例談質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用

黃惠芳

【摘? ? 要】質(zhì)量守恒定律是初中化學(xué)唯一一個(gè)定律，其概念為：在化學(xué)反應(yīng)里，參加反應(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。所有化學(xué)反應(yīng)都遵循這一定律，所以該課起到承上啟下的作用，繼學(xué)生學(xué)習(xí)了分子、原子、元素符號(hào)、化學(xué)式的初步知識(shí)，對(duì)化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)發(fā)生了質(zhì)的變化有了一定的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，過(guò)渡到量方面的變化來(lái)研究化學(xué)反應(yīng)的客觀規(guī)律，是學(xué)習(xí)化學(xué)方程式書(shū)寫(xiě)、有關(guān)化學(xué)方程式計(jì)算的理論基礎(chǔ)。在實(shí)際解題時(shí)，要熟練應(yīng)用該定律，就必須深刻、透徹地理解其含義，抓住“五個(gè)不變，二個(gè)改變，一個(gè)可能變”的規(guī)律。下面結(jié)合筆者的教學(xué)實(shí)際，談?wù)剬?duì)質(zhì)量守恒定律的一些認(rèn)識(shí)和看法。

【關(guān)鍵詞】質(zhì)量守恒定律? 應(yīng)用? 教學(xué)探索

中圖分類號(hào)：G4? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2021.03.063

在引入質(zhì)量守恒定律時(shí)，筆者先演示了書(shū)本實(shí)驗(yàn)4—9，再補(bǔ)充了紅磷在密閉容器中燃燒的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)比較反應(yīng)前后，天平仍然處于平衡狀態(tài)，順理成章得出了質(zhì)量守恒定律的概念。但在練習(xí)過(guò)程中出現(xiàn)了很多問(wèn)題。

案例：下列能用質(zhì)量守恒定律解釋的現(xiàn)象是（? ? ? ）

A.高錳酸鉀受熱后，固體質(zhì)量減少了。

B.5g蔗糖溶于95g水，總質(zhì)量為100g。

C.潮濕的衣服在陽(yáng)光下晾干了。

D.100mL水與100mL酒精混合后總體積小于200mL。

有些學(xué)生不假思索，馬上回答是B。這時(shí)，教師必須引導(dǎo)他們重新審視、理解該定律，強(qiáng)調(diào)它的適用范圍“在化學(xué)反應(yīng)里”，使學(xué)生走出了誤區(qū)，重新認(rèn)識(shí)該定義，于是答案選擇A。這道題激發(fā)了學(xué)生的好奇心，也為后面講質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用作了鋪墊。這個(gè)時(shí)候，教師順勢(shì)引導(dǎo)學(xué)生思考：為什么參加反應(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？從而歸納出“五個(gè)不變，二個(gè)改變，一個(gè)可能變”的規(guī)律。問(wèn)題的關(guān)鍵又來(lái)了，怎樣應(yīng)用質(zhì)量守恒定律進(jìn)行解題呢？下面來(lái)談?wù)勊膽?yīng)用。

一、解釋化學(xué)反應(yīng)中“增重”或“減輕”的現(xiàn)象

例1：鎂在空氣中燃燒，生成物的質(zhì)量比原質(zhì)量增加了。

例2：石灰石與稀鹽酸反應(yīng)，稱量反應(yīng)前后質(zhì)量減少了。

為什么鎂燃燒后產(chǎn)物質(zhì)量增多了？而石灰石與稀鹽酸反應(yīng)后，質(zhì)量卻減少了？根據(jù)質(zhì)量守恒定律，參加反應(yīng)鎂的質(zhì)量與氧氣的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成氧化鎂的質(zhì)量，而題目只是比較反應(yīng)前后固體的質(zhì)量，沒(méi)有包含氧氣，所以反應(yīng)后的質(zhì)量增大了，增大的值也就是參加反應(yīng)的氧氣的質(zhì)量。同理，石灰石與稀鹽酸反應(yīng)，生成二氧化碳?xì)怏w，二氧化碳?xì)怏w逸散到空氣中去了，所以反應(yīng)后容器里的物質(zhì)的質(zhì)量當(dāng)然減少了，減少的量就是生成的二氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量。這也再次鞏固了質(zhì)量守恒定律適用于“一切化學(xué)反應(yīng)”，不論反應(yīng)后質(zhì)量是增加了、減少了還是不變，只要是化學(xué)反應(yīng)，都符合質(zhì)量守恒。

這些例子讓我們進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，一是在探究質(zhì)量守恒定律時(shí)，有氣體參加或有氣體生成的反應(yīng)必須在密閉容器里進(jìn)行;二是容器里物質(zhì)增加或減少的部分，就是參加或生成的氣體質(zhì)量，為今后有關(guān)化學(xué)方程式的計(jì)算打下基礎(chǔ)、埋下伏筆。

二、推斷物質(zhì)的組成

例3：某化合物在某容器中密封加熱，完全分解后生成氨氣（NH3）、水和二氧化碳，則該物質(zhì)是由________________組成。

學(xué)生認(rèn)為生成什么就該由什么組成，回答是由NH3、H2O和CO2組成，卻忘掉了“物質(zhì)是由元素組成的，在化學(xué)反應(yīng)前后，元素的種類不變”。所以根據(jù)生成物就知道是由N、H、O、C元素組成的。

例4：某學(xué)習(xí)小組取一定質(zhì)量的某有機(jī)物在足量的氧氣中充分燃燒，只得到二氧化碳和水，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，推斷該有機(jī)物的組成（? ? ?）。

A.只含有C、H兩種元素。

B.一定含有C、H兩種元素，可能含有O元素。

C.含有C、H、O三種元素。

D.一定含有C、O兩種元素，可能含有H元素。

一看到題目，很多學(xué)生馬上選B，胡套亂猜。究其原因是沒(méi)有弄清反應(yīng)前后到底有哪些元素，生成物有C、H、O三種元素，而反應(yīng)物已有O元素。因此可推斷出答案B。

三、推斷反應(yīng)物或生成物的化學(xué)式

化學(xué)反應(yīng)前后，原子的種類不變，原子的數(shù)目沒(méi)有增減，是解決這類題的關(guān)鍵。

例5：根據(jù)反應(yīng)3AB+C2B3? ? 2C+3X，判斷X的化學(xué)式（? ? ?）。

A.A2B3? ? ? ? ? B.A3B2? ? ? ? ? C.AB2? ? ? ? ? D.A2B

反應(yīng)物有A、B、C原子，個(gè)數(shù)分別為3、6、2，生成物已知C有2個(gè)，則3X有3個(gè)A，6個(gè)B，所以X為AB2，答案選C。

四、運(yùn)用質(zhì)量守恒定律進(jìn)行有關(guān)計(jì)算

應(yīng)當(dāng)注意的是，理解質(zhì)量守恒定律中“參加”“生成”的真實(shí)意義，“參加”就是反應(yīng)后減少的部分質(zhì)量，“生成”就是反應(yīng)后增加的部分質(zhì)量。

例6：將25g甲、5g乙和10g丙混合物加熱發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)分析知，反應(yīng)后的混合物中含有10g甲和21g丙，還含有一種新物質(zhì)丁，則丁的質(zhì)量為_(kāi)______。

甲在反應(yīng)前后由25g變成了10g，說(shuō)明甲是反應(yīng)物，有15g參加了反應(yīng);反應(yīng)后的混合物中沒(méi)有乙，說(shuō)明5g乙完全反應(yīng);丙由10g變成21g，說(shuō)明生成了11g丙。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，生成丁的質(zhì)量=參加反應(yīng)的甲和乙的質(zhì)量總和減去生成丙的質(zhì)量，即15g+5g-11g=9g。

例7：ag木炭在bg氧氣中燃燒，生成二氧化碳的質(zhì)量（? ? ）

A.大于（a+b）g? ? ? ? ? ? ? ? ? B.小于（a+b）g

C.等于（a+b）g? ? ? ? ? ? ? ? ? D.小于或等于（a+b）g

很多粗心的學(xué)生馬上就會(huì)選擇B。這里沒(méi)有說(shuō)明木炭ag與氧氣bg是否恰好完全反應(yīng)，所以解題時(shí)必須考慮兩種情況，一是恰好完全反應(yīng)時(shí)，等于（a+b）g;二是有一種物質(zhì)過(guò)量了，就小于（a+b）g。

總之，巧妙應(yīng)用質(zhì)量守恒定律，對(duì)初中化學(xué)很多類型題目的計(jì)算和推斷可達(dá)到化繁為簡(jiǎn)、化難為易的目的，對(duì)初中化學(xué)的學(xué)習(xí)具有十分重要的意義。