文學與化學

2021-07-05 01:58

質量守恒定律

知識點一：質量守恒定律

1．內容

參加化學反應的各物質的質量總和，等于反應后生成的各物質的質量總和，這個規(guī)律叫做質量守恒定律。

易錯警示

（1）質量守恒定律應用于化學變化，不能應用于物理變化。

（2）質量守恒定律說的是“質量守恒”而不是其他方面的守恒。

（3）化學反應中，各反應物之間要按一定的質量比相互作用，因此參加反應的各物質的質量總和不是任意比例的反應物質量的簡單加和。

（4）不參加反應的物質質量及不是生成物的物質質量不能計入“總和”中。

2．利用原子、分子知識解釋質量守恒的原因

（1）化學反應的實質

化學反應的過程，就是參加反應的各物質（反應物）的原子重新組合而生成其他物質（生成物）的過程。由分子構成的物質在化學反應中的變化過程可表示為：

3．質量守恒定律的應用

（1）推斷某反應物、生成物的組成元素(依據：化學反應前后元素種類和質量不變)。

（2）推斷化學方程式中的未知化學式及化學式前系數(依據：化學反應前后元素種類、原子數目不變)。

（3）解釋化學變化中的質量變化、密閉容器中化學反應的相關數據問題(依據：化學反應前后反應物和生成物的總質量不變)。

（4）利用質量守恒定律進行簡單的計算(依據：化學反應前后反應物和生成物的總質量不變)。

知識點二、質量守恒定律的實驗探究

1．驗證質量守恒定律的實驗方案

實驗方案三：稀鹽酸與碳酸鈉固體反應前后質量的測定

實驗裝置：

實驗原理：2HCl＋Na₂CO₃===2NaCl＋H₂O＋CO₂↑

實驗現象：有氣泡產生，固體不斷減少，天平不平衡。(不能用來驗證質量守恒定律)

分析：由于生成的二氧化碳氣體逸散到空氣中，造成左邊質量減少，天平指針偏向右邊。

實驗方案四：鎂帶燃燒前后質量的測定

實驗裝置：

實驗原理：

實驗現象：發(fā)出耀眼的白光，生成一種白色固體，天平不平衡。

2．實驗總結：

質量守恒定律適用于化學變化，不適用于物理變化；所選的化學反應，現象要明顯，若利用有氣體參加或生成的反應來進行實驗，反應必須在密閉容器中進行。

（1）質量守恒定律的適用范圍是化學變化，不是物理變化。

（2）在具體運用質量守恒定律進行解釋或計算時，一定要將所有參加反應或生成的物質都考慮進去，氣體或沉淀都不能遺漏。

（3）這一定律守恒的對象是質量，只適用于“質量”守恒，而體積、密度、分子數等則不包括在內。這些內容有可能守恒，也有可能不守恒。

解答這類題目，要理解和熟記質量守恒定律及其應用，以及與之相關的知識。根據所給的問題情景或圖表信息等，結合所學的相關知識和技能，以及自己的生產或生活經驗，細致地分析題意（或圖表信息）等各種信息資源，并細心地探究、推理后，按照題目要求進行認真地選擇或解答。同時還要注意以下幾點：

1、對于質量守恒定律的理解，要抓住概念中的“參加”、“化學反應”、“質量”、“總和”這樣四個關鍵詞。由此可知：

（1）沒有參加反應的物質的質量不能計算在內；

（2）質量守恒定律的使用范圍是使用于所有的化學反應（即化學變化），而對物理變化無效；

（3）質量守恒定律是指質量守恒，而非體積守恒等；

（4）質量守恒定律是指各物質的質量總和相等，而非某物質的質量。

2、對于定律成立的原因，可以從化學反應的實質上來推斷（即“三不變”造成的）。

3、對于定律的應用，一定要抓住它的含義（即“六不變”），細心地進行套用。

1、質量守恒定律的應用對象是化學變化，對于物理變化，不能用質量守恒定律解釋。質量守恒定律只適用于質量守恒，而不是體積守恒，也不是分子總數守恒。

2、質量守恒定律強調的是“參加反應的”和“反應生成的”，對于未參加反應的物質不關注。

3、如有氣態(tài)物質參加在敞口裝置中進行，則空氣中沒有參加反應的氣體進入裝置中，影響測量的結果。反應中若生成氣體在敞口裝置中進行，則氣體會逸出裝置，影響測量的結果。兩種情況均無法通過實驗驗證化學反應遵循質量守恒定律。但不代表反應不遵循質量守恒定律。

例題：

1．化學反應前后，下列各項一定不變的是（　?。?/span>

①原子種類；②原子數目；③分子數目；④元素的化合價；⑤元素質量；⑥物質的總質量

A. ①②⑤⑥ B. ①②⑥

C. ①②③⑤⑥ D. ①②④⑤⑥

2. 下列實驗能夠直接用于驗證質量守恒定律的是（　?。?/span>

3.在一密閉容器中加入a、b、c、d四種物質，測得反應前后各物質的質量如下表。

下列說法正確的是（　　）

A.x等于90

B.b可能是單質

C.c一定是催化劑

D.參加反應的a與d的質量比為7：8

4.兩種單質X₂、Y₂發(fā)生反應的微觀示意圖如下，相同球代表相同原子。下列說法正確的是（ ）

A.X原子、Y原子在化學變化中是可分的

B.X₂分子與Y₂分子在化學變化中是不可分的

C.完全反應時，X₂與Y₂的化學計量數之比為3：2

D.每1個Y原子與3個X原子構成1個生成物分子

5.（2020江蘇揚州）潛艇供氧的一種反應原理為2X＋2CO₂＝2Na₂CO₃＋O₂，其中X的化學式是（ ）

A.Na B.Na₂O C.Na₂O₂ D.NaOH

6.甲、乙、丙、丁四種物質在一定的條件下反應，測得反應前后各物質的質量分數如圖所示，則有關說法中正確的是（ ）

A.該反應為分解反應 B.甲可能是單質

C.丙、丁兩物質變化的質量比為9：10 D.乙一定是這個反應的催化劑

7.一定條件下，甲、乙、丙、丁四種物質在密閉容器中反應，測得反應前后各物質的質量分數如圖所示，密閉容器中發(fā)生的反應基本類型是（ ）

A.化合反應 B.分解反應 C.置換反應 D.復分解反應

8．某有機物6.0g在空氣中完全燃燒，共得到17.6 g二氧化碳和10.8g水，則該化合物的組成元素是（ ）

A.一定只含有碳元素

B.一定只含有碳、氫兩種元素

C.一定含有碳、氫、氧三種元素

D.一定含有碳、氫元素，可能含有氧元素

9.質量守恒定律是一條重要規(guī)律，請利用該規(guī)律的相關知識回答下列問題。

(1)化學反應前后肯定沒有變化的是___(填字母序號)。

①原子數目②分子數目③元素種類④物質種類⑤原子種類⑥物質的總質量

A.①④⑥ B. ①③⑤⑥

C.①②⑥ D. ②③⑤

(2)鎂條在空氣中完全燃燒后生成氧化鎂(只考慮氧氣參加反應，下同)，化學方程式為___________________，若固體質量變化用圖1表示，則m₂與m₁之差表示______________的質量。

(3)實驗過程中，鎂條點燃后實驗現象如圖2所示，鎂條完全燃燒后，稱量得知石棉網上留下固體質量反而比反應前鎂條還輕，其原因可能是_______________________。

1．

【答案】A

【解析】化學反應前后原子種類、數目不變，元素種類、質量不變，物質總質量不變，分子數目可能改變，元素化合價可能改變，故選A。

故選A。

2.

【答案】C

A、鎂條在空氣中燃燒，反應后固體質量會明顯增大，因為有氧氣參加，故不能直接驗證質量守恒定律；
B、過氧化氫溶液在二氧化錳做催化劑的條件下反應生成氧氣，生成的氧氣逸出，故不能驗證質量守恒定律；
C、鐵和硫酸銅反應生成銅和硫酸亞鐵，沒有物質跑出，反應前后容器中物質的總質量不變，故能直接驗證質量守恒定律；
D、稀鹽酸和碳酸鈉反應生成二氧化碳氣體逸出，反應后燒杯中的物質質量減少，故不能直接驗證質量守恒定律．故選C．

3.

【答案】D

【解析】根據質量守恒定律，在化學反應中，參加化學反應的各物質的質量總和，等于反應后生成各物質的質量總和。x=40+40+32+10-12-10=100；故a、d為反應物，b為生成物，該反應為化合反應。c的質量不變，可能為催化劑。A、x=100，錯誤；B、b由a、d中的元素組成，故b為化合物，錯誤；C、c的質量不變，可能為催化劑，錯誤；D、參加反應的a與d的質量比為（40-12）：32=7：8，正確。故選D。

4.

【答案】D

【解析】A、在化學反應中，原子不可再分，不符合題意；

B、由圖可知，X₂分子與Y₂分子在化學變化中分為X原子和Y原子，X原子和Y原子又重新組合成新的分子，不符合題意；

C、由圖可知，1個Y₂分子未參與反應，故完全反應時，X₂與Y₂的化學計量數之比為3：1，不符合題意；

D、由圖可知，每1個Y原子與3個X原子構成1個生成物分子，符合題意。

故選D。

【方法技巧】本題是微觀模型考查題，認真閱讀分析圖示，看懂每個圖形表示的含義結合化合反應的定義及化學反應的實質是解決此題目的關鍵。

5.

【答案】C

【解析】根據反應前后原子的種類、數目均不變，反應前碳原子個數為2，氧原子個數為4；反應后鈉原子個數為4，碳原子個數為2，氧原子個數為8，由于X前的化學計量數是2，則X的化學式是Na₂O₂，故選C

6.

【答案】B

【解析】甲的質量分數減小，甲為反應物，乙的質量分數不變，乙可能是催化劑，也可能沒參加反應，丙的質量分數增加，丙為生成物，丁的質量分數減小，丁為反應物。

A、甲的質量分數減小，甲為反應物，乙的質量分數不變，乙可能是催化劑，也可能沒參加反應，丙的質量分數增加，丙為生成物，丁的質量分數減小，丁為反應物，則反應為甲和丁生成丙，符合多變一，反應為化合反應，故A不正確；

B、甲的質量分數減小，甲為反應物，則甲可能是單質，故B正確；

C、丙、丁兩物質變化的質量比為9%：8%=9:8，故C不正確；

D、乙的質量分數不變，乙可能是催化劑，也可能沒參加反應，故D不正確。故選B。

7.

【答案】A

【解析】由四種物質反應前后各物質的質量分數可知：反應后甲的質量分數減少了48%-12%=36%，甲是反應物；反應后乙的質量分數為1-12%-70%-10%=8%，反應后乙的質量分數減少了32%-8%=24%，乙是反應物；反應后丙的質量分數增加了70%-10%=60%，丙是生成物；丁的質量分數不變，可能作該反應的催化劑，也可能沒有參加反應；該反應的反應物為甲和乙，生成物是丙，符合“多變一”的特征，屬于化合反應。故選A。

8．

【答案】B

【解析】該有機物燃燒后生成的二氧化碳中碳元素的質量為17.6×（12/44）＝4.8 g，生成的水中氫元素的質量為10.8 g×（2/18）＝1.2 g，兩種元素的總質量為4.8 g＋1.2 g＝6.0 g，恰好與燃燒的有機物的質量相等，根據質量守恒定律，該有機物中不含氧元素，即該有機物只含碳元素和氫元素。

故選B。

9.

【答案】（1）B
（2）

參加反應的氧氣（3）部分生成物擴散到空氣中

【解析】(1)化學反應前后原子數目均不變，原子種類不變，元素種類不變，物質的總質量不變；反應前后分子數目可能改變，物質種類一定改變，故選B。(2)鎂條燃燒是鎂和氧氣反應生成氧化鎂，化學方程式為

根據質量守恒定律，反應后生成氧化鎂的質量等于參加反應的固體鎂和氧氣的質量和，若固體質量變化用圖1表示，則m₂與m₁之差表示參加反應的氧氣的質量。(3)通過觀察可知，鎂條燃燒時，產生大量白煙，說明一部分生成的氧化鎂擴散到了空氣中，因此導致石棉網上留下固體質量反而比反應前鎂條還輕。