4.2 质量守恒定律-【帮课堂】2024-2025学年九年级化学上册同步学与练（科粤版2024）

第四单元 化学式与化学方程式 4.2 质量守恒定律 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．通过探究活动认识质量守恒定律，能从微观角度知道质量守恒定律的实质。 2．能运用质量守恒定律解释实验现象，并能从定量的视角认识化学变化。 3．能设计实验验证质量守恒定律，逐步培养探究能力、观察能力、分析和解决问题的能力以及交流协作的能力。 重点:质量守恒定律及微观本质。 难点:从定量的视角认识化学变化。 1.质量守恒定律的探究实验 【提出问题】物质发生化学变化前后，参加反应的各物质的质量总和等于生成物的各物质的质量总和吗？ 【猜想与假设】 ①参加反应的各物质质量总和等于生成的各物质质量总和。 ②参加反应的各物质质量总和小于生成的各物质质量总和。 ③ 。 【设计并实施实验】 [实验4-1]双氧水分解的敞口体系 锥形瓶中装入少量二氧化锰粉末，将一支量程为5mL的装有3mL过氧化氢溶液(3%)的注射器针头插入胶塞，另将一支注射器的针头(无针筒)插入胶塞，使瓶内与大气相通。实验时，推压注射器活塞至1mL刻度处，观察实验现象，记录数据。 [实验4-2]双氧水分解的密闭体系 锥形瓶中装入少量二氧化锰粉末，将一支量程为5mL的装有3mL过氧化氢溶液(3%)的注射器针头插入胶塞，推压注射器活塞至1mL刘度处，观察实验现象，记录数据。 实验序号 反应原理 实验现象 反应前称量的数据 反应后称量的数据 [实验4-1]双氧水分解的敞口体系 过氧化氢水＋氧气 （H2O2） （H2O）（O2） [实验4-2]双氧水分解的密闭体系 [实验4-3]硫酸铜和氢氧化钠反应的敞口体系 锥形瓶中装入5mL硫酸铜溶液，将一支量程为5mL的装有3mL氢氧化钠溶液的注射器针头插入胶塞，再插入一支无针筒的针头(同[实验4-1])。推压注射哭活塞至1mL刻度处，观察实验现象，记录数据。 [实验4-4]硫酸铜和氢氧化钠反应的密闭体系 锥形瓶中装入5mL硫酸铜溶液，将一支量程为5mL的装有3mL氢氧化钠溶液的注射器针头插入胶塞。推压注射器活塞至1mL刻度处，观察实验现象，记录数据。 实验序号 反应原理 实验现象 反应前称量的数据 反应后称量的数据 [实验4-3]硫酸铜和氢氧化钠反应的敞口体系 硫酸铜+氢氧化钠→氢氧化铜＋硫酸钠 （CuSO4)(NaOH) [Cu(OH)2]（Na2SO4） [实验4-4]硫酸铜和氢氧化钠反应的密闭体系 【讨论】①为什么同是双氧水分解的反应，当装置与大气相通时装置质量会减轻，而在密闭环境中反应前后质量却不变呢？ ②如何从反应的微观角度进行解释？ 微观角度解释：在该反应前后， 和 没有改变，原子的质量没有变化，只是反应物原子的重新组合，生成了新物质。因此反应前后各物质的总质量不变。 2.质量守恒定律 （1） 通过上述实验可知，在化学反应中， 总和等于 总和，这就是质量守恒定律。 （2）质量守恒定律概念要点: ①适用于 “一切化学反应”，不适用于 。 ②指“参加”反应的物质，未反应完的物质不计算在内。 ③“生成的各物质的质量总和”，应当包括生成的所有物质，如沉淀、气体等。 ④质量守恒定律的“守恒”指的是 守恒，其它方面如体积等不一定守恒。 【讨论与交流】为了验证质量守恒定律，某同学在托盘天平的左盘上放一块陶土网，在陶土网上放一段用砂纸打磨过的镁条，称量。然后点燃镁条，将生成的白色固体全部收集在陶土网上，冷却后再称量，发现质量比实验前的质量增大了。怎样解释反应前后质量不等的现象? 【注意】对于有气体参加或生成的反应，在验证质量守恒定律时一定要在 中进行。 【总结】在化学反应前后： 六个“不变” 两个“一定变” 三个“可能变” 微观 ①原子的种类 ②原子的数目 ③原子的质量 分子的种类 分子的数目 宏观 ①元素的种类 ②元素的质量 ③物质的总质量 物质的种类 ①元素的化合价 ②物质的状态 1.下列实验能够直接用于验证质量守恒定律的是（ ） 2.下列变化中，属于化学变化，并且能用质量守恒定律解释的是（　　） A．5g水受热变成5g蒸汽 B．5g食盐溶解在95g水中，成为100g食盐溶液 C．100mL水加入100mL酒精，成为体积小于200mL的酒精溶液 D．木炭燃烧后生成二氧化碳 3.化学反应遵循质量守恒定律的原因是化学反应前后(　　) A．分子的种类没有改变 B．分子的数目没有改变 C．原子的种类、数目和质量都没有改变 D．物质的种类没有改变 4.将25g氯酸钾和6g二氧化锰的混合物加热一段时间后，得到残余固体的质量为22 g，则产生氧气g。 ►问题一 质量守恒定律 【典例1】化学反应前后下列各项中肯定不发生变化的是（　　） ①原子的数目 ②分子的数目 ③元素的种类 ④物质的总质量 ⑤物质的种类 ⑥原子的种类 A．①③④⑤⑥ B．①③④⑥ C．①②④⑥ D．①③⑥ 【变式1-1】下列现象中，能用质量守恒定律解释的是（　　） A．10g水受热变成10g水蒸气 B．纸在空气中燃烧后化为灰烬，灰烬的质量比纸的质量小 C．10mL水与10mL酒精混合后体积小于20mL D．打开盛酒精的试剂瓶瓶盖，酒精质量逐渐变小 【变式1-2】下列叙述不符合质量守恒定律的是（　　） A．镁条在空气中燃烧后，得到的固体产物质量增加了 B．2g氢气和8g氧气充分反应生成10g水 C．碳酸氢铵受热分解后，固体质量减少了 D．某物质在空气中燃烧只生成CO2和H2O，则该物质一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素 ►问题二 质量守恒定律的应用 【典例2】金属钠是一种化学性质非常活泼的金属，它能与水发生剧烈反应，推测该反应的生成物是（　　） A．NaCl和H2 B．Na2O和O2 C．Na2CO3和H2 D．NaOH和H2 【变式2-1】铜锈的主要成分为碱式碳酸铜Cu2（OH）2CO3，由此可以推测铜生锈的条件为（　　） A．H2O和O2 B．CO2、H2O和O2 C．CO2和O2 D．CO2、N2和H2O 【变式2-2】在一定条件下，甲、乙、丙、丁四种纯净物在密闭容器中充分反应，反应前后各物质的质量如图。下列说法不正确的是（　　） A．x＝0.4g B．丙一定是单质 C．甲和乙是反应物 D．反应前后的乙、丁改变的质量比是4：1 ►问题三 质量守恒定律的探究实验 【典例3】兴趣小组的同学们设计了如图实验，通过红磷燃烧前后质量的测定验证质量守恒定律，有关实验分析如下，其中正确的是（　　） A．须使用过量的红磷 B．气球的作用之一是平衡气压 C．实验过程中，气球先变瘪后胀大 D．红磷熄灭，即可测定燃烧后的质量 【变式3-1】某兴趣小组同学使用如图所示实验装置，通过红热的玻璃导管引燃红磷来验证质量守恒定律。下列图像是组内同学绘制的实验过程中锥形瓶内物质质量与时间关系，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 【变式3-2】某化学课外小组同学用如图所示实验探究质量守恒定律： （1）甲同学用图A所示实验研究质量守恒定律，此实验中气球的主要作用是 　 　。 （2）乙同学用B装置研究质量守恒定律时，一段时间后发现天平的指针偏右。造成天平的指针向右偏转的原因是 　 　。 （3）丙同学用C实验说明了质量守恒定律，C实验能在敞口容器中进行实验的原因是 　 　。 （4）丁同学用图D中的镁条在空气中燃烧的实验来探究质量守恒定律时，发现一定质量的镁条完全燃烧后留下的固体质量比反应前镁条的质量轻，如果在燃着的镁条上方罩上罩，使生成物全部收集起来称量，出现的结果是 　 　（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 （5）综上所述，A、B、C、D所示四个实验中能用来验证质量守恒定律的实验是 　 　（选填字母序号）。 1．下列物质均可用作燃料，在O2中充分燃烧时，不会产生CO2的是（　　） A．CH4 B．H2 C．木炭 D．CO 2．下列对质量守恒定律的理解中正确的是（　　） A．镁条燃烧时，燃烧的镁条和生成的白色粉末的质量相等 B．氢气燃烧时，参加反应的氢气和氧气的体积一定等于生成水的体积 C．反应物的质量等于生成物的质量 D．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 3．在化学反应前后粒子数可能会发生变化的是（　　） A．质子 B．原子 C．电子 D．分子 4．分别分解高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢三种物质都能制得氧气。这说明三种物质的组成中都含有（　　） A．氧元素 B．氧分子 C．氧气 D．氧原子 5.甲、乙、丙三位同学用三个不同的实验来验证质量守恒定律如图。他们的方法是，先将下图装置分别放在天平上调节至平衡，然后分别取下，甲、乙将试管中的液体与锥形瓶中的物质混合，丙将气球中的镁粉倒入锥形瓶中充分反应后，再放入各自的天平上，下列结论你认为正确的是（　　） A．甲、乙、丙三个都平衡 B．甲、乙、丙三个都不平衡 C．甲不平衡，乙、丙平衡 D．只有乙仍然平衡 6．甲烷、氢气、蜡烛燃烧都会生成水，是因为它们都含有（　　） A．