5.1 化学反应中的质量守恒（举一反三专项训练，山东专用）【上好课】化学新教材鲁教版九年级上册

第五单元 定量研究化学反应 第一节 化学反应中的质量守恒 题型01 质量守恒定律的内容及适用范围 题型02 质量守恒定律的实验探究 题型03 质量守恒定律的微观解释 题型04 质量守恒定律的应用与计算  题型01 质量守恒定律的内容及适用范围 质量守恒定律：参加化学反应的各物质质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。 （1）适用范围：所有化学变化（物理变化不讨论质量守不守恒的关系）。 （2）守恒概念：质量守恒，不是体积、密度、分子个数等守恒。 （3）质量范围：所有参加反应的反应物质量（不包括没有反应完的部分和催化剂的质量）。 和所有生成物的质量。尤其注意参加反应的气体或反应生成的气体、沉淀等不要忽略。 【典例1】（25-26九年级上·山东济南·阶段练习）下列叙述完全符合质量守恒定律的是 A．50 mL水和50 mL乙醇混合后总体积小于100 mL B．水结成冰前后，质量保持不变 C．将5 g铁和5 g铜混合加热后，物质的总质量为10 g D．1.2 g碳与3.2 g氧气恰好完全反应可生成4.4 g二氧化碳 【变式1-1】（24-25八年级下·山东烟台·期中）下列对质量守恒定律的理解不正确的是 A．细铁丝在氧气中燃烧后，质量增大，是因为生成物中增加了氧元素的质量 B．双氧水在二氧化锰作用下分解，生成氧气与水的质量等于双氧水与二氧化锰的质量 C．10g硫粉和10g氧气恰好完全反应后，生成二氧化硫的质量为20g D．镁条在密闭容器中燃烧，反应前后总质量不变 【变式1-2】（25-26九年级上·辽宁锦州·期中）下列变化可以用质量守恒定律解释的是 A．铜加热后质量增加 B．分离液态空气后物质的总质量不变 C．5 g食盐溶解在95 g水中，形成100 g食盐溶液 D．100 mL水中加入100 mL酒精后，形成总体积小于200 mL的溶液 【变式1-3】（25-26九年级上·广东阳江·期中）下列现象不能用质量守恒定律解释的是 A．高锰酸钾受热分解后，剩余固体的质量比高锰酸钾的质量小 B．铜粉在空气中加热后，生成物的质量比铜粉的质量大 C．一定质量的氢气和氧气混合后质量不变 D．纸在空气中燃烧后化为灰烬，灰烬的质量比纸的质量小 题型02 质量守恒定律的实验探究 一、实验探究化学反应前后的物质质量关系 【科学探究】 当物质发生化学变化并生成新物质时，反应物的质量总和与生成物的质量总和相比较，存在什么关系呢？ 【猜想】 猜想一：反应物的质量总和与生成物的质量总和相等 猜想二：反应物的质量总和比生成物的质量总和大 猜想三：反应物的质量总和与生成物的质量总和小 实验1：红磷燃烧P + O2 → P2O5 （1）实验装置 （2）实验现象 红磷燃烧，产生大量白烟，放出大量的热，气球膨胀，待装置冷却后，气球变瘪。 反应后的物质总质量m2与反应前的物质总质量m1相等，天平保持平衡。 （3）实验分析 ①气球变化的原因？ 结论：气球先胀大是因为红磷燃烧放热，后缩小是因为消耗了锥形瓶内氧气，使瓶内气体压强小于外界大气压； ②气球的作用是什么？ 红磷燃烧的实验中要用橡皮塞塞紧锥形瓶。因为红磷燃烧后产生的五氧化二磷是微小的固体颗粒，能扩散到空气中，从而损失五氧化二磷；另外瓶外的空气也会补充消耗的氧气的体积，从而使实验测定的结果不准。所以气球的作用是形成密闭体系并缓冲气压。 实验2：铁和硫酸铜反应 Fe+CuSO4→FeSO4+Cu （1）实验装置 步骤1：铁钉放在锥形瓶外称量纸上称量 步骤2:将铁钉小心放入硫酸铜溶液中，观察天平的平衡情况 （2）实验现象：铁钉表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色变为浅绿色，反应前后，物质的总质量不变，天平保持平衡。 实验3：盐酸与碳酸钠粉末的反应 Na2CO3+HCl→ NaCl+H2O+CO2 （1）实验过程 步骤1：小烧杯放碳酸钠粉末，小试管盛稀盐酸放入烧杯称量总质量m1。 步骤2：倾斜试管，倒入稀盐酸，发生反应。 步骤3：实验完成，称量m2。 （2）实验现象 白色粉末溶解，有大量气泡迅速产生。天平向右偏转。 【实验结论】反应后各物质质量总和m2 = 反应前各物质质量总和m1；化学反应前后物质总质量不变；有气体参加或气体生成（或者有烟、雾状物质生成的反应），要验证质量守恒定律，必须在密闭容器里进行。 【典例2】（25-26九年级上·山东青岛·自主招生）下列装置及实验能用来验证质量守恒定律的是 选项 A B C D 装置 及 实验 【变式2-1】（2025·山东·二模）某化学兴趣小组的同学，设计了如图所示装置和实验来验证质量守恒定律(装置气密性良好)： 针对上述实验，下列说法正确的组合是 ①三个实验都遵循质量守恒定律 ②若实验一中待白磷燃烧完毕后马上称量，天平的指针向右偏转 ③实验二中，装置没有密闭，生成了气体逸散，实验结束，天平的指针向左偏转 ④实验三中，气球先膨胀，后变瘪 ⑤三个实验都能验证质量守恒定律 A．①② B．③⑤ C．①④⑤ D．