11质量守恒定律

一、质量守恒定律1、（1）定义：在化学反应中，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，这个规律叫作质量守恒定律。（2）质量守恒定律的实质：在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，所以原子的数目没有增减，原子的质量没有变化，反应前后各物质的质量总和必然相等。（3）质量守恒定律使用时应注意的事项①运用范围：解释化学变化而不是物理变化。②强调“质量”守恒，不包括其他方面的守恒，如气体体积。③强调“参加化学反应的”各物质的质量总和，是指真正参加反应的那一部分质量，反应物中可能有一部分没有参加反应(有剩余)。④很多化学反应有气体或沉淀生成，生成的各物质的质量总和包括固、液、气三种状态物质的质量总和。2、化学反应前后五个不变，两个一定改变，两个可能改变：五个不变宏观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改变宏观物质的种类一定改变微观分子的种类一定改变两个可能改变分子的数目可能改变；元素化合价可能改变3、对质量守恒定律的理解应该注意这样几个问题：（1）质量守恒定律对化学变化有意义，对物理变化无意义。（2）质量守恒定律指的是“质量”守恒，并不包括其他方面，如反应前后的体积不一定守恒。（3）不能把“参加反应的各物质”简单理解成“反应物”，因为有些反应物不一定全部参与反应，有“过量”问题。（4）对于利用质量守恒定律确定化学式，可以先确定已知一方各个原子的种类和数量，再对应查找另一方，左右相减就可确定物质的化学式。【知识点详解】质量守恒定律的理解质量守恒定律内容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适用范围（1）质量守恒定律适用于所有的化学变化，但不适用于物理变化（2）质量守恒定律指“质量”守恒，不包括其他方面的守恒，如体积等（3）没有参加反应的物质的质量和非反应生成的物质的质量不能（填“能”或“不能”）计入“总和”中（4）各物质的质量总和”包括“固、液、气”三种状态的物质质量，不能将气体的质量忽略不计。微观解释物质发生化学反应的实质是原子的重新组合，在化学反应前后，原子的种类、数目、质量均保持不变验证实验对于有气体参加或有气体生成的反应，都必须在密闭容器中进行才能验证质量守恒定律4、质量守恒定律的应用(1)推断物质的组成(依据：化学反应前后元素种类不变)。(2)确定物质的化学式(依据：化学反应前后原子的种类、数目不变)。(3)推断反应中的化学计量数及比值(依据：化学反应前后原子的数目不变)。(4)判断化学方程式书写是否正确(依据：化学反应前后原子的种类和数目不变)。(5)求算化学反应中某种物质或元素的质量。解释反应前后物质的质量变化及用质量差确定某一种物质的质量，确定反应物、生成物及推断反应类型等(依据：化学反应前后，反应物和生成物的总质量不变)。(6)对微观反应示意图进行解读。【方法指导】微观反应示意图分析方法(1)若化学反应前后都有相同小球组成且结构也相同的物质，应先抵消反应前后相同的物质。(2)若小球代表的原子已知，则可以根据微观示意图写出该反应的化学方程式；若小球代表的原子未知，则根据反应前后各种小球所代表的原子的种类和数目不变进行配平。(3)根据化学方程式或配平的式子分析相关问题。二、质量守恒定律的验证1、实验原理的选择：一切易操作、速率适中、便于称量、现象明显的化学实验都可用于进行验证质量守恒定律。2、实验装置的选择：有气体参加(或生成)的实验在密闭装置中进行。三、质量守恒定律的应用1、解释反应前后物质的质量变化一些化学变化，反应前和反应后的物种总质量不相等，主要原因如下：2、推断反应物或生成物的组成元素如，已知酒精在空气中燃烧生成二氧化碳和水，根据这一事实，推断出酒精中肯定含有什么元素？可能含有什么元素?