九年級化學(xué)（人教版）上冊學(xué)案：5.1.1 質(zhì)量守恒定律和質(zhì)量守恒定律探究

5.1.1質(zhì)量守恒定律和質(zhì)量守恒定律探究考點精講質(zhì)量守恒定律1.反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系的探究方案一：紅磷燃燒前后質(zhì)量的測定①裝置及反應(yīng)原理4P+5O2eq\o\ac(\s\up7(點燃),\o(===，====))2P2O5②實驗步驟：在底部鋪有細(xì)沙的錐形瓶中，放入一小堆干燥的紅磷。在錐形瓶口的橡膠塞上安裝一根玻璃管，在其上端系牢一個小氣球，并使玻璃管下端能與紅磷接蝕。將錐形瓶和玻璃管放在托盤天平上用砝碼平衡，記錄所稱的質(zhì)量m1。然后，取下錐形瓶，將橡膠塞上的玻璃管放剄酒精燈火焰上灼燒至紅熱后，迅速用橡膠塞將錐形瓶塞緊，并將紅磷引燃。待錐形瓶冷卻后，重新放到托盤天平上，記錄所稱的質(zhì)量m2。③實驗現(xiàn)象：紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，發(fā)光、放熱，開始?xì)馇蛎洿?，冷卻后變??；反應(yīng)前后天平指針位置不變（m1=m2）。④分析和結(jié)論：實驗中，紅磷和氧氣反應(yīng)生成了五氧化二磷，參加反應(yīng)的紅磷和氧氣的總質(zhì)量等于反應(yīng)生成的五氧化二磷的質(zhì)量。方案二：鐵釘與硫酸銅溶液反應(yīng)前后質(zhì)量的測定①裝置及反應(yīng)原理Fe（鐵）+CuSO4（硫酸銅）=FeSO4（硫酸亞鐵）+Cu（銅）②實驗步驟：在錐形瓶中加入適量稀硫酸銅溶液，塞好橡膠塞。將幾根鐵釘用砂紙打磨干凈，將盛有硫酸銅溶液的錐形瓶和鐵釘一起放在托盤天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量m1。將鐵釘浸到硫酸銅溶液中，觀察實驗現(xiàn)象。待反應(yīng)一段時問后溶液顏色改變時，將盛有硫酸銅溶液和鐵釘?shù)腻F形瓶放在托盤天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量m2。比較反應(yīng)前后的質(zhì)量。③實驗現(xiàn)象：鐵釘表面覆蓋了一層紅色物質(zhì)，溶液顏色由藍(lán)色逐漸變?yōu)闇\綠色；天平在反應(yīng)前后保平衡（m1=m2）。④分析和結(jié)論：實驗中，鐵和硫酸銅溶液反應(yīng)生成了銅和硫酸亞鐵溶液，參加化學(xué)反應(yīng)的鐵和硫酸銅溶液的質(zhì)量總和等于反應(yīng)生成的鐵和硫酸亞鐵溶液的質(zhì)量總和。2.質(zhì)量守恒定律內(nèi)容大量實驗證明，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。這個規(guī)律就叫做質(zhì)量守恒定律。概念解讀：①只適用于化學(xué)變化，不能用于物理變化。②質(zhì)量守恒定律指的是“質(zhì)量守恒”，不包括其他方面的守恒。如氣體之間的反應(yīng)，其反應(yīng)前后，氣體體積可能發(fā)生變化，不能用質(zhì)量守恒定律解釋。③質(zhì)量守恒定律強(qiáng)調(diào)“參加反應(yīng)”的各物質(zhì)，沒有參加反應(yīng)的物質(zhì)不能計算。④“質(zhì)量總和”包括生成的固體、液體、氣體的物質(zhì)質(zhì)量總和。3.驗證質(zhì)量守恒定律的實驗實驗一：鹽酸與碳酸鈉粉末反應(yīng)前后質(zhì)量的測定①裝置及反應(yīng)原理Na2CO3（碳酸鈉）+2HCl（鹽酸）=2NaCl（氯化鈉）+H2O（水）+CO2↑（二氧化碳）②實驗步驟：把盛有鹽酸的小試管小心地放入盛有碳酸鈉粉末的小燒杯中，將小燒杯放在托盤天平上用砝碼平衡。取下小燒杯并將其傾斜，使小試瞥中的鹽酸進(jìn)入小燒杯中，觀察現(xiàn)象。反應(yīng)進(jìn)行一段時問后，再把小燒杯放回托盤天平上，觀察天平是否仍然平衡。③實驗現(xiàn)象：鹽酸倒入燒杯后，劇烈反應(yīng)，有大量的氣泡產(chǎn)生，白色粉末逐漸消失；天平向右傾斜。④分析和結(jié)論：實驗發(fā)生的反應(yīng)是鹽酸和碳酸鈉反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，生成的二氧化碳是氣體，逸散到空氣中，使天平左右質(zhì)量不相等，未平衡。實驗二：鎂條燃燒實驗①裝置及反應(yīng)原理實驗原理：2Mg＋O2eq\o\ac(\s\up7(點燃),\o(===，====))2MgO②實驗步驟：取一根用砂紙打磨干凈的長鎂條和一個石棉網(wǎng)，將它們一起放在托盤天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量。在石棉網(wǎng)上方將鎂條點燃，觀察現(xiàn)象。將鎂條燃燒后的產(chǎn)物與石棉網(wǎng)一起放在托盤天平上稱量，比較反應(yīng)前后的質(zhì)量。