②③ 【变式2-2】（25-26九年级上·山东德州·期中）质量守恒定律又称物质不灭定律，同学们用如下装置研究质量守恒定律。 （1）装置A中，反应前天平平衡；将稀盐酸倒入烧杯中后，石灰石与稀盐酸反应，天平的指针向 (填“左”或“右”)偏转，分析其原因 。 （2）进行实验B时，在一根细铜丝吊着的长玻璃棒两端分别绕上等长的粗铜丝，并使玻璃棒保持水平，用酒精灯给a端铜丝加热1～2分钟。冷却后，观察到 。 （3）装置A和B都 (填“能”或“不能”)达到验证质量守恒定律的目的。验证质量守恒定律时，对于有气体参加或生成的反应，实验装置一定要 。 （4）C实验的反应在敞口容器中进行仍成功验证了质量守恒定律，原因是 。 （5）进行D实验时，如果在燃着的镁条上方罩上玻璃罩，使生成物全部收集起来称量，理论上生成物的质量 (填“>”“<”或“=”)参加反应的镁条的质量。 【变式2-3】（25-26九年级上·山东青岛·期中）“追梦”兴趣小组对质量守恒定律进行了实验验证。 【方案设计】依据已有化学知识，设计如图所示实验方案。 已知：硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液反应生成硫酸钠和氢氧化铜。 【实验分析】 （1）甲同学用以上实验方案与装置进行实验验证质量守恒定律，其中不能达到实验目的是 (填序号)，原因是 。 （2）经过分析，实验A的整个过程中，小气球的变化情况是 。 （3）乙同学进行实验C时，发现反应前后天平指针不发生偏转，从微观角度解释原因： 。 【实验结论】化学反应后生成的各物质的质量总和等于参加化学反应的各物质的质量总和。 【实验反思】 （4）下列说法中，正确的是___________(填字母)。 A．实验的成功与否，取决于药品的选择和装置的设计是否合理 B．实验A中，若白磷量少，氧气有剩余，则无法验证质量守恒定律 C．若天平不平衡，是因为化学反应前后原子的种类、数目、质量都发生了改变 D．质量守恒定律的发现使得化学科学研究由定性走向定量，促进化学科学的发展 题型03 质量守恒定律的微观解释 微观解释质量守恒定律的原因： 电解水反应微观过程 （1）化学反应前后物质的质量总和相等的本质原因是：化学反应是分子破裂成原子，原子重新组合成新的分子。 （2）归纳化学变化前后变与不变： 化学反应前后“六个不变，两个一定改变，两个可能改变” 宏观 微观 六个一定不变 反应物和生成物质量总和 原子种类 元素种类 原子数目 元素质量 原子质量 两个一定改变 物质种类 分子种类 两个可能改变 元素化合价 分子总数 【典例3】（25-26八年级上·山东烟台·期中·多选）某化学反应的微观模拟示意图如图所示，从图中获得的有关信息错误的是 A．该反应结束有两种生成物 B．化学反应前后原子的种类和数目都不变 C．在化学反应中分子改变，原子不改变 D．该反应属于分解反应 【变式3-1】（25-26九年级上·山东青岛·阶段练习·多选）我国科学家研制的新型催化剂实现了常温、常压下高效合成氨(NH3)的目标，该过程的微观示意图如图所示。以下说法正确的是 A．该反应的反应物为N2和H2 B．该过程中氨分子发生分解 C．反应前后分子数目不变 D．反应前后催化剂质量不变 【变式3-2】（25-26八年级上·山东烟台·期中）氢能具有广阔的发展前景，其发现和应用极大地推动了人类社会的发展。 I．18世纪，科学家利用铁和稀盐酸反应得到氯化亚铁和“易燃空气”(即氢气)。 （1）该反应的文字表达式为 。 （2）人们将氢气视为一种新型绿色能源，从其燃烧产物分析，理由是 。 Ⅱ．2023年我国建成首座氨制氢加氢站。氨制氢的一种生产流程图如图所示。 液氨氨气氮气、氢气和残余氨气氢气 （3）从微观看，步骤Ⅰ的氨分子发生的变化是 。 （4）步骤Ⅱ的反应属于 (填基本反应类型)。 （5）步骤Ⅲ的分子筛只让氢分子通过而阻止其他分子通过，该过程属于 (填“物理”或“化学”)变化，类似于自来水净化过程中的 操作。 Ⅲ．已知氢气和氮气在一定条件下可以发生化学反应生成氨气，下图可以表示其反应的过程： （6）①a、b、c中表示纯净物的是 (填字母序号，下同)，从反应开始到完成的排列顺序为 ； ②根据上图信息可知，化学反应的微观实质是 ； ③保持氢气化学性质的最小粒子是 (化学符号)； ④该反应的文字表达式为 。 【变式3-3】（25-26九年级上·山东枣庄·期中）从宏观与微观相结合的视角看物质及其变化是化学特有的思维方式。 (一)某化学探究小组利用如图所示装置来进行电解水实验。回答下列问题： 【实验步骤】 ①用大注射器抽取一定量的2%的氢氧化钠溶液，从A中的大圆孔注入； ②用两个橡胶帽塞住右边两个出气口，用带针头的小注射器分别在出气口1和2处抽气，液面上升，直至水充满正负两极； ③接通电源待C中气体体积达到最大刻度时，关闭电源；仔细观察实验装置中的现象； ④分别用带针头的注射器抽取气体并检验。 【实验装置】 【交流与反思】 （1）步骤①中在水中加入氢氧化钠溶液的作用是 。 （2）通电一段时间后，理论上B处和C处产生气体的质量比约为 (依据相对原子质量分析，2分)。实验过程中，A处液面 (填“上升”、“下降”或“不变”)。 （3）为进一步探究影响电解水反应速率的因素，同学们利用12V直流电源进行了相关实验探究，数据如表，分析四组实验数据，实验C的电解时间X可能是___________(填序号)。 编号 温度 NaOH溶液浓度 b管气体体积 a管气体体积 电解时间 A 20℃ 2% 20mL 9.8mL 54.0s B 20℃ 5% 20mL 9.8mL 36.2s C 30℃ 2% 20mL 9.8mL X D 30℃ 5% 20mL 9.8mL 35.4s A．32.8s B．51.3s C．35.2s D．55.6s (二)如图分别是水蒸气液化、水通电分解和氢气燃烧的微观变化示意图，请回答下列问题： （4）图B表示的过程属于 (填基本反应类型)，此过程中能量转化方式是电能转化为 。 （5）从微观角度解释图A、图B的本质区别是 。 题型04 质量守恒定律的应用与计算 质量守恒定律的应用： 1.利用质量守恒定律，解释有关现象； 2.利用质量守恒定律，根据化学方程式确定物质的化学式； 3.利用质量守恒定律，根据化学方程式确定物质的相对分子质量； 4.利用质量守恒定律，根据化学方程式求某元素的质量； 5.利用质量守恒定律，根据化学方程式求反应物中某物质的质量。 【典例4】（25-26九年级上·山东日照·阶段练习）在密闭容器中加入甲、乙、丙、丁四种物质进行反应，测得反应中各物质的质量如表：下列说法正确的是 甲 乙 丙 丁 加入 6.5 g 2 g 1.5 g 0.5 g 一段时间后 2.5 g 1 g 1.5 g 5.5 g A．丙一定是该反应的催化剂 B．该反应为分解反应 C．丁一定是化合物 D．充分反应后，甲和乙的质量之和应等于丁的质量 【变式4-1】（25-26九年级上·山东德州·期中）将一定质量的a、b、c、d四种物质放入一密闭容器中，在一定条件下反应一段时间后，测得反应后各物质的质量如下。下列说法正确的是 A．d一定是催化剂 B．c一定是化合物 C．a参与反应的质量为3.84g D．该反应中物质a和b的化学计量数之比3：1 【变式4-2】（25-26九年级上·山东德州·期中）质量为3g的化合物在空气中完全燃烧，生成4.4g二氧化碳和3.6g水，关于该化合物的组成的论断正确的是 A．只含有碳、氢 B．一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素 C．一定含有碳、氢元素，一定不含氧元素 D．一定含有氢、氢元素，一定含有氧元素 【变式4-3】（24-25八年级下·山东烟台·期末·多选）某密闭容器中有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下发生化学反应，容器中乙、丙、丁的质量随甲的质量变化情况如图所示。下列说法正确的是 A．a的值为14 B．丙一定是催化剂 C．丁属于化合物 D．当丁为5g时，容器中乙的质量为11g / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五单元 定量研究化学反应 第一节 化学反应中的质量守恒 题型01 质量守恒定律的内容及适用范围 题型02 质量守恒定律的实验探究 题型03 质量守恒定律的微观解释 题型04 质量守恒定律的应用与计算  题型01 质量守恒定律的内容及适用范围 质量守恒定律：参加化学反应的各物质质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。 （1）适用范围：所有化学变化（物理变化不讨论质量守不守恒的关系）。 （2）守恒概念：质量守恒，不是体积、密度、分子个数等守恒。 （3）质量范围：所有参加反应的反应物质量（不包括没有反应完的部分和催化剂的质量）。 和所有生成物的质量。尤其注意参加反应的气体或反应生成的气体、沉淀等不要忽略。 【典例1】（25-26九年级上·山东济南·阶段练习）下列叙述完全符合质量守恒定律的是 A．50 mL水和50 mL乙醇混合后总体积小于100 mL B．水结成冰前后，质量保持不变 C．将5 g铁和5 g铜混合加热后，物质的总质量为10 g D．1.2 g碳与3.2 g氧气恰好完全反应可生成4.4 g二氧化碳 【答案】D 【解析】A、50 mL水和50 mL乙醇混合后体积减少，这是物理变化（分子间隙变化），未发生化学反应，不涉及质量守恒。故选项A错误； B、水结冰是物态变化（物理变化），质量未变，但质量守恒定律仅针对化学反应。故选项B错误； C、铁和铜混合加热，若未发生反应（如无氧气参与），总质量不变属于物理现象；若发生反应（如铁与氧气生成氧化物），总质量应增加（氧气参与反应）。题干未明确反应条件，且结果总质量仍为10 g，不符合实际反应情况。故选项C错误； D、碳与氧气反应生成二氧化碳的化学方程式为：，参与反应的碳、氧气、二氧化碳质量比为：12:32:44=3:8:11，选项中1.2 g碳与3.2 g氧气恰好完全反应，生成CO₂（4.4g），1.2 g:3.2 g:4.4 g=3:8:11，符合质量守恒定律。故选项D正确。 故选D。 【变式1-1】（24-25八年级下·山东烟台·期中）下列对质量守恒定律的理解不正确的是 A．细铁丝在氧气中燃烧后，质量增大，是因为生成物中增加了氧元素的质量 B．