则可根据质量守恒定律——化学反应前后元素种类不变，得到如下推断：酒精+O2CO2+H2O，由生成物中的元素种类可知：酒精中一定含有的元素：C、H；可能含有的元素：O。说明：若要确定是否含有氧元素，则需要定量才可计算（见本专题例题分析）。3、求反应物或生成物的质量如，在A+2B＝C+D的反应中，5克A跟一定量的B恰好完全反应，生成3克C和10克D，则B的质量可直接根据质量守恒定律的定义——参加反应物质质量总和＝反应生成物质质量总和，求得m（B）＝3g+10g—5g＝8g。4、确定某物化学式如，要求某反应2X+5O2＝4CO2+2H2O中X的化学式，则可根据质量守恒定律——化学反应前后原子个数不变，列出反应前后原子的种类和数目。原子反应前个数反应后个数差值C044H044O10100表格中所差的C、H原子即在X中，由于X前面化学计量数为2，所以每个X中有2个碳原子和2个氢原子，即X化学式为C2H2。5、根据质量守恒，作简单计算如：加热a克氯酸钾和b克二氧化锰的混合物，完全反应后得剩余固体c克，要求生成的氧气的质量，可根据质量守恒定律——化学反应前后，物质总质量不变，即可求出：反应前物质总质量＝(a+b)克反应后物质总质量＝c克+氧气质量，故氧气质量＝(a+bc)克注意：尽管二氧化锰是本反应的催化剂，反应前后质量不变，不算参加反应的物质质量，但二氧化锰反应后仍存在于剩余固体中，所以c克中已包含了b克的二氧化锰质量。本题按化学反应前后物质总质量不变计算较为简单。1、下列有关质量守恒定律的认识，不正确的是（）A.质量守恒定律揭示了化学变化中宏观物间的质量关系，与微观过程无关B.通过化学变化，只能改变物质的种类，不能改变物质的总质量C.质量守恒定律为定量揭示化学变化的规律提供了理论依据D.任何化学反应都遵循质量守恒定律【答案】A【解析】A、质量守恒定律揭示了化学变化中宏观物间的质量关系，守恒的原因是反应前后原子的种类、数目、质量均不变，与微观过程有关，故选项说法错误。B、由质量守恒定律，通过化学变化，只能改变物质的种类，不能改变物质的总质量，故选项说法正确。C、质量守恒定律为定量揭示化学变化的规律提供了理论依据，故选项说法正确。D、任何化学反应都遵循质量守恒定律，故选项说法正确。故选：A2、下列现象不符合质量守恒定律的是()A．10g冰块熔化后成为10g液态水B．同温、同压下进行的气体反应，反应前后气体质量总和保持不变，但其体积不一定相等C．细铁丝在氧气中燃烧后，生成物的质量比参加反应的细铁丝质量大；而高锰酸钾受热分解后，剩余固体质量却比原来反应物质量要小D．16g硫与15g氧气充分反应后，发现产物二氧化硫的质量是30g【答案】A【解析】A.10g冰块熔化后成为10g液态水属于物理变化。B.质量守恒定律是质量守恒，而非体积守恒，故体积不能用质量守恒定律解释。C．细铁丝在氧气中燃烧，参加反应的铁丝和氧气的质量和等于生成的四氧化三铁的质量，因此生成物的质量比细铁丝的质量大，能用质量守恒定律来解释，故不符合题意。3、请结合所学知识回答问题：(1)某同学按如图所示装置对质量守恒定律进行实验探究，观察到反应后天平不平衡，则该反应(填“符合”或“不符合”)质量守恒定律，理由是。(2)由质量守恒定律可知，化学反应前后，一定不变的是(填序号)。①原子种类②原子数目③分子种类④分子数目⑤元素种类⑥物质种类(3)已知反应A+B—C+D，且参加反应的A与B的质量比为4∶3，若反应后生成C和D共2.8克，则消耗的反应物B的质量为克。【答案】(1)符合反应生成的O2逸出，导致天平不平衡(2)①②⑤(3)1.2【解析】（1）由于装置没有密封，碳酸钠与盐酸反应产生的气体二氧化碳逸散到空气中，而使反应前后天平不平衡；如果二氧化碳气体不逸出，反应前后天平保持平衡；这一现象也从另一方面说明了反应是遵循质量守恒的；(2)在化学变化过程中，原子是最小的微粒，原子的种类、个数一定不变，组成物质的元素的种类也一定不变；而分子的种类、物质的种类是一定发生改变的；分子的数目有时也会相等；(3)已知反应2A+B=C+D，A和B的质量比为4：3．