③實驗現(xiàn)象：劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，生成白色固體，放出熱量；用天平稱量反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量，反應(yīng)后物質(zhì)的質(zhì)量變大。④分析和結(jié)論：實驗發(fā)生的反應(yīng)是鎂和空氣中的氧氣反應(yīng)生成了氧化鎂，氧氣參加了反應(yīng)，使反應(yīng)后固體物質(zhì)的質(zhì)量增大，理論上，反應(yīng)后的質(zhì)量與反應(yīng)前的質(zhì)量之差就是參加反應(yīng)的氧氣的質(zhì)量。規(guī)律小結(jié)：目前來說，一切化學(xué)反應(yīng)都遵循質(zhì)量守恒定律，這一定律不受實驗結(jié)果的影響。1.從宏觀和微觀角度理解質(zhì)量守恒定律宏觀：化學(xué)反應(yīng)前后，元素的質(zhì)量和元素的種類都不變，所以化學(xué)反應(yīng)前后參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。微觀：化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是分子的破裂、原子的重組，反應(yīng)過程中原子的種類、數(shù)目和質(zhì)量均不變，所以化學(xué)反應(yīng)前后參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和與反應(yīng)生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和相等。2.規(guī)律小結(jié)：依據(jù)質(zhì)量守恒定律，可得出化學(xué)反應(yīng)過程中的“變”與“不變”：六個“不變”eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(宏觀\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量總和不變,元素種類不變,各元素的質(zhì)量不變)),微觀\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子種類不變,原子數(shù)目不變,原子質(zhì)量不變))))兩個“一定變”eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(宏觀：物質(zhì)的種類一定變,微觀：分子種類一定變))兩個“可能變”eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(宏觀：分子的總數(shù)可能變,微觀：元素的化合價可能變))【典型例題】下列實驗?zāi)苡脕眚炞C質(zhì)量守恒定律且能看到天平保持平衡現(xiàn)象的是（）A．在空氣中對銅片加熱 B．氯化鈉和硝酸鉀混合 C．銅和硝酸銀溶液混合 D．紅磷在空氣中燃燒【答案】C【解析】A.在空氣中對銅片加熱生成氧化銅，固體的質(zhì)量增加，天平不能保持平衡，故選項錯誤。B.氯化鈉和硝酸鉀混合不能發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，發(fā)生的是物理變化，不能用來驗證質(zhì)量守恒定律，故選項錯誤。C.銅和硝酸銀溶液混合生成硝酸銅溶液和銀，沒有物質(zhì)逸出，反應(yīng)前后容器中物質(zhì)的總質(zhì)量不變，能直接用于驗證質(zhì)量守恒定律，能看到天平保持平衡現(xiàn)象，故選項正確。D.紅磷在空氣中燃燒生成五氧化二磷，固體的質(zhì)量增加，天平不能保持平衡，故選項錯誤。故選：C。【舉一反三】1．如圖是通過白磷燃燒來驗證質(zhì)量守恒定律的實驗，下列關(guān)于該實驗的說法正確的是（）A．實驗過程中氣球一直變大 B．該反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒定律 C．白磷燃燒結(jié)束，立即將錐形瓶放在天平上稱量 D．反應(yīng)前錐形瓶內(nèi)白磷和氧氣的總質(zhì)量一定等于反應(yīng)后生成五氧化二磷的質(zhì)量【答案】B【解析】A.白磷燃燒放熱，導(dǎo)致氣球膨脹，完全反應(yīng)后降低至室溫，由于氧氣消耗，氣球縮小，該選項說法不正確；B.該反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒定律，該選項說法正確；C.白磷燃燒結(jié)束，不能立即將錐形瓶放在天平上稱量，是因為此時氣球膨脹，產(chǎn)生向上的浮力，導(dǎo)致天平失去平衡，該選項說法不正確；D.反應(yīng)前錐形瓶內(nèi)白磷和氧氣的總質(zhì)量不一定等于反應(yīng)后生成五氧化二磷的質(zhì)量，例如白磷或氧氣過量時，生成的五氧化二磷質(zhì)量小于反應(yīng)前錐形瓶內(nèi)白磷和氧氣的總質(zhì)量，該選項說法不正確。故選：B。2．化學(xué)反應(yīng)遵守質(zhì)量守恒定律的原因在于反應(yīng)前后（）A．物質(zhì)的種類沒有改變