双氧水在二氧化锰作用下分解，生成氧气与水的质量等于双氧水与二氧化锰的质量 C．10g硫粉和10g氧气恰好完全反应后，生成二氧化硫的质量为20g D．镁条在密闭容器中燃烧，反应前后总质量不变 【答案】B 【解析】A、细铁丝燃烧生成Fe3O4，质量增加是因氧气参与反应，生成物中氧元素来自氧气，符合质量守恒定律，此解释正确； B、双氧水（H2O2）分解生成H2O和O2，二氧化锰（MnO2）为催化剂，反应前后质量不变，根据质量守恒，生成物水和氧气的质量应等于过氧化氢的质量，而非过氧化氢和二氧化锰的总质量，此解释错误； C、根据关系式可知，硫（S）与氧气（O2）按质量比1:1完全反应生成SO2，故10gS与10gO2恰好完全反应，生成20gSO2，此解释正确； D、镁条在密闭容器中燃烧生成MgO，所有物质（包括氧气和MgO）均被封闭，总质量不变，符合质量守恒定律，此解释正确。 故选B。 【变式1-2】（25-26九年级上·辽宁锦州·期中）下列变化可以用质量守恒定律解释的是 A．铜加热后质量增加 B．分离液态空气后物质的总质量不变 C．5 g食盐溶解在95 g水中，形成100 g食盐溶液 D．100 mL水中加入100 mL酒精后，形成总体积小于200 mL的溶液 【答案】A 【解析】A、铜加热后与氧气反应生成氧化铜，质量增加，属于化学变化，符合质量守恒定律，故选项正确； B、分离液态空气没有新物质产生，属于物理变化，不能用质量守恒定律来解释，故选项错误； C、5g食盐溶解在95g水中，成为100g食盐溶液的过程中没有新物质产生，属于物理变化，不能用质量守恒定律解释，故选项错误； D、100mL水中加入100mL酒精，由于分子间有间隔，总体积小于200mL，没有发生化学变化，不能用质量守恒定律来解释，故选项错误。 故选：A。 【变式1-3】（25-26九年级上·广东阳江·期中）下列现象不能用质量守恒定律解释的是 A．高锰酸钾受热分解后，剩余固体的质量比高锰酸钾的质量小 B．铜粉在空气中加热后，生成物的质量比铜粉的质量大 C．一定质量的氢气和氧气混合后质量不变 D．纸在空气中燃烧后化为灰烬，灰烬的质量比纸的质量小 【答案】C 【解析】A、高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，根据质量守恒定律，参加反应的高锰酸钾的质量等于生成的锰酸钾、二氧化锰和氧气的质量之和，由于氧气逸出，所以剩余固体的质量比高锰酸钾的质量小，能用质量守恒定律解释，故A选项不符合题意； B、铜粉在空气中加热，铜与氧气在加热条件下反应生成氧化铜，根据质量守恒定律，参加反应的铜和氧气的质量之和等于生成的氧化铜的质量，所以生成物的质量比铜粉的质量大，能用质量守恒定律解释，故B选项不符合题意； C、一定质量的氢气和氧气混合，没有发生化学反应，质量守恒定律适用于化学反应，所以不能用质量守恒定律解释，故C选项符合题意； D、纸在空气中燃烧生成二氧化碳和水等物质，根据质量守恒定律，参加反应的纸和氧气的质量之和等于生成的二氧化碳、水等物质的质量之和，由于二氧化碳和水逸散到空气中，所以灰烬的质量比纸的质量小，能用质量守恒定律解释，故D选项不符合题意。 故选C。 题型02 质量守恒定律的实验探究 一、实验探究化学反应前后的物质质量关系 【科学探究】 当物质发生化学变化并生成新物质时，反应物的质量总和与生成物的质量总和相比较，存在什么关系呢？ 【猜想】 猜想一：反应物的质量总和与生成物的质量总和相等 猜想二：反应物的质量总和比生成物的质量总和大 猜想三：反应物的质量总和与生成物的质量总和小 实验1：红磷燃烧P + O2 → P2O5 （1）实验装置 （2）实验现象 红磷燃烧，产生大量白烟，放出大量的热，气球膨胀，待装置冷却后，气球变瘪。 反应后的物质总质量m2与反应前的物质总质量m1相等，天平保持平衡。 （3）实验分析 ①气球变化的原因？ 结论：气球先胀大是因为红磷燃烧放热，后缩小是因为消耗了锥形瓶内氧气，使瓶内气体压强小于外界大气压； ②气球的作用是什么？ 红磷燃烧的实验中要用橡皮塞塞紧锥形瓶。因为红磷燃烧后产生的五氧化二磷是微小的固体颗粒，能扩散到空气中，从而损失五氧化二磷；另外瓶外的空气也会补充消耗的氧气的体积，从而使实验测定的结果不准。所以气球的作用是形成密闭体系并缓冲气压。 实验2：铁和硫酸铜反应 Fe+CuSO4→FeSO4+Cu （1）实验装置 步骤1：铁钉放在锥形瓶外称量纸上称量 步骤2:将铁钉小心放入硫酸铜溶液中，观察天平的平衡情况 （2）实验现象：铁钉表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色变为浅绿色，反应前后，物质的总质量不变，天平保持平衡。 实验3：盐酸与碳酸钠粉末的反应 Na2CO3+HCl→ NaCl+H2O+CO2 （1）实验过程 步骤1：小烧杯放碳酸钠粉末，小试管盛稀盐酸放入烧杯称量总质量m1。 步骤2：倾斜试管，倒入稀盐酸，发生反应。 步骤3：实验完成，称量m2。 （2）实验现象 白色粉末溶解，有大量气泡迅速产生。天平向右偏转。 【实验结论】反应后各物质质量总和m2 = 反应前各物质质量总和m1；化学反应前后物质总质量不变；有气体参加或气体生成（或者有烟、雾状物质生成的反应），要验证质量守恒定律，必须在密闭容器里进行。 