5.1质量守恒定律同步探究--2026-2027学年九年级化学人教版上册

5.1.1 质量守恒定律 核心素养 化学观念：通过实验认识质量守恒定律，理解“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”。 科学思维：经历“提出猜想—设计实验—称量数据—比较分析—归纳结论”的定量研究过程。 科学探究与实践：能针对有气体参加或生成的反应，自主选择或改进为密闭装置，并解释实验误差。 科学态度与责任：养成实事求是的实验态度，体会定量研究对化学科学发展的价值 。 课前预习 1. 法国化学家拉瓦锡借助天平，对大量化学反应进行了较为精密的定量研究，清晰地表述了质量守恒定律，为人们从定量角度研究化学提供了基本依据。 2. 质量守恒定律的内容：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. 质量守恒定律的适用范围：一切化学反应都遵守质量守恒定律。 课中研学 【任务一】问题导入 【生活思考】蜡烛燃烧、汽油燃烧、光合作用、呼吸作用等都有发生化学变化，那么，化学变化前后物质的质量是否有发生改变？ 18世纪，拉瓦锡借助天平，将45.0份质量的氧化汞加热分解，恰好得到41.5份质量的汞和3.5份质量的氧气。由此得出：反应前后各物质的质量总和没有改变。这是巧合吗？ 【任务二】质量守恒定律的实验探究 【提出问题与作出猜想】 当物质发生化学反应生成新物质时，参加反应的物质的质量总和与生成物的质量总和有什么关系？ 我的猜想（在括号中打“√”）： 生成物的质量总和大于反应物的质量总和　（　　） 生成物的质量总和小于反应物的质量总和　（　　） 生成物的质量总和等于反应物的质量总和　（　　） 【进行实验与记录】 方案Ⅰ　铜与氧气反应前后质量的测定 【实验步骤】①连接装置，检查气密性良好；②将铜粉平铺于锥形瓶底部，塞紧橡胶塞；③称量，记录质量 m₁；④加热，观察现象；⑤冷却后再次称量，记录质量 m₂。 项目 记录与结论 实验现象 红色粉末逐渐变黑，玻璃导管上端的小气球先鼓起后变瘪 文字表达式 反应前总质量 m₁ =______（根据实际测量结果填写） 反应后总质量 m₂ =______（根据实际测量结果填写） 质量关系 m₁= m₂（填 >、< 或 =） 结论：参加反应的铜和氧气的质量总和等于生成的氧化铜的质量。 【思考讨论】装置中橡胶塞和气球的作用是什么？ ① 形成密闭体系 ② 调节装置内压强（缓冲压强）。 方案Ⅱ　铁和硫酸铜溶液反应前后质量的测定 【实验步骤】①锥形瓶中加入用砂纸打磨干净的铁钉，再放入盛有硫酸铜溶液的小试管，塞好橡胶塞；②称量，记录质量 m₁；③倾斜锥形瓶，使硫酸铜溶液流入瓶中，观察现象；④反应一段时间后再次称量，记录质量 m₂。 项目 记录与结论 实验现象 铁丝表面覆盖一层红色物质，溶液由蓝色变为浅绿色 文字表达式 铁 + 硫酸铜 → 铜 + 硫酸亚铁 反应前总质量 m₁ =______（根据实际测量结果填写） 反应后总质量 m₂ =______（根据实际测量结果填写） 质量关系 m₁= m₂（填 >、< 或 =） 结论：参加反应的铁和硫酸铜的质量总和等于生成的铜和硫酸亚铁的质量总和。 质量守恒定律的内容：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。这个规律叫作质量守恒定律。 思考与讨论： 1、50克水和50克酒精混合后总质量等于100克，所以这个过程符合质量守恒定律。你认为这种说法正确吗？为什么？ 不正确。质量守恒定律的前提是发生化学反应，不适用于物理变化。 2、10gA和足量B充分反应，生成8gC和4gD，则实际参加反应的B为多少g？ 根据质量守恒定律可得：10g+B(参加反应）=8g+4g 是不是所有的化学反应都遵守质量守恒定律呢？ 方案Ⅲ　盐酸和碳酸钠反应前后质量的测定 【实验步骤】小烧杯中加入碳酸钠，再放入盛有盐酸的小试管，称量得质量 m₁；倾斜烧杯使盐酸流入，观察现象；反应一段时间后再称量得 m₂。 项目 记录与结论 实验现象 有大量的气泡产生，白色粉末逐渐溶解 文字表达式 碳酸钠 + 盐酸 → 氯化钠 + 水 + 二氧化碳 质量关系 m₁> m₂（填 >、< 或 =） 【思考讨论】 1. 为什么反应后测定的质量比反应前小？ 因为盐酸和碳酸钠反应生成的二氧化碳气体逸散到了空气中，这部分气体的质量在开放的体系中无法称量出来。 2. 该反应遵守质量守恒定律。 方案Ⅳ　镁条和氧气反应前后质量的测定（演示·注意安全，勿直视白光） 【实验步骤】将打磨干净的长镁条与陶土网一起称量，记录质量 m₁；在陶土网上方点燃镁条，观察现象；将燃烧后的产物与陶土网一起称量，记录质量 m₂。 项目 记录与结论 实验现象 镁条燃烧，发出耀眼的白光，产生大量白烟，放热 文字表达式 质量关系 m₁< m₂（填 >、< 或 =） 【思考讨论】 1. 镁条燃烧后质量为什么增加？ 氧气参与了反应。反应后生成的物质比镁条多了氧元素的质量 2. 该反应遵守质量守恒定律。 【归纳总结】 天平是否平衡与反应是否遵循质量守恒定律没有必然联系，无论天平是否平衡，一切化学反应都遵循质量守恒定律。 注意事项： （1）适用于 “一切化学反应”，不适用于物理变化。 （2）仅是指“质量”守恒，而不指体积守恒等。 （3）指反应或生成的“各种物质”，包括固体、液体、气体都要考虑。 （4）指“参加”反应的物质，未反应完的物质、杂质和催化剂等都不计算在内。 设计实验验证质量守恒定律时，应注意以下两点： （1）实验中必须发生化学变化，而非物理变化； （2）若反应中有气体参加或生成，必须在密闭容器中进行实验。 课堂总结 课后练习 1．下列变化不能用质量守恒定律解释的是（C） A．蜡烛燃烧后，越来越短，最后消失 B．铁丝燃烧，其固体质量增加 C．潮湿的衣服在阳光下晒干 D．木炭燃烧后，固体质量减少 【详解】A. 蜡烛燃烧后，越来越短，最后消失，是因为蜡烛燃烧生成了、等新物质，产物散逸到了空气中，该反应有新物质生成，属于化学变化，符合质量守恒定律； B. 铁丝燃烧是铁和氧气反应生成固体，属于化学变化，固体质量增加是因为包含了参加反应的氧气质量，符合质量守恒定律； C. 潮湿衣服晒干是水蒸发变为水蒸气，无新物质生成，属于物理变化，不符合质量守恒定律； D. 木炭燃烧后，固体质量减少，是因为燃烧生成了二氧化碳等气体，气体散逸到了空气中，该反应属于化学变化，符合质量守恒定律。 2．下列实验能够直接用于验证质量守恒定律的是（B） A．B．C．D． 【详解】A.镁条燃烧消耗空气中的，且生成的白烟部分逸散到空气中，敞口体系无法称量所有反应物、生成物的总质量，不能验证。 B.与发生化学变化：，无气体参与或生成，且装置密闭，反应前后总质量不变，可直接验证质量守恒定律。 C.酒精和水互溶是物理变化，不适用质量守恒定律，不能验证。 D.稀盐酸和碳酸钠反应生成气体，敞口装置中气体逸出，反应后总质量减小，不能验证。 3．A、B、C三种物质各15g，它们化合时只能生成30g新物质D。若增加10gA，则反应停止后，原反应物中只余C。根据上述条件推断下列说法中不正确的是（A） A．第一次反应停止后，B剩余9g B．第二次反应后，D的质量为50g C．反应中A和B的质量比是5：3 D．反应中A和C的质量比是5：2 【分析】根据题意，第一次反应投入15gA、15gB、15gC，反应后仅生成30gD，说明有反应物未参与反应、存在剩余 第二次反应：增加10g A（总共投入A为25g），反应停止后只剩下C。这说明A和B在第二次反应中全部耗尽。 由此可知，总共消耗的A为25g，总共消耗的B为15g，得出反应中A和B的质量比为 25 : 15 = 5 : 3。 【详解】A. 第一次反应中，A投入了15g，根据A:B = 5:3的比例，消耗的B的质量为 。B原本有15g，所以第一次反应后B剩余 ，不是9g。该选项说法错误，符合题意。 B. 根据A、B、C反应的质量比为 5:3:2 可知，每消耗5份质量的A，就能生成 份质量的D。两次反应中，A总共消耗了 ，则总共生成的D的质量为 。说法正确。 C. 由前面的分析可知，A和B反应的质量比为 5:3。该选项说法正确。 D. 第一次反应消耗的A为15g，生成D 30g，消耗B 9g，根据质量守恒定律，消耗的C的质量为 。则反应中A和C的质量比为 。该选项说法正确。 4．实验活动是发展实验素养的主要途径，下列实验不能够达到相应目的的是（B） 选项 A B C D 实验设计 实验目的 检验木炭燃烧后的产物 验证质量守恒定律 探究的催化作用 探究温度对分子运动速率的影响 A．A B．B C．C D．D 【详解】A、木炭燃烧生成二氧化碳，加入澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明生成二氧化碳，能达到实验目的； B、过氧化氢分解生成水和氧气，氧气跑到空气中，导致质量减少，不能验证质量守恒定律，不能达到实验目的； C、二氧化锰加快了过氧化氢的分解速率，反应生成的氧气可以使带火星的木条复燃，能达到实验目的； D、品红在热水中扩散更快，可探究温度对分子运动速率的影响，能达到实验目的； 5．一定条件下，甲、乙、丙、丁四种物质在密闭容器中充分反应，测得反应前后质量如表： 物质 甲 乙 丙 丁 反应前质量/g 20 5 8 10 反应后质量/g 12 5 20 6 下列说法正确的是（C） A．该反应为分解反应 B．乙一定是催化剂 C．参加反应的甲与丁的质量比为2：1 D．丙一定是氧化物 【分析】根据质量守恒定律，通过反应前后各物质的质量变化判断反应物、生成物。 各物质反应前后质量变化：甲：，质量减少，为反应物； 乙：反应前后质量均为，质量不变； 丙：，质量增加，为生成物； 丁：，质量减少，为反应物。 反应为：，符合多变一的特征，属于化合反应。 【详解】A.该反应是化合反应，不是分解反应，说法错误； B.乙质量不变，可能是催化剂，也可能未参与反应，“一定是催化剂”的说法错误； C.参加反应的甲、丁质量比=，说法正确； D.丙仅能确定含有甲、丁的全部元素，不一定满足氧化物“两种元素组成且其中一种为氧元素”的要求，不一定是氧化物，说法错误。 6．化学反应都遵守质量守恒定律。某同学设计了如下A、B、C、D四个实验，并按如图E实验操作来验证质量守恒定律，实验C发生化学反应的方程式为：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4，实验D发生化学反应的方程式为：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑。 (1)用托盘天平时，将称量物放在左盘(填“左”或“右”)，称量过程中发现天平指针向左偏转，接下来的操作是添加砝码（或向右移动游码）至天平平衡。 (2)C实验中的铁丝实验前需对它进行的操作是用砂纸打磨除去表面的铁锈；观察到B、C实验前后天平依然保持平衡，有同学认为B、C实验都能验证质量守恒定律，你认为他的说法不正确(填“正确”或“不正确”)。 (3)A、D实验天平不平衡，其中A实验的文字表达式为；D实验天平不平衡的原因是反应生成的逸散到空气中，左盘质量减小，所以，有气体参与或生成的实验中为验证质量守恒定律应在密闭容器内进行。E中若白磷量不足，对实验的结果 没有(填“有”或“没有”)影响。 (4)利用杠杆原理，实验小组同学又做了如图实验： 实验A：调节杠杆平衡，通入CO2(CO2密度比空气大)一段时间后活性炭包下沉原因是活性炭吸附了，自身质量增大。 实验B：加热细铜丝团，一段时间后移走酒精灯，观察到铜丝表面变为黑色(CuO)，细铜丝团下沉(填“上升”或“下沉”)。 【详解】（1）托盘天平使用遵循“左物右码”规则，称量时指针左偏说明左盘称量物质量更大，需向右盘加砝码或右移游码使天平平衡。 （2）铁丝表面的铁锈会阻碍反应，需打磨去除；B实验是氯化钠溶于水的物理变化，质量守恒定律仅适用于化学变化，因此B不能验证质量守恒定律，说法错误。 （3）镁条燃烧是镁和氧气反应生成氧化镁；D中生成的二氧化碳脱会逸散到空气中，导致总质量减少；有气体参与或生成的反应需在密闭容器中验证质量守恒，避免气体进出；E为密闭装置，白磷量不足仅会使氧气未完全消耗，反应前后总质量仍守恒，对结果无影响。 （4）活性炭具有吸附性，吸附二氧化碳后质量增加，因此下沉；铜加热和氧气反应生成氧化铜，固体质量等于铜的质量加参加反应的氧气质量，质量变大，因此细铜丝团下沉。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.1.1 质量守恒定律 核心素养 化学观念：通过实验认识质量守恒定律，理解“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”。 科学思维：经历“提出猜想—设计实验—称量数据—比较分析—归纳结论”的定量研究过程。 科学探究与实践：能针对有气体参加或生成的反应，自主选择或改进为密闭装置，并解释实验误差。 科学态度与责任：养成实事求是的实验态度，体会定量研究对化学科学发展的价值 。 课前预习 1. 法国化学家 借助天平，对大量化学反应进行了较为精密的定量研究，清晰地表述了质量守恒定律，为人们从定量角度研究化学提供了基本依据。 2. 质量守恒定律的内容： 化学反应的各物质的 总和等于反应后 的各物质的 总和。 3. 质量守恒定律的适用范围：一切 都遵守质量守恒定律。 课中研学 【任务一】问题导入 【生活思考】蜡烛燃烧、汽油燃烧、光合作用、呼吸作用等都有发生化学变化，那么，化学变化前后物质的质量是否有发生改变？ 18世纪，拉瓦锡借助天平，将45.0份质量的氧化汞加热分解，恰好得到41.5份质量的汞和3.5份质量的氧气。由此得出：反应前后各物质的质量总和 改变。这是巧合吗？ 【任务二】质量守恒定律的实验探究 【提出问题与作出猜想】 当物质发生化学反应生成新物质时，参加反应的物质的质量总和与生成物的质量总和有什么关系？ 我的猜想（在括号中打“√”）： 生成物的质量总和大于反应物的质量总和　（　　） 生成物的质量总和小于反应物的质量总和　（　　） 生成物的质量总和等于反应物的质量总和　（　　） 【进行实验与记录】 方案Ⅰ　铜与氧气反应前后质量的测定 【实验步骤】①连接装置，检查气密性良好；②将铜粉平铺于锥形瓶底部，塞紧橡胶塞；③称量，记录质量 m₁；④加热，观察现象；⑤冷却后再次称量，记录质量 m₂。 项目 记录与结论 实验现象 红色粉末逐渐 ，玻璃导管上端的小气球先 后 文字表达式 反应前总质量 m₁ =______（根据实际测量结果填写） 反应后总质量 m₂ =______（根据实际测量结果填写） 质量关系 m₁ m₂（填 >、< 或 =） 结论：参加反应的铜和氧气的质量总和 生成的氧化铜的质量。 【思考讨论】装置中橡胶塞和气球的作用是什么？ ① 形成 体系 ② 调节装置内 （ 压强）。 方案Ⅱ　铁和硫酸铜溶液反应前后质量的测定 【实验步骤】①锥形瓶中加入用砂纸打磨干净的铁钉，再放入盛有硫酸铜溶液的小试管，塞好橡胶塞；②称量，记录质量 m₁；③倾斜锥形瓶，使硫酸铜溶液流入瓶中，观察现象；④反应一段时间后再次称量，记录质量 m₂。 项目 记录与结论 实验现象 铁丝表面覆盖一层 物质，溶液由 变为 色 文字表达式 反应前总质量 m₁ =______（根据实际测量结果填写） 反应后总质量 m₂ =______（根据实际测量结果填写） 质量关系 m₁ m₂（填 >、< 或 =） 结论：参加反应的铁和硫酸铜的质量总和 生成的铜和硫酸亚铁的质量总和。 质量守恒定律的内容： 化学反应的各物质的 总和，等于反应后 的各物质的 总和。这个规律叫作质量守恒定律。 思考与讨论： 1、50克水和50克酒精混合后总质量等于100克，所以这个过程符合质量守恒定律。你认为这种说法正确吗？为什么？ 2、10gA和足量B充分反应，生成8gC和4gD，则实际参加反应的B为多少g？ 根据质量守恒定律可得： 是不是所有的化学反应都遵守质量守恒定律呢？ 方案Ⅲ　盐酸和碳酸钠反应前后质量的测定 【实验步骤】小烧杯中加入碳酸钠，再放入盛有盐酸的小试管，称量得质量 m₁；倾斜烧杯使盐酸流入，观察现象；反应一段时间后再称量得 m₂。 