對質量守恒定律的理解與應用

一、質量守恒定律的理解

1．概念：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，這個規律叫做質量守恒定律.

2．“六個一定不變”

(1)宏觀：元素的種類不變；元素的質量不變；反應物和生成物的總質量不變.

(2)微觀：原子的種類不變；原子的數目不變；原子的質量不變.

3.“兩個一定改變”

物質的種類一定改變；構成原物質的粒子一定改變.

4.“一個可能改變”

分子總數可能改變.

5.“四個注意點”

(1)強調“化學變化”

質量守恒定律的應用范圍是化學變化，不包括物理變化.

(2)強調“質量守恒”

質量守恒定律指的是“質量守恒”，不包括其他方面的守恒，如“體積守恒”、“重量守恒”等.

(3)強調“參加化學反應”

質量守恒定律指的是參加反應的各物質的質量總和，不包括其中的過量部分.這是理解質量守恒定律的關鍵.

(4)強調“質量總和”

質量守恒定律是指化學反應中消耗的反應物的質量總和等于生成的新物質的質量總和.

二、質量守恒定律的應用

1.確定物質的組成

【例1】 (2007年山東濰坊)燃燒法是測定有機物組成的常用方法.某學習小組取一定質量的某有機物在足量氧氣中充分燃燒只得到二氧化碳和水.根據質量守恒定律判斷該有機物的組成正確的是（）.

A．只含有C、H兩種元素

B．含有C、H、O三種元素

C．一定含有C、H兩種元素，可能含有O元素

D．一定含有C、O兩種元素，可能含有H元素

解析：解題時主要依據“元素的種類不變”，進行分析和判斷.

答案：C.

2.推斷物質的化學式

【例2】 (2007年沈陽)在食鹽中加入KIO₃有益于防治地方性甲狀腺腫大.檢驗食鹽中是否含有碘酸鉀，可利用化學反應：5X+KIO₃+3H₂SO₄=3K₂SO₄+3I₂+3H₂O，其中X的化學式為（）.

A.HIB.KIC.I2O5D.HIO3

解析：解題的關鍵是依據“原子的三不變”來進行分析和判斷，計算反應前后各種原子總數，可推出X的化學式為KI.

答案：B.

3.判斷化學反應類型

【例3】 (2007年蘭州)在一密閉容器中有A、B、C、D四種物質，一定條件下使之反應，一段時間后，測得反應前后各物質的質量如下表所示.則該密閉容器中發生的化學反應類型為（）.

A.化合反應B.置換反應

C.分解反應D.復分解反應

解析：解題時依據“參加反應的反應物的總質量與生成物的總質量不變”來進行分析和推理，反應后D的質量為（3g+3g+50g+2g)-(6.2g+11.7g+18.4g)=21.7g，

對照反應前后，C的質量減少而A、B、C的質量都增加，可用表達式表示為：CA+B+D.

答案：C.

4.確定物質的化學計量數之比

【例4】 (2007年天津)在一個密閉容器中有X、Y、Z、Q四種物質，一定條件下充分反應，測得反應前后各物質的質量如下表所示：

已知X和Q兩種物質的相對分子質量均為M.下列推理中正確的是（）.

A.反應后物質Z的質量為9g

B.反應中物質Y與Q發生改變的質量之比為1∶1

C.反應生成Y的質量為11g

D.該反應的化學方程式中，物質X與Q的化學計量數之比為2∶3

解析：解題的關鍵在于“參加反應的反應物的總質量和生成物的總質量相等”，反應后Z的質量為（8g+10g+1g+21g）-（0g+21g+9g）=10g，則X、Y、Z、Q四種物質的變化量分別為8g、11g、9g、12g，又X、Q的相對分子質量均為M，根據計算可求得X、Q的化學計量數之比為2∶3.

答案：C、D.

5.根據化學方程式進行計算

【例5】 (2007年黑龍江)在A+B=C+D的反應中，7gA和5gB恰好完全反應，生成8gC和若干克D.若要得到20gD，則參加反應的B物質的質量為__________g.

解析：解題的關鍵在于“參加反應的反應物的總質量和生成物的總質量相等”，反應后生成的D的質量為7g+5g-8g=4g，則物質B、D的質量比為5∶4，代入化學方程式中可計算出參加反應的B物質的質量為25g.

答案：25.

6.有關質量守恒定律的實驗探究

【例6】 (2007年昆明)在“質量守恒定律”的課堂教學中，老師引導同學們進行“化學反應中，反應物與生成物的質量關系”的實驗探索.下圖實驗裝置和選用藥品均為教材圖示，現分別以A、B、C、D表示如下：

A、B、C、D四個實驗分別由甲、乙、丙、丁四個組的同學來完成，他們都進行了規范的操作，準確的稱量和細致的觀察.

（1）A實驗：白磷剛引燃，立即將錐形瓶放到天平上稱量，天平不平衡.結論是：質量不守恒.

待錐形瓶冷卻后，重新放到托盤天平上稱量，天平平衡.結論是：質量守恒.

你認為結論正確的是__________________（填“前一種”或“后一種”），而導致另一種結論錯誤的原因是________________.

（2）丙組同學認為C實驗說明了質量守恒.請你從原子的角度說明為什么？______________；乙、丁兩組同學得到的錯誤結論是“實驗B、D均說明質量不守恒”.老師引導同學們分析了B、D兩個實驗反應前后天平不平衡的原因.你認為B實驗天平不平衡的原因是__________； D實驗天平不平衡的原因是________________.

（3）如果A裝置中只是將藥品改為少量的鋅和稀硫酸，反應前后天平仍不平衡，原因是______________，結論是：參加反應的鋅和硫酸的質量總和一定______________（填“等于”或“不等于”）生成的硫酸鋅和氫氣的質量總和.

解析：本題綜合考查學生對探究質量守恒定律實驗設計的分析和判斷能力以及對結論的正確分析和應對能力.應考慮到以下幾點：（1）設計實驗時，生成物中有氣體或反應物中有氣體的實驗必須在密閉的裝置中進行；（2）設計實驗時，即使裝置是密閉的，也要考慮到其他因素如浮力等.

答案：（1）后一種；白磷燃燒放出的熱量使氣體受熱膨脹，小氣球脹大產生浮力，使得天平不平衡.（2）因為反應前后原子的種類沒有改變，數目沒有增減，原子的質量也沒有改變；B實驗是因為反應后生成的CO2向空氣中逸出，使得天平不平衡；D實驗是因為鎂條燃燒消耗空氣中的氧氣，使得天平不平衡.（3）鋅和稀硫酸反應后生成的氫氣使小氣球脹大，產生一定的浮力，使得天平不平衡；等于.