【典例2】（25-26九年级上·山东青岛·自主招生）下列装置及实验能用来验证质量守恒定律的是 选项 A B C D 装置 及 实验 【答案】B 【解析】A、该实验中镁条燃烧生成氧化镁，氧气参与了反应，且生成的氧化镁会以白烟的形式散逸到空气中，反应前后质量不相等，无法验证质量守恒定律，不符合题意； B、该实验中白磷燃烧生成五氧化二磷，有新物质生成，属于化学变化，且该反应在密闭容器中进行，化学反应前后锥形瓶内物质的总质量不变，可以验证质量守恒定律，符合题意； C、硝酸钾溶于水，无新物质生成，属于物理变化，无法验证质量守恒定律，不符合题意； D、过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，氧气是气体，会散逸到空气中，导致烧杯内物质的总质量减小，无法验证质量守恒定律，不符合题意。 故选B。 【变式2-1】（2025·山东·二模）某化学兴趣小组的同学，设计了如图所示装置和实验来验证质量守恒定律(装置气密性良好)： 针对上述实验，下列说法正确的组合是 ①三个实验都遵循质量守恒定律 ②若实验一中待白磷燃烧完毕后马上称量，天平的指针向右偏转 ③实验二中，装置没有密闭，生成了气体逸散，实验结束，天平的指针向左偏转 ④实验三中，气球先膨胀，后变瘪 ⑤三个实验都能验证质量守恒定律 A．①② B．③⑤ C．①④⑤ D．②③ 【答案】A 【解析】①一切化学反应皆遵守质量守恒定律，实验一白磷燃烧、实验二、三碳酸钠与稀盐酸反应，三个实验都发生了化学反应，都遵循质量守恒定律，说法正确； ②实验一中，白磷燃烧放热，使装置内气体受热膨胀，气球鼓起，受到的空气浮力增大。若燃烧完毕后马上称量，浮力会导致天平左侧“表观质量”减小，天平指针向右偏转，说法正确； ③实验二中，装置没有密闭，生成了气体逸散，生成的二氧化碳没有称量，左盘质量减小，实验结束，天平失衡，天平的指针向右偏转，说法错误； ④实验三中，碳酸钠与盐酸反应生成二氧化碳，气体增多，气压增大到最大后保持不变，气球胀大保持不变，说法错误； ⑤实验二和实验三装置没有密闭（或虽密闭但气球受浮力影响），气体逸散或浮力干扰会导致天平不平衡，不能直接验证质量守恒定律；只有实验一能较好验证，说法错误； 则说法正确的组合是①②，故选A。 【变式2-2】（25-26九年级上·山东德州·期中）质量守恒定律又称物质不灭定律，同学们用如下装置研究质量守恒定律。 （1）装置A中，反应前天平平衡；将稀盐酸倒入烧杯中后，石灰石与稀盐酸反应，天平的指针向 (填“左”或“右”)偏转，分析其原因 。 （2）进行实验B时，在一根细铜丝吊着的长玻璃棒两端分别绕上等长的粗铜丝，并使玻璃棒保持水平，用酒精灯给a端铜丝加热1～2分钟。冷却后，观察到 。 （3）装置A和B都 (填“能”或“不能”)达到验证质量守恒定律的目的。验证质量守恒定律时，对于有气体参加或生成的反应，实验装置一定要 。 （4）C实验的反应在敞口容器中进行仍成功验证了质量守恒定律，原因是 。 （5）进行D实验时，如果在燃着的镁条上方罩上玻璃罩，使生成物全部收集起来称量，理论上生成物的质量 (填“>”“<”或“=”)参加反应的镁条的质量。 【答案】（1）右 稀盐酸与石灰石发生反应生成的二氧化碳气体逸散到空气中去了，使得左盘质量减小 （2）a端下降 （3）不能 在密闭容器中进行 （4）实验中无气体参加或生成 （5）> 【解析】（1）装置A中，反应前天平平衡；将稀盐酸倒入烧杯中后，石灰石与稀盐酸反应，天平的指针向右偏转，原因是稀盐酸与石灰石发生反应生成的二氧化碳气体逸散到空气中去了，使得左盘质量减小。 （2）进行实验B时，在一根细铜丝吊着的长玻璃棒两端分别绕上等长的粗铜丝，并使玻璃棒保持水平，用酒精灯给a端铜丝加热1～2分钟。由于在加热条件下，铜与空气中的氧气反应生成了氧化铜，所以a端质量增多，冷却后，观察到a端下降。 （3）装置A和B都不能达到验证质量守恒定律的目的。验证质量守恒定律时，对于有气体参加或生成的反应，实验装置一定要在密闭容器中进行，与外界隔绝。 （4）C实验的反应在敞口容器中进行仍成功验证了质量守恒定律，原因是：实验中无气体参加或生成，反应前后烧杯内质量不变，天平平衡； （5）进行D实验时，如果在燃着的镁条上方罩上玻璃罩，使生成物全部收集起来称量，理论上生成物的质量>参加反应的镁条的质量，因为镁条燃烧是镁条与空气中的氧气发生反应，根据质量守恒定律，参加反应的镁条质量加参加反应的氧气质量等于生成物的质量。 【变式2-3】（25-26九年级上·山东青岛·期中）“追梦”兴趣小组对质量守恒定律进行了实验验证。 【方案设计】依据已有化学知识，设计如图所示实验方案。 已知：硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液反应生成硫酸钠和氢氧化铜。 【实验分析】 （1）甲同学用以上实验方案与装置进行实验验证质量守恒定律，其中不能达到实验目的是 (填序号)，原因是 。 （2）经过分析，实验A的整个过程中，小气球的变化情况是 。 （3）乙同学进行实验C时，发现反应前后天平指针不发生偏转，从微观角度解释原因： 。 