B．分子的種類沒有改變C．原子的種類、數(shù)目和質(zhì)量都沒有改變

D．分子的數(shù)目沒有改變【答案】C【解析】化學(xué)反應(yīng)遵守質(zhì)量守恒定律的原因在于：化學(xué)變化過程的實質(zhì)是原子的重新組合；在一切化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)前后原子的種類沒有改變，數(shù)目沒有增減，質(zhì)量也沒有變化。故C選項正確。3．化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)。圖1～4是教科書上有關(guān)實驗的裝置圖：（1）圖1是利用紅磷燃燒來測定空氣中氧氣的含量。通過此實驗可以得出的結(jié)論是：氧氣約占空氣總體積的。在實際操作中，若集氣瓶內(nèi)水面上升的體積明顯小于理論值，請分析可能的原因（答出一點即可）。（2）圖2是驗證分子某性質(zhì)的實驗。A燒杯盛有用蒸餾水稀釋過的酚酞溶液，B燒杯盛有少量濃氨水，實驗中發(fā)現(xiàn)A燒杯中的液體由色變?yōu)樯ㄟ^此實驗?zāi)軌蝌炞C的分子性質(zhì)是。（3）圖3是電解水實驗。通電一段時間后，切斷電，用燃著的木條分別在兩個玻璃管尖嘴口檢驗反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，其中負(fù)極端的玻璃管內(nèi)產(chǎn)生氣體的檢驗現(xiàn)象是。（4）圖4是鹽酸與碳酸鈉粉末反應(yīng)前后質(zhì)量的測定。若反應(yīng)前天平平衡，反應(yīng)后天平的指針會向偏轉(zhuǎn)（選填“左”或“右”）。因此，若要驗證質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)最好在密閉容器中進(jìn)行。通過質(zhì)量守恒定律的學(xué)習(xí)，我們知道在化學(xué)反應(yīng)中，一定不變的是（選填序號）。a．原子的種類b．原子的數(shù)目c．原子的質(zhì)量d．分子的種類e．分子的數(shù)目f．元素的種類【答案】（1）五分之一；裝置漏氣；（2）無；紅；不斷運(yùn)動；（3）安靜的燃燒，發(fā)出淡藍(lán)色火焰；（4）右；abcf?！窘馕觥浚?）進(jìn)入集氣瓶中的水的體積約占集氣瓶中空氣總體積的五分之一，因此氧氣約占空氣總體積的五分之一；在實際操作中，若集氣瓶內(nèi)水面上升的體積明顯小于理論值，可能的原因：裝置漏氣，紅磷不足，沒有冷卻至室溫就打開止水夾等；（2）實驗中發(fā)現(xiàn)A燒杯中的液體由無色變?yōu)榧t色，是因為氨分子是不斷運(yùn)動的，當(dāng)運(yùn)動到A中時，和水結(jié)合生成氨水，氨水顯堿性，能使酚酞試液變紅色，因此通過此實驗說明分子是不斷運(yùn)動的；（3）其中負(fù)極端的玻璃管內(nèi)產(chǎn)生氣體是氫氣，氫氣燃燒生成水，過程中發(fā)出淡藍(lán)色火焰；（4）反應(yīng)后生成的二氧化碳逸出裝置，天平的指針會向右偏轉(zhuǎn)；在化學(xué)反應(yīng)中，一定不變的是原子的種類、原子的數(shù)目、原子的質(zhì)量、元素的種類。