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第五单元 化学反应的定量关系
课题1 质量守恒定律
学习导航
01核心素养目标——明确内容要求，落实学习任务
02知识思维导图——构建知识体系，加强学习记忆
03课题知识梳理——梳理教材内容，掌握基础知识
04知识当堂检测——课堂自我检测，发现知识盲点
05重难点强训练——探究重点难点，突破学习任务
06巩固分层练习——课后训练巩固，提升能力素养
01核心素养目标——明确内容要求，落实学习任务
1.通过实验探究认识质量守恒定律，能说明化学反应中的质量关系。
2.通过从微观角度解释质量守恒定律，应用质量守恒定律解释一些化学反应的现象。
3.通过实验探究活动认识质量守恒定律，体验科学探究的基本过程，.培养严谨求实的科学精神，认识定量研究对化学科学发展的重大作用。
02知识思维导图——明确内容要求，落实学习任务
03课题知识梳理——梳理教材内容，掌握基础知识
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。这个规律叫做质量守恒定律。
【注意事项】
（1）注意“各物质”的质量总和，不能遗漏任一反应物或生成物；
（2）此定律强调的是质量守恒，不包括体积等其它方面的守恒；
（3）正确理解“参加”的含义，没有参加反应或者反应后剩余物质的质量不要计算在内。
2．适用范围：
一切化学反应都遵守质量守恒定律，不能用来解释物理变化。
实验探究质量守恒定律
【实验探究一】：
实验装置：
实验步骤：
将铜粉平铺于锥形瓶的底部，把上端系有小气球的玻璃导管插入单孔橡胶塞，用橡胶塞塞紧锥形瓶口。将装置放在天平上称量，记录所称的质量m1。再将锥形瓶置于陶土网上，用酒精灯加热，观察实验现象。反应一段时间后停止加热，待装置冷却后再次称量，记录所称的质量m2。
【实验探究二】：
实验装置：
实验步骤：
在锥形瓶中加入用砂纸打磨干净的铁丝，再小心地放入盛有硫酸铜溶液的小试管，塞好橡胶塞。将装置放在天平上称量，记录所称的质量m1。取下锥形瓶并将其倾斜，使小试管中的硫酸铜溶液流入锥形瓶，观察实验现象。反应一段时间后再次称量，记录所称的质量m2。
实验记录：
实验方案 方案一 方案二
反应的表达式 铜 + 氧气 氧化铜 铁 + 硫酸铜 → 铜 + 硫酸亚铁
实验现象 红色粉末逐渐变成黑色 铁丝表面有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色
反应前总质量（m1） 按实际 按实际
反应后总质量（m2） 按实际 按实际
【分析和讨论】
方案一的实验装置中，橡胶塞和小气球的作用是 密封装置，缓冲压强 。
【实验探究三】：
实验装置：
实验步骤：
在烧杯中加入碳酸钠，再小心地放入盛有盐酸的小试管，将装置放在天平上，记录所称的质量。取下烧杯并将其倾斜，使小试管中的盐酸流入烧杯，观察现象。反应一段时间后再次称量。比较反应前后的称量结果。
【实验探究四】：
实验装置：
实验步骤：
取一根用砂纸打磨干净的长镁条和一个陶土网，将它们一起放在天平上称量，记录所称的质量。在陶土网上方将镁条点燃，观察现象。将镁条燃烧后所得固体与陶土网一起放在天平上称量，比较反应前后的称量结果。
实验记录：
实验名称 盐酸与碳酸钠反应前后质量的测定 镁条燃烧前后质量的测定
实验现象 快速产生大量气泡 发出耀眼白光，有白烟产生，生成白色固体
反应后天平指针情况 偏右 居中（或偏左/右）
反应的符号表达式 HCl＋Na2CO3 → NaCl＋H2O + CO2
原因分析 生成的二氧化碳气体逸散到空气中 空气中氧气参加反应，使固体质量增大； 生成的氧化镁逸散到空气中，使固体质量减小。
实验结论：
（1）反应前各物质的质量总和 等于 反应后各物质的质量总和。
（2）有气体参加或生成的实验必须在密闭容器里进行；
① 有气体生成的实验没密闭，天平会不平衡（生成的气体逸散到空气中）
② 有气体参加的实验没密闭，天平会不平衡（没有称量参加反应的气体）
化学反应前后的变与不变
宏观 微观
六个一定不变 元素的种类 原子的种类
元素的质量 原子的数目
物质的总质量 原子的质量
两个一定改变 物质的种类 分子的种类
两个可能改变 元素的化合价 分子的数目
质量守恒的微观角度分析
化学反应的实质：
反应物的分子分解成原子，原子又重新组合成新的分子，在反应前后原子的种类没变，原子的数目没有增减，原子的质量没有变化，所以化学反应前后各物质的质量总和必然相等。
微观示意图：
04知识当堂检测——课堂自我检测，发现知识盲点
1.分析下列实验及图像，能正确反映对应变化关系的是
A．探究水的组成元素——电解水
B．实验室制取氧气——加热一定量的高锰酸钾
C．验证加快分解——向一定量溶液中加入少量固体
D．验证质量守恒定律——镁条在密闭容器内燃烧
【答案】B
【详解】A、探究水的组成，通过电解水实验可得水是由氢元素和氧元素组成，生成的氢气和氧气的体积为2:1，不是质量比，故该选项错误；
B、高锰酸钾加热一段时间后开始分解，分解后生成锰酸钾、二氧化锰和氧气；未开始分解时K元素的质量分数不变，当高锰酸钾开始分解后，由于有气体产生，所以固体质量逐渐减轻，但固体中K元素的质量不变，所以K元素的质量分数增大，完全反应后不变，故该选项正确；
C、过氧化氢溶液由过氧化氢和水组成，在二氧化锰的催化作用下，过氧化氢分解生成水和氧气；所以过氧化氢分解后溶液中水的质量增加，但溶液中原本就有水存在，起点不为0，故该选项错误；
D、镁条在空气中燃烧，镁与氧气反应生成氧化镁固体，所以固体质量会增加，直至完全反应，故该选项错误；
故选B。
2.化学实验中常会出现一些“出乎意料”的现象或结果，下列对相关异常情况的解释不合理的是
实验
异常情况 收集到的氧气不纯 实际质量偏大 反应后天平指针向右偏转 反应后质量减小
解释 A．可能是收集气体前集气瓶内没有装满水 B．砝码可能生锈 C．可能是铜粉的量不足 D．生成的白烟逸散到空气中
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【详解】A、排水法收集氧气时，若收集气体前集气瓶内没有装满水，会造成收集的氧气中含有空气，造成气体不纯，选项正确；
B、砝码生锈，造成砝码质量增重，则称量出固体的质量偏大，选项正确；
C、化学反应都遵循质量守恒定律，铜粉是否足量，不会影响天平平衡，选项错误；
D、一定质量的金属镁在空气中燃烧，空气中的氧气参与反应，生成氧化镁的质量大于参加反应的镁的质量，反应后质量减小，可能是生成的氧化镁逸散到空气中，选项正确。
故选：C。
3.拉瓦锡在研究空气成分时，将氧化汞收集后加强热，反应的微观示意图如图。下列说法错误的是
A．该反应的基本反应类型为分解反应
B．该反应中各元素的化合价均没有发生改变
C．该反应中，分子的种类发生了变化
D．分子和原子均可构成物质
【答案】B
【详解】A、分解反应定义（一种物质生成两种或多种物质，“一变多”），反应物（1 种）→ 生成物和（2 种），符合分解反应特征，说法正确；
B、反应物中：为+2价，为 2价；生成物（单质）中汞为0价，（单质）中氧为0价，汞元素和氧元素的化合价均发生改变（从化合态→游离态），说法错误；
C、反应物是分子，生成物是分子（由原子直接构成，无分子），分子种类从变为，说法正确；
D、（分子构成）、（原子构成），说明分子和原子均可构成物质，说法正确。
故填：B。
4.中科院李灿院士团队在二氧化碳制甲醇的研究方面取得了新进展，其反应过程如图。相关说法错误的是
A．反应中CO2、H2一定要与催化剂接触
B．反应过程中“”分成“”和“”
C．化学反应前后，原子的种类不变但数目增加了
D．该研究有利于实现“碳中和”目标
【答案】C
【分析】该反应为氢气和二氧化碳反应生成CH3OH，根据反应前后原子的种类和个数不变，二氧化碳中碳、氧原子个数比为1：2，但甲醇中碳、氧原子个数比为1：1，则生成物还有水，反应的化学方程式为：。
【详解】A、反应中CO2、H2一定要与催化剂接触，增大接触面积，该选项说法正确；
B、化学变化的实质：分子破裂成原子，原子自由组合生成新的分子；由图可知，反应过程中存在“”分成“”和“”，该选项说法正确；