氢原子 B．氢分子 C．氢元素 D．氢离子 7．为了验证质量守恒定律。甲、乙、丙三位同学各做了一个实验。 （1）甲同学用实验测定的数据有：木炭和坩埚的总质量mg；其燃烧后灰烬和坩埚的总质量为ng。m和n的关系为：m 　 　n（填“＜”或“＞”或“＝”）。 （2）乙同学用实验测定的数据有：反应前氢氧化钠、硫酸铜和锥形瓶总质量为xg；反应混合物和锥形瓶总质量为yg。x和y的关系为：x 　 　y（填“＜”或“＞”或“＝”）。 （3）丙同学实验测定的数据有：光亮的铜片的质量为ag，其生锈后的质量为bg。a与b的关系为：a 　 　b（填“＜”或“＞”或“＝”）。 （4）通过以上实验的分析，你认为用有气体参加成生成的化学反应来验证质量守恒定律时，应 　 　，才能判定参加化学反应的反应物总质量和生成物总质量是否相等。 8．质量相同的两块碳酸钙，一块在高温下完全分解生成氧化钙和二氧化碳，另一块加入足量的稀盐酸充分反应，则产生的二氧化碳气体（　　） A．加稀盐酸后的多 B．加热后的多 C．两种情况下的一样多 D．无法比较 9．将锌粒放入到硫酸铜溶液中，锌粒表面有红色物质析出，还有无色无臭气体生成产生，该气体可能是（　　） A．二氧化硫 B．二氧化碳 C．氢气 D．一氧化碳 10．运载火箭常用偏二甲肼（C2H8N2）作燃料，四氧化二氮（N2O4）作助燃剂。燃烧时不可能产生的物质是（　　） A．N2 B．CO2 C．H2O D．SO2 11．把一定质量的甲、乙、丙、丁四种物质放入密闭容器中，在一定条件下反应一段时间后，测得名物质的质量如下表所示，下列说法正确的是（　　） 物质 甲 乙 丙 丁 反应前的质量/g 7 10 28 37 反应后的质量/g 14 10 33 x A．x的值是27 B．乙可能是催化剂 C．甲和丁都是反应物 D．反应中，甲与丙发生改变的质量比是7：28 12．氧气与臭氧（O3）在平流层中的相互转化如图所示。下列说法错误的是（　　） A．气体总质量保持不变 B．元素种类保持不变 C．分子总数保持不变 D．原子总数保持不变 13．小明在加热高锰酸钾制取氧气时绘制了如图的图象，y可以表示（　　） A．生成氧气的总质量 B．生成二氧化锰的质量 C．固体物质的总质量 D．固体中钾元素的质量 14．如图所示，是探究质量守恒定律的相关实验，请回答下列问题： （1）写出图A中发生反应的符号表达式：　　　　　　　　　　　　； （2）写出图A中玻璃管的作用是 　 　； （3）由图A到图B过程中锥形瓶内气压 　 　外界压强（填大于、小于或等于）； （4）待锥形瓶冷却到室温后，重新称量，发现天平指针指向中央，这说明反应后生成的五氧化二磷的质量等于 　 　； （5）图D中，用铁钉和硫酸铜溶液来探究质量守恒定律，在整个实验过程中的实验现象是：　 　； （6）为确保实验成功进行，我们在实验前应该对生锈的铁钉进行的操作是 　 　。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第四单元 化学式与化学方程式 4.2 质量守恒定律 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．通过探究活动认识质量守恒定律，能从微观角度知道质量守恒定律的实质。 2．能运用质量守恒定律解释实验现象，并能从定量的视角认识化学变化。 3．能设计实验验证质量守恒定律，逐步培养探究能力、观察能力、分析和解决问题的能力以及交流协作的能力。 重点:质量守恒定律及微观本质。 难点:从定量的视角认识化学变化。 1.质量守恒定律的探究实验 【提出问题】物质发生化学变化前后，参加反应的各物质的质量总和等于生成物的各物质的质量总和吗？ 【猜想与假设】 ①参加反应的各物质质量总和等于生成的各物质质量总和。 ②参加反应的各物质质量总和小于生成的各物质质量总和。 ③参加反应的各物质质量总和大于生成的各物质质量总和。 【设计并实施实验】 [实验4-1]双氧水分解的敞口体系 锥形瓶中装入少量二氧化锰粉末，将一支量程为5mL的装有3mL过氧化氢溶液(3%)的注射器针头插入胶塞，另将一支注射器的针头(无针筒)插入胶塞，使瓶内与大气相通。实验时，推压注射器活塞至1mL刻度处，观察实验现象，记录数据。 [实验4-2]双氧水分解的密闭体系 锥形瓶中装入少量二氧化锰粉末，将一支量程为5mL的装有3mL过氧化氢溶液(3%)的注射器针头插入胶塞，推压注射器活塞至1mL刘度处，观察实验现象，记录数据。 