根据酸或碱的浓度计算弱酸和弱碱在溶液中部分电离，需要根据电离平衡常数计算氢离值子或氢氧根离子的浓度，再计算值pHpH电解质溶液的离子平衡水解平衡沉淀溶解平衡酸碱平衡123盐在溶液中与水反应生成弱酸或弱难溶电解质在溶液中存在溶解与沉酸碱平衡是指溶液中氢离子和氢氧碱的反应称为水解反应水解反应淀的动态平衡可以用溶度积常数根离子浓度之间的平衡关系可以是吸热反应表示沉淀溶解平衡的状态用值表示酸碱平衡的状态Ksp pH标准电极电位定义意义标准电极电位是指在标准条件下标准电极电位可以用来判断氧化（、），电极反还原反应发生的难易程度电极298K101kPa应的电极电位标准电极电位以电位越高，氧化能力越强；电极标准氢电极为基准，其电位规定电位越低，还原能力越强为0V应用利用标准电极电位，可以设计原电池，计算电池的电动势电池的工作原理原电池原电池是把化学能转化为电能的装置原电池由两个电极和电解质溶液组成负极发生氧化反应，正极发生还原反应电解池电解池是把电能转化为化学能的装置电解池由两个电极和电解质溶液组成阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应能量转化电池通过氧化还原反应，实现化学能和电能的相互转化电化学应用金属冶炼1利用电解法可以冶炼活泼金属，例如铝、镁、钠等电镀2利用电镀技术可以在金属表面镀上一层保护层，防止金属腐蚀，提高金属的美观性燃料电池3燃料电池是一种高效、清洁的能源装置，可以直接将燃料的化学能转化为电能总结与思考质量守恒能量变化化学平衡质量守恒定律是化学学化学反应伴随能量的变化学平衡是可逆反应的科的基石，理解质量守化，掌握吸热反应和放重要状态，理解影响平恒定律有助于我们认识热反应的特点，有助于衡移动的因素，有助于化学反应的本质我们理解化学反应的能我们控制化学反应的进量转化程提问与讨论现在，请大家积极思考，踊跃提问，让我们共同探讨化学反应原理的奥秘，加深对质量守恒定律的理解相信通过今天的学习，大家对化学反应原理有了更深刻的认识！。