關(guān)于質(zhì)量守恒定律理解和應(yīng)用的一些“小Case”

鐘華

【摘要】 不矜細(xì)行，終累大德，小問題預(yù)見大智慧，本文從學(xué)生對(duì)質(zhì)量守恒定律內(nèi)容的理解和應(yīng)用出現(xiàn)的問題出發(fā)，解決學(xué)生在細(xì)節(jié)的把握上常出現(xiàn)的“小Case”，從而幫助學(xué)生學(xué)習(xí)博大而精深的質(zhì)量守恒定律，引領(lǐng)學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)的認(rèn)識(shí)開始從“質(zhì)”到“量”的過渡。

【關(guān)鍵詞】 質(zhì)量守恒定律 “不守恒”現(xiàn)象 守恒實(shí)質(zhì) 應(yīng)用

【中圖分類號(hào)】 G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】 A 【文章編號(hào)】 1992-7711（2016）04-010-01

一、明確質(zhì)量守恒定律的內(nèi)容

參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和，等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和，這個(gè)規(guī)律叫做質(zhì)量守恒定律。它是自然界普遍存在的基本定律之一 。定律內(nèi)容讓學(xué)生記住比較容易，但要真正理解還有很難，同時(shí)質(zhì)量守恒定律還蘊(yùn)含著深刻的哲學(xué)思想，正如恩格斯在《自然辯證法》的導(dǎo)言中最后一段話表述了這樣一種哲學(xué)信仰：“物質(zhì)雖然在某個(gè)時(shí)候一定以鐵的必然性毀滅，……，而在另外的某個(gè)地方和某個(gè)時(shí)候一定又以同樣的鐵的必然性把它重新產(chǎn)生出來。”所以質(zhì)量守恒定律又叫物質(zhì)不滅定律。

二、理解質(zhì)量守恒定律時(shí)應(yīng)注意的問題

1. 質(zhì)量守恒定律的適用范圍：適用于一切化學(xué)變化，而不包括物理變化。學(xué)生在解決具體問題時(shí)，比如判斷某個(gè)現(xiàn)象是否符合質(zhì)量守恒定律，只需要判斷該變化是否是化學(xué)變化，只要是化學(xué)變化，一定符合質(zhì)量守恒定律。

2. 理解“參加反應(yīng)”的涵義： 對(duì)于反應(yīng)物來說，一定要強(qiáng)調(diào)指“參加反應(yīng)”的物質(zhì)，而不是各物質(zhì)質(zhì)量的簡(jiǎn)單相加，一定不要把沒有參加反應(yīng)的物質(zhì)（催化劑或反應(yīng)剩余的物質(zhì)）質(zhì)量計(jì)算在反應(yīng)前的物質(zhì)的質(zhì)量總和中。

3. 理解“反應(yīng)生成”的涵義： 對(duì)于化學(xué)反應(yīng)后物質(zhì)來說，一定要強(qiáng)調(diào)是指“反應(yīng)后生成”的物質(zhì)，原來就有的物質(zhì)的質(zhì)量不能計(jì)算在生成物的質(zhì)量總和中。

4. 理解各物質(zhì)質(zhì)量總和： 各物質(zhì)的質(zhì)量總和，包括氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)的物質(zhì)，不能漏掉任何一種反應(yīng)物或生成物的質(zhì)量，比如碳酸鈉和稀鹽酸反應(yīng)有氣體放出，如果實(shí)驗(yàn)在敞口容器中進(jìn)行，稱量反應(yīng)前各物質(zhì)質(zhì)量和反應(yīng)后剩余物質(zhì)的質(zhì)量，會(huì)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)后剩余物質(zhì)量減輕，在學(xué)生的認(rèn)識(shí)中就會(huì)出現(xiàn)“不守恒”的現(xiàn)象。實(shí)際上這個(gè)化學(xué)變化是符合質(zhì)量守恒定律的，只是因?yàn)樵诔谌萜鲗?shí)驗(yàn)（圖1），氣體逸散，質(zhì)量未被稱量，如果改進(jìn)實(shí)驗(yàn)在密閉容器（圖2）中進(jìn)行，稱量到氣體的質(zhì)量，反應(yīng)前后質(zhì)量總和仍相等；同樣，白磷燃燒的實(shí)驗(yàn)仍需要在密閉容器（圖3）中進(jìn)行。若選擇有氣體參加或有氣體生成的化學(xué)反應(yīng)來證明質(zhì)量守恒定律，則反應(yīng)一定要在密閉容器內(nèi)進(jìn)行。這樣才能稱量到各物質(zhì)質(zhì)量的總和，

5. 定律強(qiáng)調(diào)的是質(zhì)量守恒：質(zhì)量守恒定律強(qiáng)調(diào)的是質(zhì)量守恒而不包括其它方面（ 如： 體積或其它物理量） 的守恒.如100mL水和100mL酒精混合，體積小于200mL，應(yīng)用分子之間有間隔解釋。

6. 微觀角度理解質(zhì)量守恒定律： 化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是分子分成原子，原子重新組合成新分子，也就是說，在一切化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)前后原子不變，有關(guān)原子的種類、原子的數(shù)目、原子的質(zhì)量都沒有變化；而元素是一類原子的總稱，所以元素的種類、元素的質(zhì)量不變；而物質(zhì)又由元素組成，所以參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后的各物質(zhì)的質(zhì)量總和（圖4）——即質(zhì)量守恒定律。

三、質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用

1. 推斷物質(zhì)的化學(xué)式

（2014.重慶）蓄電池白天充電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為：2PbSO4 +2H2O= Pb +X +2H2SO4，則X的化學(xué)式為（ ） 。

解析： 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前后各原子的數(shù)目相等，可知，反應(yīng)物中鉛、硫、氫、氧原子的個(gè)數(shù)依次為2、2、4、10，而生成物中鉛、硫、氧、氫原子的個(gè)數(shù)為1、2、4、8，相對(duì)比生成物比反應(yīng)物少了，所以缺少的1 個(gè)鉛原子2個(gè)氧原子必在 X 中，即X 的化學(xué)式為PbO2 .

2. 運(yùn)用質(zhì)量守恒定律解答“不守恒”現(xiàn)象

（1）高錳酸鉀受熱分解后，剩余固體的質(zhì)量比原反應(yīng)物的質(zhì)量減小，不符合質(zhì)量守恒定律，是否正確？

解析：根據(jù)質(zhì)量守恒定律：參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)質(zhì)量的總和等于反應(yīng)生成的各物質(zhì)質(zhì)量總和，質(zhì)量守恒定律適合所有的化學(xué)反應(yīng)，有些反應(yīng)表面上不符合質(zhì)量守恒定律，那是忽略了某些氣體反應(yīng)物或生成物的質(zhì)量。高錳酸鉀受熱分解后的產(chǎn)物是錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，所以由質(zhì)量守恒定律可知高錳酸鉀的質(zhì)量等于錳酸鉀、二氧化錳、氧氣的質(zhì)量之和，反應(yīng)中氧氣逸散到空氣中，所以反應(yīng)剩余的質(zhì)量比原反應(yīng)物的質(zhì)量小。所以該說法是錯(cuò)的。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 許林.質(zhì)量守恒定律中的哲學(xué)意蘊(yùn).化學(xué)教與學(xué)，2012（04）.

[2] 馬亞樓.質(zhì)量守恒定律的理解與應(yīng)用.數(shù)理化學(xué)習(xí)，2014（06）.