C、根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类不变，数目不变。该选项说法错误；
D、该反应消耗二氧化碳，有利于实现“碳中和”目标，该选项说法正确。
故选C。
5.我国的科学事业取得了很多的成果。
(1)我国在航海军事领域取得重大突破。建造航母使用了大量的金属钛及合金，工业制钛的反应之一为：，则的化学式为 。
(2)我国科学家在世界上首次实现利用二氧化碳人工合成淀粉【】，如图为人工合成淀粉过程中第一步反应的微观示意图。
①参加反应的和质量之比为 (化成最简整数比)
②在以上化学变化中不变的微粒是 (填微粒符号)
③关于此反应，说法正确的是 (填字母序号)
A．若人工合成淀粉实现工厂化、规模化生产，在一定程度上能缓解温室效应
B．此反应属于置换反应
C．此反应前后所有元素的化合价都不变
D．若通电电解生成的甲物质，则其正极产生的产物可用带火星的小木条检验
【答案】(1)SO3
(2) 3：22 C、H、O AD
【详解】（1）根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变。在反应中，反应前有1个Ti原子、4个F原子、4个H原子、2个S原子和8个O原子；反应后有4个H原子、4个F原子、1个Ti原子和2个O原子。所以2X中含有2个S原子和6个O原子，则1个X分子中含有1个S原子和3个O原子，X的化学式为SO3。
（2） ①由微观示意图可知，该反应是氢气和二氧化碳在一定条件下反应生成有机物X和水，化学方程式为3H2+ CO2CH3OH + H2O。参加反应的氢气和二氧化碳的质量之比为(3×1×2):(12＋16×2) = 3:22。
②在化学变化中，原子的种类不变，此反应中不变的微粒是H、C、O。
③A、二氧化碳是造成温室效应的主要气体，若人工合成淀粉实现工厂化、规模化生产，能消耗二氧化碳，在一定程度上能缓解温室效应，A正确；
B、置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应，该反应的生成物都是化合物，不属于置换反应，B错误；
C、反应前氢气中氢元素的化合价为0，反应后氢元素的化合价为 + 1价，元素化合价发生了变化，C错误；
D、生成的甲物质是水，电解水时，正极产生的是氧气，氧气具有助燃性，可用带火星的小木条检验，D正确。
故选AD。
05重难点强训练——探究重点难点，突破学习任务
【解题技巧】：
1.质量守恒定律适用范围：
一切化学反应都遵守质量守恒定律，不能用来解释物理变化。
2.守衡概念：质量守衡，不是体积、密度、分子个数等守衡。
3.质量范围：所有参加反应的反应物质量（不包括没有反应完的部分和催化剂的质量）和所有生成物的质量。尤其注意参加反应的气体或反应生成的气体、沉淀等不要忽略。
问题一 质量守恒定律的理解
例：在探究蜡烛元素组成时，做了如图的实验。下列推测错误的是
A．蜡烛燃烧有水生成 B．蜡烛燃烧有二氧化碳生成
C．蜡烛一定含有氧元素 D．蜡烛一定含有碳、氢元素
【答案】C
【详解】A、将干冷烧杯罩在蜡烛火焰上方，烧杯内壁有水雾产生，说明蜡烛燃烧生成了水，故A不符合题意；
B、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，将内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩在蜡烛火焰上方，澄清石灰水变浑浊，说明蜡烛燃烧生成了二氧化碳，故B不符合题意；
C、由以上分析可知，蜡烛燃烧生成了二氧化碳和水，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C、H、O，反应物氧气由氧元素组成，则蜡烛中一定含C、H元素，可能含氧元素，故C符合题意；
D、由以上分析可知，蜡烛一定含有碳、氢元素，故D不符合题意。
故选C。
变式1：兴趣小组同学进行加热木炭与氧化铜混合物的实验，测得变量m随时间变化的曲线如图，则m表示的量是
A．剩余固体中氧元素质量 B．剩余固体中碳元素质量
