考点16  质量守恒定律

考点精讲

本考点重点考查质量守恒定律的定义及其应用，包括质量守恒定律运用到推断物质的元素组成、有关化学式的计算和推断和反应类型的判断、根据微粒结构示意图考查质量守恒定律的微观含义。中考以简答题型式考查根据质量守恒定律解释有关化学反应现象，或质量变化问题；以选择或填空形式考查利用反应前后元素种类不变确定物质组成，利用反应前后原子的种类和数目不变推断物质的化学式；以研究质量守恒定律为内容的探究性试题。

1. 通过实验探究理解质量守恒定律，掌握常见化学反应中的质量关系。

2. 质量守恒定理的理解和应用，用质量守恒定律解释一些现象。

3. 根据质量守恒定律进行简单计算。

考向一、质量守恒定律

1．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，这个规律叫做质量守恒定律。

易错警示

（1）质量守恒定律应用于化学变化，不能应用于物理变化。

（2）质量守恒定律说的是“质量守恒”而不是其他方面的守恒。

（3）化学反应中，各反应物之间要按一定的质量比相互作用，因此参加反应的各物质的质量总和不是任意比例的反应物质量的简单加和。

（4）不参加反应的物质质量及不是生成物的物质质量不能计入“总和”中。

2．利用原子、分子知识解释质量守恒的原因

（1）化学反应的实质

化学反应的过程，就是参加反应的各物质（反应物）的原子重新组合而生成其他物质（生成物）的过程。由分子构成的物质在化学反应中的变化过程可表示为：

分子原子新分子新物质

（2）质量守恒的原因

①宏观上：化学反应前后元素的种类没有改变，元素的质量也不变，所以反应前后物质的质量总和必然相等。

②微观上：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，原子本身的质量也没有改变。所以，化学反应前后物质的质量总和必然相等。

（3）理解质量守恒定律要抓住“六个不变”“两个一定变”“两个可能变”。

3．质量守恒定律的应用

（1）推断某反应物、生成物的组成元素(依据：化学反应前后元素种类和质量不变)。

（2）推断化学方程式中的未知化学式及化学式前系数(依据：化学反应前后元素种类、原子数目不变)。

（3）解释化学变化中的质量变化、密闭容器中化学反应的相关数据问题(依据：化学反应前后反应物和生成物的总质量不变)。

（4）利用质量守恒定律进行简单的计算(依据：化学反应前后反应物和生成物的总质量不变)。

①“化学反应”是前提。任何化学变化都遵循质量守恒定律。

②“参加反应”是基础。只计算“参加反应”的各物质的质量总和。

③“质量总和”是核心。质量总和包括参加反应的物质的质量和反应后生成的物质的质量。如沉淀、肉眼看不见的气体也应考虑。

④“质量守恒”是目的。定律只适用于质量守恒，不包括体积守恒、分子数守恒等。

1、质量守恒定律的应用对象是化学变化，对于物理变化，不能用质量守恒定律解释。质量守恒定律只适用于质量守恒，而不是体积守恒，也不是分子总数守恒。

2、质量守恒定律强调的是“参加反应的”和“反应生成的”，对于未参加反应的物质不关注。

3、如有气态物质参加在敞口装置中进行，则空气中没有参加反应的气体进入装置中，影响测量的结果。反应中若生成气体在敞口装置中进行，则气体会逸出装置，影响测量的结果。两种情况均无法通过实验验证化学反应遵循质量守恒定律。但不代表反应不遵循质量守恒定律。

1、对于质量守恒定律的理解，要抓住概念中的“参加”、“化学反应”、“质量”、“总和”这样四个关键词。由此可知：

（1）没有参加反应的物质的质量不能计算在内；

（2）质量守恒定律的使用范围是使用于所有的化学反应（即化学变化），而对物理变化无效；

（3）质量守恒定律是指质量守恒，而非体积守恒等；

（4）质量守恒定律是指各物质的质量总和相等，而非某物质的质量。

2、对于定律成立的原因，可以从化学反应的实质上来推断（即“三不变”造成的）。

3、对于定律的应用，一定要抓住它的含义（即“六不变”），细心地进行套用。

真题解析

1．根据质量守恒定律判断，铁丝在氧气中完全燃烧，生成物的质量（     ）

　　A．一定大于铁丝的质量     　　　   B．一定小于铁丝的质量 

　　C．一定等于铁丝的质量     　　　   D．不能确定

【答案】A

【解析】根据质量守恒定律可知：铁丝的质量＋氧气的质量＝四氧化三铁的质量，所以四氧化三铁的质量＞铁丝的质量。故A选项正确。

2．镁在空气中燃烧时不仅与氧气反应生成氧化镁，而且还有部分镁与氮气化合生成氮化镁（Mg3N2），由此可推知，12g镁在空气中燃烧后所得产物的质量为（     ）

　　A．等于20 g　　　　B．小于20 g　　　　C．大于20 g　　　　D．无法确定 

【答案】B

【解析】本题主要考查元素守恒，难度较大。解题的关键是找到燃烧后所得产物的质量应介于产物全部为氧化镁的质量和产物全部为氮化镁的质量之间，可采用极端假设法来解答。

假设产物全部为MgO，则根据化学式可计算氧化镁的质量为：12g÷24/40＝20g；

假设产物全部为Mg3N2，则根据化学式可计算氧化镁的质量为：12g÷72/100＝16.7g；

 通过以上计算可知所得产物质量应在16.7g与20g之间。

故B选项正确。

3．下列现象不能用质量守恒定律解释的是（     ） 

　　A．蜡烛在空气中燃烧质量变小          　　    B．镁条比燃烧后所得氧化镁的质量小 

　　C．红磷在密闭容器中燃烧质量不变      　　  D．50克水与50克酒精混合质量为100克

【答案】D

【解析】所有的化学变化都可以用质量守恒定律解释，不能用质量守恒定律解释的一定是物理变化，所以本题只要寻找物理变化即可。故D选项正确。

4．关于质量守恒定律，下列叙述正确的是（     ）

　　A．煤燃烧化为灰烬，该反应不符合质量守恒定律

　　B．24g镁在空气中完全燃烧生成40g氧化镁，实际消耗空气的质量为16g

　　C．无数实验证明化学反应都遵循质量守恒定律

　　D．质量守恒定律只适合于有气体或固体生成的化学反应

【答案】C

【解析】

A．所有的化学变化都遵守质量守恒定律。故A选项错误；

B．24g镁在空气中完全燃烧生成40g氧化镁，消耗的是氧气而不是空气。故B选项错误；

C．所有的化学变化都遵守质量守恒定律。故C选项正确；

D．质量守恒定律适用于一切化学变化，于反应物、生成物的状态无关。故D选项错误。

5．参加反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和，是因为（     ）

　　A．反应后物质的种类没有变化

　　B．反应后元素的种类没有变化 

　　C．反应后原子的种类、数目和质量没有变化 

　　D．反应后分子的种类、数目和质量没有变化 

【答案】C

【解析】“参加反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和”就是质量守恒定律的具体描述，质量守恒的原因是：化学变化过程的实质是原子的重新组合；在一切化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，质量也没有变化。故C选项正确。

