4.2质量守恒定律寒假巩固--2025-2026学年九年级化学科粤版上册

科粤版（2024）九年级上册 第四单元　化学式与化学方程式4.2　质量守恒定律 寒假巩固 【题型1】质量守恒定律的内容和微观解释 【典型例题】如图是物质在密封环境下进行化学反应的微观示意图，下列关于该反应前、后微观示意图的说法正确的是（　　） A.分子总数不变 B.质量减少 C.原子总数减少 D.均为混合物 【举一反三1】在化学反应前后，以下各项一定发生变化的是（　　） ①原子种类；②元素种类；③分子种类；④物质种类 A.①② B.①③ C.③④ D.②③ 【举一反三2】化学的基本特征是研究物质和创造物质。试从科学家认识物质的视角认识CO2。 微观角度：我国研制的一种新型催化剂可将CO2和H2转化为甲烷(CH4)和X。该反应的微观示意图如图所示，请你画出X分子的微观示意图：　　　　　。 【举一反三3】元素与化学变化的关系：在物质发生化学变化时，元素的种类　　　　（填“会”或“不会”）改变。 【举一反三4】白磷、红磷都可以在一定条件下燃烧。以下是相关的两个实验，请回答下列问题： （1）通过实验1可以测定 　 　。待集气瓶中的红磷熄灭、冷却后打开弹簧夹，当观察到 　 　的现象时，可达到该实验目的，此实验需要注意的事项是 　 　　　　　　　　　　　。该实验是否可以将红磷换成木炭？　 　，原因是 　 　。 （2）通过实验2可以验证质量守恒定律。实验前将白磷放入锥形瓶中，称量装置的总质量，引燃白磷，待反应后再称量装置总质量，发现托盘天平保持平衡，该实验中气球的作用 是 　 　；锥形瓶内事先放少量细沙的作用是 　 　；白磷燃烧的化学方程式为 　 　。 【举一反三5】碳酸钠溶液和稀盐酸反应，如图所示，按要求填空： （1）现象：　 　，　 　。 （2）原因：　 　。 （3）能否验证质量守恒定律 　 　。 （4）是否遵守质量守恒定律 　 　。 【题型2】质量守恒定律的实验探究 【典型例题】通过白磷燃烧反应来验证质量守恒定律的实验装置如图所示，下列说法错误的是（　　） A.实验过程中气球先变大后变瘪 B.白磷燃烧结束，锥形瓶应冷却后再称量 C.瓶底的细沙起隔热作用，防止瓶底炸裂 D.实验过程中天平始终保持平衡 【举一反三1】实验小组利用下图装置探究铜和氧气反应前后物质的质量关系。相关分析正确的是（　　） A.铜粉必须过量 B.加热前所称的是铜粉和氧气的总质量 C.加热后锥形瓶内固体质量增加 D.不塞橡胶塞不影响实验结果 为验证质量守恒定律，某兴趣小组做了以下实验进行探究。 【实验一】将10 g水加入10 g酒精中，一段时间后，称量混合液，质量仍为20 g。 (1)该实验_______________(填“能”或“不能”)验证质量守恒定律，原因是_________________________________。 【实验二】如图1，用细铜丝吊着一根长玻璃棒，两端分别绕上粗铜丝，并使玻璃棒保持水平，然后用酒精灯给a端铜丝加热1～2分钟。 (2)冷却后，观察到铜丝变黑，玻璃棒         (填“a”或“b”)端下沉。 【实验三】称取镁条和陶土网的质量为m1(如图2所示)，然后在空气中点燃镁条；反应结束后将所得物质与陶土网一起再次称量，质量为m2。 (3)根据实验事实分析：①若m2＞m1，可能原因是_________________________________。 ②若m2＜m1，可能原因是                                           。 【分析与总结】 (4)根据以上实验可知，验证质量守恒定律时对于有气体参加的反应，应在           容器中进行实验。 【拓展实验】兴趣小组按如图3装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物白色固体中还有少量黄色固体。查阅资料得知：镁能与氮气剧烈反应生成黄色的氮化镁固体。 【反思与交流】 (5)图3实验中气球的作用有           (填字母)。 A.使装置密闭 B.可缓冲气压 C.防止橡胶塞被弹出 某化学兴趣小组对质量守恒定律进行了探究和应用。 活动一：探究质量守恒定律 【实验装置设计】甲、乙、丙小组同学分别设计了如图实验装置(天平等仪器略)： 【讨论与探究】 (1)甲小组装置中小气球的作用是                                               。 (2)乙小组将锥形瓶倾斜，使硫酸铜溶液与打磨光亮的铁丝接触，可观察到的现象是     (填字母)。 A.铁丝表面无变化 B.溶液由蓝色变为浅绿色 C.铁丝表面有红色固体析出 【实验结论】 (3)同学们交流讨论后，认为　　　　(填“甲”“乙”或“丙”)装置不能用来验证质量守恒定律，理由是　　  　　。 【举一反三4】物质发生化学变化的前后，总质量是增加、减小还是不变呢?甲、乙、丙三位同学按下面的步骤进行探究（已知碳酸钠和稀盐酸反应产生气体）。 (1)提出假设：物质发生化学变化前后总质量不变。 (2)设计并进行实验，甲设计的实验装置和选用的药品如图A所示，乙设计的实验装置和选用的药品如图B所示，他们在反应前后都进行了规范的操作，准确的称量和细致的观察。 丙进行了如图C所示的实验，在一根用细铜丝吊着的长玻璃棒两端，分别绕上粗铜丝，并使玻璃棒保持水平。然后，用酒精灯给a端铜丝加热数分钟。停止加热后冷却，他观察到的现象是_______________。 (3)实验结论：甲认为在化学反应中，反应后生成物的总质量与反应物的总质量相等；乙、丙认为在化学反应中，反应后生成物的总质量与反应物的总质量不相等。 (4)你认为_______________的结论正确，请从原子的角度分析，结论正确的理由是_______________。 (5)导致其他实验结论错误的原因是_______________，因此，如果利用_______________的反应验证质量守恒定律，则一定要设计反应在密闭装置中进行。 