【实验结论】化学反应后生成的各物质的质量总和等于参加化学反应的各物质的质量总和。 【实验反思】 （4）下列说法中，正确的是___________(填字母)。 A．实验的成功与否，取决于药品的选择和装置的设计是否合理 B．实验A中，若白磷量少，氧气有剩余，则无法验证质量守恒定律 C．若天平不平衡，是因为化学反应前后原子的种类、数目、质量都发生了改变 D．质量守恒定律的发现使得化学科学研究由定性走向定量，促进化学科学的发展 【答案】（1）B 反应在敞口容器中进行，生成的二氧化碳气体逸散到空气中 （2）先膨胀后变瘪 （3）反应前后原子的种类、数目和质量都没有改变 （4）AD 【解析】（1）不能达到实验目的的是B，原因是该反应有二氧化碳气体生成，反应在敞口容器中进行，生成的二氧化碳气体逸散到空气中，导致天平不能平衡，无法验证质量守恒定律。质量守恒定律是指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，有气体参与或生成的反应，需在密闭容器中进行验证。 （2）白磷燃烧时会放出大量的热，使装置内气体受热膨胀，压强增大，小气球会膨胀；反应结束后，温度降低，装置内氧气被消耗，压强减小，小气球会变瘪。所以整个过程中小气球的变化情况是先膨胀后变瘪。 （3）化学反应的实质是分子破裂成原子，原子重新组合成新分子的过程。在实验 C 中，硫酸铜溶液和氢氧化钠溶液反应，从微观角度看，反应前后原子的种类、数目和质量都没有改变，所以反应前后物质的总质量相等，天平指针不发生偏转。 （4）A、实验的成功与否，确实取决于药品的选择和装置的设计是否合理。如实验 B，由于装置选择不合理（敞口容器），无法验证质量守恒定律，正确。 B、质量守恒定律适用于所有的化学反应，与反应物的量无关。实验 A 中，无论白磷量多少，只要反应在密闭容器中进行，都能验证质量守恒定律，错误。 C、若天平不平衡，是因为反应有气体逸出或有外界物质进入，而不是化学反应前后原子的种类、数目、质量发生了改变。根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目、质量都不变，错误。 D、质量守恒定律的发现使得化学科学研究由定性走向定量，促进化学科学的发展，这是质量守恒定律对化学发展的重要意义，正确。 故选AD。 题型03 质量守恒定律的微观解释 微观解释质量守恒定律的原因： 电解水反应微观过程 （1）化学反应前后物质的质量总和相等的本质原因是：化学反应是分子破裂成原子，原子重新组合成新的分子。 （2）归纳化学变化前后变与不变： 化学反应前后“六个不变，两个一定改变，两个可能改变” 宏观 微观 六个一定不变 反应物和生成物质量总和 原子种类 元素种类 原子数目 元素质量 原子质量 两个一定改变 物质种类 分子种类 两个可能改变 元素化合价 分子总数 【典例3】（25-26八年级上·山东烟台·期中）某化学反应的微观模拟示意图如图所示，从图中获得的有关信息错误的是 A．该反应结束有两种生成物 B．化学反应前后原子的种类和数目都不变 C．在化学反应中分子改变，原子不改变 D．该反应属于分解反应 【答案】AD 【解析】A、观察微观模拟示意图，反应后只有一种分子，所以该反应结束后只有一种生成物，符合题意； B、从微观模拟示意图可以看出，化学反应前后原子的种类和数目都没有发生变化，不符合题意； C、在化学反应中，分子会分成原子，原子重新组合成新的分子，所以分子改变，原子不改变，不符合题意； D、该反应是由两种物质反应生成一种物质，属于化合反应，而不是分解反应，符合题意。 故选AD。 【变式3-1】（25-26九年级上·山东青岛·阶段练习）我国科学家研制的新型催化剂实现了常温、常压下高效合成氨(NH3)的目标，该过程的微观示意图如图所示。以下说法正确的是 A．该反应的反应物为N2和H2 B．该过程中氨分子发生分解 C．反应前后分子数目不变 D．反应前后催化剂质量不变 【答案】AD 【解析】A．根据微观示意图可知，该反应的反应物为N2和H2，A正确； B．由微观示意图看出，是氮气分子和氢气分子反应生成氨分子，是氨分子的形成过程，而不是氨分子发生分解，B错误； C．反应过程的微观示意图写出方程式为：；根据微观示意图可知，该反应的反应物为N2和H2，反应前分子总数为1+3=4，反应后分子总数为2，反应前后分子数目改变，C错误； D．催化剂在化学反应前后质量和化学性质不发生改变，D正确； 故选A D。 【变式3-2】（25-26八年级上·山东烟台·期中）氢能具有广阔的发展前景，其发现和应用极大地推动了人类社会的发展。 I．18世纪，科学家利用铁和稀盐酸反应得到氯化亚铁和“易燃空气”(即氢气)。 （1）该反应的文字表达式为 。 （2）人们将氢气视为一种新型绿色能源，从其燃烧产物分析，理由是 。 Ⅱ．2023年我国建成首座氨制氢加氢站。氨制氢的一种生产流程图如图所示。 液氨氨气氮气、氢气和残余氨气氢气 （3）从微观看，步骤Ⅰ的氨分子发生的变化是 。 （4）步骤Ⅱ的反应属于 (填基本反应类型)。 （5）步骤Ⅲ的分子筛只让氢分子通过而阻止其他分子通过，该过程属于 (填“物理”或“化学”)变化，类似于自来水净化过程中的 操作。 Ⅲ．