突破提升

一、单选题

1．小组同学用下图所示装置验证“质量守恒定律”，发现天平不再平衡，对产生此现象的可能原因分析合理的是

A．装置气密性良好 B．白磷的量不足

C．装置没冷却至室温就称量 D．该反应不遵守质量守恒定律

2．下列实验不能达到实验目的的是

A．鉴别氯化钠和硝酸铵

B．探究质量守恒定律

C．比较不同物质在同一溶剂中的溶解度

D．探究分子的运动

3．下列实验中能达到相应实验目的的是

A．比较红磷和白磷的着火点

B．证明碳能与氧化铜反应

C．验证质量守恒定律

D．证明二氧化碳能与水反应

4．控制变量是实验探究的重要方法。下列实验设计不能达到实验目的是

A．A B．B C．C D．D

5．下列实验不能达到实验目的的是

A．探究二氧化锰的催化作用

B．验证化学反应前后质量守恒

C．验证分子在不断运动

D．证明石蜡中含有氢元素

6．下列实验设计不能达到实验目的的是

A．探究可燃物燃烧需达到着火点

B．探究钢铁生锈需要氧气

C．称量10g氯化钠固体

D．验证质量守恒定律

7．下列相关实验不能达到目的的是

A．①③对比可探究铁的锈蚀与水是否有关

B．验证质量守恒定律

C．验证不同物质的着火点不同

D．验证CO2密度比空气大，且能与水反应生成酸

二、实验题

8．根据下图所示的实验回答相关问题。

(1)A实验中白磷燃烧，红磷不燃烧，可得出的燃烧条件是_______。

(2)配制一定溶质质量分数的溶液时，在其他操作和步骤均正确的情况下，B操作会使所得溶液的溶质质量分数_______(填“偏大”、“偏小”或“不变”)。

(3)C实验_______(填“能”或“不能”)用于验证质量守恒定律，在此过程中燃烧掉的蜡烛质量_______(填“大于”、“小于”或“等于”)生成的二氧化碳和水蒸气的总质量。

三、科学探究题

9．下列是初中化学部分重要的实验或实验装置，请按要求填空：

（1）小李用盐酸与碳酸钠粉末反应验证质量守恒定律，实验如图：

①根据实验目的，小李必须测量的实验数据是______。

A．锥形瓶质量

B．气球质量

C．反应前整个反应装置（包括里边的物质）的质量

D．反应后整个反应装置（包括里边的物质）的质量

②将装置气密性良好的反应装置放在天平左盘，使天平平衡后再将碳酸钠粉末倒入锥形瓶中，反应结束后，气球鼓起，天平向右倾斜。小李按规范操作重新实验，得到相同结果。请你帮他分析原因：______。

