质量守恒定律专题辅导

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湖北省通山县教育局教研室　徐德政



质量守恒定律是自然界中的一个基本规律，也是九年级化学中的一条重要定律和重点内容，其具体应用相当广泛，几乎是每年中考必考的知识点。因此，对它的正确理解和灵活运用十分重要。



质量守恒定律主要共有四种理解形式，即：



一、参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和



1、注意是“化学变化”



注意：质量守恒定律的应用范围是化学变化（或化学反应），不包括物理变化。



例1：将100 g酒精和50 g水混后后得到150 g酒精溶液，由此说明化学变化是符合质量守恒定律的。



解析：酒精和水混合，这一变化虽然前后质量不变，但它在初中范围内认为是物理变化，不能说明化学变化是符合质量守恒定律的。



2、注意是“质量定恒”



质量守恒定律强调的是“质量”守恒，不包括其它方面的守恒，如：“体积”、“重量”等方面不一定守恒。



如：一氧化碳和氧气在点燃条件下恰好完全反应：2CO + O2  2CO2，这个反应前后都是气体，参加反应的一氧化碳质量和氧气质量总和等于反应后生成的二氧化碳质量，质量是守恒的，从体积方面来看，在相同条件下是2体积的一氧化碳和1体积的氧气发生反应，只能生成2体积的二氧化碳，其体积在反应前后并不相等。有的反应体积可能守恒。



例2：用A、B、C、D四个相同的封闭装置进行某物质在氧气中缓慢氧化实验。实验前用弹簧秤称重，四个装置的重量均恰好等于10牛。A装置留于本地观察，假设B装置运到月球称重，C装置运至南极称量，D装置在太空轨道上的神舟七号飞船上称重。结果A装置仍为10牛，B装置重量小于10牛，C装置重量大于10牛，D装置重量为0牛。由此说明化学反应前后质量不一定守恒，你认为正确吗？



解析：质量守恒定律中强调的质量守恒，而题中四个装置在实验前后称量的是却是重量。由于地球上不同的位置物质所受重力不等，月球重力约为地球重力的六分之一，太空为失重状态，所以重量当然不一定守恒，但是其质量是永远守恒的。



3、注意“参加反应”和“反应后生成”



这是理解质量守恒定律的关键，反应物的质量总和不包括反应物过量的部分。生成物的质量总和是指反应后新生成的，不包括原先就存在的。



例3：11 g碳和33 g氧气充分反应，可以生成44 g二氧化碳，对吗？



解析：判断是否正确的关键，就是要看11 g和33 g氧气是否都参加了反应。由化学方程式：

C + O2CO2可知，每12份质量的碳和32份质量的氧气在点燃条件下完全反应可生成44份质量的二氧化碳。很显然，33 g氧气并没有全部参加反应，所以生成二氧化碳的质量要小于（11+33） g，即小于44 g。此题的说法是不对的。



例4：现有A、B、C三种物质的混合物，A为25 g，B为10 g，C为5 g，将混合物置于密闭容器中共热至反应停止后，发现容器内含有A为10 g，B为21 g，并有新物质D生成，求该反应中反应物与生成物之间的质量比。



解析：本题的解题突破口是由题目条件确定利用第一种理解形式，关键是弄清反应物有哪些，生成物有哪些，以及参加反应的各物质质量与生成的各物质质量分别是多少，很明显，A和C质量减少，为反应物。



A、C参加反应的质量分别是：



A：25 g-10 g=15 g



C：5 g



B、D质量增加，为生成物。



B生成的质量为：21 g-10 g=11 g



由质量守恒定律，设生成D的质量为x。



则：15 g+5 g=11 g+x



∴x = 9 g



故反应中A、B、C、D之间的质量比为15：11：5：9



二、如果在封闭容器中进行化学反应，不管反应进行如何，反应前后质量始终保持不变



这个可以看作是质量守恒定律的一个扩展，由质量定恒定律发展而来，也不难理解。这种理解可以快速有效地解决一些实际问题。



例5：纯净的锌片6.5 g恰好和93.7 g稀盐酸完全反应，求反应后所得溶液中溶质质量分数。



解析：根据化学方程式：Zn + 2HCl === ZnCl2 + H2↑可知，6.5 g锌可生成0.2 g氢气和13.6 g氯化锌，反应后所得溶液为氯化锌溶液，如果反应在封闭容器中完成，反应前后质量始终为（6.5+93.7） g，反应后物质为氯化锌溶液和氢气，所以氯化锌溶液质量=（6.5+93.7） g－0.2 g=100 g，所以溶液中溶质质量分数=13.6 g/100 g×100%=13.6%。