【举一反三5】化学兴趣小组同学用如图所示的装置验证质量守恒定律（已知碳酸钠和稀盐酸反应产生气体）。 (1)实验一中红热的玻璃管及细沙的作用分别是_______________、_______________。若实验时取用红磷的量不足，对实验的结果  (填“有”或“没有”)影响。 (2)小明同学欲用实验二来验证质量守恒定律，小强同学看到后，提出该实验不能用来验证，原因是_______________。 (3)小红同学认为实验三也不能达到实验目的，对该实验进行如下改进： ①在反应装置不改变的前提下只更换药品，更换的药品应满足的条件是____________________________。 ②在药品不改变的前提下，改进的实验装置如实验四所示，图中注射器除了用于滴加稀盐酸外，还可用于__________。 【题型3】用质量守恒定律解释宏观现象 【典型例题】下列现象能用质量守恒定律解释的是 (　　) A.石蜡受热熔化，冷却后质量不变 B.湿衣服晾干后，质量变小 C.20 g食盐溶解到100 g水中得到120 g食盐水 D.铜粉在空气中加热后，生成物的质量比原铜粉的质量大 【举一反三1】不能用质量守恒定律解释的是（　　） A.蜡烛燃烧后越来越短，最终消失 B.铁丝燃烧，其固体质量增加 C.潮湿的衣服在阳光下晾干 D.胆矾受热分解后，固体质量减小 【举一反三2】下列描述的变化中，不能用质量守恒定律解释的是（　　） A.蜡烛燃烧后质量减小 B.将3 g食盐放入3 g水中完全溶解后得6 g溶液 C.铁生锈后质量增加 D.硫粉在空气中充分燃烧后固体质量减小到0 g 【举一反三3】氨（NH3）比氢气更易液化储运，作为氢能源的载体有发展潜力。合成氨的原料为N2和H2；N2常用液态空气分离法、膜分离法（如图1）和分筛吸附法（如图2）获取。Haber----Bosch 工艺利用N2和H2在高温高压催化剂条件下反应制氨，是目前唯一大规模合成氨方法。 (1)膜分离制氮机技术是根据空气中的氮气和氧气在膜两侧压差作用下，渗透速率快的气体先透过膜，渗透速率较慢的气体则滞留富集，从而达到氧氮分离的目的。如图1所示，膜分离法制N2中，气体通过分离膜时渗透速率N2　　　O2（填“＞”“＝”“＜”）。 (2)如图2所示，分子筛吸附法制N2，利用了N2分子与O2分子　　　不同而吸附O2实现分离。 (3)Fe3O4是合成氨催化剂的主要成分。合成氨催化过程中因部分Fe3O4与H2反应使催化剂“失效”。 ①在一定温度下可用O2将其“再生”，原理如图3所示。“再生”过程中铁元素的质量 　　　　（选填“变大”“不变”或“变小”）。 ②如图4是将一定质量的失效催化剂进行“再生”的过程。合成氨催化剂“再生”的最佳温度范围为　　　　。 【举一反三4】请利用所学内容，解释下列现象。 （1）纸在空气中燃烧后化为灰烬，灰烬的质量比纸的质量小。 （2）将密封好的食品从平原带到高原时，包装袋会鼓起（从分子的角度解释）。 【举一反三5】某同学将一小石块（主要成分是碳酸钙）放在试管中加强热，发现质量减少了，他猜想这一事实与质量守恒定律发生了矛盾；你认为这种想法对吗？为什么？ 【题型4】物质组成元素的推断 【典型例题】防止金属锈蚀是科研人员研究的重要课题。小明发现金属铜制作的眼镜架，时间久了表面形成一层绿色的锈渍，其化学成分是碱式碳酸铜[Cu₂(OH)₂CO₃]。该锈渍是通过化合反应生成的，反应物除金属铜外，还有①氮气、②氧气、③二氧化碳、④水、⑤二氧化硫中的(　　) A.两种 B.三种 C.四种 D.五种 【举一反三1】硝酸铵(NH₄NO₃)被加热到3 000 ℃以上时，在有限的空间内能引起爆炸，爆炸的产物中不可能含有(　　) A. N₂ B. CO₂ C. H₂O D. NO₂ 【举一反三2】某化合物在O2中完全燃烧，产物只有CO2和H2O，则关于该化合物的组成，说法正确的是（　　） A.只有H两种元素 B.一定有H两种元素，可能有O元素 C.一定有H、O三种元素 D.无法确定 【举一反三3】某物质甲完全燃烧后生成水和二氧化碳，若甲的质量是，生成二氧化碳质量是，水的质量是，则碳、氢元素的质量比是　　　　，甲物质的组成元素是　　　　　。 【举一反三4】请参加“氯化钠欢乐之旅”的实践活动。NaCl是一种重要的化工原料。从元素守恒的视角，以NaCl为基本原料，可能制取的物质有　　　　　（写一种）。 常温下没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁(Fe)与水蒸气(H2O)能反应生成一种常见的铁的氧化物和一种气体。 同学们很好奇，设计如图所示实验探究铁粉与水蒸气反应后的产物(试管底部放一团湿棉花的目的是提供水蒸气)。加热一段时间后，灰色铁粉逐渐变黑，导管口连续冒出气泡。 [提出问题]该气体是什么?[作出猜想]猜想一：        ； 猜想二：        ； 猜想三：CO2。 [初步论证]甲同学认为猜想三不正确，理由是                               。 [实验验证]乙同学用带火星的木条接触该气体，                  (填实验现象)，证明猜想一错误。丙同学观察到产生的肥皂泡快速向上飞起，用燃着的木条靠近肥皂泡，能产生爆鸣声，由此确定猜想二正确。 [实验结论]该气体是        。 [探究思维设问] (1)明确探究的目的：该实验的目的是                         。 (2)寻找猜想证据：猜想一和猜想二的证据是                       。 (3)论证猜想：猜想三不正确的证据是                        。 设计一个简单的实验，证明普通纸张中含有碳元素和氢元素。 【题型5】有关质量守恒定律的计算 【典型例题】现将20 g A 和足量B在一定条件下充分反应，生成16 g C和11 g D，则参加反应的A和B的质量比是(　　) A.20:7 B.20:11 C.5:4 D.16:11 【举一反三1】已知反应：，两物质的质量比为，完全反应后生成和的质量共，则该反应消耗的质量为（　　） A. B. C. D. 