质量守恒定律的重要性及优化方法

无论你目前的智商如何,无论你受过多少教育,你都有变得更加聪明的潜力．而且,提高智力并不意味着只能通过刻苦学习,或变成一个与世隔绝的书呆子．事实上,很多诀窍、技巧和习惯,以及生活方式、饮食和行为的改变,都可以帮助你更有效地开发和使用大脑．目前,在世界各地流传着11种比较典型而且科学的开发大脑潜能的方法,如联想记忆法、神经反馈疗法等．

知能概述

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．

质量守恒定律的成因:

质量守恒定律的论证:探究性学习①白磷在密闭容器中的燃烧;②NaOH溶液与CuSO4溶液的反应等,用化学实验的方法来证明化学原理、化学性质是我们进行科学研究的基本方法．

问题解决

例1　碳在氧气中燃烧,下列说法中符合质量守恒定律的是(　)．

A．8g碳和3g氧气完全化合可生成11g二氧化碳

B．6g碳和16g氧气完全化合可生成22g二氧化碳

C．6g碳和20g氧气完全化合可生成26g二氧化碳

D．32g碳和12g氧气完全化合可生成44g二氧化碳

(湖北省竞赛题)

特别强调:①参加化学反应的各物质；②反应物与生成物的质量总和．

解题思路　碳在氧气中燃烧生成二氧化碳时其粒子个数比为:

即参加反应的C,O2与生成的CO2的质量比为3∶8∶11,或每3份质量的C与8份质量的O2,恰好完全反应生成11份质量的CO2．A,D选项中C过量,C选项中O2过量．

例2　某课外活动小组的同学设计了如下三个实验来验证质量守恒定律:

例2图

(1)在这三个实验中,反应后天平的平衡情况各是怎样的?

实验①:___________________________________________________________

实验②:_________________________________________________________

实验③:_________________________________________________________

(2)你认为可以验证质量守恒定律的实验是_________;

(3)若对剩下的实验进行改进,也可以验证质量守恒定律．写出你的改进意见:___________________________________________．

(重庆市竞赛题)

解题思路　为了验证质量守恒定律,有气体参加或有气体生成的反应须在一定体积的密闭装置中进行．

例3　(双选)将一定质量的乙醇和氧气置于一个完全封闭的容器中引燃,反应生成二氧化碳、水蒸气和一种未知物X．测得反应前后物质的质量如下表:

下列判断正确的是(　)．

A．表中m的值为2．8

B．X可能是该反应的催化剂

C．增加氧气的量可以减少X的生成

D．物质X一定含有碳元素,可能含有氢元素

(甘肃省兰州市竞赛题)

实验①中生成气体扩散在空气中,实验②空气中的O2参加反应,都使得天平平衡发生变化．

解题思路　依据表格中各物质在反应前后的质量可判断X是反应物、生成物还是为催化剂,乙醇、氧气在反应后质量为0,说明是反应物已完全反应,而二氧化碳与水的质量在反应后增加说明两物质为生成物．

而4．6g＋8g＞4．4g＋5．4g,则X不是催化剂,而是生成物之一．

例4　如图是四种物质a,b,c,d在化学反应过程中的微观示意图,下列说法中正确的是(　)．

例4图

A．生成物中c与d的分子个数比为1∶2

B．反应不符合质量守恒定律

C．反应前后原子的种类改变

D．物质c可能是一氧化碳

(江西省南昌市中考题)

解题思路　任何化学反应都遵循质量守恒定律,从反应的微观示意图知:每两个a分子与1个b分子反应,生成一个c分子和两个d分子,根据化学反应中元素的种类不变、原子的种类和个数不变,推出c的分子构成．产物c可能是CO2．

例5　4．6g某有机物完全燃烧需9．6g氧气,可生成8．8gCO2和5.4g H2O,则该有机物(　)．

A．只含碳、氢两种元素

B．含有碳、氢、氧三种元素

C．含有碳、氢两种元素,可能含氧元素

D．含有碳、氢两种元素,不含氧元素

(河南省竞赛题)

生成物中含氧元素的质量:

8．8g×＋5．4g×＝11．2g

反应中消耗氧气的质量为9．6g＜11.2g．结论不言而喻．

解题思路　反应前后原子不变,所以反应前后元素种类不变,有机物燃烧只与空气中氧气发生反应,故原物质中一定含有碳、氢元素,是否含氧元素,可根据计算来判定．

例6　已知某两种物质在一定条件下能发生化学反应,其反应的微观示意图如下,则下列说法中,正确的是(　)．

例6图

A．图中的反应物都是化合物　B．该反应属于置换反应

C．该反应属于复分解反应　D．该反应不符合质量守恒定律

(山西省竞赛题)