（2）某实验小组利用如图所示的装置测量空气中氧气体积分数并取得成功。

【查阅资料】白磷的着火点（燃烧所需要的最低温度）为40 ℃。

【提出问题】氧气体积约占空气总体积的多少？

【实验准备】锥形瓶内空气体积为230 mL（气球内空气忽略不计），注射器中水的体积为50 mL，该装置气密性良好。

【实验探究】装入药品，按图所示连接好仪器，夹紧弹簧夹。先将锥形瓶底部放入热水中，白磷很快被引燃，然后将锥形瓶从热水中取出。

【现象分析】

①足量的白磷在锥形瓶中未能全部燃烧，说明瓶内剩余气体______（填“支持”或“不支持”）燃烧。

②在整个实验过程中，锥形瓶内发生的主要实验现象是______；还可观察到气球的变化是______。锥形瓶中细沙的作用是______。

③待白磷熄灭，锥形瓶冷却到室温后，打开弹簧夹还可观察到的现象是：注射器中的水自动喷出来，当注射器中的水还剩下约______mL时停止下流。

10．在质量守恒定律的课堂教学中，甲、乙、丙三组同学分别做了实验A、B、C，他们都进行了规范地操作、准确地称量和细致地观察。

【实验A】一段时间后，甲组同学发现天平的指针偏右，原因是______。

【实验B】乙组同学认为实验B能证明质量守恒定律，写出该反应的化学方程式：_____，请从原子的角度说明守恒的原因______。

【实验C】丙组同学观察到镁条剧烈燃烧，发出耀眼白光，产生白色固体。通过称量发现：在石棉网上收集到产物的质量小于镁条的质量，原因是____。

【实验反思】同学们在实验A和C中获得启示：验证质量守恒定律时，对于有气体参加或生成的反应要在____________容器中进行。

【装置改进】丙组同学按下图装置改进实验继续验证质量守恒定律，发现产物中还有少量黄色固体。

资料：①氧化镁为白色固体；

②镁能与氮气反应生成黄色氮化镁（Mg3N2）固体。

空气中N2的含量远大于O2的含量，而镁条在空气中燃烧生成的MgO却远多于Mg3N2，原因是____。

参考答案：

1．C

【解析】

【详解】

A、该反应在密闭容器中进行，装置气密性良好，化学反应前后，物质的总质量不变，天平应平衡，不符合题意；

B、质量守恒定律是参加反应的物质的总质量与生成物的质量相等，白磷是否足量不影响实验结果，不符合题意；

C、如果装置没有冷却至室温就称量，气体受热膨胀，气球胀大，产生向上的浮力，会导致天平不平衡，符合题意；

D、白磷燃烧生成五氧化二磷，有新物质生成，属于化学变化，遵守质量守恒定律，不符合题意。

故选C。

2．B

【解析】

【详解】

A、氯化钠溶于水无明显热现象，瓶内压强不变，而硝酸铵溶于水会吸热使溶液的温度降低，使得瓶内压强减小，U型管中的液面左高右低，故能达到实验目的；

B、氯化镁与硝酸钾交换成分没有沉淀、气体、水生产，不能发生化学反应，不能用于探究质量守恒定律，故不能达到实验目的；

C、一小粒碘在水中不溶解，一小粒高锰酸钾在水中溶解，说明不同物质在同一溶剂中的溶解性不同，故能达到实验目的；

D、浓氨水具有挥发性，挥发出来的氨气分子进入酚酞溶液中，使酚酞溶液变红，说明分子在不断运动，故能达到实验目的。

故选：B。

3．B

【解析】

【详解】

A、白磷与空气不接触，红磷与空气接触，实验过程中，白磷和红磷都不能燃烧，不能比较红磷和白磷的着火点大小，故选项不能达到实验目的；

B、如图实验中会观察到黑色粉末逐渐变红，澄清的石灰水变浑浊，说明碳能与氧化铜发生了反应，故选项能达到实验目的；

C、碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，二氧化碳气体逸散到空气中，天平不平衡，不能直接验证质量守恒定律，故选项不能达到实验目的；

D、没有对比实验，不能证明二氧化碳能与水反应，也可能是二氧化碳能使石蕊变红色，故选项不能达到实验目的。

故选B。

4．C

【解析】

【详解】

A、第一支试管的铁钉与水还有氧气接触，第二支试管的铁钉只与氧气接触，第一支试管的铁钉在水和氧气交界处生锈，第二支试管的铁钉不生锈，可得出铁生锈需要水，能达到实验目的；

B、银丝与硫酸铜的试管中无明显现象，可得出活动性：银＜铜，铝丝与硫酸铜反应由红色固体析出，可得出活动性：铝＞铜，故可得出活动性：铝＞铜＞银，能达到实验目的；

C、稀盐酸和氯化钠不发生化学反应，化学反应才遵循质量守恒定律，不能达到目的；

D、墨水滴数相同，水体积相同，只有水的温度不同，热水中墨水扩散速度快，可得出温度越高分子运动越剧烈，能达到实验目的。

故选C。

5．A

【解析】

【详解】

A、图中实验过氧化氢溶液的浓度不同，不能探究二氧化锰的催化作用，故选项实验不能达到实验目的；

B、红磷在密闭容器中燃烧生成五氧化二磷，没有物质逸出，反应前后容器中物质的总质量不变，能直接用于验证质量守恒定律，故选项实验能达到实验目的；

C、一段时间后，烧杯中的酚酞溶液变红色，而两者没有直接接触，说明氨分子运动到了酚酞溶液中，故选项实验能达到实验目的；

D、将干冷烧杯罩在蜡烛火焰上方，有水雾出现，说明蜡烛燃烧生成了水，说明石蜡中含有氢元素，故选项实验能达到实验目的。

故选A。

6．D

【解析】

【详解】

A、铜片上的白磷与氧气接触，温度达到了着火点，燃烧，铜片上的红磷与氧气接触，但是温度没有达到着火点，不能燃烧，说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点，不符合题意；

B、左边试管中铁钉与氧气和水接触，生锈，右边试管中铁钉只与水接触，不生锈，说明铁生锈需要氧气，不符合题意；

C、用托盘天平称量物品时，应遵循“左物右码”的原则，但是称量10g氯化钠固体时，没有使用游码，托盘天平是一个等臂杠杆，即使氯化钠和砝码的位置放反了，也能达到实验目的，不符合题意；

D、实验过程中，碳酸钠与稀盐酸反应生成的二氧化碳逸出，反应前后质量不相等，不能验证质量守恒定律，符合题意。

故选D。

7．B

【解析】

【详解】

A、图中①③对比可知，①中铁和水、氧气同时接触，能够生锈，③中铁与水隔绝，不能生锈，因此可探究铁的锈蚀与水是否有关，该选项正确；

B、碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，反应生成的二氧化碳逸散到空气中，最后剩余物质的质量会减少，因此不能验证质量守恒定律，该选项错误；

C、实验过程中，乒乓球碎片、滤纸碎片先后燃烧起来，说明乒乓球碎片的着火点比滤纸碎片低，该选项正确；

D、实验过程中，②、③无明显现象，说明二氧化碳不能使石蕊变色，④、①先后变红色，说明二氧化碳密度比空气大，能和水反应生成碳酸，碳酸使石蕊试液变红色，该选项正确。

故选B。

8．(1)温度达到着火点

(2)偏大

(3)     不能     小于

【解析】

(1)

A实验中白磷和红磷都是可燃物、都与氧气接触了、都在80℃的热水中，白磷燃烧，红磷不燃烧，可得出的燃烧条件是温度达到着火点；

(2)

B操作是俯视读数，读数偏大，实际量取水的体积减小，会使所得溶液的溶质质量分数偏大；

(3)

蜡烛燃烧有氧气参加，同时生成了水和二氧化碳气体，装置没有密封，所以C实验不能用于验证质量守恒定律；

在此过程中燃烧掉的蜡烛质量小于生成的二氧化碳和水蒸气的总质量，因为生成的二氧化碳和水蒸气的总质量包含了参加反应的蜡烛和氧气的质量。

【点睛】

对于有气体参加和生成的反应，若要正确验证质量守恒定律应在密封条件下进行。

9．     CD     反应生成气体使气球膨胀，有一个向上的浮力     不支持     白磷燃烧，放出大量热，产生大量白烟     气球先膨胀后变瘪，然后变回原来大小     防止骤热导致锥形瓶炸裂     4mL

【解析】

【详解】

（1）如图，①根据实验目的，小李必须测量的实验数据是： 反应前整个反应装置（包括里边的物质）质量、反应后整个反应装置（包括里边的物质）质量，故选：CD；

②将反应装置放在天平左盘，使天平平衡后再将碳酸钙粉末倒入锥形瓶中反应结束后，气球鼓起，天平向右倾斜。小李按规范操作重新实验，得到相同结果。原因是气球膨胀受到的浮力增大；

（2）①足量的白磷在锥形瓶中未能全部燃烧，说明瓶内剩余气体不支持燃烧；

②白磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，锥形瓶内发生的主要实验现象是：白磷燃烧，放出大量热，产生大量白烟，可观察到气球的变化是气球先膨胀后变瘪，然后变回原来大小；锥形瓶中细沙的作用是防止骤热导致锥形瓶炸裂；

③待白磷熄灭，锥形瓶冷却到室温后，打开弹簧夹还可观察到的现象是：注射器中的水自动喷出来，发生此现象的原因是：白磷燃烧消耗了锥形瓶中的氧气，使瓶中压强减小；氧气约占空气气体的1/5，当注射器中的水还剩下约时停止下流。

10．     稀盐酸和碳酸钙反应产生的二氧化碳气体逸出，使得左盘质量变小          反应前后原子的种类、数目、质量均不变     镁条燃烧产生的部分固体以白烟的形式弥漫到空气中，使得生成物收集不全     密闭     相同条件下，氧气比氮气更活泼

【解析】

【详解】

实验A：装置不密闭，稀盐酸和碳酸钙反应生成的二氧化碳气体逸出，造成烧杯内物质的总质量减小，所以天平指针向右偏。

实验B：硫酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，同时生成硫酸钠，反应的化学方程式为：；化学变化的微观特征是分子分裂为原子，原子又重新组合的过程，在重组的过程中原子的种类、数目、质量均不变，所以反应前后质量守恒。

实验C：镁在空气中燃烧生成的氧化镁为粉末状固体，颗粒减小，部分固体以白烟的形式弥漫到空气中，使得生成物收集不全，因此收集到的固体反应而比镁条的质量小了。

实验反应思：验证质量守恒定律时，对于有气体参加或生成的反应要在密闭容器中进行，防止有气体进入或逸出装置，干扰实验现象。

装置改进：由于相同条件下，氧气比氮气更活泼，所以氧气更易与镁条反应，因此生成氧化镁的质量要远多于氮化镁的质量。