实验序号 反应原理 实验现象 反应前称量的数据 反应后称量的数据 [实验4-1]双氧水分解的敞口体系 过氧化氢水＋氧气 （H2O2） （H2O）（O2） 锥形瓶中有气泡冒出，天平上的数据变小 185.60 185.60 [实验4-2]双氧水分解的密闭体系 锥形瓶中有气泡冒出，天平上的数据无变化 185.60 185.58 [实验4-3]硫酸铜和氢氧化钠反应的敞口体系 锥形瓶中装入5mL硫酸铜溶液，将一支量程为5mL的装有3mL氢氧化钠溶液的注射器针头插入胶塞，再插入一支无针筒的针头(同[实验4-1])。推压注射哭活塞至1mL刻度处，观察实验现象，记录数据。 [实验4-4]硫酸铜和氢氧化钠反应的密闭体系 锥形瓶中装入5mL硫酸铜溶液，将一支量程为5mL的装有3mL氢氧化钠溶液的注射器针头插入胶塞。推压注射器活塞至1mL刻度处，观察实验现象，记录数据。 实验序号 反应原理 实验现象 反应前称量的数据 反应后称量的数据 [实验4-3]硫酸铜和氢氧化钠反应的敞口体系 硫酸铜+氢氧化钠→氢氧化铜＋硫酸钠 （CuSO4)(NaOH) [Cu(OH)2]（Na2SO4） 锥形瓶中有蓝色沉淀产生，天平上的数据无变化 186.55 186.55 [实验4-4]硫酸铜和氢氧化钠反应的密闭体系 锥形瓶中有蓝色沉淀产生，天平上的数据无变化 186.55 186.55 【讨论】①为什么同是双氧水分解的反应，当装置与大气相通时装置质量会减轻，而在密闭环境中反应前后质量却不变呢？ 提示：双氧水分解时产生大量气体，当装置与大气相连通时，气体会逸出，导致反应后装置质量减轻；当导管缚紧气球后，产生的气体会被收集，反应前后物质的质量都包括在内，因此质量不发生改变。 ②如何从反应的微观角度进行解释？ 微观角度解释：在该反应前后，原子的种类和原子的数目没有改变，原子的质量没有变化，只是反应物原子的重新组合，生成了新物质。因此反应前后各物质的总质量不变。 2.质量守恒定律 （1） 通过上述实验可知，在化学反应中，参加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，这就是质量守恒定律。 （2）质量守恒定律概念要点: ①适用于 “一切化学反应”，不适用于物理变化。 ②指“参加”反应的物质，未反应完的物质不计算在内。 ③“生成的各物质的质量总和”，应当包括生成的所有物质，如沉淀、气体等。 ④质量守恒定律的“守恒”指的是质量守恒，其它方面如体积等不一定守恒。 【讨论与交流】为了验证质量守恒定律，某同学在托盘天平的左盘上放一块陶土网，在陶土网上放一段用砂纸打磨过的镁条，称量。然后点燃镁条，将生成的白色固体全部收集在陶土网上，冷却后再称量，发现质量比实验前的质量增大了。怎样解释反应前后质量不等的现象? 【解释】 【注意】对于有气体参加或生成的反应，在验证质量守恒定律时一定要在密闭容器中进行。 【总结】在化学反应前后： 六个“不变” 两个“一定变” 三个“可能变” 微观 ①原子的种类 ②原子的数目 ③原子的质量 分子的种类 分子的数目 宏观 ①元素的种类 ②元素的质量 ③物质的总质量 物质的种类 ①元素的化合价 ②物质的状态 1.下列实验能够直接用于验证质量守恒定律的是（ ） 【答案】B 2.下列变化中，属于化学变化，并且能用质量守恒定律解释的是（　　） A．5g水受热变成5g蒸汽 B．5g食盐溶解在95g水中，成为100g食盐溶液 C．100mL水加入100mL酒精，成为体积小于200mL的酒精溶液 D．木炭燃烧后生成二氧化碳 【答案】D 3.化学反应遵循质量守恒定律的原因是化学反应前后(　　) A．分子的种类没有改变 B．分子的数目没有改变 C．原子的种类、数目和质量都没有改变 D．物质的种类没有改变 【答案】C 4.将25g氯酸钾和6g二氧化锰的混合物加热一段时间后，得到残余固体的质量为22 g，则产生氧气 9 g。 ►问题一 质量守恒定律 【典例1】化学反应前后下列各项中肯定不发生变化的是（　　） ①原子的数目 ②分子的数目 ③元素的种类 ④物质的总质量 ⑤物质的种类 ⑥原子的种类 A．①③④⑤⑥ B．①③④⑥ C．①②④⑥ D．①③⑥ 【答案】B 【解答】解：化学变化遵守质量守恒定律，反应前后物质总质量不变。 化学变化的实质是分子分成原子，原子再重新组合成新的分子，则①原子数目、⑥原子的种类一定不变；在化学反应前后③元素种类没有改变。 化学变化有其它物质生成，则⑤物质的种类一定会发生变化；化学变化的实质是分子分成原子，原子再重新组合成新的分子，②分子数目可能增加也可能减少，也可能前后相等。 故①③④⑥肯定不变。 故选：B。 【变式1-1】下列现象中，能用质量守恒定律解释的是（　　） A．10g水受热变成10g水蒸气 B．纸在空气中燃烧后化为灰烬，灰烬的质量比纸的质量小 C．