已知氢气和氮气在一定条件下可以发生化学反应生成氨气，下图可以表示其反应的过程： （6）①a、b、c中表示纯净物的是 (填字母序号，下同)，从反应开始到完成的排列顺序为 ； ②根据上图信息可知，化学反应的微观实质是 ； ③保持氢气化学性质的最小粒子是 (化学符号)； ④该反应的文字表达式为 。 【答案】（1） （2）氢气燃烧的产物是水，水对环境无污染 （3）分子间的间隔 （4）分解反应 （5）物理 过滤 （6）b acb 分子分裂成原子，原子重新组合成新的分子 【解析】（1）铁和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，该反应的文字表达式为：； （2）氢气燃烧的产物是水，水对环境无污染，所以氢气被视为一种新型绿色能源； （3）从微观看，步骤Ⅰ液氨变为氨气，氨分子发生的变化是分子间的间隔； （4）步骤Ⅱ氨气在铁基催化剂和410℃下反应生成氮气和氢气，该反应是一种物质生成两种物质，属于分解反应； （5）步骤Ⅲ的分子筛只让氢分子通过而阻止其他分子通过，该过程没有生成新物质，是物理变化； 自来水净化过程中的过滤操作是分离不溶性固体和液体，与步骤Ⅲ中分离不同分子的过程类似，所以类似于过滤操作； （6）①纯净物是由一种物质组成的，a中含有氮气分子和氢气分子，属于混合物；b中只含有氨气分子，属于纯净物；c中含有氮原子、氢原子，是分子分裂成原子的过程，属于混合物，所以表示纯净物的是b； 化学反应的过程是反应物的分子先分裂成原子，原子再重新组合成生成物的分子，反应开始时是反应物的分子(a)，然后分子分裂成原子(c)，最后原子重新组合成生成物的分子(b)，所以从反应开始到完成的排列顺序为a、c、b； ②根据上图信息可知，化学反应的微观实质是分子分裂成原子，原子重新组合成新的分子； ③由分子构成的物质，分子是保持其化学性质的最小粒子，氢气是由氢分子构成的，所以保持氢气化学性质的最小粒子是； ④氢气和氮气在一定条件下反应生成氨气，该反应的文字表达式为。 【变式3-3】（25-26九年级上·山东枣庄·期中）从宏观与微观相结合的视角看物质及其变化是化学特有的思维方式。 (一)某化学探究小组利用如图所示装置来进行电解水实验。回答下列问题： 【实验步骤】 ①用大注射器抽取一定量的2%的氢氧化钠溶液，从A中的大圆孔注入； ②用两个橡胶帽塞住右边两个出气口，用带针头的小注射器分别在出气口1和2处抽气，液面上升，直至水充满正负两极； ③接通电源待C中气体体积达到最大刻度时，关闭电源；仔细观察实验装置中的现象； ④分别用带针头的注射器抽取气体并检验。 【实验装置】 【交流与反思】 （1）步骤①中在水中加入氢氧化钠溶液的作用是 。 （2）通电一段时间后，理论上B处和C处产生气体的质量比约为 (依据相对原子质量分析，2分)。实验过程中，A处液面 (填“上升”、“下降”或“不变”)。 （3）为进一步探究影响电解水反应速率的因素，同学们利用12V直流电源进行了相关实验探究，数据如表，分析四组实验数据，实验C的电解时间X可能是___________(填序号)。 编号 温度 NaOH溶液浓度 b管气体体积 a管气体体积 电解时间 A 20℃ 2% 20mL 9.8mL 54.0s B 20℃ 5% 20mL 9.8mL 36.2s C 30℃ 2% 20mL 9.8mL X D 30℃ 5% 20mL 9.8mL 35.4s A．32.8s B．51.3s C．35.2s D．55.6s (二)如图分别是水蒸气液化、水通电分解和氢气燃烧的微观变化示意图，请回答下列问题： （4）图B表示的过程属于 (填基本反应类型)，此过程中能量转化方式是电能转化为 。 （5）从微观角度解释图A、图B的本质区别是 。 【答案】（1）增强水的导电性 （2）8：1 上升 （3）B （4）分解反应 化学能 （5）分子的种类是否发生改变 【解析】（1）电解水时，水的导电性较弱，加入少量氢氧化钠溶液可增强水的导电性，使电解反应更顺利进行。 （2）电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，由质量守恒定律可知，生成的氧气和氢气质量比等于水中氧元素和氢元素的质量比，即，所以B和C中所产生的质量比约为8：1。 实验过程中，B、C处均生成气体，压强变大，液面下降，B、C中的水被压入A中，则A处的液面会上升。 （3）通过对比实验A、B可知，相同条件下，氢氧化钠溶液浓度越高，电解水反应速率越快；对比实验B、D可知，相同条件下，温度越高，电解水反应速率越快；对比实验A、C可知，温度越高，电解水反应速率越快，所以X<54.0s；对比实验C、D可知氢氧化钠溶液浓度越高，电解水反应速率越快，所以X>35.4s，选项中只有51.3s符合题意，故选B。 （4）图B表示水在通电的条件下生成氢气和氧气，符合“一变多”的特点，故属于分解反应；电解水实验中的能量转化方式是由电能转化为化学能。 （5）图A是水蒸气液化，属于物理变化，分子本身没有发生变化；图B是水通电分解，属于化学变化，分子发生了变化。所以图A、图B的本质区别是分子的种类是否发生改变。 题型04 质量守恒定律的应用与计算 质量守恒定律的应用： 1.