【举一反三2】已知反应A+B=C+D，参加反应的A与B总质量为40g，若反应后生成C和D的质量比为2：3，则反应中生成D的质量为（　　） A.l6g B.20g C.24g D.32g 【举一反三3】将31.6g的高锰酸钾加热一段时间，所得固体中锰元素的质量分数为36.7%，此时生成的氧气的质量为（　　） A.3.2g B.4.8g C.1.6g D.0.8g 【举一反三4】一定质量的甲烷（CH4），在不充足的氧气中燃烧，甲烷完全反应，生成物中只有CO、CO2和H2O，经测定其中H2O的质量为18 g。 （1）上述化学反应产生H2O中氢元素的质量为 _______ g，参加反应甲烷中碳元素的质量是________ g。 （2）上述化学反应生成物CO、CO2和H2O中碳、氢两元素的质量比是____________。 【举一反三5】在点燃条件下，4.8 g CH4与16.0 g O2恰好完全反应，生成10.8 gH2O、4.4 g CO2和物质X，则X的质量为　 　 g；化学方程式为　 　。 【举一反三6】乙醇是常用的燃料，现有13.8 g乙醇与一定量氧气混合于密闭容器内，一定条件下反应物全部转化为一氧化碳、二氧化碳和水。恢复至室温，测得所得气体中氧元素质量分数为60%，则反应过程中生成水的质量为 　 　 g，参加反应的氧气质量为 　 　 g。 【题型6】密闭容器中反应数据的处理 【典型例题】为探究铜的化学性质，某同学借助氧气传感器在密闭装置中进行图1所示实验，观察实验现象并得到图2所示图像。结合图示判断下列说法正确的是（　　） A.加热前的空气样品中氧气的质量分数为20.99% B.点B至点C对应曲线，说明Cu与需加热到一定温度才发生反应 C.点C至点D所对应的时间范围内，装置内物质的总质量逐渐减少 D.将传感器换成合适的注射器，即可精确测定空气中氧气的体积分数 【举一反三1】在一个密闭容器中放入M、N、Q、P四种物质，在一定条件下发生化学反应，一段时间后，测得有关数据如下表，则关于此反应认识不正确的是（　　） A.该变化的基本反应类型是分解反应 B.反应后物质M的质量为13g C.反应中N、P的质量比为5：4 D.物质Q可能是该反应的催化剂 【举一反三2】将一定质量的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： 下列说法中正确的是（　　） A.c一定是化合物 B.反应后a的质量为4.9g C.该反应的基本类型为分解反应 D.d一定是该反应的催化剂 【举一反三3】密闭容器内有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下发生化学反应，反应前后各物质质量如图所示。下列说法不正确的是（　　） A.甲一定是单质 B.丙可能为该反应的催化剂 C.甲与乙中至少有一种相同元素 D.乙和丁的质量变化之比为 【题型7】化学反应中化学式或化学计量数的推断 【典型例题】2021年12月9日，“天宫课堂”第一课 上，太空教师王亚平做了一个有趣的实验：把泡腾片放进水球中，产生了许多欢乐的小气泡。如图是有关“泡腾片”成分的相关信息，则实验中产生的气体不可能是(　　) A.N2 B.CO2 C.O2 D.CH4 乙醇（用 X 表示）完全燃烧的化学方程式为 X+3O2 2CO2 + 3H2O。乙醇的化学式是（　　） A.C3H8 B.C2H6 C.C2H6O D.C4H6O2 火药是我国四大发明之一。黑火药是由木炭、硫黄和硝酸钾按一定比例混合而成的，爆炸时发生的主要反应为 S+2KNO3+xCK2S+N2↑+3CO2↑。其中x的数值和K₂S中硫元素的化合价分别是(　　) A.2, -2          B.2, +3          C.3,+4          D.3, -2 乙醇（用 X 表示）完全燃烧的化学方程式为 X+3O2 2CO2 + 3H2O。乙醇的化学式是（　　） A.C3H8 B.C2H6 C.C2H6O D.C4H6O2 火药是我国四大发明之一。黑火药是由木炭、硫黄和硝酸钾按一定比例混合而成的，爆炸时发生的主要反应为 S+2KNO3+xCK2S+N2↑+3CO2↑。其中x的数值和K₂S中硫元素的化合价分别是(　　) A.2, -2          B.2, +3          C.3,+4          D.3, -2 科粤版（2024）九年级上册 第四单元　化学式与化学方程式4.2　质量守恒定律 寒假巩固（参考答案） 【题型1】质量守恒定律的内容和微观解释 【典型例题】如图是物质在密封环境下进行化学反应的微观示意图，下列关于该反应前、后微观示意图的说法正确的是（　　） A.分子总数不变 B.质量减少 C.原子总数减少 D.均为混合物 【答案】D 【解析】由图可知，化学反应前后分子的总数发生了改变，反应前是6个，反应后是5个； 根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变；化学反应前后原子的种类和数目不变； 反应前、后的物质均是由两种分子构成，均是由两种物质混合而成，均属于混合物。 【举一反三1】在化学反应前后，以下各项一定发生变化的是（　　） ①原子种类；②元素种类；③分子种类；④物质种类 A.①② B.①③ C.③④ D.②③ 【答案】C 【解析】①化学反应前后，原子的种类、个数、质量均不变； ②反应前后，元素种类不变； ③化学反应的实质为分子分成原子，原子重新组合成新的分子，则分子种类改变； ④化学变化的特征是生成新物质，因此反应前后，物质的种类肯定改变。 则发生改变的为③④。 【举一反三2】化学的基本特征是研究物质和创造物质。试从科学家认识物质的视角认识CO2。 微观角度：我国研制的一种新型催化剂可将CO2和H2转化为甲烷(CH4)和X。该反应的微观示意图如图所示，请你画出X分子的微观示意图：　　　　　。 【答案】 【解析】根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变，反应物中含H、O的个数分别是1、8、2，生成物中含H、O的个数分别是1、4、0，故生成物中还应含4个H、2个O，故X是水，每个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，则X分子的微观示意图为：。 【举一反三3】元素与化学变化的关系：在物质发生化学变化时，元素的种类　　　　（填“会”或“不会”）改变。 【答案】不会 【解析】根据质量守恒定律，在物质发生化学变化时，元素的种类不会改变。 【举一反三4】白磷、红磷都可以在一定条件下燃烧。以下是相关的两个实验，请回答下列问题： （1）通过实验1可以测定 　 　。待集气瓶中的红磷熄灭、冷却后打开弹簧夹，当观察到 　 　的现象时，可达到该实验目的，此实验需要注意的事项是 　 　　　　　　　　　　　。该实验是否可以将红磷换成木炭？　 　，原因是 　 　。 （2）通过实验2可以验证质量守恒定律。实验前将白磷放入锥形瓶中，称量装置的总质量，引燃白磷，待反应后再称量装置总质量，发现托盘天平保持平衡，该实验中气球的作用 是 　 　；锥形瓶内事先放少量细沙的作用是 　 　；白磷燃烧的化学方程式为 　 　。 【答案】（1）①空气中氧气的体积分数；②反应后烧杯中的水被吸入集气瓶中，集气瓶中的液面约上升到刻度“1”处；③红磷需要足量；④不能；⑤木炭燃烧生成二氧化碳，反应后装置中气体的总体积基本不变。 （2）①形成密闭的体系，且缓冲实验中压强的变化；②防止炸裂瓶底；③.4P+5O22P2O5。 【解析】（1）实验中红磷燃烧消耗氧气生成固体五氧化二磷，反应后在压力差的作用下烧杯中水被压入集气瓶中，进入水的体积即为空气中氧气的体积，则该实验可以测量空气中氧气的体积分数； 空气中氧气的体积约占空气总体积的五分之一，若实验中观察到反应后烧杯中的水被吸入集气瓶中，集气瓶中的液面约上升到刻度“1”处，证明实验达到目的； 实验中红磷需要足量，可以将装置中的氧气完全消耗完； 木炭与氧气燃烧生成二氧化碳，二氧化碳为气体，则反应后装置中气体的总体积基本不发生变化，所以不能用木炭代替红磷； （2）红磷开始燃烧时放出热量，装置中的气体受热膨胀，则在玻璃管上端放一个气球可以使装置密闭，也可缓冲燃烧过程中压强的变化，防止将橡胶塞弹开； 白磷燃烧会放出大量热，锥形瓶不是耐高温仪器，不能局部骤热，否则会使瓶底炸裂，因此要在锥形瓶底部放细沙，起到缓冲的作用，防止炸裂瓶底； 白磷与氧气燃烧生成五氧化二磷，化学反应方程式为：4P+5O22P2O5。 【举一反三5】碳酸钠溶液和稀盐酸反应，如图所示，按要求填空： （1）现象：　 　，　 　。 （2）原因：　 　。 （3）能否验证质量守恒定律 　 　。 （4）是否遵守质量守恒定律 　 　。 【答案】（1）产生气泡；天平指针右偏。 （2）反应生成的二氧化碳逸出装置。 （3）否。 （4）是。 【解析】（1）现象：产生气泡，天平指针右偏。 （2）原因：反应生成的二氧化碳逸出装置。 （3）不能验证质量守恒定律。 （4）是化学反应，遵守质量守恒定律。 【题型2】质量守恒定律的实验探究 【典型例题】通过白磷燃烧反应来验证质量守恒定律的实验装置如图所示，下列说法错误的是（　　） A.实验过程中气球先变大后变瘪 B.白磷燃烧结束，锥形瓶应冷却后再称量 C.瓶底的细沙起隔热作用，防止瓶底炸裂 D.实验过程中天平始终保持平衡 【答案】D 【解析】白磷燃烧时放出大量的热，使装置内气体受热膨胀，气球变大；燃烧结束后，氧气被消耗，装置冷却，气体体积减小，气球又变瘪，该说法正确；白磷燃烧结束后，锥形瓶温度较高，此时称量会因热空气的浮力等因素影响测量结果，应冷却后再称量，该说法正确； 白磷燃烧放出大量热，瓶底的细沙起隔热作用，防止锥形瓶瓶底因受热不均而炸裂，该说法正确；白磷燃烧时放出热量，气球膨胀，受到向上的浮力，会使天平指针偏向右边，并非始终保持平衡。 【举一反三1】实验小组利用下图装置探究铜和氧气反应前后物质的质量关系。相关分析正确的是（　　） A.铜粉必须过量 B.加热前所称的是铜粉和氧气的总质量 C.加热后锥形瓶内固体质量增加 D.不塞橡胶塞不影响实验结果 【答案】C 【解析】该实验的目的是探究铜和氧气反应前后物质的质量关系，即探究质量守恒定律，质量守恒定律是参加反应的物质的总质量与生成物的总质量相等，铜粉不需要过量；加热前所称的是铜粉和氧气以及装置的总质量；铜和氧气在加热的条件下反应生成氧化铜，生成氧化铜的质量等于参加反应的铜的质量与参加反应的氧气的质量之和，故加热后锥形瓶内固体质量增加；铜粉消耗氧气，如果不塞橡胶塞，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减小，外界空气会进入锥形瓶中，反应前后质量不相等，影响实验结果。 为验证质量守恒定律，某兴趣小组做了以下实验进行探究。 【实验一】将10 g水加入10 g酒精中，一段时间后，称量混合液，质量仍为20 g。 (1)该实验_______________(填“能”或“不能”)验证质量守恒定律，原因是_________________________________。 【实验二】如图1，用细铜丝吊着一根长玻璃棒，两端分别绕上粗铜丝，并使玻璃棒保持水平，然后用酒精灯给a端铜丝加热1～2分钟。 (2)冷却后，观察到铜丝变黑，玻璃棒         (填“a”或“b”)端下沉。 【实验三】称取镁条和陶土网的质量为m1(如图2所示)，然后在空气中点燃镁条；反应结束后将所得物质与陶土网一起再次称量，质量为m2。 (3)根据实验事实分析：①若m2＞m1，可能原因是_________________________________。 ②若m2＜m1，可能原因是                                           。 【分析与总结】 (4)根据以上实验可知，验证质量守恒定律时对于有气体参加的反应，应在           容器中进行实验。 【拓展实验】兴趣小组按如图3装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物白色固体中还有少量黄色固体。查阅资料得知：镁能与氮气剧烈反应生成黄色的氮化镁固体。 【反思与交流】 (5)图3实验中气球的作用有           (填字母)。 A.使装置密闭 B.可缓冲气压 C.防止橡胶塞被弹出 【答案】 (1)不能　质量守恒定律适用于化学反应，水和酒精混合是物理变化　(2)a　(3)①生成氧化镁的质量等于参加反应的镁条和氧气的质量总和　②部分氧化镁以白烟的形式扩散到空气中　(4)密闭　(5)ABC 某化学兴趣小组对质量守恒定律进行了探究和应用。 活动一：探究质量守恒定律 【实验装置设计】甲、乙、丙小组同学分别设计了如图实验装置(天平等仪器略)： 【讨论与探究】 (1)甲小组装置中小气球的作用是                                               。 (2)乙小组将锥形瓶倾斜，使硫酸铜溶液与打磨光亮的铁丝接触，可观察到的现象是     (填字母)。 A.铁丝表面无变化 B.溶液由蓝色变为浅绿色 C.铁丝表面有红色固体析出 【实验结论】 (3)同学们交流讨论后，认为　　　　(填“甲”“乙”或“丙”)装置不能用来验证质量守恒定律，理由是　　  　　。 【答案】 (1)形成密封装置，平衡装置内外气压，防止瓶塞飞出　(2)BC　(3)丙　反应生成的二氧化碳逸出装置 【解析】 (2)乙小组将锥形瓶倾斜，使硫酸铜溶液与打磨光亮的铁丝接触，铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，可观察到溶液由蓝色变为浅绿色、铁丝表面有红色固体析出。 【举一反三4】物质发生化学变化的前后，总质量是增加、减小还是不变呢?甲、乙、丙三位同学按下面的步骤进行探究（已知碳酸钠和稀盐酸反应产生气体）。 (1)提出假设：物质发生化学变化前后总质量不变。 (2)设计并进行实验，甲设计的实验装置和选用的药品如图A所示，乙设计的实验装置和选用的药品如图B所示，他们在反应前后都进行了规范的操作，准确的称量和细致的观察。 丙进行了如图C所示的实验，在一根用细铜丝吊着的长玻璃棒两端，分别绕上粗铜丝，并使玻璃棒保持水平。然后，用酒精灯给a端铜丝加热数分钟。停止加热后冷却，他观察到的现象是_______________。 (3)实验结论：甲认为在化学反应中，反应后生成物的总质量与反应物的总质量相等；乙、丙认为在化学反应中，反应后生成物的总质量与反应物的总质量不相等。 (4)你认为_______________的结论正确，请从原子的角度分析，结论正确的理由是_______________。 (5)导致其他实验结论错误的原因是_______________，因此，如果利用_______________的反应验证质量守恒定律，则一定要设计反应在密闭装置中进行。 【答案】(2)a端铜丝变黑，玻璃棒a端下沉　 (4)甲　在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有改变　 (5)B实验生成的二氧化碳气体逸散到空气中，C实验a端增加了参加反应的O₂中氧元素的质量　有气体参加或生成 【解析】A实验是在密闭容器中进行的，称量的是反应物和生成物的质量总和，天平平衡。B实验中碳酸钠与稀盐酸反应生成二氧化碳气体，该反应在敞口的烧杯中进行，生成的气体逸散到空气中，称量的是部分生成物的质量，因此天平不平衡。C实验中，铜丝加热时与空气中的氧气反应生成黑色的氧化铜，生成的氧化铜的质量比参加反应的铜的质量大。 【举一反三5】化学兴趣小组同学用如图所示的装置验证质量守恒定律（已知碳酸钠和稀盐酸反应产生气体）。 (1)实验一中红热的玻璃管及细沙的作用分别是_______________、_______________。若实验时取用红磷的量不足，对实验的结果  (填“有”或“没有”)影响。 (2)小明同学欲用实验二来验证质量守恒定律，小强同学看到后，提出该实验不能用来验证，原因是_______________。 (3)小红同学认为实验三也不能达到实验目的，对该实验进行如下改进： ①在反应装置不改变的前提下只更换药品，更换的药品应满足的条件是____________________________。 ②在药品不改变的前提下，改进的实验装置如实验四所示，图中注射器除了用于滴加稀盐酸外，还可用于__________。 【答案】(1)引燃红磷 防止红磷燃烧放热使锥形瓶底部因受热不均而炸裂 没有 (2)水和酒精混合没有发生化学反应 (3)①能发生化学反应且有明显现象，同时没有气体参加或生成 ②形成密闭环境(或平衡气压等，合理即可) 【题型3】用质量守恒定律解释宏观现象 【典型例题】下列现象能用质量守恒定律解释的是 (　　) A.石蜡受热熔化，冷却后质量不变 B.湿衣服晾干后，质量变小 C.20 g食盐溶解到100 g水中得到120 g食盐水 D.铜粉在空气中加热后，生成物的质量比原铜粉的质量大 【答案】D 【举一反三1】不能用质量守恒定律解释的是（　　） A.蜡烛燃烧后越来越短，最终消失 B.铁丝燃烧，其固体质量增加 C.潮湿的衣服在阳光下晾干 D.胆矾受热分解后，固体质量减小 【答案】C 【解析】蜡烛燃烧后越来越短，最终消失，是因为反应生成的水和二氧化碳扩散到空气中，A可以用质量守恒定律解释；铁丝燃烧，其固体质量增加，是因为氧气参加了反应，B可以用质量守恒定律解释；潮湿的衣服在阳光下晾干，发生的是物理变化，C不能用质量守恒定律解释；胆矾受热分解后，固体质量减小，是因为生成的水蒸气扩散到空气中，D可以用质量守恒定律解释。 【举一反三2】下列描述的变化中，不能用质量守恒定律解释的是（　　） A.蜡烛燃烧后质量减小 B.将3 g食盐放入3 g水中完全溶解后得6 g溶液 C.铁生锈后质量增加 D.硫粉在空气中充分燃烧后固体质量减小到0 g 【答案】B 【解析】蜡烛燃烧后生成水和二氧化碳，都会逸出空气，所以固体质量减小，是化学变化，该反应可以用质量守恒定律解释，A错误；食盐溶解是物理变化，不能用质量守恒定律解释，B正确；铁生锈是因为铁和空气中的水蒸气与氧气发生反应，是化学变化，可以用质量守恒定律解释，C错误；硫粉在空气中与氧气在点燃的条件下反应，生成二氧化硫气体，所以固体质量减小，该反应可以用质量守恒定律解释，D错误。 【举一反三3】氨（NH3）比氢气更易液化储运，作为氢能源的载体有发展潜力。合成氨的原料为N2和H2；N2常用液态空气分离法、膜分离法（如图1）和分筛吸附法（如图2）获取。Haber----Bosch 工艺利用N2和H2在高温高压催化剂条件下反应制氨，是目前唯一大规模合成氨方法。 (1)膜分离制氮机技术是根据空气中的氮气和氧气在膜两侧压差作用下，渗透速率快的气体先透过膜，渗透速率较慢的气体则滞留富集，从而达到氧氮分离的目的。如图1所示，膜分离法制N2中，气体通过分离膜时渗透速率N2　　　O2（填“＞”“＝”“＜”）。 (2)如图2所示，分子筛吸附法制N2，利用了N2分子与O2分子　　　不同而吸附O2实现分离。 (3)Fe3O4是合成氨催化剂的主要成分。合成氨催化过程中因部分Fe3O4与H2反应使催化剂“失效”。 ①在一定温度下可用O2将其“再生”，原理如图3所示。“再生”过程中铁元素的质量 　　　　（选填“变大”“不变”或“变小”）。 ②如图4是将一定质量的失效催化剂进行“再生”的过程。合成氨催化剂“再生”的最佳温度范围为　　　　。 【答案】(1)＜ (2)大小 (3)不变　　 t2℃～t3℃ 【解析】（1）从膜分离制氮机技术原理可知，要得到氮气，需让氧气先透过膜，所以气体通过分离膜时渗透速率N2＜O2； （2）分子筛吸附法制N2，利用了N2分子与O2分子大小不同而吸附O2实现分离。因为分子筛具有均匀的微孔结构，其孔径大小与分子尺寸相当，能根据分子大小对气体进行筛选吸附； （3）①根据图3可知，在一定温度下用O2将其 “再生”，此过程中FeO与O2反应生成Fe3O4，化学反应前后元素的质量不变，所以 “再生” 过程中铁元素的质量不变； ②将一定质量的失效催化剂进行“再生”得到四氧化三铁，由图2可知，合成氨催化剂“再生”的最佳温度范围为t2℃～t3℃。 【举一反三4】请利用所学内容，解释下列现象。 （1）纸在空气中燃烧后化为灰烬，灰烬的质量比纸的质量小。 （2）将密封好的食品从平原带到高原时，包装袋会鼓起（从分子的角度解释）。 【答案】（1）纸在空气中燃烧后化为灰烬同时生成二氧化碳气体和水蒸气，逸散到空气中，导致灰烬的质量比纸的质量小。 （2）压强减小，分子间的间隔变大。 【举一反三5】某同学将一小石块（主要成分是碳酸钙）放在试管中加强热，发现质量减少了，他猜想这一事实与质量守恒定律发生了矛盾；你认为这种想法对吗？为什么？ 【答案】不矛盾，碳酸钙分解后生成的二氧化碳气体逸出，故质量会减少。 【题型4】物质组成元素的推断 【典型例题】防止金属锈蚀是科研人员研究的重要课题。小明发现金属铜制作的眼镜架，时间久了表面形成一层绿色的锈渍，其化学成分是碱式碳酸铜[Cu₂(OH)₂CO₃]。该锈渍是通过化合反应生成的，反应物除金属铜外，还有①氮气、②氧气、③二氧化碳、④水、⑤二氧化硫中的(　　) A.两种 B.三种 C.四种 D.五种 【答案】B 【解析】化学反应遵循质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变。题中的锈渍是通过化合反应生成的，反应物除金属铜外，还有氧气、二氧化碳、水。 【举一反三1】硝酸铵(NH₄NO₃)被加热到3 000 ℃以上时，在有限的空间内能引起爆炸，爆炸的产物中不可能含有(　　) A. N₂ B. CO₂ C. H₂O D. NO₂ 【答案】B 【解析】发生爆炸时，反应物氧气中含有氧元素，硝酸铵中含有氮元素、氢元素、氧元素，不含碳元素，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，爆炸后可能生成氮气、水、二氧化氮，不可能生成二氧化碳。 【举一反三2】某化合物在O2中完全燃烧，产物只有CO2和H2O，则关于该化合物的组成，说法正确的是（　　） A.只有H两种元素 B.一定有H两种元素，可能有O元素 C.一定有H、O三种元素 D.无法确定 【答案】B 【解析】二氧化碳中的碳元素和水中的氢元素来自于化合物，二氧化碳和水中的氧元素可能完全来自于氧气，也可能来自于氧气和化合物，因此化合物中可能含有氧元素，也可能不含有氧元素。 【举一反三3】某物质甲完全燃烧后生成水和二氧化碳，若甲的质量是，生成二氧化碳质量是，水的质量是，则碳、氢元素的质量比是　　　　，甲物质的组成元素是　　　　　。 【答案】　　 碳、氢/Ｃ、Ｈ 【解析】某物质甲完全燃烧后生成水和二氧化碳，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类及质量不变，则二氧化碳中碳元素的质量等于甲物质中碳元素的质量，即，水中氢元素的质量等于甲物质中氢元素的质量，即，故甲物质中碳、氢元素的质量比是； 由上述分析可知，甲物质中碳、氢元素的质量之和为，说明甲物质中不含氧元素，则甲物质的组成元素是碳、氢。 【举一反三4】请参加“氯化钠欢乐之旅”的实践活动。NaCl是一种重要的化工原料。从元素守恒的视角，以NaCl为基本原料，可能制取的物质有　　　　　（写一种）。 【答案】NaOH、Cl2（填一种即可） 【解析】NaCl是一种重要的化工原料，从元素守恒的视角，以NaCl为基本原料，可能制取的物质有NaOH、Cl2等。 常温下没有氧气存在时，铁与水几乎不反应，但高温下，铁(Fe)与水蒸气(H2O)能反应生成一种常见的铁的氧化物和一种气体。 同学们很好奇，设计如图所示实验探究铁粉与水蒸气反应后的产物(试管底部放一团湿棉花的目的是提供水蒸气)。加热一段时间后，灰色铁粉逐渐变黑，导管口连续冒出气泡。 [提出问题]该气体是什么?[作出猜想]猜想一：        ； 猜想二：        ； 猜想三：CO2。 [初步论证]甲同学认为猜想三不正确，理由是                               。 [实验验证]乙同学用带火星的木条接触该气体，                  (填实验现象)，证明猜想一错误。丙同学观察到产生的肥皂泡快速向上飞起，用燃着的木条靠近肥皂泡，能产生爆鸣声，由此确定猜想二正确。 [实验结论]该气体是        。 [探究思维设问] (1)明确探究的目的：该实验的目的是                         。 (2)寻找猜想证据：猜想一和猜想二的证据是                       。 (3)论证猜想：猜想三不正确的证据是                        。 【答案】 [作出猜想]氧气(或 　氢气(或 [初步论证]反应物中不含碳元素，根据质量守恒定律(或化学反应前后元素种类不变)，生成物中不可能含碳元素 [实验验证]带火星的木条不复燃 [实验结论]氢气(或 [探究思维设问](1)探究铁与水蒸气反应生成的气体的成分 (2)化学反应前后元素的种类不变，反应物中含有氧元素和氢元素，氧气和氢气都是气体 (3)化学反应前后元素的种类不变，反应物中不含碳元素 设计一个简单的实验，证明普通纸张中含有碳元素和氢元素。 【答案】 取一张普通纸张，点燃，在火焰上方罩一个干冷的小烧杯，观察到烧杯内壁有水雾，燃烧一段时间后，将小烧杯迅速倒转过来，向该小烧杯中倒入少量澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊 【题型5】有关质量守恒定律的计算 【典型例题】现将20 g A 和足量B在一定条件下充分反应，生成16 g C和11 g D，则参加反应的A和B的质量比是(　　) A.20:7 B.20:11 C.5:4 D.16:11 【答案】A 【解析】根据质量守恒定律，在化学反应中，反应物的总质量等于生成物的总质量，故参加反应的B的质量为16 g+11 g-20 g=7 g，则参加反应的A 和B的质量比为20 g﹕7 g=20﹕7。 【举一反三1】已知反应：，两物质的质量比为，完全反应后生成和的质量共，则该反应消耗的质量为（　　） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】，完全反应后生成和的质量共，故参加反应的B质量之和为100g,两物质的质量比为，故该反应消耗的质量为。 【举一反三2】已知反应A+B=C+D，参加反应的A与B总质量为40g，若反应后生成C和D的质量比为2：3，则反应中生成D的质量为（　　） A.l6g B.20g C.24g D.32g 【答案】C 【解析】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。已知参加反应的 A 与 B 总质量为 40g，那么生成 C 和 D 的总质量也为 40g。因为生成 C 和 D 的质量比为2∶3，所以生成 D 的质量为。 【举一反三3】将31.6g的高锰酸钾加热一段时间，所得固体中锰元素的质量分数为36.7%，此时生成的氧气的质量为（　　） A.3.2g B.4.8g C.1.6g D.0.8g 【答案】C 【解析】高锰酸钾在加热条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，生成氧气的质量等于反应前后固体的质量差，而锰元素反应前后始终在固体中。根据质量守恒定量可知，反应前后的元素的质量不变，高锰酸钾中锰元素的质量为31.6g××100%=11g，反应后剩余固体的质量为，此时生成的氧气的质量为31.6g-30g=1.6g。 【举一反三4】一定质量的甲烷（CH4），在不充足的氧气中燃烧，甲烷完全反应，生成物中只有CO、CO2和H2O，经测定其中H2O的质量为18 g。 （1）上述化学反应产生H2O中氢元素的质量为 _______ g，参加反应甲烷中碳元素的质量是________ g。 （2）上述化学反应生成物CO、CO2和H2O中碳、氢两元素的质量比是____________。 【答案】（1）2 6（2）3：1 【解析】（1）H2O中氢元素的质量为＝2 g；根据质量守恒定律，甲烷中氢元素的质量与水中氢元素的质量相等，甲烷中C、H元素的质量比为12：4＝3：1，所以碳元素的质量为6 g。 （2）根据质量守恒定律，生成物中碳元素的质量等于甲烷中碳元素的质量，生成物中氢元素的质量等于甲烷中氢元素的质量，甲烷中C、H元素的质量比为12：4＝3：1，则生成物中碳、氢两元素的质量比是3：1。 【举一反三5】在点燃条件下，4.8 g CH4与16.0 g O2恰好完全反应，生成10.8 gH2O、4.4 g CO2和物质X，则X的质量为　 　 g；化学方程式为　 　。 【答案】5.6，3CH4+5O2CO2+6H2O+2CO 【解析】反应前后质量总和不变列等式：4.8 g+16.0 g＝10.8 g+4.4 g+X，解得X＝5.6 g；甲烷不完全燃烧时会产生一氧化碳，所以X是一氧化碳， ：：：：＝3：5：1：6：2， 所以将甲烷燃烧的方程式配平得：3CH4+5O2CO2+6H2O+2CO。 【举一反三6】乙醇是常用的燃料，现有13.8 g乙醇与一定量氧气混合于密闭容器内，一定条件下反应物全部转化为一氧化碳、二氧化碳和水。恢复至室温，测得所得气体中氧元素质量分数为60%，则反应过程中生成水的质量为 　 　 g，参加反应的氧气质量为 　 　 g。 【答案】16.2；20.4。 