项目 记录与结论 实验现象 文字表达式 碳酸钠 + 盐酸 → 氯化钠 + 水 + 二氧化碳 质量关系 m₁ m₂（填 >、< 或 =） 【思考讨论】 1. 为什么反应后测定的质量比反应前小？ 2. 该反应 质量守恒定律。 方案Ⅳ　镁条和氧气反应前后质量的测定（演示·注意安全，勿直视白光） 【实验步骤】将打磨干净的长镁条与陶土网一起称量，记录质量 m₁；在陶土网上方点燃镁条，观察现象；将燃烧后的产物与陶土网一起称量，记录质量 m₂。 项目 记录与结论 实验现象 镁条燃烧，发出 ，产生 ，放热 文字表达式 质量关系 m₁ m₂（填 >、< 或 =） 【思考讨论】 1. 镁条燃烧后质量为什么增加？ 2. 该反应 质量守恒定律。 【归纳总结】 天平是否平衡与反应是否遵循质量守恒定律没有必然联系，无论天平是否平衡，一切 都遵循质量守恒定律。 注意事项： （1）适用于 “一切化学反应”，不适用于物理变化。 （2）仅是指“质量”守恒，而不指体积守恒等。 （3）指反应或生成的“各种物质”，包括固体、液体、气体都要考虑。 （4）指“参加”反应的物质，未反应完的物质、杂质和催化剂等都不计算在内。 设计实验验证质量守恒定律时，应注意以下两点： （1）实验中必须发生化学变化，而非物理变化； （2）若反应中有气体参加或生成，必须在 容器中进行实验。 课堂总结 课后练习 1．下列变化不能用质量守恒定律解释的是（ ） A．蜡烛燃烧后，越来越短，最后消失 B．铁丝燃烧，其固体质量增加 C．潮湿的衣服在阳光下晒干 D．木炭燃烧后，固体质量减少 2．下列实验能够直接用于验证质量守恒定律的是（ ） A．B．C．D． 3．A、B、C三种物质各15g，它们化合时只能生成30g新物质D。若增加10gA，则反应停止后，原反应物中只余C。根据上述条件推断下列说法中不正确的是（ ） A．第一次反应停止后，B剩余9g B．第二次反应后，D的质量为50g C．反应中A和B的质量比是5：3 D．反应中A和C的质量比是5：2 4．实验活动是发展实验素养的主要途径，下列实验不能够达到相应目的的是（ ） 选项 A B C D 实验设计 实验目的 检验木炭燃烧后的产物 验证质量守恒定律 探究的催化作用 探究温度对分子运动速率的影响 A．A B．B C．C D．D 5．一定条件下，甲、乙、丙、丁四种物质在密闭容器中充分反应，测得反应前后质量如表： 物质 甲 乙 丙 丁 反应前质量/g 20 5 8 10 反应后质量/g 12 5 20 6 下列说法正确的是（ ） A．该反应为分解反应 B．乙一定是催化剂 C．参加反应的甲与丁的质量比为2：1 D．丙一定是氧化物 6．化学反应都遵守质量守恒定律。某同学设计了如下A、B、C、D四个实验，并按如图E实验操作来验证质量守恒定律，实验C发生化学反应的方程式为：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4，实验D发生化学反应的方程式为：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑。 (1)用托盘天平时，将称量物放在_____盘(填“左”或“右”)，称量过程中发现天平指针向左偏转，接下来的操作是_____。 (2)C实验中的铁丝实验前需对它进行的操作是_____；观察到B、C实验前后天平依然保持平衡，有同学认为B、C实验都能验证质量守恒定律，你认为他的说法_____(填“正确”或“不正确”)。 (3)A、D实验天平不平衡，其中A实验的文字表达式为_____；D实验天平不平衡的原因是_____，所以，有气体参与或生成的实验中为验证质量守恒定律应在_____容器内进行。E中若白磷量不足，对实验的结果_____(填“有”或“没有”)影响。 (4)利用杠杆原理，实验小组同学又做了如图实验： 实验A：调节杠杆平衡，通入CO2(CO2密度比空气大)一段时间后活性炭包下沉原因是_____。 实验B：加热细铜丝团，一段时间后移走酒精灯，观察到铜丝表面变为黑色(CuO)，细铜丝团_____(填“上升”或“下沉”)。 1 学科网（北京）股份有限公司 $