九年级化学（人教版）上册学案：5.1.1 质量守恒定律和质量守恒定律探究

5.1.1质量守恒定律和质量守恒定律探究考点精讲质量守恒定律1.反应前后物质的质量关系的探究方案一：红磷燃烧前后质量的测定①装置及反应原理4P+5O2eq\o\ac(\s\up7(点燃),\o(===，====))2P2O5②实验步骤：在底部铺有细沙的锥形瓶中，放入一小堆干燥的红磷。在锥形瓶口的橡胶塞上安装一根玻璃管，在其上端系牢一个小气球，并使玻璃管下端能与红磷接蚀。将锥形瓶和玻璃管放在托盘天平上用砝码平衡，记录所称的质量m1。然后，取下锥形瓶，将橡胶塞上的玻璃管放刭酒精灯火焰上灼烧至红热后，迅速用橡胶塞将锥形瓶塞紧，并将红磷引燃。待锥形瓶冷却后，重新放到托盘天平上，记录所称的质量m2。③实验现象：红磷燃烧产生大量白烟，发光、放热，开始气球胀大，冷却后变小；反应前后天平指针位置不变（m1=m2）。④分析和结论：实验中，红磷和氧气反应生成了五氧化二磷，参加反应的红磷和氧气的总质量等于反应生成的五氧化二磷的质量。方案二：铁钉与硫酸铜溶液反应前后质量的测定①装置及反应原理Fe（铁）+CuSO4（硫酸铜）=FeSO4（硫酸亚铁）+Cu（铜）②实验步骤：在锥形瓶中加入适量稀硫酸铜溶液，塞好橡胶塞。将几根铁钉用砂纸打磨干净，将盛有硫酸铜溶液的锥形瓶和铁钉一起放在托盘天平上称量，记录所称的质量m1。将铁钉浸到硫酸铜溶液中，观察实验现象。待反应一段时问后溶液颜色改变时，将盛有硫酸铜溶液和铁钉的锥形瓶放在托盘天平上称量，记录所称的质量m2。比较反应前后的质量。③实验现象：铁钉表面覆盖了一层红色物质，溶液颜色由蓝色逐渐变为浅绿色；天平在反应前后保平衡（m1=m2）。④分析和结论：实验中，铁和硫酸铜溶液反应生成了铜和硫酸亚铁溶液，参加化学反应的铁和硫酸铜溶液的质量总和等于反应生成的铁和硫酸亚铁溶液的质量总和。2.质量守恒定律内容大量实验证明，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。概念解读：①只适用于化学变化，不能用于物理变化。②质量守恒定律指的是“质量守恒”，不包括其他方面的守恒。如气体之间的反应，其反应前后，气体体积可能发生变化，不能用质量守恒定律解释。③质量守恒定律强调“参加反应”的各物质，没有参加反应的物质不能计算。④“质量总和”包括生成的固体、液体、气体的物质质量总和。3.验证质量守恒定律的实验实验一：盐酸与碳酸钠粉末反应前后质量的测定①装置及反应原理Na2CO3（碳酸钠）+2HCl（盐酸）=2NaCl（氯化钠）+H2O（水）+CO2↑（二氧化碳）②实验步骤：把盛有盐酸的小试管小心地放入盛有碳酸钠粉末的小烧杯中，将小烧杯放在托盘天平上用砝码平衡。取下小烧杯并将其倾斜，使小试瞥中的盐酸进入小烧杯中，观察现象。反应进行一段时问后，再把小烧杯放回托盘天平上，观察天平是否仍然平衡。③实验现象：盐酸倒入烧杯后，剧烈反应，有大量的气泡产生，白色粉末逐渐消失；天平向右倾斜。④分析和结论：实验发生的反应是盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，生成的二氧化碳是气体，逸散到空气中，使天平左右质量不相等，未平衡。实验二：镁条燃烧实验①装置及反应原理实验原理：2Mg＋O2eq\o\ac(\s\up7(点燃),\o(===，====))2MgO②实验步骤：取一根用砂纸打磨干净的长镁条和一个石棉网，将它们一起放在托盘天平上称量，记录所称的质量。在石棉网上方将镁条点燃，观察现象。将镁条燃烧后的产物与石棉网一起放在托盘天平上称量，比较反应前后的质量。③实验现象：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体，放出热量；用天平称量反应前后物质的质量，反应后物质的质量变大。④分析和结论：实验发生的反应是镁和空气中的氧气反应生成了氧化镁，氧气参加了反应，使反应后固体物质的质量增大，理论上，反应后的质量与反应前的质量之差就是参加反应的氧气的质量。规律小结：目前来说，一切化学反应都遵循质量守恒定律，这一定律不受实验结果的影响。1.从宏观和微观角度理解质量守恒定律宏观：化学反应前后，元素的质量和元素的种类都不变，所以化学反应前后参加反应的各物质的质量总和等于反应生成的各物质的质量总和。微观：化学反应的本质是分子的破裂、原子的重组，反应过程中原子的种类、数目和质量均不变，所以化学反应前后参加反应的各物质的质量总和与反应生成的各物质的质量总和相等。2.规律小结：依据质量守恒定律，可得出化学反应过程中的“变”与“不变”：六个“不变”eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(宏观\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(反应物和生成物的质量总和不变,元素种类不变,各元素的质量不变)),微观\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子种类不变,原子数目不变,原子质量不变))))两个“一定变”eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(宏观：物质的种类一定变,微观：分子种类一定变))两个“可能变”eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(宏观：分子的总数可能变,微观：元素的化合价可能变))【典型例题】下列实验能用来验证质量守恒定律且能看到天平保持平衡现象的是（）A．在空气中对铜片加热 B．氯化钠和硝酸钾混合 C．铜和硝酸银溶液混合 D．红磷在空气中燃烧【答案】C【解析】A.在空气中对铜片加热生成氧化铜，固体的质量增加，天平不能保持平衡，故选项错误。B.氯化钠和硝酸钾混合不能发生复分解反应，发生的是物理变化，不能用来验证质量守恒定律，故选项错误。C.铜和硝酸银溶液混合生成硝酸铜溶液和银，没有物质逸出，反应前后容器中物质的总质量不变，能直接用于验证质量守恒定律，能看到天平保持平衡现象，故选项正确。D.红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，固体的质量增加，天平不能保持平衡，故选项错误。故选：C。【举一反三】1．如图是通过白磷燃烧来验证质量守恒定律的实验，下列关于该实验的说法正确的是（）A．实验过程中气球一直变大 B．该反应遵循质量守恒定律 C．白磷燃烧结束，立即将锥形瓶放在天平上称量 D．反应前锥形瓶内白磷和氧气的总质量一定等于反应后生成五氧化二磷的质量【答案】B【解析】A.白磷燃烧放热，导致气球膨胀，完全反应后降低至室温，由于氧气消耗，气球缩小，该选项说法不正确；B.该反应遵循质量守恒定律，该选项说法正确；C.白磷燃烧结束，不能立即将锥形瓶放在天平上称量，是因为此时气球膨胀，产生向上的浮力，导致天平失去平衡，该选项说法不正确；D.反应前锥形瓶内白磷和氧气的总质量不一定等于反应后生成五氧化二磷的质量，例如白磷或氧气过量时，生成的五氧化二磷质量小于反应前锥形瓶内白磷和氧气的总质量，该选项说法不正确。故选：B。2．化学反应遵守质量守恒定律的原因在于反应前后（）A．物质的种类没有改变