10mL水与10mL酒精混合后体积小于20mL D．打开盛酒精的试剂瓶瓶盖，酒精质量逐渐变小 【答案】B 【解答】解：A、10g水变成10g水蒸气，没有新物质生成，属于物理变化，不能用质量守恒定律解释，故选项错误。 B、纸燃烧后，剩余灰烬的质量小于纸的质量，是因为燃烧生成二氧化碳，生成的二氧化碳逸散到空气中，有新物质生成，属于化学变化，能用质量守恒定律解释，故选项正确。 C、10mL水与10mL酒精混合后，总体积小于20mL，是因为分子之间有间隔，没有新物质生成，属于物理变化，不能用质量守恒定律解释，故选项错误。 D、打开盛酒精的试剂瓶瓶盖，酒精质量逐渐变小，是因为分子在不断的运动，没有新物质生成，属于物理变化，不能用质量守恒定律解释，故选项错误。 故选：B。 【变式1-2】下列叙述不符合质量守恒定律的是（　　） A．镁条在空气中燃烧后，得到的固体产物质量增加了 B．2g氢气和8g氧气充分反应生成10g水 C．碳酸氢铵受热分解后，固体质量减少了 D．某物质在空气中燃烧只生成CO2和H2O，则该物质一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素 【答案】B 【解答】解：A、镁条在空气中燃烧和氧气反应生成氧化镁，氧化镁质量等于参加反应镁条质量和参加反应氧气质量之和，故得到的固体产物质量增加了，符合质量守恒定律，故A错误； B、由2H2+O22H2O可知，4份质量的氢气和32份质量的氧气反应生成36份质量的水，2g氢气和8g氧气充分反应，氧气完全反应，氢气有剩余，生成水的质量9g，不符合质量守恒，故B正确； C、碳酸氢铵受热分解生成氨气、二氧化碳和水，固体质量减少，符合质量守恒定律，故C错误； D、依据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，某物质在空气中燃烧只生成CO2和H2O，生成物中含有C、H、O元素，则该物质一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素，符合质量守恒定律，故D错误； 故选：B。 ►问题二 质量守恒定律的应用 【典例2】金属钠是一种化学性质非常活泼的金属，它能与水发生剧烈反应，推测该反应的生成物是（　　） A．NaCl和H2 B．Na2O和O2 C．Na2CO3和H2 D．NaOH和H2 【答案】B 【解答】解：金属钠是一种化学性质非常活泼的金属，它能与水发生剧烈反应，Na和H2O两种物质中含有钠、氢、氧三种元素，根据质量守恒定律，反应前后，元素种类不变，则该反应的生成物一定含有钠、氢、氧三种元素，观察选项D符合要求，ABC不符合要求。 故选：D。 【变式2-1】铜锈的主要成分为碱式碳酸铜Cu2（OH）2CO3，由此可以推测铜生锈的条件为（　　） A．H2O和O2 B．CO2、H2O和O2 C．CO2和O2 D．CO2、N2和H2O 【答案】B 【解答】解：化学反应遵循质量守恒定律，即化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变，因此铜生锈的条件为由此推测空气中的水（提供氢元素）、二氧化碳（提供碳元素）肯定参加了反应，氮气一定不参加反应； 故选：B。 【变式2-2】在一定条件下，甲、乙、丙、丁四种纯净物在密闭容器中充分反应，反应前后各物质的质量如图。下列说法不正确的是（　　） A．x＝0.4g B．丙一定是单质 C．甲和乙是反应物 D．反应前后的乙、丁改变的质量比是4：1 【答案】B 【解答】解：A、x＝7.6g+2.0g+0.2g﹣3.2g﹣5.8g﹣0.4g＝0.4g，该选项正确。 B、反应后甲和乙质量减小，是反应物，丙和丁质量增大，是生成物，丙可能是单质，有可能是化合物，该选项不正确。 C、甲和乙是反应物，该选项正确。 D、反应前后的乙、丁改变的质量比是（2.0g﹣0.4g）：0.4g＝4：1，该选项正确。 故选：B。 ►问题三 质量守恒定律的探究实验 【典例3】兴趣小组的同学们设计了如图实验，通过红磷燃烧前后质量的测定验证质量守恒定律，有关实验分析如下，其中正确的是（　　） A．须使用过量的红磷 B．气球的作用之一是平衡气压 C．实验过程中，气球先变瘪后胀大 D．红磷熄灭，即可测定燃烧后的质量 【答案】B 【解答】解：A、该实验通过红磷燃烧前后质量的测定验证质量守恒定律，只需证明反应前后物质的总质量不变即可，则红磷可少量，故A错误； B、红磷燃烧放热，装置中的温度升高，压强增大，气球会膨胀，则气球的作用之一为平衡气压，故B正确； C、随着氧气的消耗，冷却后装置中的压强减小，则气球又会变瘪，再结合前面的分析，气球先胀大后变瘪，故C错误； D、应待装置冷却后再测定燃烧后的质量，故D错误； 故选：B。 