【解析】乙醇中含碳元素的质量为＝7.2 g，氢元素的质量为＝1.8 g，碳元素的质量分数为1﹣60%＝40%，混合气体的质量为7.2 g÷40%＝18 g，乙醇燃烧生成水的质量为＝16.2 g，由质量守恒定律可知，参加反应的氧气的质量为18 g+16.2 g﹣13.8 g＝20.4 g。 【题型6】密闭容器中反应数据的处理 【典型例题】为探究铜的化学性质，某同学借助氧气传感器在密闭装置中进行图1所示实验，观察实验现象并得到图2所示图像。结合图示判断下列说法正确的是（　　） A.加热前的空气样品中氧气的质量分数为20.99% B.点B至点C对应曲线，说明Cu与需加热到一定温度才发生反应 C.点C至点D所对应的时间范围内，装置内物质的总质量逐渐减少 D.将传感器换成合适的注射器，即可精确测定空气中氧气的体积分数 【答案】B 【解析】由图可知，加热前的空气样品中氧气的体积分数为20.99%，不是质量分数；点B至点C对应曲线，氧气的含量几乎不变，说明铜与氧气需要加热到一定温度才发生反应； 点C至点D所对应的时间范围内，铜与氧气在加热的条件下反应生成氧化铜，根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，则装置内物质的总质量不变；将传感器换成合适的注射器，只能粗略测定空气中氧气的体积分数，传感器测定的更为精确。 【举一反三1】在一个密闭容器中放入M、N、Q、P四种物质，在一定条件下发生化学反应，一段时间后，测得有关数据如下表，则关于此反应认识不正确的是（　　） A.该变化的基本反应类型是分解反应 B.反应后物质M的质量为13g C.反应中N、P的质量比为5：4 D.物质Q可能是该反应的催化剂 【答案】A 【解析】根据质量守恒定律，反应前后物质的总质量不变，则，解得X=13。反应后，M、P的质量减小，N的质量增加，Q的质量不变，则该反应由M、P反应生成N，由两种物质反应生成一种物质，是化合反应，不是分解反应；反应后N增加的质量为，P减少的质量为，可知反应中N、P的质量比为 ；物质Q反应前后质量不变，可能是该反应的催化剂，也可能是不参与反应的杂质。 【举一反三2】将一定质量的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： 下列说法中正确的是（　　） A.c一定是化合物 B.反应后a的质量为4.9g C.该反应的基本类型为分解反应 D.d一定是该反应的催化剂 【答案】A 【解析】根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，由表中数据可知，待测值＝6.4g+3.2g+4.0g+0.5g﹣2.5g﹣7.2g﹣0.5g＝3.9g；反应后a的质量减少了6.4g﹣3.9g＝2.5g，则a是反应物；反应后b的质量减少3.2g﹣2.5g＝0.7g，则b也是反应物；反应后c的质量增加了7.2g﹣4.0g＝3.2g，则c是生成物；反应前后d的质量不变，则d可能是该反应的催化剂，也可能是不参与反应的杂质；该反应是a和b在一定条件下反应生成c，符合多变一的特点，属于化合反应。根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，c是化合反应的生成物，则c一定是化合物。 【举一反三3】密闭容器内有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下发生化学反应，反应前后各物质质量如图所示。下列说法不正确的是（　　） A.甲一定是单质 B.丙可能为该反应的催化剂 C.甲与乙中至少有一种相同元素 D.乙和丁的质量变化之比为 【答案】A 【解析】由表中数据分析可知，物质甲反应前后的质量增加了12g-8g =4g，故是生成物，生成的质量为4g；同理可以确定乙是反应物，参加反应的质量为20g-8g=12g；丁是生成物，生成的质量为16g-8g=8g；由质量守恒定律，丙的质量应不变，故x的数值6。 该反应的反应物为乙，生成物是甲和丁，符合“一变多”的形式，属于分解反应，甲和丁是分解反应的生成物，不一定是化合物，也可能是单质；丙的质量不变，可能作该反应的催化剂，也可能是没有参加反应的杂质；该反应是甲和丁反应生成乙，根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，且反应物甲可能是单质，也可能是化合物，所以乙和甲中至少含有一种相同的元素；乙和丁的质量变化之比为。 【题型7】化学反应中化学式或化学计量数的推断 【典型例题】2021年12月9日，“天宫课堂”第一课 上，太空教师王亚平做了一个有趣的实验：把泡腾片放进水球中，产生了许多欢乐的小气泡。如图是有关“泡腾片”成分的相关信息，则实验中产生的气体不可能是(　　) A.N2 B.CO2 C.O2 D.CH4 【答案】A 乙醇（用 X 表示）完全燃烧的化学方程式为 X+3O2 2CO2 + 3H2O。乙醇的化学式是（　　） A.C3H8 B.C2H6 C.C2H6O D.C4H6O2 【答案】C 火药是我国四大发明之一。黑火药是由木炭、硫黄和硝酸钾按一定比例混合而成的，爆炸时发生的主要反应为 S+2KNO3+xCK2S+N2↑+3CO2↑。其中x的数值和K₂S中硫元素的化合价分别是(　　) A.2, -2          B.2, +3          C.3,+4          D.3, -2 【答案】D 乙醇（用 X 表示）完全燃烧的化学方程式为 X+3O2 2CO2 + 3H2O。乙醇的化学式是（　　） A.C3H8 B.C2H6 C.C2H6O D.C4H6O2 【答案】C 火药是我国四大发明之一。黑火药是由木炭、硫黄和硝酸钾按一定比例混合而成的，爆炸时发生的主要反应为 S+2KNO3+xCK2S+N2↑+3CO2↑。其中x的数值和K₂S中硫元素的化合价分别是(　　) A.2, -2          B.2, +3          C.3,+4          D.3, -2 【答案】D 学科网（北京）股份有限公司 $