B．分子的种类没有改变C．原子的种类、数目和质量都没有改变

D．分子的数目没有改变【答案】C【解析】化学反应遵守质量守恒定律的原因在于：化学变化过程的实质是原子的重新组合；在一切化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，质量也没有变化。故C选项正确。3．化学是一门以实验为基础的科学。图1～4是教科书上有关实验的装置图：（1）图1是利用红磷燃烧来测定空气中氧气的含量。通过此实验可以得出的结论是：氧气约占空气总体积的。在实际操作中，若集气瓶内水面上升的体积明显小于理论值，请分析可能的原因（答出一点即可）。（2）图2是验证分子某性质的实验。A烧杯盛有用蒸馏水稀释过的酚酞溶液，B烧杯盛有少量浓氨水，实验中发现A烧杯中的液体由色变为色，通过此实验能够验证的分子性质是。（3）图3是电解水实验。通电一段时间后，切断电，用燃着的木条分别在两个玻璃管尖嘴口检验反应产生的气体，其中负极端的玻璃管内产生气体的检验现象是。（4）图4是盐酸与碳酸钠粉末反应前后质量的测定。若反应前天平平衡，反应后天平的指针会向偏转（选填“左”或“右”）。因此，若要验证质量守恒定律，反应最好在密闭容器中进行。通过质量守恒定律的学习，我们知道在化学反应中，一定不变的是（选填序号）。a．原子的种类b．原子的数目c．原子的质量d．分子的种类e．分子的数目f．元素的种类【答案】（1）五分之一；装置漏气；（2）无；红；不断运动；（3）安静的燃烧，发出淡蓝色火焰；（4）右；abcf。【解析】（1）进入集气瓶中的水的体积约占集气瓶中空气总体积的五分之一，因此氧气约占空气总体积的五分之一；在实际操作中，若集气瓶内水面上升的体积明显小于理论值，可能的原因：装置漏气，红磷不足，没有冷却至室温就打开止水夹等；（2）实验中发现A烧杯中的液体由无色变为红色，是因为氨分子是不断运动的，当运动到A中时，和水结合生成氨水，氨水显碱性，能使酚酞试液变红色，因此通过此实验说明分子是不断运动的；（3）其中负极端的玻璃管内产生气体是氢气，氢气燃烧生成水，过程中发出淡蓝色火焰；（4）反应后生成的二氧化碳逸出装置，天平的指针会向右偏转；在化学反应中，一定不变的是原子的种类、原子的数目、原子的质量、元素的种类。【技巧方法】解答这类题目，要理解和熟记质量守恒定律及其应用，以及与之相关的知识。根据所给的问题情景或图表信息等，结合所学的相关知识和技能，以及自己的生产或生活经验，细致地分析题意（或图表信息）等各种信息资，并细心地探究、推理后，按照题目要求进行认真地选择或解答。同时还要注意以下几点：1.对于质量守恒定律的理解，要抓住概念中的“参加”、“化学反应”、“质量”、“总和”这样四个关键词。由此可知：没有参加反应的物质的质量不能计算在内；质量守恒定律的使用范围是使用于所有的化学反应（即化学变化），而对物理变化无效；质量守恒定律是指质量守恒，而非体积守恒等；（4）质量守恒定律是指各物质的质量总和相等，而非某物质的质量。2.对于定律成立的原因，可以从化学反应的实质上来推断（即“三不变”造成的）。3.对于定律的应用，一定要抓住它的含义（即“六不变”），细心地进行套用。【拓展延伸】1.质量守恒定律的应用对象是化学变化，对于物理变化，不能用质量守恒定律解释。质量守恒定律只适用于质量守恒，而不是体积守恒，也不是分子总数守恒。2.质量守恒定律强调的是“参加反应的”和“反应生成的”，对于未参加反应的物质不关注。3.如有气态物质参加在敞口装置中进行，则空气中没有参加反应的气体进入装置中，影响测量的结果。反应中若生成气体在敞口装置中进行，则气体会逸出装置，影响测量的结果。两种情况均无法通过实验验证化学反应遵循质量守恒定律。但不代表反应不遵循质量守恒定律。【针对训练】1．根据质量守恒定律判断，铁丝在氧气中完全燃烧，生成物的质量（）A．一定大于铁丝的质量B．一定小于铁丝的质量

C．一定等于铁丝的质量D．不能确定【答案】A【解析】根据质量守恒定律可知：铁丝的质量＋氧气的质量＝四氧化三铁的质量，所以四氧化三铁的质量＞铁丝的质量。故A选项正确。2．镁在空气中燃烧时不仅与氧气反应生成氧化镁，而且还有部分镁与氮气化合生成氮化镁（Mg3N2），由此可推知，12g镁在空气中燃烧后所得产物的质量为（）A．等于20

gB．小于20

gC．大于20

gD．无法确定

【答案】B【解析】本题主要考查元素守恒，难度较大。解题的关键是找到燃烧后所得产物的质量应介于产物全部为氧化镁的质量和产物全部为氮化镁的质量之间，可采用极端假设法来解答。假设产物全部为MgO，则根据化学式可计算氧化镁的质量为：12g÷24/40＝20g；假设产物全部为Mg3N2，则根据化学式可计算氧化镁的质量为：12g÷72/100＝16.7g；通过以上计算可知所得产物质量应在16.7g与20g之间。故B选项正确。3．下列现象不能用质量守恒定律解释的是（）

A．蜡烛在空气中燃烧质量变小

B．镁条比燃烧后所得氧化镁的质量小

C．红磷在密闭容器中燃烧质量不变

D．50克水与50克酒精混合质量为100克【答案】D【解析】所有的化学变化都可以用质量守恒定律解释，不能用质量守恒定律解释的一定是物理变化，所以本题只要寻找物理变化即可。故D选项正确。4．关于质量守恒定律，下列叙述正确的是（）A．煤燃烧化为灰烬，该反应不符合质量守恒定律B．24g镁在空气中完全燃烧生成40g氧化镁，实际消耗空气的质量为16gC．无数实验证明化学反应都遵循质量守恒定律D．质量守恒定律只适合于有气体或固体生成的化学反应【答案】C【解析】A．所有的化学变化都遵守质量守恒定律。故A选项错误；B．24g镁在空气中完全燃烧生成40g氧化镁，消耗的是氧气而不是空气。故B选项错误；C．所有的化学变化都遵守质量守恒定律。故C选项正确；D．质量守恒定律适用于一切化学变化，于反应物、生成物的状态无关。故D选项错误。5．参加反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和，是因为（）A．反应后物质的种类没有变化B．反应后元素的种类没有变化

C．反应后原子的种类、数目和质量没有变化

D．反应后分子的种类、数目和质量没有变化

【答案】C【解析】“参加反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和”就是质量守恒定律的具体描述，质量守恒的原因是：化学变化过程的实质是原子的重新组合；在一切化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，质量也没有变化。故C选项正确。6．下列对化学反应前后质量变化的解释，不符合质量守恒定律的是（）

A．高锰酸钾受热分解后固体剩余物的质量减小，是因为放出了氧气B．蜡烛燃烧后质量变小，是因为蜡烛受热形成了石蜡蒸气

C．细铁丝在氧气中燃烧后，质量增大，是因为生成