【变式3-1】某兴趣小组同学使用如图所示实验装置，通过红热的玻璃导管引燃红磷来验证质量守恒定律。下列图像是组内同学绘制的实验过程中锥形瓶内物质质量与时间关系，其中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【解答】解：A、红磷燃烧消耗氧气，生成五氧化二磷，随着反应的进行，气体的总质量逐渐减少，但是空气中氮气不参与反应，最终气体总质量不为0，故选项图像错误。 B、由于空气中氮气不参加反应，反应前后氮气的质量不变，故选项图像错误。 C、红磷固体燃烧消耗氧气，生成五氧化二磷固体，随着反应的进行，固体的质量逐渐增加，至完全反应不再发生变化，故选项图像错误。 D、根据质量守恒定律可知，化学反应前后，氧元素的质量不变，故选项图像正确。 故选：D。 【变式3-2】某化学课外小组同学用如图所示实验探究质量守恒定律： （1）甲同学用图A所示实验研究质量守恒定律，此实验中气球的主要作用是 　 　。 （2）乙同学用B装置研究质量守恒定律时，一段时间后发现天平的指针偏右。造成天平的指针向右偏转的原因是 　 　。 （3）丙同学用C实验说明了质量守恒定律，C实验能在敞口容器中进行实验的原因是 　 　。 （4）丁同学用图D中的镁条在空气中燃烧的实验来探究质量守恒定律时，发现一定质量的镁条完全燃烧后留下的固体质量比反应前镁条的质量轻，如果在燃着的镁条上方罩上罩，使生成物全部收集起来称量，出现的结果是 　 　（填“偏大”“偏小”或“不变”）。 （5）综上所述，A、B、C、D所示四个实验中能用来验证质量守恒定律的实验是 　 　（选填字母序号）。 【答案】（1）缓冲作用； （2）生成的二氧化碳气体逸散到空气中； （3）没有气体参加反应，反应过程中也没有气体生成； （4）偏大； （5）A、C。 【解答】解：（1）甲同学用图A所示实验研究质量守恒定律，此实验中气球的主要作用是缓冲作用，防止气压增大，冲开胶塞。 （2）乙同学用B装置研究质量守恒定律时，一段时间后发现天平的指针偏右，造成天平的指针向右偏转的原因是生成的二氧化碳气体逸散到空气中。 （3）C实验能在敞口容器中进行实验的原因是没有气体参加反应，反应过程中也没有气体生成。 （4）镁条燃烧生成氧化镁，丁同学用图D中的镁条在空气中燃烧的实验来探究质量守恒定律时，发现一定质量的镁条完全燃烧后留下的固体质量比反应前镁条的质量轻，如果在燃着的镁条上方罩上罩，使生成物全部收集起来称量，出现的结果是偏大； （5）能在敞口容器中进行实验的是没有气体参加反应，反应过程中也没有气体生成，A、B、C、D所示四个实验中能用来验证质量守恒定律的实验是A、C。 1．下列物质均可用作燃料，在O2中充分燃烧时，不会产生CO2的是（　　） A．CH4 B．H2 C．木炭 D．CO 【答案】B 【解答】解：根据质量守恒定律，化学变化前后元素的种类不变； A、CH4中含有碳元素，在氧气中充分燃烧时会生成二氧化碳，故A不符合题意； B、H2中不含有碳元素，在氧气中充分燃烧时不会生成二氧化碳，故B符合题意； C、木炭中含有碳元素，在氧气中充分燃烧时会生成二氧化碳，故C不符合题意； D、CO中含有碳元素，在氧气中充分燃烧时会生成二氧化碳，故D不符合题意； 故选：B。 2．下列对质量守恒定律的理解中正确的是（　　） A．镁条燃烧时，燃烧的镁条和生成的白色粉末的质量相等 B．氢气燃烧时，参加反应的氢气和氧气的体积一定等于生成水的体积 C．反应物的质量等于生成物的质量 D．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 【答案】D 【解答】解：A、镁条燃烧生成氧化镁，氧气参加了反应，燃烧的镁条质量小于生成的氧化镁质量，现在镁条质量等于生成的白色粉末的质量，是因为有部分生成物逸散到空气中，故选项不正确。 B、质量守恒定律指的是质量守恒，不包括体积守恒，故选项不正确。 C、参加反应的反应物的质量总和等于生成物的质量总和，不参与反应的不算在内，故选项不正确。 D、根据质量守恒定律，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，故选项正确。 故选：D。 3．在化学反应前后粒子数可能会发生变化的是（　　） A．质子 B．原子 C．电子 D．分子 【答案】D 【解答】解：在化学反应前后粒子数可能会发生变化的是分子。 故选：D。 4．分别分解高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢三种物质都能制得氧气。这说明三种物质的组成中都含有（　　） A．氧元素 B．氧分子 C．氧气 D．氧原子 【答案】A 【解答】解：根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，氧气是由氧元素组成的，要能制得氧气，反应物中必须含有氧元素。 故选：A。 5.甲、乙、丙三位同学用三个不同的实验来验证质量守恒定律如图。他们的方法是，先将下图装置分别放在天平上调节至平衡，然后分别取下，甲、乙将试管中的液体与锥形瓶中的物质混合，丙将气球中的镁粉倒入锥形瓶中充分反应后，再放入各自的天平上，下列结论你认为正确的是（　　） A．甲、乙、丙三个都平衡 B．甲、乙、丙三个都不平衡 C．甲不平衡，乙、丙平衡 D．只有乙仍然平衡 【答案】C 【解答】解：甲实验中碳酸钙和盐酸反应产生的二氧化碳气体跑掉了，反应后锥形瓶内物质的质量要小于反应前物质的质量，故天平不平衡；乙实验中，氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠溶液，没有生成气体，反应后锥形瓶内物质质量不变，天平平衡；丙实验中，镁和稀硫酸反应生成氢气，生成的氢气被气球收集了起来，没有跑掉，在不考虑浮力的条件下，反应后物质的质量和反应前相等，天平平衡； 故选：C。 6．甲烷、氢气、蜡烛燃烧都会生成水，是因为它们都含有（　　） A．氢原子 B．氢分子 C．氢元素 D．氢离子 【答案】C 【解答】解：根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，甲烷、氢气、蜡烛燃烧都会生成水，是因为它们都含有氢元素； 故选：C。 7．为了验证质量守恒定律。甲、乙、丙三位同学各做了一个实验。 （1）甲同学用实验测定的数据有：木炭和坩埚的总质量mg；其燃烧后灰烬和坩埚的总质量为ng。m和n的关系为：m 　 　n（填“＜”或“＞”或“＝”）。 （2）乙同学用实验测定的数据有：反应前氢氧化钠、硫酸铜和锥形瓶总质量为xg；反应混合物和锥形瓶总质量为yg。x和y的关系为：x 　 　y（填“＜”或“＞”或“＝”）。 （3）丙同学实验测定的数据有：光亮的铜片的质量为ag，其生锈后的质量为bg。a与b的关系为：a 　 　b（填“＜”或“＞”或“＝”）。 （4）通过以上实验的分析，你认为用有气体参加成生成的化学反应来验证质量守恒定律时，应 　 　，才能判定参加化学反应的反应物总质量和生成物总质量是否相等。 【答案】＞；＝；＜；在密闭容器中进行。 【解答】解：（1）木炭与空气中的氧气反应的同时，生成的二氧化碳释放到空气中，少量的炭灰是由木炭中的少量杂质形成的，木炭中的炭和氧气反应之后以气体的方式散发掉，所以总的质量要减少；故答案为：＞； （2）锌和硫酸铜反应生成铜和硫酸锌，根据质量守恒定律，参加反应的锌和硫酸铜的质量等于生成的铜和硫酸锌的质量，故反应前后总质量相等；故答案为：＝； （3）铜生锈是铜与空气中的氧气、水、二氧化碳反应生成碱式碳酸铜的过程，根据质量守恒定律，参加反应的铜与水、氧气和二氧化碳的质量和等于生成的碱式碳酸铜的质量，故铜锈质量大于铜的质量；故答案为：＜； （4）有气体参加或有气体生成的反应需在密闭容器中进行才能判断参加化学反应的反应物的总质量和生成物的总质量是否相等；故答案为：在密闭容器中进行。 8．质量相同的两块碳酸钙，一块在高温下完全分解生成氧化钙和二氧化碳，另一块加入足量的稀盐酸充分反应，则产生的二氧化碳气体（　　） A．加稀盐酸后的多 B．加热后的多 C．两种情况下的一样多 D．无法比较 【答案】C 【解答】解：两个反应中，碳酸钙中的碳元素均转化成二氧化碳，由于碳酸钙质量相同，根据碳元素守恒，则生成的二氧化碳的质量相同，故选：C。 9．将锌粒放入到硫酸铜溶液中，锌粒表面有红色物质析出，还有无色无臭气体生成产生，该气体可能是（　　） A．二氧化硫 B．二氧化碳 C．氢气 D．一氧化碳 【答案】C 【解答】解：A、二氧化硫具有刺激性气味，不符合题意； B、根据质量守恒定律：化学反应前后元素的种类不变可知，反应物是Zn、CuSO4，还可能有溶剂H2O，不含碳元素，不可能产生二氧化碳，不符合题意； C、根据质量守恒定律：化学反应前后元素的种类不变可知，反应物中含有氢元素，且氢气是无色无臭气体，符合题意； D、根据质量守恒定律：化学反应前后元素的种类不变可知，反应物中不含碳元素，不可能产生一氧化碳，不符合题意。 故选：C。 10．运载火箭常用偏二甲肼（C2H8N2）作燃料，四氧化二氮（N2O4）作助燃剂。燃烧时不可能产生的物质是（　　） A．N2 B．CO2 C．H2O D．SO2 【答案】D 【解答】解：偏二甲肼在四氧化二氮中燃烧，反应物中不含硫元素，生成物中不会出现含有硫元素的物质。 故选：D。 11．把一定质量的甲、乙、丙、丁四种物质放入密闭容器中，在一定条件下反应一段时间后，测得名物质的质量如下表所示，下列说法正确的是（　　） 物质 甲 乙 丙 丁 反应前的质量/g 7 10 28 37 反应后的质量/g 14 10 33 x A．x的值是27 B．乙可能是催化剂 C．甲和丁都是反应物 D．反应中，甲与丙发生改变的质量比是7：28 【答案】B 【解答】解：A、根据质量守恒定律，7g+10g+28g+37g＝14g+10g+33g+xg，解得x＝25，故说法错误； B、乙的质量反应前后质量不变，乙可能是催化剂，故说法正确； C、反应前后，甲质量增加，为生成物，丁质量减少，为反应物，故说法错误； D、由表中内容可知，反应中，甲与丙发生改变的质量比是（14g﹣7g）：（33g﹣28g）＝7：5，故说法错误。 故选：B。 12．氧气与臭氧（O3）在平流层中的相互转化如图所示。下列说法错误的是（　　） A．气体总质量保持不变 B．元素种类保持不变 C．分子总数保持不变 D．原子总数保持不变 【答案】C 【解答】解：A、常温下，氧气和臭氧都呈气态，故氧气与臭氧的相互转化过程中，气体总质量保持不变，不符合题意； B、根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，不符合题意； C、由化学方程式可知，化学反应前后，分子的数目发生了改变，符合题意； D、根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和数目不变，不符合题意。 故选：C。 13．小明在加热高锰酸钾制取氧气时绘制了如图的图象，y可以表示（　　） A．生成氧气的总质量 B．生成二氧化锰的质量 C．固体物质的总质量 D．固体中钾元素的质量 【答案】D 【解答】解：A、高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，生成氧气的质量逐渐增加，至完全反应不再发生改变，与图示不符，故选项错误。 B、高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，生成二氧化锰的质量逐渐增加，至完全反应不再发生改变，与图示不符，故选项错误。 C、高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应后氧气逸出，固体物质的总质量不断减少，至完全反应不再发生改变，与图示不符，故选项错误。 D、高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，固体中钾元素的质量不变，与图相符，故选项正确。 故选：D。 14．如图所示，是探究质量守恒定律的相关实验，请回答下列问题： （1）写出图A中发生反应的符号表达式：　　　　　　　　　　　　； （2）写出图A中玻璃管的作用是 　 　； （3）由图A到图B过程中锥形瓶内气压 　 　外界压强（填大于、小于或等于）； （4）待锥形瓶冷却到室温后，重新称量，发现天平指针指向中央，这说明反应后生成的五氧化二磷的质量等于 　 　； （5）图D中，用铁钉和硫酸铜溶液来探究质量守恒定律，在整个实验过程中的实验现象是：　 　； （6）为确保实验成功进行，我们在实验前应该对生锈的铁钉进行的操作是 　 　。 【答案】（1）。 （2）引燃红磷。 （3）大于。 （4）参加反应的红磷和氧气的质量总和。 （5）银白色固体表面覆盖一层紫红色固体，溶液由蓝色变为浅绿色，（再次称量），天平依然平衡（指针指向中央）。 （6）打磨（除锈）。 【解答】解：（1）红磷与氧气反应产生五氧化二磷，符号表达式为：； （2）将烧至红热的细玻璃管伸入瓶底与红磷接触，作用是引燃红磷； （3）A到B的过程是红磷燃烧过程中，红磷燃烧放出大量的热，是瓶内气体受热膨胀，气压变大； （4）根据质量守恒定律参加反应的各物质的质量等于反应生成的各物质的质量，所以生成五氧化二磷的质量等于参加反应红磷和氧气的质量总和； （5）铁和硫酸铜反应产生铜和硫酸亚铁，实验现象为银白色固体表面覆盖一层紫红色固体，溶液由蓝色变为浅绿色，（再次称量），天平依然平衡（指针指向中央）； （6）铁钉易生锈，在铁钉表面有一层氧化铁，会影响铁和硫酸铜反应，故需要除铁锈。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$