利用质量守恒定律，解释有关现象； 2.利用质量守恒定律，根据化学方程式确定物质的化学式； 3.利用质量守恒定律，根据化学方程式确定物质的相对分子质量； 4.利用质量守恒定律，根据化学方程式求某元素的质量； 5.利用质量守恒定律，根据化学方程式求反应物中某物质的质量。 【典例4】（25-26九年级上·山东日照·阶段练习）在密闭容器中加入甲、乙、丙、丁四种物质进行反应，测得反应中各物质的质量如表：下列说法正确的是 甲 乙 丙 丁 加入 6.5 g 2 g 1.5 g 0.5 g 一段时间后 2.5 g 1 g 1.5 g 5.5 g A．丙一定是该反应的催化剂 B．该反应为分解反应 C．丁一定是化合物 D．充分反应后，甲和乙的质量之和应等于丁的质量 【答案】C 【解析】计算各物质质量变化：甲减少6.5g-2.5g=4g，乙减少2g-1g=1g，丙不变，丁增加5.5g-0.5g=5g，减少总质量等于增加总质量，符合质量守恒定律，反应为甲和乙生成丁的化合反应。 A、丙质量不变，但不一定是催化剂，可能未参与反应，该选项错误，不符合题意； B、该反应是化合反应，不是分解反应，该选项错误，不符合题意； C、丁由甲和乙反应生成，一定是化合物，该选项正确，符合题意； D、充分反应后，参加反应的甲和乙的质量之和等于生成的丁的质量，该选项说法错误，不符合题意； 故选C。 【变式4-1】（25-26九年级上·山东德州·期中）将一定质量的a、b、c、d四种物质放入一密闭容器中，在一定条件下反应一段时间后，测得反应后各物质的质量如下。下列说法正确的是 A．d一定是催化剂 B．c一定是化合物 C．a参与反应的质量为3.84g D．该反应中物质a和b的化学计量数之比3：1 【答案】B 【分析】根据图像，反应前物质总质量为：6.4+3.2+4.0+0.5=14.1，设a的待测值为x，根据质量守恒定律，化学反应前后，物质总质量不变，则x+2.56+7.2+0.5=14.1，解得x=3.84，通过对比反应前后各物质的质量变化来判断，a的质量由6.4g变为3.84g，质量减少，是反应物；b 的质量由3.2变为2.56g，质量减少，是反应物；c 的质量由4.0g变为7.2g，质量增加，是生成物；d 的质量在反应前后均为0.5g，质量不变。 【解析】A、d在反应前后质量不变，则d可能是该反应的催化剂，也可能是不参与反应的杂质，故选项错误； B、该反应由a、b反应生成c，则c一定是化合物，故选项正确； C、根据分析，a的质量由6.4g变为3.84g，a参与反应的质量为6.4g-3.84g=2.56g，故选项错误； D、a参与反应的质量为6.4g-3.84g=2.56g，b参加反应的质量为：3.2g-2.56g=0.64g， a、b 消耗的质量之比为2.56g：0.64:g=4:1，无法直接得出它们的化学计量数之比，故选项错误。 故选：B。 【变式4-2】（25-26九年级上·山东德州·期中）质量为3g的化合物在空气中完全燃烧，生成4.4g二氧化碳和3.6g水，关于该化合物的组成的论断正确的是 A．只含有碳、氢 B．一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素 C．一定含有碳、氢元素，一定不含氧元素 D．一定含有氢、氢元素，一定含有氧元素 【答案】D 【解析】根据质量守恒定律，燃烧生成的二氧化碳和水中的碳、氢元素全部来自原化合物； 4.4g CO2中碳的质量为：； 3.6g H2O中氢的质量为： 原化合物总质量为3g，其中碳和氢的总质量为，剩余质量为，这部分质量只能来自氧元素，因此化合物中一定含有氧元素。 故选D。 【变式4-3】（24-25八年级下·山东烟台·期末）某密闭容器中有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下发生化学反应，容器中乙、丙、丁的质量随甲的质量变化情况如图所示。下列说法正确的是 A．a的值为14 B．丙一定是催化剂 C．丁属于化合物 D．当丁为5g时，容器中乙的质量为11g 【答案】CD 【分析】根据质量守恒定律， 化学反应前后物质的总质量不变，则0g+10g+10g+6g=8g+ag+6g+0g，则a=12，反应后，甲的质量增加，甲是生成物，乙的质量增加，乙是生成物，丙的质量不变，丙可能是催化剂，也可能是不参与反应的杂质，丁的质量减小，丁是反应物。 【解析】A、由分析可知，a的值为12，不符合题意； B、化学反应前后丙的质量不变，丙可能是催化剂，也可能是不参与反应的杂质，不符合题意； C、该反应中丁是反应物，乙、甲是生成物，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，丁一定是由不同种元素组成的纯净物，一定是化合物，符合题意； D、由图可知，该反应中，参加反应的丁与生成乙的质量比为：10g：(12g-10g)=5:1，当丁为5g时，参加反应的丁的质量为：10g-5g=5g，则生成乙的质量为1g，则容器中乙的质量为：10g+1g=11g，符合题意。 故选CD。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $