5.1 化学反应中的质量守恒（知识清单）化学新教材鲁教版九年级上册

该初中化学知识清单系统梳理了质量守恒定律的知识体系。从实验探究入手，通过无气体生成的沉淀反应、有气体生成的复分解反应、有气体参与的燃烧反应三类实验验证规律，进而明确定律定义、“质量总和”理解及适用范围，最终从微观原子种类、数目、质量不变揭示实质。 知识链路按“实验验证-定律理解-微观解释”逻辑清晰呈现，实验设计典型且含改进对比，体现科学探究与实践。通过“五个不变”等梳理微观实质，培养科学思维，配套填空题强化易错点，帮助学生构建从宏观现象到微观本质的完整认知框架。

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 一、实验探究质量守恒定律 为验证化学反应前后物质总质量的变化规律，选取三类典型反应开展实验，分别覆盖无气体生成的沉淀反应、有气体生成的复分解反应、有气体参与的燃烧反应，从不同维度验证质量守恒定律。三组实验分别整理如下： 实验一：氢氧化钠与硫酸铜反应 文字表达式 氢氧化钠 + 硫酸铜 → 氢氧化铜 + 硫酸钠 符号表达式 实验操作 烧杯中加入适量氢氧化钠溶液，小试管中加入硫酸铜溶液，将小试管放入烧杯内，称量整套装置的总质量；倾斜烧杯使两种溶液混合，充分反应后再次称量 实验现象 ① 混合后产生 ，溶液蓝色逐渐变浅 ② 反应前后天平 结果分析 反应无气体参与、无气体生成，所有反应物和生成物都留在容器中，总质量 实验要点 该反应无气体生成，敞口装置即可完成验证；操作简单，现象明显，是验证质量守恒的基础实验 实验二：盐酸与大理石反应 文字表达式 碳酸钙 + 盐酸 → 氯化钙 + 水 + 二氧化碳 符号表达式 实验装置 改进前 改进后 实验操作 改进前：敞口锥形瓶中加入大理石和稀盐酸，称量总质量，观察反应后天平变化 改进后：密闭锥形瓶中放入大理石，稀盐酸装入注射器中，称量总质量，使二者混合反应 实验现象 ① 改进前：产生 ，天平指针 ，反应后测得质量 ② 改进后：产生 ，注射器活塞 ，天平仍保持 结果分析 ① 改进前：敞口装置中生成的 气体逸散到空气中，导致剩余物质总质量 ② 改进后：密闭装置中气体被收集，总质量 实验要点 ① 有气体生成的反应，验证质量守恒必须用 ② 不能使用完全密封的硬质容器，防止压强过大炸裂，可用气球缓冲气压 实验三：白磷燃烧实验 文字表达式 白磷 + 氧气 五氧化二磷 符号表达式 ₅ 实验装置 实验操作 锥形瓶底部铺细沙，放入白磷，塞紧带导管的单孔塞，导管上端系瘪气球，称量总质量；用酒精灯灼烧导管末端引燃白磷，反应结束冷却至室温后再次称量 实验现象 ① 白磷燃烧，产生大量 ，放出热量 ② 气球先 ，冷却后逐渐 ③ 反应前后天平 结果分析 密闭装置中，反应消耗氧气生成固体 ，总质量 ；气球先膨胀是反应放热使气体受热膨胀，后变瘪是冷却后氧气被消耗、瓶内压强减小 实验要点 ① 导管末端要接触白磷，保证热量传导引燃药品 ② 瓶底铺细沙，防止 ③ 冷却至室温再称量，避免温度对气体体积、压强的影响 其他测定质量守恒定律的实验 铜粉加热前后质量的变化 实验装置 实验步骤 （1）铜粉铺在锥形瓶底部，系有气球的玻璃导管插入橡胶塞，橡胶塞塞进瓶口，称量质量为m1。 （2）加热锥形瓶，观察现象，一段时间后停止加热，冷却后称量质量为m2。 实验现象 。天平两次显示示数 。 表达式 文字表达式： ； 符号表达式： 实验分析 （1）气球的作用是 ； （2）气球变瘪是因为 。 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 。 铁和硫酸铜反应前后质量的变化 实验装置 实验步骤 （1）锥形瓶中加入洁净的铁丝和装有硫酸铜溶液的小试管，塞上橡胶塞，称量质量为m1。 （2）取下锥形瓶，倾斜，让试管内的溶液进入锥形瓶，观察现象，一段时间后再称量质量为m2。 实验现象 ；天平两次显示示数 。 表达式 文字表达式： ； 符号表达式： 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 。 实验结论：化学反应前后，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。有气体参与或生成的反应，必须在密闭装置中验证质量守恒。 二、质量守恒定律 1. 定义 参加 ，等于 ，这个普遍规律叫做 。 2. 对 “质量总和” 的准确理解 (1) 反应物质量：必须是 的物质质量，过量的、未参与反应的反应物质量 计入总和。 (2) 生成物质量：包括所有 ，既包括固体、液体，也包括 ，不能遗漏任何状态的生成物。 3. 适用范围 (1) 仅适用于 变化， 变化（如熔化、蒸发、溶解、形状改变等）中的质量不变 用质量守恒定律解释。 (2) 所有化学反应 质量守恒定律，不存在例外，是自然界的基本化学定律之一。 三、质量守恒定律的微观实质 化学反应的本质是分子分裂成 ，原子重新组合成 的过程。整个过程中原子 ，因此宏观上物质总质量守恒。具体可总结为 “五个不变、两个一定改变、两个可能改变”： 五个不变 宏观：① 种类不变；② 反应物和生成物的总质量不变 微观：③ 原子种类不变；④ 不变；⑤ 不变 两个一定改变 宏观：物质的种类 改变（有新物质生成） 微观：分子的种类 改变（分子重新组合，生成新分子） 两个可能改变 宏观：元素的化合价 改变（如置换反应化合价改变，复分解反应化合价不变） 微观：分子的总数 改变（化合反应分子数减少，分解反应分子数增加，部分反应分子数不变） 注意事项： ① 质量守恒定律只适用于化学变化，物理变化中的质量不变是物质状态或形态改变导致的，不能用质量守恒定律解释，例如水结冰、食盐溶解、石蜡熔化等过程质量不变，都属于物理变化范畴。 ② 验证有气体生成的反应的质量守恒时，必须在密闭容器中进行；若在敞口容器中反应，生成的气体逸散到空气中，会导致测得的反应后质量偏小，误以为不遵循质量守恒。 ③ 验证有气体参与的反应（如燃烧、金属氧化）的质量守恒时，也需在密闭容器中进行；否则参与反应的气体质量未被计入反应物总质量，会误以为生成物质量大于反应物质量。 ④ 质量守恒是 “质量” 守恒，不是体积守恒，也不是分子数守恒；化学反应前后气体体积可能变化，分子总数可能增加、减少或保持不变，不能用体积或分子数判断是否守恒。 ⑤ 计算反应物总质量时，只计算实际参加反应的部分，未反应的过量反应物不能计入总和；例如 3g 碳与 10g 氧气反应，只有 3g 碳和 8g 氧气参加反应，生成 11g 二氧化碳，剩余 2g 氧气不能计入反应物总质量。 ⑥ 有气体生成的密闭装置实验，气球膨胀后会受到空气浮力作用，可能导致天平指针略微偏右，这属于实验误差，不违背质量守恒定律。 ⑦ 化学反应前后元素种类不变，因此化学反应只能转化物质的种类和结构，不能创造新元素；“点石成金”“水变油” 等说法违背元素种类不变的规律，不可能实现。 ⑧ 质量守恒定律不仅适用于明显的化学反应，也适用于缓慢氧化、光合作用、呼吸作用等所有化学反应，包括生物体内的化学反应过程。 特别提醒： ① 白磷燃烧实验中导管的双重作用：一是引燃白磷，通过加热导管将热量传导至白磷使其达到着火点；二是导气，平衡装置内外气压，防止反应放热导致瓶内压强过大冲开瓶塞。 ② 盐酸与碳酸钠反应的改进实验中，用气球收集气体时，反应结束后气球膨胀，装置排开空气的体积变大，受到的空气浮力增大，可能会使天平指针略微偏右，属于实验误差，不影响质量守恒的结论。 ③ 质量守恒定律的微观本质是原子的 “三不变”（种类、数目、质量），这是所有化学反应都遵循质量守恒的根本原因，也是配平化学方程式的核心依据。 ④从质量守恒定律出发，化学反应前后元素种类不变，因此可以通过生成物的元素组成推断反应物的组成，也可以通过反应物的元素组成推断生成物的元素组成，这是推断物质化学式的重要方法。 归纳总结： ① 三个经典实验从不同角度验证了质量守恒定律：无气体的沉淀反应可直接在敞口装置验证，有气体生成的反应、有气体参与的燃烧反应需通过密闭装置验证，共同证明了化学反应前后物质总质量保持不变。 ② 质量守恒定律的核心是 “参加反应的各物质质量总和等于生成的各物质质量总和”，适用范围是所有化学变化，物理变化不适用该定律。 ③ 从微观角度看，质量守恒的根源是化学反应中原子的种类、数目、质量均不改变，只是原子重新组合形成新的分子，分子种类一定发生变化。 ④ 质量守恒定律是化学学科的基础定律，推动化学从定性研究走向定量研究，广泛应用于化学计算、物质制备、反应原理分析、化工生产等领域。 1.质量守恒定律只适用于 ， 中的质量不变不能用该定律来解释。 2.有气体生成的反应验证质量守恒必须在 中进行，否则气体逸出会导致测得的反应后质量 。 3.质量守恒中的 “质量总和” 是 和生成物质量，未反应的过量物质不能计入其中。 4.化学反应前后原子的 都不变，这是质量守恒定律的微观本质。 5.化学反应中物质的种类和分子的种类 改变，分子总数和元素化合价 发生改变。 6.铁钉生锈后质量增加是因为结合了空气中的 ，总质量不变，符合质量守恒定律。 7.蜡烛燃烧后质量减小是因为生成的 逸散到空气中，总质量守恒。 8.化学反应只能改变物质的种类和结构，不能生成新元素，因此 “点石成金” 实现。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 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 一、实验探究质量守恒定律 为验证化学反应前后物质总质量的变化规律，选取三类典型反应开展实验，分别覆盖无气体生成的沉淀反应、有气体生成的复分解反应、有气体参与的燃烧反应，从不同维度验证质量守恒定律。三组实验分别整理如下： 实验一：氢氧化钠与硫酸铜反应 文字表达式 氢氧化钠 + 硫酸铜 → 氢氧化铜 + 硫酸钠 符号表达式 CuSO₄ + NaOH → Cu(OH)₂+ Na₂SO₄ 实验操作 烧杯中加入适量氢氧化钠溶液，小试管中加入硫酸铜溶液，将小试管放入烧杯内，称量整套装置的总质量；倾斜烧杯使两种溶液混合，充分反应后再次称量 实验现象 ① 混合后产生蓝色絮状沉淀，溶液蓝色逐渐变浅 ② 反应前后天平始终保持平衡 结果分析 反应无气体参与、无气体生成，所有反应物和生成物都留在容器中，总质量不变 实验要点 该反应无气体生成，敞口装置即可完成验证；操作简单，现象明显，是验证质量守恒的基础实验 实验二：盐酸与大理石反应 文字表达式 碳酸钙 + 盐酸 → 氯化钙 + 水 + 二氧化碳 符号表达式 HCl + CaCO₃→CaCl₂ + H₂O + CO₂ 实验装置 改进前 改进后 实验操作 改进前：敞口锥形瓶中加入大理石和稀盐酸，称量总质量，观察反应后天平变化 改进后：密闭锥形瓶中放入大理石，稀盐酸装入注射器中，称量总质量，使二者混合反应 实验现象 ① 改进前：产生大量气泡，天平指针偏右，反应后测得质量减小 ② 改进后：产生大量气泡，注射器活塞向上移动，天平仍保持平衡 结果分析 ① 改进前：敞口装置中生成的二氧化碳气体逸散到空气中，导致剩余物质总质量减小 ② 改进后：密闭装置中气体被收集，总质量保持不变 实验要点 ① 有气体生成的反应，验证质量守恒必须用密闭装置 ② 不能使用完全密封的硬质容器，防止压强过大炸裂，可用气球缓冲气压 实验三：白磷燃烧实验 文字表达式 白磷 + 氧气 五氧化二磷 符号表达式 P + O₂ P₂O₅ 实验装置 实验操作 锥形瓶底部铺细沙，放入白磷，塞紧带导管的单孔塞，导管上端系瘪气球，称量总质量；用酒精灯灼烧导管末端引燃白磷，反应结束冷却至室温后再次称量 实验现象 ① 白磷燃烧，产生大量白烟，放出热量 ② 气球先膨胀，冷却后逐渐变瘪 ③ 反应前后天平保持平衡 结果分析 密闭装置中，反应消耗氧气生成固体五氧化二磷，总质量不变；气球先膨胀是反应放热使气体受热膨胀，后变瘪是冷却后氧气被消耗、瓶内压强减小 实验要点 ① 导管末端要接触白磷，保证热量传导引燃药品 ② 瓶底铺细沙，防止高温熔融物溅落炸裂瓶底 ③ 冷却至室温再称量，避免温度对气体体积、压强的影响 其他测定质量守恒定律的实验 铜粉加热前后质量的变化 实验装置 实验步骤 （1）铜粉铺在锥形瓶底部，系有气球的玻璃导管插入橡胶塞，橡胶塞塞进瓶口，称量质量为m1。 （2）加热锥形瓶，观察现象，一段时间后停止加热，冷却后称量质量为m2。 实验现象 红色粉末逐渐变黑，气球变瘪。天平两次显示示数相等。 表达式 文字表达式：铜 + 氧气氧化铜； 加热 符号表达式：Cu + O2 CuO△ 实验分析 （1）气球的作用是形成密闭体系并缓冲气压； （2）气球变瘪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。 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。 铁和硫酸铜反应前后质量的变化 实验装置 实验步骤 （1）锥形瓶中加入洁净的铁丝和装有硫酸铜溶液的小试管，塞上橡胶塞，称量质量为m1。 （2）取下锥形瓶，倾斜，让试管内的溶液进入锥形瓶，观察现象，一段时间后再称量质量为m2。 实验现象 铁钉表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色；天平两次显示示数相等。 表达式 文字表达式：铁 + 硫酸铜 → 硫酸亚铁 + 铜 ； 符号表达式：Fe+CuSO4→FeSO4+Cu 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。 实验结论：化学反应前后，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。有气体参与或生成的反应，必须在密闭装置中验证质量守恒。 二、质量守恒定律 1. 定义 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，这个普遍规律叫做质量守恒定律。 2. 对 “质量总和” 的准确理解 (1) 反应物质量：必须是真正参加反应的物质质量，过量的、未参与反应的反应物质量不能计入总和。 (2) 生成物质量：包括所有生成物，既包括固体、液体，也包括气体、沉淀，不能遗漏任何状态的生成物。 3. 适用范围 (1) 仅适用于化学变化，物理变化（如熔化、蒸发、溶解、形状改变等）中的质量不变不能用质量守恒定律解释。 (2) 所有化学反应都遵循质量守恒定律，不存在例外，是自然界的基本化学定律之一。 三、质量守恒定律的微观实质 化学反应的本质是分子分裂成原子，原子重新组合成新分子的过程。整个过程中原子没有发生改变，因此宏观上物质总质量守恒。具体可总结为 “五个不变、两个一定改变、两个可能改变”： 五个不变 宏观：① 元素种类不变；② 反应物和生成物的总质量不变 微观：③ 原子种类不变；④ 原子数目不变；⑤ 原子质量不变 两个一定改变 宏观：物质的种类一定改变（有新物质生成） 微观：分子的种类一定改变（分子重新组合，生成新分子） 两个可能改变 宏观：元素的化合价可能改变（如置换反应化合价改变，复分解反应化合价不变） 微观：分子的总数可能改变（化合反应分子数减少，分解反应分子数增加，部分反应分子数不变） 注意事项： ① 质量守恒定律只适用于化学变化，物理变化中的质量不变是物质状态或形态改变导致的，不能用质量守恒定律解释，例如水结冰、食盐溶解、石蜡熔化等过程质量不变，都属于物理变化范畴。 ② 验证有气体生成的反应的质量守恒时，必须在密闭容器中进行；若在敞口容器中反应，生成的气体逸散到空气中，会导致测得的反应后质量偏小，误以为不遵循质量守恒。 ③ 验证有气体参与的反应（如燃烧、金属氧化）的质量守恒时，也需在密闭容器中进行；否则参与反应的气体质量未被计入反应物总质量，会误以为生成物质量大于反应物质量。 ④ 质量守恒是 “质量” 守恒，不是体积守恒，也不是分子数守恒；化学反应前后气体体积可能变化，分子总数可能增加、减少或保持不变，不能用体积或分子数判断是否守恒。 ⑤ 计算反应物总质量时，只计算实际参加反应的部分，未反应的过量反应物不能计入总和；例如 3g 碳与 10g 氧气反应，只有 3g 碳和 8g 氧气参加反应，生成 11g 二氧化碳，剩余 2g 氧气不能计入反应物总质量。 ⑥ 有气体生成的密闭装置实验，气球膨胀后会受到空气浮力作用，可能导致天平指针略微偏右，这属于实验误差，不违背质量守恒定律。 ⑦ 化学反应前后元素种类不变，因此化学反应只能转化物质的种类和结构，不能创造新元素；“点石成金”“水变油” 等说法违背元素种类不变的规律，不可能实现。 ⑧ 质量守恒定律不仅适用于明显的化学反应，也适用于缓慢氧化、光合作用、呼吸作用等所有化学反应，包括生物体内的化学反应过程。 特别提醒： ① 白磷燃烧实验中导管的双重作用：一是引燃白磷，通过加热导管将热量传导至白磷使其达到着火点；二是导气，平衡装置内外气压，防止反应放热导致瓶内压强过大冲开瓶塞。 ② 盐酸与碳酸钠反应的改进实验中，用气球收集气体时，反应结束后气球膨胀，装置排开空气的体积变大，受到的空气浮力增大，可能会使天平指针略微偏右，属于实验误差，不影响质量守恒的结论。 ③ 质量守恒定律的微观本质是原子的 “三不变”（种类、数目、质量），这是所有化学反应都遵循质量守恒的根本原因，也是配平化学方程式的核心依据。 ④从质量守恒定律出发，化学反应前后元素种类不变，因此可以通过生成物的元素组成推断反应物的组成，也可以通过反应物的元素组成推断生成物的元素组成，这是推断物质化学式的重要方法。 归纳总结： ① 三个经典实验从不同角度验证了质量守恒定律：无气体的沉淀反应可直接在敞口装置验证，有气体生成的反应、有气体参与的燃烧反应需通过密闭装置验证，共同证明了化学反应前后物质总质量保持不变。 ② 质量守恒定律的核心是 “参加反应的各物质质量总和等于生成的各物质质量总和”，适用范围是所有化学变化，物理变化不适用该定律。 ③ 从微观角度看，质量守恒的根源是化学反应中原子的种类、数目、质量均不改变，只是原子重新组合形成新的分子，分子种类一定发生变化。 ④ 质量守恒定律是化学学科的基础定律，推动化学从定性研究走向定量研究，广泛应用于化学计算、物质制备、反应原理分析、化工生产等领域。 1.质量守恒定律只适用于化学变化，物理变化中的质量不变不能用该定律来解释。 2.有气体生成的反应验证质量守恒必须在密闭装置中进行，否则气体逸出会导致测得的反应后质量偏小。 3.质量守恒中的 “质量总和” 是参加反应的反应物质量和生成物质量，未反应的过量物质不能计入其中。 4.化学反应前后原子的种类、数目、质量都不变，这是质量守恒定律的微观本质。 5.化学反应中物质的种类和分子的种类一定改变，分子总数和元素化合价可能发生改变。 6.铁钉生锈后质量增加是因为结合了空气中的氧气和水，总质量不变，符合质量守恒定律。 7.蜡烛燃烧后质量减小是因为生成的二氧化碳和水蒸气逸散到空气中，总质量守恒。 8.化学反应只能改变物质的种类和结构，不能生成新元素，因此 “点石成金” 不可能实现。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $