第10讲 质量守恒定律 化学方程式-【培优竞赛·超级课堂】2026-2027学年九年级全一册化学

第10讲 质量守恒定律化学方程式 卑情境课堂 质量守恒定律的发现 1756年，俄国化学家罗蒙诺索夫将铅屑放入一个特制的烧瓶，然后迅速将瓶口封死，对烧瓶进行加热，随 着温度的不断升高，瓶壁烧红了，铅屑熔化了，闪闪发光的银白色液珠很快蒙上了一层灰黄色薄膜。冷却后 称量，反应前后的质量并没有发生变化。经过反复实验，发现无论煅烧的是铁、锡还是铜，结果都是一样的。 于是罗蒙诺索夫认为，化学变化中物质的质量是守恒的。 21年后，法国化学家拉瓦锡从实验中得到了同样的结论。拉瓦锡证明：参加化学反应的各物质的质量之 和等于反应后生成的各物质的质量之和。不过这个重要定律直到1777年才获得世界公认。 考点直击 1.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。 质量守恒的原因：化学反应前后，原子的种类、数目、质量均保持不变。 2.化学方程式 用化学式来表示化学反应的式子叫作化学方程式。 化学方程式的书写原则：①依据客观事实；②遵循质量守恒定律。 优题直达 例1[2025·湖北武汉中考]利用捕集的CO2生产低碳、零碳燃料，既可缓解能源危机，又可助 力实现“双碳”目标。我国科研人员研制出的新型催化剂，可催化CO2转化为甲醇，其转化过程如 图所示。下列说法正确的是()。 A。与的化学性质相同 H B.I中反应前后存在元素化合价的改变 C.Ⅱ中反应前后原子和分子的数目均保持不变 催化剂 催化剂 D.I和Ⅱ中反应前后催化剂的质量均发生改变 授人以渔由微观示意图可知，I.Ⅱ的化学方程式分别为CH十C0,催化剂200十2H,2L+C0维化剂 CHOH。I中氢元素、碳元素的化合价改变；Ⅱ中反应前后原子种类、个数不变，但分子的个数变少；催化剂在 反应前后质量和化学性质均不变。 遥相呼应同考点测试题：“能力平台”T4、T8。 ·60· 第10讲质量守恒定律化学方程式 跬步千里质量守恒定律可理解为“六个不变”“两个一定变”“两个可能变”。 “化学反应前后元素的种类不变 宏观：物质的种类一定改变 宏观化学反应前后元素的质量不变 两个一定变 微观：分子的种类一定改变 化学反应前后物质的质量总和不变 六个不变 原子的种类不变 宏观：元素的化合价可能改变 微观 原子的数目不变 两个可能变 微观：分子的数目可能改变 原子的质量不变 例2[2025·黑龙江龙东地区中考]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，测得反应前后有关数据如下表。下列有关此反应的说法正确的是( )。 物质 甲 乙 丙 丁 反应前的质量/g 30 8 2 9 反应后的质量/g 待测 26 2 7 A.表中待测数值是16 B.物质乙一定是单质 C.物质丙一定是该反应的催化剂 D.反应中甲与丁变化的质量之比为8：1 授人以渔根据质量守恒定律可知，反应后甲的质量为(30十8十2十9)g一(26十2+7)g=14g,分析甲、 乙、丙、丁四种物质反应前后的质量变化情况可确定反应物和生成物。由表格数据可知，发生的反应为甲十 丁→乙，其质量比为16g:2g:18g=8:1:9。物质乙一定是化合物；物质丙在前后质量不变，丙可能是杂 质或催化剂。 遥相呼应同考点测试题：“能力平台”T6、T9、T10。 例3[湖南郴州中考]取6g某有机物X完全燃烧，生成13.2gCO2和7.2gH2O,则可推知有 机物X的化学式为()。 A.C2HO B.C HsO C.CHg D.C2H6 授人以渔根据化学反应前后元素种类不变可推知，X中含碳元素、氢元素，可能含有氧元素，再由元素的 质量守恒可家出X中m(C=13.2g×最-3.6g,mD=1.2g×号=0.8g,则m(0》=6g一3.6g-0.8g= 1.6g。X中碳，氯、氧原子个数比为368：0Q8g:6g=3:8:1,即X的化学式为CH0 12 1 16 遥相呼应同考点测试题：“能力平台”T3。 例4[2024·湖南常德一中模拟]请用适当的方法配平下列化学方程式： (1) CO+ FeO,高温 Fe++ CO2。 MnO (2) H2O2 H2O+ O2个。 (3) C2H2+ O2点燃 CO2+H2O。 减少4个“0” 授人以渔(I)观察法：C0+PeO,高温。 二Fe十CO2,1个FeO4应将4个“O”分别给4个C0,使其转化为 增加1个“O” 4个C02;左边有3个“Fe”,则右边Fe的化学计量数应为3。综上可知，化学方程式为4C0十Fe,O,高温 ·61· 目)培优竞赛超级课堂 9年级化学 3Fe+4C02。 (2)最小公倍数法：“H”在方程式左右各只出现一次，最小公倍数为2，再根据O元素守恒可确定其他化学 MnO 计量数，则1H,0,10叶号0，所以2H0,M0 2H20+O2↑。 (3)设“1”法：设CH的化学计量数为1”，则1C,H+50,点燃2C0十1H,0,所以2CH十50，点整 2 4C02+2H20。 遥相呼应同考点测试题：“能力平台”T7。 跬步千里(1)观察法：通过对化学式中原子个数的观察，确定其他化学式的化学计量数。观察法适用于 比较简单的化学方程式。 (2)最小公倍数法：找出一种在化学方程式左右各只出现一次的原子；计算出反应前后该元素原子的最小 公倍数；确定其他化学式前的化学计量数（若出现分数，则转化成最简整数比）。 (3)设“1”法：找出一种含元素种类、原子个数最多的物质，设其化学计量数为“1”；根据原子个数不变，求出 其他化学式前的化学计量数（若出现分数，则转化成最简整数比）。 。探究直播 实验探究质量守恒定律 例5某兴趣小组设计了如图所示的不同实验验证质量守恒定律。回答下列问题： 气球 氢氧化 铜粉 鼻钠溶液 稀盐酸硫酸钠溶液 稀硫酸 硫酸铜 -8 溶液飞 测定铜与氧气反应前 后的质量 图1 图2 图3 图4 (1)图1中气球的作用是 若实验时取用铜的量不足，对实验的结果 (填“有”或“没有”)影响。 (2)图2是将氢氧化钠溶液滴入硫酸铜溶液中，观察到的现象是 ,发生反 应的化学方程式为 ,该实验 (填“能”或“不能”)验证 质量守恒定律。 (3)图3中若实验药品混合前后的质量关系为m前=后，则该实验能验证质量守恒定律。你 是否认同该结论？并说明原因： (4)图4中反应前天平指针指向刻度盘的中间，两种物质反应后，托盘天平的指针 (填“向左”“向右”或“不”)偏转。为了能够验证质量守恒定律，该装置的修改方案是 指点迷津质量守恒定律只适用于化学变化，对物理变化无意义，图3中稀盐酸与硫酸钠溶液不反应，不 能用于验证质量守恒定律。图4中锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，由于反应在敞口容器中进行，氢气逸 出，则天平指针会向右偏转。 遥相呼应同考点测试题：“能力平台”T2、T11。 跬步千里()在验证质量守恒定律时，凡是有气体参加或生成的反应，均要在密闭容器中进行，否则反应 ·62· 第10讲质量守恒定律化学方程式 后剩余物质的质量可能会增大，也可能会减小。 (2)影响质量守恒定律验证实验的因素主要有：①实验装置是否密闭；②外界气体是否进入装置中与某种 反应物反应；③密闭装置是否受浮力的影响。针对以上三个主要因素，设计验证质量守恒定律实验时必须遵循 以下三条原则：①无气体从体系内扩散出去；②无外界物质进入体系内；③无外界浮力的作用。 能力平台 ©培优训练 (建议用时25分钟) 已知：X是一种单质；在一定条件下，反应I中生成 1.[2025·甘肃嘉峪关中考]化学观念是认识物质及 的另外一种物质为生活中常见的氧化物。下列关 其变化的基础。下列认识不正确的是( )。 于该转化的认识不正确的是()。 A元素观：物质是由元素组成的 A.反应I的化学方程式为：CO2+H2一C0+ B.分类观：水和三氧化二铁都是氧化物 H2O C.守恒观：1g碳与1g氧气充分反应，生成2g二 B.(CH2)m中碳、氢元素的质量比为6：1 氧化碳 C.反应I前后，原子和分子的数目均不变 D.转化观：在一定条件下通过化学反应可以实现物 D.该转化一定程度上能解决我国石油资源短缺 质转化 问题 2.下列实验能够用于直接验证质量守恒定律的是 5.[2024·四川广元中考]乙醇(C2HOH)是常用的 ( )0 燃料。现有4.6g乙醇与一定量氧气混合于密闭 蜡 玻璃管 容器内，在一定条件下反应物全部转化为一氧化 烛 红磷 碳、二氧化碳和水，恢复到室温，测得所得气体中氧 元素质量分数为70%，则参加反应的氧气质量为 ()。 稀盐酸 A.6.4gB.8.0gC.8.8gD.9.6g 铁钉 硫酸铜 6.[江苏盐城中考]将一定质量的甲醇(CHOH)和氧 碳酸钠 溶液莲 粉末 气(O2)置于密闭容器中点燃，一段时间后反应停 止，冷却，测得反应前后各物质质量的相关数据如 0 下表所示。下列说法不符合事实的是( 3.[江苏苏州中考]一定质量的某有机化合物完全燃 物质 CHOH 02 H2O COz 烧，生成2.2gC02和1.8gH2O,另取3.2g该有 反应前的质量/g % 12.8 0 0 0 机化合物在足量O2中完全燃烧，消耗4.8gO2。 反应后的质量/g 0 0 10.88.8 该有机化合物的化学式可能是()。 A.C2 H B.CHO C.CH D.CHO A.mn 4.[2025·四川凉山州中考]二氧化碳是一种温室气 B.X中一定含有碳元素 体，其过量排放导致的全球变暖问题，日益引起人 C.无法判断X中是否含有氧元素 们的关注。我国科研人员研制出一种新型催化剂， D.生成物中C、H两种元素的质量比为3：1 在这种催化剂作用下，二氧化碳可以转化为汽油， 7.将下列化学方程式补充完整。 主要转化过程如图所示（部分产物已省略）。 (1) CHOH+ 02 点燃 Co CH) ·汽油 CO2十 H2O。 (2) A1+ H2 SO 催化剂 催化剂 催化剂 A12(SO4)3十3H2 ·63· 目培优竞赛超级课堂 9年级化学 催化剂 (3) NHH A.该反应是分解反应 2 △ B.X的值为34，Y的值为1 H2O。 C.物质C可能是该反应的催化剂 (4) FeS+ 02 煅烧 FezO3+ D.该反应中A与D的化学计量数之比为2：1 SO2 11.[山东青岛中考]为了探究化学反应前 国竞赛训练 (建议用时25分钟) 后物质的总质量是否发生改变，甲、乙 两同学分别设计了两个实验，请根据图 8.[“金钥匙”竞赛]（双选）我国科学家用NiCoS2作为 示回答下列问题： 催化剂，使CO2和H2O在红外线的作用下发生反 (1)甲同学设计的实验如图1所示，反应前，托盘 应生成两种物质，反应的微观示意图如图所示。下 天平的指针指向刻度盘的中间；两种物质反应 列说法正确的是( 后，托盘天平的指针 (填“向左”“向 红外线 右”或“不”)偏转，原因是 催化剂 硝酸银 稀硫酸 锌粒 溶液 氯化钠溶液 A.反应的微观示意图中有2种氧化物，反应生成的 CH4属于有机物 B.该反应过程中，保持不变的微粒是分子 C.该反应的化学方程式为CO2+2H20 催化剂 图 图2 红外线 一锌粒 CH,+202 稀硫酸 D.该研究可将空气中的二氧化碳彻底除去，能尽早 实现“碳达峰” 9.[黑龙江中考]在一定条件下，一个密闭容器内发生 图3 某反应，测得反应前后各物质的质量如下表所示， (2)乙同学设计的实验如图2所示，通过实验可得 下列说法不正确的是( 出结论：化学反应前后物质的总质量 物质 M N Q (3)两位同学通过交流和反思得到启示：在探究化 反应前质量/g 16 24 15 20 学反应前后物质的总质量是否发生改变时，有 反应后质量/g 气体参加或有气体生成的反应一定要在 x y 0 10 装置中进行。 A.参加反应的P与Q的质量比为3：2 (4)从微观角度分析，在化学反应前后一定不变的 B.x的取值范围：0≤x≤30 是 (填序号)。 C.当y≤24时，该反应一定是化合反应 ①原子种类②分子种类③原子数目 D.x+y=65 ④分子质量⑤分子数目⑥原子质量 10.[广东初赛]下表是某反应中A、B、C、D四种物质 (5)甲同学对实验装置进行了如图3所示的改进， 的质量变化。下列说法错误的是( 将气球中的锌粒倒人锥形瓶后，观察到的现象 物质 A B C D 为 反应前的质量/g 。 但甲同学仍然观察到反 64 10 16 应后天平的指针向右偏转，请你分析可能的原 某时刻的质量/g 16 X 因： 反应后的质量/g 0 42 Y 48 ·64·C~C0求出C0的质量分数为56%，则SO2的质量 分数为1一56%=44%。再根据S~S02求出硫元素 的质量分数为22%.] 8D[青蒿琥酯的化学式为C1gH28O8,青蒿琥酯由分 子构成，每个分子含55个原子；青蒿琥酯中C、H、O 元素质量此为(12×19)：(1×28)：(16×8)=228： 28：128,氢元素质量分数最小；说明书指出孕妇、过 敏者禁用，肝肾功能不全者慎用连服5日，总片数 11片，总剂量为11×50mg=550mg。] 9(1)H+。(2)3A1。(3)2H2O。(4)C1。(5)K. (6)MgO。 10(1)3。(2)B.Ay。 (3)①2PbO·PbO2;Pb(PbO2)2。 ②Cu(OH)2·CuCO3。 [(2)NazA中A的化合价为-x,BCL,中B的化合价 为十y,若元素A、B的化合价不变，则A、B两种元素 组成的物质的化学式为B.Ay。(3)①Pb在化合物中 显十2或+4价，P%元素对应的氧化物为PO和PbO2, 则Pb3O4可以写成2PbO·PbO2或Pb(PbO2)2。] 【竞赛训练】 1C[甲烷中氢元素的质量分数为25%，乙烷中氢元 素的质量分数为20%，故二者组成的混合气体中氢元 素的质量分数应介于20%和25%之间。] 12A[KSO4,KSO,K2S三种混合物中含硫、钾、氧 三种元素，K、S个数比为2：1，则K、S元素的质量比 =(2×39):(1×32)=39：16,经测定其中氧元素的 质量分数为32%，硫元素和钾元素的质量分数之和 1一32%=68%，含钾元素的质量分数=68%× 39 39千16=48.2%.] 3B[本题可采用极值法。假设铁全部来自FeO,则 FO的质量分数为72%，CuO的质量分数为1 72%=28%;假设铁全部来自Fe2O3,则Fe2O3的质量 分数为80%，Cu0的质量分数为1一80%=20%。所 以实际上CuO的质量分数在20%~28%之间。] 14AB[由铁元素与氧元素的质量比为21：8，求出铁、 氧原子个数比为器：是-3：4。FeQ,巾Fe.0原 子个数比刚好为3：4，则FeO、FezO3只需满足粒子 个数比为1：1，混合物中Fe、O原子个数比就始终为 3：4,铁元素和氧元素的质量比就为21：8。当FeO、 Fe2O3粒子个数比为1：1时，FeO、Fe2O3的质量比 为(72×1)：(160×1)=9：20。] 5A[题中的三种物质可变形为CO、(CO·H2O)、 [(CO)2·H2O]的形式。由氢元素的质量分数为y, 可求出H2O的质量分数为9y,则CO的质量分数为 1一9y,再由C~CO的关系，可求出碳元素的质量分 参考答案与提示 数为2(1-9)] 16(1)Ni.70。(2)91:6。 [(2)设N+的个数为x,则N+的个数为0.97一x, 由2x十3X(0.97-x)=2可以求出x=0.91,N+的 个数为0.97一x=0.06,该晶体中Ni+和N+的离子 个数比为91：6。] 回8g2.[由化学式可知，-个N分子与-个 N2O分子的质量之和相当于四个NO2分子的质量， 所以-个NO,分子的质量为子X(akg+bkg)= 史ke:-个0，分子比一个0，分子多两个氧 原子，所以一个氧原子的质量为(6kg-akg)×号 k者以-个氧原子质量的6作为相对原子质 atb kg 4 量的标准，则NO2的相对分子质量为一akgX六 2 _8(a+b.] b-a 第10讲质量守恒定律化学方程式 例1B例2D例3B 例4(1)4；1；3；4。 (2)2;2;1。 (3)2;5;4;2。 例5(1)缓冲气压及形成密闭体系；没有。(2)有蓝色沉淀 生成；CuSO十2NaOH一Nae SO4+Cu(OHD2￥；能。 (3)不认同，稀盐酸与硫酸钠溶液没有发生化学反应。 (4)向右；将烧杯换为密闭容器。 【培优训练】 日C[碳和氧气充分反应生成二氧化碳，即C+O,点燃 C02,参加反应的碳与氧气的质量比为12：32= 3:8,则1g碳与1g氧气充分反应，碳剩余，不可能 生成2g二氧化碳。] 2C[有气体参加或生成的反应，要直接验证质量守恒 定律，必须在密闭容器中进行。] 3B[一定质量的某有机化合物完全燃烧生成2.2g C02和1.8gH20,即生成物质量比为2.2g:1.8g= 11:9;另取3.2g该有机化合物在O2中完全燃烧，消 耗4.8gO2,根据质量守恒定律可知，生成物CO2和 HO的总质量为3.2g十4.8g=8g,又CO2和H0的 质量比为11：9，则生成4.4gC02和3.6gH20。有 机物中m(G=44gX号-1.2g,mD=86g× 最=0,4g,则m0)=82g-1.2g-0.4g=16g- 目)培优竞赛超级课堂9年级化学 1.2g,04g: 该有机物中碳、氢、氧的原子个数比为12 1 1.68=1:4:1,即CH0符合题意.] 16 4A[根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类 不变，生成物中含氢元素，则反应物中也应含氢元素， 又因X是一种单质，则X为氢气。反应I的化学方 程式为：C0,十H,催化剂C0+H,0,反应前后，原子 和分子数目均不变；(CH2)中碳、氢元素的质量比= (12×n):(2Xn)=6:1。] 5C[4.6g乙醇中碳元素的质量为4.6g× (12×2十1×”6+16×100%)=2.4g,氢元素的质量 12×2 1×6 为4.6g×(12x2+1贺6+16×100%)=0.6g,恢复 到室温，所得气体是一氧化碳和二氧化碳的混合物， 其中氧元素质量分数为70%，则碳元素的质量分数为 1一70%=30%，所以混合气体的质量为2.4g÷30%= 8g,乙醇完全燃烧生成水的质量为0.6g÷ (6×10%)=548,根据质量守恒定律可 知，参加反应的氧气的质量为(8g十5.4g)一4.6g= 8.8g] 6C[根据质量守恒定律可得m十12.8=10.8+8.8+ n,则m一n=6.8,即m>n。根据题表可判断出该反应 的反应物和生成物：CH,OH+O,点燃HO+CO,十X。 用已知的氧气、水、二氧化碳的质量分别除以它们的 相对分子质量，可得它们参与反应的分子个数比，即 12,8g,10.8g,8,88=4:6:2,根据反应前后原 32 18 44 子数目不变配平化学方程式，可得该反应的化学方程 式为3CH0H+40,点燃6H,0+2C0,+C0。由此可 知，X为CO,生成物中碳、氢元素的质量比与反应物甲 醇中碳、氢元素的质量比相同，即12：(1×4)=3：1.] 7(1)1;3;2;3。(2)2;3;1;个。(3)4；5；4；6。 (4)4;7;2;4。 【竞赛训练】 日AC[由题图可知，该反应为C0,十2H,0催化剂 红外线 CH4+2O2.] 9B[参加反应的P与Q的质量比为(15一0)g: (20一10)g=3：2;根据质量守恒定律，只能确定x+ y=(16+24+15+20)一10=65，无法确定x、y各自 的取值范围；当y≤24时，N、P、Q均为反应物，生成 物为M,是化合反应。] 0D[根据质量守恒定律可求出Y的值为(64+10+ 1+16)一(42十48)=1。由反应前后各物质的质量变 化可知，A→B十D,该反应为分解反应，物质C的质 量在反应前后不变，则物质C可能是该反应的催化 剂。反应中A、B、D变化的质量之比为64：32：32， 根据A、B变化的质量之比可求出X的值为10十 (64一16)×器-10+24=34.AR.D的相对分子质 量都未知，根据各物质变化的质量之比无法得出化学 计量数之比。] 门(1)向右；锌与稀硫酸反应生成的氢气逸散到空气中， 烧杯内物质的质量减小。(2)不变。(3)密闭。 (4)①③⑥。(5)锥形瓶中有气泡冒出，气球变大；反应 生成的氢气使气球胀大，所受空气浮力增大，所以天 平指针向右偏转。 第11讲利用化学方程式的计算 例1(1)4.4。 (2)解：设含碳酸氢钠的质量为x。 2NaHCO+H2 SO=Na2 SO+2H2O+2CO2 168 88 x 4.4g x4,4g解得x=8.4g。 16888 小苏打样品中碳酸氢钠的质量分数=8.4g×100% 9 g =93.3%<99%。 答：样品中碳酸氢钠的质量分数为93.3%，因此包装 袋上的标注不准确。 例2(1)~时，刚开始加热，温度不足，反应未开始， 设没有氧气生成；t4一ts时，高锰酸钾已全部分解，反应 完成，氧气的质量保持不变。 (2)由题图可知，反应生成氧气的质量为3.2g,设高 锰酸钾的质量为x。 2KMnO,△KMnO,+MnO,+O,↑ 316 32 x 3.2g x3.2g解得x=31.6g。 31632 答：高锰酸钾的质量为31.6g。 (3)根据质量守恒定律可知，化学反应前后锰元素的 质量不变，所以固体中锰元素的质量始终为31.6g× =11g,据此可画出图像，如图所示。 55 121 0 6 4 2 t:tat4ts时间 例3(1)CaC03+2HC1-CaCl2+H20+C02个。