【技巧方法】解答這類題目，要理解和熟記質(zhì)量守恒定律及其應(yīng)用，以及與之相關(guān)的知識。根據(jù)所給的問題情景或圖表信息等，結(jié)合所學(xué)的相關(guān)知識和技能，以及自己的生產(chǎn)或生活經(jīng)驗，細(xì)致地分析題意（或圖表信息）等各種信息資，并細(xì)心地探究、推理后，按照題目要求進(jìn)行認(rèn)真地選擇或解答。同時還要注意以下幾點：1.對于質(zhì)量守恒定律的理解，要抓住概念中的“參加”、“化學(xué)反應(yīng)”、“質(zhì)量”、“總和”這樣四個關(guān)鍵詞。由此可知：沒有參加反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量不能計算在內(nèi)；質(zhì)量守恒定律的使用范圍是使用于所有的化學(xué)反應(yīng)（即化學(xué)變化），而對物理變化無效；質(zhì)量守恒定律是指質(zhì)量守恒，而非體積守恒等；（4）質(zhì)量守恒定律是指各物質(zhì)的質(zhì)量總和相等，而非某物質(zhì)的質(zhì)量。2.對于定律成立的原因，可以從化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)上來推斷（即“三不變”造成的）。3.對于定律的應(yīng)用，一定要抓住它的含義（即“六不變”），細(xì)心地進(jìn)行套用?！就卣寡由臁?.質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用對象是化學(xué)變化，對于物理變化，不能用質(zhì)量守恒定律解釋。質(zhì)量守恒定律只適用于質(zhì)量守恒，而不是體積守恒，也不是分子總數(shù)守恒。2.質(zhì)量守恒定律強(qiáng)調(diào)的是“參加反應(yīng)的”和“反應(yīng)生成的”，對于未參加反應(yīng)的物質(zhì)不關(guān)注。3.如有氣態(tài)物質(zhì)參加在敞口裝置中進(jìn)行，則空氣中沒有參加反應(yīng)的氣體進(jìn)入裝置中，影響測量的結(jié)果。反應(yīng)中若生成氣體在敞口裝置中進(jìn)行，則氣體會逸出裝置，影響測量的結(jié)果。兩種情況均無法通過實驗驗證化學(xué)反應(yīng)遵循質(zhì)量守恒定律。但不代表反應(yīng)不遵循質(zhì)量守恒定律。【針對訓(xùn)練】1．根據(jù)質(zhì)量守恒定律判斷，鐵絲在氧氣中完全燃燒，生成物的質(zhì)量（）A．一定大于鐵絲的質(zhì)量B．一定小于鐵絲的質(zhì)量