例6：现有100 g澄清石灰水和20 g碳酸钠溶液恰好完全反应，生成沉淀质量为2 g，求过滤后所得溶液中溶质的质量分数。



解析：根据反应前后质量总和不变，反应后所有物质总质量等于反应前各物质质量总和。



所以反应后所得溶液质量与沉淀质量总和等于（100+20） g即120 g。所以过滤后所得溶液质量为（120－2） g即118 g。根据化学方程式：Ca(OH)2 + Na2CO3 === CaCO3↓+ 2NaOH可知，过滤所得溶液为氢氧化钠溶液，根据沉淀质量2 g不难求出生成碳酸钠质量为2.12 g，所以过滤所得溶液中溶质质量分数=2.12 g/118 g×100%=1.80%。

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三、反应前后，元素种类不变，同种元素质量相等



这实际上是质量定恒定律的基础，即化学反应前后质量为什么守恒的原因。



例7：某物质在氧气中燃烧后只生成水和二氧化碳，关于该物质的组成，下列说法中正确的是（    ）



Ａ．一定含有Ｃ、Ｈ、Ｏ三种元素



Ｂ.一定含有Ｃ、Ｈ元素，不含Ｏ元素



Ｃ．一定含有Ｃ、Ｈ元素，可能含有Ｏ元素



Ｄ．可能含有Ｃ、Ｈ、Ｏ元素



解析：从燃烧产物水和CO2的组成来看，共含有三种元素，即碳、氢、氧元素．根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不会改变，可知反应物中必定也含有碳、氢、氧三种元素．由于可燃物是在氧气中燃烧的，即氧气中肯定含有氧元素，而且也只含氧元素，所以可燃物中就一定含有碳、氢元素，而是否含氧元素就不能确定了。



解答：选Ｃ



例8：某有机物４.６ g完全燃烧，需耗氧９.６ g，生成CO2８.８ g，水５.４ g，试判断该有机物中（    ）



Ａ.只含Ｃ、Ｈ元素             B.只含Ｃ、Ｈ、Ｏ元素．



Ｃ．不只含Ｃ、Ｈ、Ｏ元素     Ｄ．不含氧元素



解析: 本题初看与例7差不多，学生很容易做错，实际上须通过计算来判断该有机物中所含元素．根据质量守恒定律，可知该有机物中含有Ｃ、Ｈ两种元素，关键是判断该有机物中有无氧元素和其它元素．计算可知：



8.8 gCO2中含C质量 8.8 g×=2.4 g



O质量 8.8 g－2.4 g = 6.4 g

5.4 gH2O中含H质量 5.4 g×= 0.6 g



O质量 5.4 g－0.6 g = 4.8 g



∵产物中Ｃ、Ｈ两种元素的质量总和为：24g + 0.6g＝3.0g＜４.６ｇ



∴该有机物中不只含有Ｃ、Ｈ两种元素.



四、反应前后，各原子种类不变，各类原子个数也不变



既然反应前后元素种类不变，元素是同一类原子的总称，当然原子种类也就不变了。各类原子个数不变，这实际上是质量守恒定律的微观含义，也是配平化学方程式的依据。



例9：黑火药是我国石代四大发明之一，黑火药爆炸的原理可以用化学反应方程式表示：



S + 2KNO3 +3C ==== K2S + N2 + 3X↑，则X的化学式是（   ）



A、CO          B、SO2        C、NO         D、CO2



解析：由题给的化学方程式可知：反应前后硫元素、钾元素、氮元素的原子数目均已守恒，反应物中还有3个碳原子、6个氧原子，生成物X显然是由碳元素和氧元素组成。又X前有系数3，所以每个X分子中有一个碳原子和2个氧原子。故正确答案为D。



总之，质量守恒定律有着广泛的应用，以上只是初中化学中的一些基本应用，以期起到抛砖引玉的作用。