解题思路　任何化学反应都符合质量守恒定律,和由同种原子构成,为单质;与为化合物,符合置换反应的条件．

1．木炭在耐高温的密封容器内加热,下图中能正确表示容器里所盛物质的总质量变化的是(　)．

2．将一定量的丙醇(C3H8O)和氧气置于一个密封的容器中引燃,测得反应前后各物质的质量如下表．下列说法错误的是(　)．

A．表中a的值为2．8

B．参加反应的氧气和生成二氧化碳的质量比为16∶11

C．X中一定含碳元素、氧元素

D．该反应属于分解反应

(2019年湖南省衡阳市中考题)

3．有关化学反应的下列说法正确的是(　)．

A．化学反应前后物质的总质量相等

B．化学反应前后分子的物质的量总和相等

C．化学反应前后物质种类相等

D．化学反应前后原子的物质的量总和相等

(上海市竞赛题)

置换反应:

一种单质与一种化合物反应生成另一种单质与另一种化合物的反应．

复分解反应:

两种化合物互相交换成分生成另外两种化合物的反应．

化学反应前后,分子的个数可能发生变化,所以反应前后分子的物质的量总和不一定相等；化学反应前后原子的总数相等,所以反应前后原子的物质的量总和相等．

4．某化学兴趣小组的同学在老师的指导下,正确完成了如下图所示的实验．关于该实验,有如下说法:

第4题图

①两个实验都能验证质量守恒定律;

②实验二证明水是由氢元素和氧元素组成的;

③两个实验的微观本质相同;

④用燃着的木条可区分玻璃管a,b中产生的气体;(www.xing528.com)

⑤玻璃管b中的气体具有可燃性．

其中正确的是(　)．

A．①②　B．②③　C．②④　D．④⑤

(湖北省武汉市调考题)

5．右图为某化学反应中各物质质量与时间的关系,下列判断正确的是(　)．

A．该反应属于分解反应

B．②和③一定是反应物

C．④可能是反应物也可能是生成物

D．反应结束时①的质量一定等于②和③的质量之和

第5题图

(河南省竞赛题)

6．我国科学家研制出在可见光下将水和二氧化碳转化为甲烷的复合光催化剂,其催化反应的微观示意图如下．下列说法正确的是(　)．

第6题图

A．反应前后催化剂的性质不变

B．反应前后碳元素的化合价不变

C．反应生成物的分子个数比为1∶1

D．对缓解人类能源危机有重要意义

(2019年四川省成都市中考题)

反应中①的质量不断减少,为反应物；②③的质量不断增加,为生成物；该反应为“1→2”的反应,故为分解反应,注意D为易错点．请认真读题．

7．一定质量的某纯净物Z与16．0g氧气恰好反应,生成X,Y,W的质量分别为8．8g,5．6g和10．8g．反应中除氧气外,相关物质的部分信息如下表所示,其中表示碳原子,表示氧原子,表示氢原子．

下列有关说法错误的是(　)．

A．Z的化学式为C2H6O

B．参加反应的Z的质量为9．2g

C．该反应中Z和O2的化学计量数之比为1∶3

D．反应中所涉及的物质均含有氧元素,且共有三种物质属于氧化物

(2020年湖北省武汉市元月调考题)

8．某有机物R在足量氧气中完全燃烧的化学方程式为:

根据质量守恒定律判断R的化学式是(　)．

A．C4H10　B．CH4　C．CH4O　D．C2H4O2

(山西省竞赛题)

9．金属A和非金属B可直接合成化合物AB,甲、乙、丙三人分别做A和B化合反应的实验,充分反应时各人所用A和B的质量不同,但总质量都是9g．甲、乙所用A和B的质量及三人得到化合物AB的质量如下表,请填写表中的空格．

(全国复赛题)

10．汽车尾气中的主要污染物有一氧化碳、氮的氧化物、含铅化合物和烟尘等．下图表示在催化剂作用下,将尾气中的一氧化碳、二氧化氮转化为无害气体的反应原理．

第10题图

上图反应生成物中属于单质的化学式是______．该化学反应是否遵守质量守恒定律:______(填“是”或“否”)．

(内蒙古自治区呼和浩特市中考题)

解题信息:

用化学式表示化学反应的式子叫作化学方程式,书写时要遵循质量守恒定律,故反应物和生成物的化学式前面均要配上相应的数字——化学计量数．

从表中数据对比甲乙两实验知:参加反应的A,B的质量分别为4g与2g,则两者反应的质量比为2∶1,符合总质量为9g即可．当A,B分别为:

①6．5g与2．5g时,A过量1．5g,生成7．5gAB；

②5g与4g时,B过量2g,生成7．5g AB．

11．某同学在科技活动课上用如图所示的实验装置论证质量守恒定律．锥形瓶内放了足量的盐酸,b是未充气的气球,里边放有6．5g锌粉,将它紧紧套在瓶口上(见A图)．将A图的装置用托盘天平称量,质量为W1g,然后将气球内锌粉全部倒入瓶内,立即产生气体,气球逐渐胀大,锌粉全部反应(见B图)．反应结束后,再次称量,质量为W2g,结果W2＜W1．试分析:

(1)此反应是否符合质量守恒定律?________(符合/不符合)．

(2)天平显示W2＜W1的原因是(装置不漏气)_______．

(3)在________条件下称量W2＝W1．

第11题图

12．把一定质量的甲、乙、丙、丁四种物质放入一密闭容器中,在一定条件下反应一段时间,测得反应后各物质的质量如下表,则下列说法中错误的是(　)．

A．X＝0．4

B．丁一定是单质

C．甲和乙是反应物

D．反应中的甲、丙发生改变的质量比是11∶14

(甘肃省兰州市中考题)

13．质量守恒定律是物质科学中的一条重要规律,具体表述为: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．

(1)某化学兴趣小组的同学设计了如下图所示的A,B,C3个实验装置(天平略)来验证质量守恒定律．

第13题图

其中,只有A装置能用来验证质量守恒定律,B,C装置则不能．否定

B,C装置的理由分别是:_____________________;_____________________________．

(2)小明将上图中的C装置进行改进,改后装置如图中的D．

①此实验的现象是____________________________________________、_________________________________．

②待完全反应后,将装置D置于天平上称量,所得数据较反应前的小．若整个操作过程无差错,则造成上述实验误差的原因是_____________________________．

(湖北省武汉市科学竞赛题)

14．小强在回家的途中经过一鱼塘边时,发现养鱼师傅向鱼塘中撒一种微黄色的固体,鱼塘中顿时产生大量气泡,经咨询得知,这种固体的主要成分是过氧化钙(CaO2),请你与小强共同探究．

(1)为研究鱼塘中大量气泡是何种气体所致,小强使用如右图所示的装置进行实验,打开分液漏斗的活塞,控制滴加水的速度,观察到试管内有气泡产生,用带火星的木条靠近P处,木条复燃,说明生成的气体是_________．由此可知养鱼师傅向鱼塘中撒过氧化钙的目的是________．仪器A的名称是_________．

第14题图

(2)根据质量守恒定律,小强认为过氧化钙与过量水反应还应产生某种含有钙元素的产物．开始小强假设该产物为CaO,但通过思考他很快否定了原先的假设,并重新假设生成的含钙产物为Ca(OH)2．请解释小强否定原假设建立新假设的理由:__________________________．小强设计了一个实验方案验证了自己的新假设,请完成该实验报告:

(3)小强通过实验证明了过氧化钙与水反应的确有氢氧化钙生成,请写出过氧化钙与水反应的化学方程式:___________________________．

(4)小强在实验时观察到烧杯A中有气泡产生,由此他还得出的结论是____________________________________________________________．

(天津市竞赛题)

例1　B

例2　(1)①天平不平衡,指针向右偏转．　②天平不平衡,指针向左偏转．　③天平仍然平衡．　(2)实验③(3)实验①、实验②的化学反应在体积一定的密闭容器中进行,就可以验证质量守恒定律

例3　AC　例4　A　例5　B　例6　B

1．B　2．D　3．D　4．C　5．A　6．D　7．C　8．A

9．6．5　2．5(或5　4)

10．N2　是

11．(1)符合　(2)氢气球有浮力　(3)真空

12．B

13．(1)B装置内只发生了物理变化　C装置内产生的气体会逸出到空气中

(2)①锥形瓶内有大量气泡产生；气球变大　②气球变大后,受到空气的浮力,方向竖直向上,导致天平称量反应后物质质量的读数偏小

14．(1)O2(或氧气)　补充鱼塘中的氧气　烧杯　(2)根据质量守恒定律,含钙产物中应含有反应物水里所含的氢[或答_:在水较多的环境中即使生成CaO,也会和水作用生成Ca(OH)2]

(3)

(4)CaO2与H2O的反应是放热反应