若A与B恰好完全反应生成的C和D共2.8克，由质量守恒定律，参加反应的A和B的质量之和为2.8克，则消耗的反应物B为2.8g×3/(4+3)×100%=1.2g。1、化学反应前后肯定没有发生变化的是（）①原子数目；②分子数目；③元素种类；④物质种类；⑤原子种类；⑥物质的总质量。A．①④⑥ B．①③⑤⑥ C．①②⑥ D．②③⑤【答案】B【解析】化学反应前后，原子的数目不变；分子的数目可能不变，也可能改变；元素的种类一定不变；物质的种类一定改变；原子的种类一定不变；物质的总质量一定不变。2、质量守恒定律是自然界基本的规律之一。下列装置及实验（天平未画出）能用来验证质量守恒定律的是（）【答案】A【解析】质量守恒定律是指化学反应中参加反应的物质总质量等于反应后生成的物质质量之和。在验证质量守恒定律时如果反应中生成物有气体生成的或外界的物质会参与反应的这些反应时要选择密闭容器进行实验。A、反应无物质跑出也无物质进入可以验证质量守恒定律，A正确；B、这是扩散现象未出现化学反应，B错误；C、镁条燃烧生成的氧化镁因氧来自空气所以质量增加不能验证质量守恒定律，C错误；D、反应生成的氧气跑出容器内质量减小不能验证质量守恒定律，D错误。3、硫酸氢钠是一种酸式盐，其水溶液显酸性。它的固体与过氧化钠粉末加热时发生如下反应：2Na2O2+2NaHSO4EQ\*jc0\*hps10\o(\s\up9(△),===)2Na2SO4+2X+O2↑，则X的化学式为()A.Na2SB.Na2SO4【答案】D【解析】从反应的化学方程式2Na2O2+2NaHSO4EQ\*jc0\*hps10\o(\s\up9(△),===)2Na2SO4+2X+O2↑可以知道，反应后除2X外有4个钠原子、2个硫原子、10个氧原子，而反应前有6个钠原子、2个硫原子、12个氧原子和2个氢原子，根据反应前后原子的种类和数目都不变可知，2X中含有2个钠原子、2个氧原子和2个氢原子，因此X化学式为NaOH。4、下列情况中，能实现“1+1=2”这一结果的是()A.1毫升酒精加1毫升水得到2毫升酒精的水溶液B.1克硫粉加1克氧气完全反应得到2克二氧化硫C.1克氢氧化钙加1克水充分溶解后得到2克氢氧化钙溶液D.1克氯化钡溶液加1克硫酸溶液充分反应后得到2克混合溶液【答案】B【解析】A、分子之间有间隔，一部分水分子和酒精分子会互相占据分子之间的间隔，1毫升酒精加1毫升水得到酒精的水溶液小于2毫升，故选项说法错误。B、硫在氧气中燃烧生成二氧化硫，反应的化学方程式为：S+O2EQ\*jc0\*hps10\o(\s\up9(点燃),===)SO2，常见反应的硫、氧气与生成的二氧化硫的质量比为1：1：2，则1克硫粉加1克氧气完全反应得到2克二氧化硫，故选项说法正确。C、常温下氢氧化钙的溶解度很小，只有0.17g左右，1克氢氧化钙加1克水充分溶解后得到的氢氧化钙溶液远小于2克，故选项说法错误。D、氯化钡溶液与硫酸反应生成硫酸钡沉淀和盐酸，1克氯化钡溶液加1克硫酸溶液充分反应后得到混合溶液的质量小于2克，故选项说法错误。5、一定条件下，在密闭容器内发生某一化学反应，测得反应前后各物质的质量如下表所示。物质甲乙丙丁反应前的质量/g3.216.80.80.1反应后的质量/gx8.43.01.0下列说法不正确的是()A．x＝8.5B．反应中生成丙与丁的质量比为3∶1C．乙一定是化合物D．丙和丁的相对分子质量之比可能为22∶9【答案】B【解析】A、x=3.2+16.8+0.8+0.11.03.08.4=8.5，该选项说法正确；B、反应中生成丙与丁的质量比为：（3.00.8）：（1.00.1）=22：9，该选项说法不正确；C、反应后乙质量减小，是反应物，甲、丙、丁反应后质量都增大，都是生成物，即乙分解生成甲、丙、丁，因此乙是化合物，该选项说法正确；D、丙和丁的相对分子质量之比可能为22：9，例如化学计量数比是1：1时，该选项说法正确。6、在密闭容器内，有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下充分反应，测得反应前后各物质的质量分数如图所示，下列说法错误的是（）A．该反应符合质量守恒定律 B．生成的甲，丙两物质的质量比为8：1 C．乙可能是该反应的催化剂 D．参加反应的丁的质量等于生成的甲和丙的质量之和【答案】B【解析】由四种物质反应前后各物质的质量分数可知，反应前后甲的质量分数增加了19%﹣17%＝2%，故甲是生成物；乙的质量分数不变，可能作该反应的催化剂，也可能没有参加反应；反应后丙的质量分数增加了41%﹣25%＝16%，故是生成物；丁的质量分数减少了48%﹣30%＝18%，丙是反应物。A、该反应属于化学变化，符合质量守恒定律，故选项说法正确。B、生成的甲、丙两物质的质量比例为2%：16%＝1：8，故选项说法错误。C、乙的质量分数不变，可能作该反应的催化剂，也可能没有参加反应，故选项说法正确。D、由质量守恒定律，参加反应的丁的质量一定等于生成甲和丙的质量，故选项说法正确。7、实验中有些变化虽然是“<”或“>”的，但仍然符合质量守恒定律，其中不符合的是（）A.铜丝的质量为mg，在火焰上灼烧后的质量为ng，则m<nB.木炭的质量为mg，在火焰上灼烧后所有灰烬的质量为ng，则m>nC.浓盐酸的质量为mg，敞口放置于空气中一段时间后质量为ng，则m>nD.氢氧化钠溶液的质量为mg，敞口放置于空气中一段时间后质量为ng，则m<n【答案】C【解析】A、铜丝在火焰上灼烧后，会与空气中的氧气化合生成CuO黑色固体，质量增加，m<n，符合质量守恒定律；B、木炭在火焰上灼烧后，会与空气中的氧气化合生成CO2气体，灰烬的质量n<m，符合质量守恒定律；C、浓盐酸具有挥发性，敞口放置于空气中一段时间后质量会减小，则m>n，没有发生化学反应，其质量变化与质量守恒定律无关；D、氢氧化钠溶液敞口放置于空气中可以吸收空气中的二氧化碳使质量增加，则m<n，符合质量守恒定律。故选：C。8、“三效催化转换器”可将汽车尾气中的有害气体转化为无毒气体，其中某个反应的微观示意图如下。从图示获得的下列信息错误的是（）A．该图示能反映质量守恒定律B．反应前后共有四种分子C．甲和丁中同种元素的化合价不同D．乙和丙中所含原子种类相同【答案】A【解析】由图示可知，该图示中反应前后原子的数目不同，不能反映质量守恒定律；由微粒的构成可知，反应前后共有四种分子；由微粒的构成可知，甲为二氧化氮，丁为氮气，同种元素为氮元素，化合价分别＋4、0，同种元素的化合价不同；由微粒的构成可知，乙和丙中都含有碳原子和氧原子，原子种类相同。1、已知：某密闭容器中，12gA加热完全分解产生B和C，其中B的质量为2g，同时C又能部分分解产生0.1gD和7.9gE，则最终该密闭容器中B和C的质量比为（）A．1∶1B．1∶2C．1∶4D．1∶5【答案】A【解析】根据质量守恒定律可知C的总质量是10g，C又能部分分解产生0.1gD和7.9gE，说明分解的C的质量是8g，剩余C的质量是2g。2、氯气和氧气一样，都是活泼的非金属单质。在一定条件下甲烷和充足的氯气反应，推测其产物是（）A．CCl4和H2B．CCl4和HClC．CH3Cl和H2D．CCl4和H2O【答案】B【解析】CH4在Cl2中充分反应生成CCl4和HCl，把CO2和H2O的O元素用Cl元素替换就可以了，O是－2价，Cl是－1价，故生成物CCl4和HCl。3、镁带在耐高温的密闭容器中(内含空气)加热，能正确反映容器内有关量随时间变化的图像是()【答案】D【解析】A、根据质量守恒定律，反应前后原子的种类不变，则图象不能为上升趋势，故选项错误。B、根据质量守恒定律，镁燃烧有新物质氧化镁生成，物质的种类发生了改变，则图象不能为不变趋势，故选项错误。C、根据质量守恒定律，反应前后原子的种类不变，则图象不能为下降趋势，故选项错误。D、根据质量守恒定律，物质总质量不变，则图象应为不变趋势，故选项正确。4、某物质W在空气中完全燃烧后的产物只有二氧化碳和水。根据以上信息，下列关于物质W组成的说法中正确的是()A．含有C、H、O三种元素B．只含C、H元素C．