C．一定等于鐵絲的質(zhì)量D．不能確定【答案】A【解析】根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知：鐵絲的質(zhì)量＋氧氣的質(zhì)量＝四氧化三鐵的質(zhì)量，所以四氧化三鐵的質(zhì)量＞鐵絲的質(zhì)量。故A選項正確。2．鎂在空氣中燃燒時不僅與氧氣反應(yīng)生成氧化鎂，而且還有部分鎂與氮?dú)饣仙傻V（Mg3N2），由此可推知，12g鎂在空氣中燃燒后所得產(chǎn)物的質(zhì)量為（）A．等于20

gB．小于20

gC．大于20

gD．無法確定

【答案】B【解析】本題主要考查元素守恒，難度較大。解題的關(guān)鍵是找到燃燒后所得產(chǎn)物的質(zhì)量應(yīng)介于產(chǎn)物全部為氧化鎂的質(zhì)量和產(chǎn)物全部為氮化鎂的質(zhì)量之間，可采用極端假設(shè)法來解答。假設(shè)產(chǎn)物全部為MgO，則根據(jù)化學(xué)式可計算氧化鎂的質(zhì)量為：12g÷24/40＝20g；假設(shè)產(chǎn)物全部為Mg3N2，則根據(jù)化學(xué)式可計算氧化鎂的質(zhì)量為：12g÷72/100＝16.7g；通過以上計算可知所得產(chǎn)物質(zhì)量應(yīng)在16.7g與20g之間。故B選項正確。3．下列現(xiàn)象不能用質(zhì)量守恒定律解釋的是（）

A．蠟燭在空氣中燃燒質(zhì)量變小

B．鎂條比燃燒后所得氧化鎂的質(zhì)量小

C．紅磷在密閉容器中燃燒質(zhì)量不變

D．50克水與50克酒精混合質(zhì)量為100克【答案】D【解析】所有的化學(xué)變化都可以用質(zhì)量守恒定律解釋，不能用質(zhì)量守恒定律解釋的一定是物理變化，所以本題只要尋找物理變化即可。故D選項正確。4．關(guān)于質(zhì)量守恒定律，下列敘述正確的是（）A．煤燃燒化為灰燼，該反應(yīng)不符合質(zhì)量守恒定律B．24g鎂在空氣中完全燃燒生成40g氧化鎂，實際消耗空氣的質(zhì)量為16gC．無數(shù)實驗證明化學(xué)反應(yīng)都遵循質(zhì)量守恒定律D．質(zhì)量守恒定律只適合于有氣體或固體生成的化學(xué)反應(yīng)【答案】C【解析】A．所有的化學(xué)變化都遵守質(zhì)量守恒定律。故A選項錯誤；B．24g鎂在空氣中完全燃燒生成40g氧化鎂，消耗的是氧氣而不是空氣。故B選項錯誤；C．所有的化學(xué)變化都遵守質(zhì)量守恒定律。故C選項正確；D．質(zhì)量守恒定律適用于一切化學(xué)變化，于反應(yīng)物、生成物的狀態(tài)無關(guān)。故D選項錯誤。5．參加反應(yīng)的各物質(zhì)質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)質(zhì)量總和，是因為（）A．反應(yīng)后物質(zhì)的種類沒有變化B．反應(yīng)后元素的種類沒有變化

C．反應(yīng)后原子的種類、數(shù)目和質(zhì)量沒有變化

D．反應(yīng)后分子的種類、數(shù)目和質(zhì)量沒有變化

【答案】C【解析】“參加反應(yīng)的各物質(zhì)質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)質(zhì)量總和”就是質(zhì)量守恒定律的具體描述，質(zhì)量守恒的原因是：化學(xué)變化過程的實質(zhì)是原子的重新組合；在一切化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)前后原子的種類沒有改變，數(shù)目沒有增減，質(zhì)量也沒有變化。故C選項正確。6．下列對化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量變化的解釋，不符合質(zhì)量守恒定律的是（）

A．高錳酸鉀受熱分解后固體剩余物的質(zhì)量減小，是因為放出了氧氣B．蠟燭燃燒后質(zhì)量變小，是因為蠟燭受熱形成了石蠟蒸氣

C．細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒后，質(zhì)量增大，是因為生成