含有C、H元素，可能含有O元素D．含有C元素，可能含有H、O元素【答案】C【解析】某物质W在空气中完全燃烧后的产物只有二氧化碳和水，氧气是由氧元素组成的；CO2和H2O中含有碳、氧、氢三种元素，根据质量守恒定律，反应前后，元素种类不变，生成物的氧元素可能全部来自于氧气，也可能来自于氧气和该物质，则W中一定含有碳元素和氢元素，可能含有氧元素。5、在密闭容器中有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下发生反应，测得反应前后各物质的质量如下表所示，则以下判断错误的是（）物质甲乙丙丁反应前质量/g641016反应后质量/g042A.甲有64克参加反应，一定是反应物B.乙反应后质量增多，一定是生成物C.丙反应前后质量不变，一定是催化剂D.丁反应后的质量a=48克【答案】C【解析】由表中数据分析可知，反应前后甲的质量减少了64g0g=64g，故是反应物，参加反应的质量为64g；同理可以确定乙是生成物，生成的质量为42g10g=32g；丙的质量不变，可能作该反应的催化剂，也可能没有参加反应；由质量守恒定律，丁应是生成物，且生成的质量为64g32g=32g，故a的数值为32g+16g=48g。A、甲有64克参加反应，一定是反应物，故选项说法正确。B、乙反应后质量增多，一定是生成物，故选项说法正确。C、丙反应前后质量不变，可能能作该反应的催化剂，也可能没有参加反应，故选项说法错误。D、丁反应后的质量a=48克，故选项说法正确。故选：C.6、“碳循环”是自然界中重要的一类物质转化，CO2在该转化中起着非常重要的作用。如图是这种作用的具体体现之一。（1）如果A是葡萄糖（C6H12O6），它的分子中碳、氢、氧原子个数比为；（2）自然界中“碳循环”的“碳”是指（选填“单质”、“元素”、“原子”）；【答案】（1）1﹕2﹕1；（2）元素。【解析】（1）葡萄糖（C6H12O6）的分子中碳、氢、氧原子个数比6：12：6＝1﹕2﹕1。（2）自然界中“碳循环”的“碳”是指碳元素。7、我国科学家研究出碳化钼（Mo2C）负载金（Au）原子组成的高效催化体系，使水煤气中的CO和H2O在120℃下发生反应，为氢能经济的推广以及氢气纯化过程提供了新的思路，反应微观模型如图所示。回答下列问题：（1）反应微观模型中，共有种元素。（2）该反应过程中：①构成催化剂的各原子填“有”或“没有”）变化。②对H2O起吸附催化作用的物质是（填化学式）。【答案】（1）五；（2）①没有；②Mo2C。【解析】（1）由物质的组成可知，反应微观模型中，有碳、氧、氢、金、钼5种元素；（2）①由微粒的变化可知，反应过程中构成催化剂的各原子没有变化。②从图可以看出该反应中Mo2C对CO分子起吸附催化作用。8、如图所示是某同学测定化学反应前后物质质量关系的实验。(1)图甲是测定氢氧化钠与硫酸铜反应前后质量关系的装置，先按图组装好装置，然后将锥形瓶置于托盘天平上，调节天平至平衡，接下来的操作是。(2)该同学将上述实验中的现象整理成表格，图乙实验中白磷燃烧的现象①为。他对表格“②”处的项目不知如何表述，你认为该项目应该是。实验化学反应的实验现象②甲有蓝色絮状沉淀出现乙①【答案】(1)将氢氧化钠溶液滴到硫酸铜溶液中(2)产生浓厚的白烟反应前后物质的总质量之间的关系【解析】（1）组装好装置，将锥形瓶置于托盘天平上，调节天平至平衡，然后应该是氢氧化钠和硫酸铜发生反应，验证反应前天平是否平衡，所以接下来的操作是：挤压胶头滴管，使氢氧化钠溶液滴入硫酸铜溶液中；（2）（2）白磷和氧气燃烧生成五氧化二磷，实验现象为：发出白光，放出热量，产生大量白烟，表格②应该是比较天平是否平衡，所以实验化学反应的实验现象②天平是否平衡甲有蓝色絮状沉淀出现乙发出白光，放出热量，产生大量白烟9、物质发生化学变化的前后，总质量是否发生改变？是增加、减小还是不变？小刘、小李按下面的步骤进行探究：（1）提出假设：物质发生化学变化前后总质量不变。（2）设计并进行实验：小刘设计的实验装置和选用药品如