C．剩余固体中铜元素质量 D．剩余固体中铜元素质量分数
【答案】C
【详解】A、在加热木炭与氧化铜混合物的反应中，木炭具有还原性，能夺取氧化铜中的氧，生成二氧化碳气体逸出，所以剩余固体中氧元素的质量会逐渐减少，而不是不变，A 错误。
B、木炭与氧化铜反应，碳会与氧化铜中的氧结合生成二氧化碳，碳元素会以二氧化碳的形式逸出一部分，剩余固体中碳元素质量会减少，B 错误。
C 、在反应过程中，氧化铜中的铜元素被还原出来，但由于不断有二氧化碳生成导致固体总质量减少，而铜元素质量不变，C 正确。
D、因为反应中不断有二氧化碳生成使固体总质量逐渐减少，而铜元素质量不变，根据质量分数的计算公式，铜元素质量分数会逐渐增大，当反应完全后不再变化，而不是一直不变，D 错误。
故选C。
变式2：当前，氨气（）的能源化应用逐渐成为研究热点。工业上常用氮气和氢气合成氨气，一定条件下，在密闭容器中加入反应物和催化剂进行该反应，反应前后各物质的质量如图所示，图中有两处被墨迹遮盖。下列说法正确的是
A．反应后催化剂的质量为8g
B．参加反应的氢气质量为15g
C．氨气分子的微观示意图为
D．参加反应的氮气和生成的氨气的质量比为14:17
【答案】D
【详解】A、反应前后催化剂的质量不变，反应前催化剂的质量为5g，故反应后催化剂的质量也为5g，故选项说法错误；
B、根据质量守恒定律，反应前氢气质量为：52g+9g+34g－80g－0g=15g，则参加反应的氢气质量为15g-9g=6g，故选项说法错误；
C、氨气是由氨分子构成的，每个氨分子是由1个氮原子和3个氢原子构成的，氨气分子的微观示意图为：，故选项说法错误；
D、根据质量守恒定律，参加反应的氮气质量为：80g 52g=28g，生成的氨气质量为：34g 0g=34g，参加反应的氮气和生成的氨气的质量比为28g：34g=14：17，故选项说法正确；
故选D。
变式3：推理是化学学习常用的思维方法。下列推理正确的是
A．单质由同种元素组成，因此由同种元素组成的纯净物一定是单质
B．原子是不显电性的微观粒子，所以不显电性的微观粒子一定是原子
C．某物质在氧气中燃烧有水生成，所以该物质中含有氢、氧两种元素
D．催化剂的质量在化学反应前后不变，因此在化学反应前后质量不变的物质一定是催化剂
【答案】A
【详解】A、单质是由同种元素组成的纯净物， 前提“单质由同种元素组成”正确，结论“由同种元素组成的纯净物一定是单质”也正确，因为纯净物中由同种元素组成的物质就是单质，此选项正确；
B、原子是电中性的微观粒子，但分子也是不显电性的微观粒子， 前提“原子是不显电性的微观粒子”正确，但结论“不显电性的微观粒子一定是原子”错误，此选项错误；
C、燃烧是物质与氧气发生的反应，生成物中的元素来自反应物，根据质量守恒定律（反应前后元素种类不变），水由氢元素和氧元素组成，但氧元素可能完全来自氧气（反应物之一），不一定来自该物质，前提“某物质在氧气中燃烧有水生成”正确，但结论“该物质中含有氢、氧两种元素”错误，此选项错误；
D、催化剂是能改变化学反应速率，而本身质量和化学性质在反应前后不变的物质，但质量不变不是催化剂的唯一条件，未参与反应的杂质质量也可能不变，但它不是催化剂， 前提“催化剂的质量在化学反应前后不变”正确，但结论“在化学反应前后质量不变的物质一定是催化剂”错误，此选项错误。
故选A。
问题二 实验验证质量守恒定律
【解题技巧】：
（1）反应前各物质的质量总和 等于 反应后各物质的质量总和。
（2）有气体参加或生成的实验必须在密闭容器里进行；
① 有气体生成的实验没密闭，天平会不平衡（生成的气体逸散到空气中）
② 有气体参加的实验没密闭，天平会不平衡（没有称量参加反应的气体）
例：用天平称量铜粉在密闭容器中加热前后的质量（如甲图所示）来验证质量守恒定律。在同一实验中，相同时间内，容器内各种物理量随时间变化的关系如乙图至丁图所示（e点为丁图图像上任意点）。下列说法不正确的是
A．b点的固体质量与d点相等
B．b点的气体分子总数比c点少
C．a点的的体积分数比d点大
D．c点与e点的固体中铜的质量分数可能相等
【答案】C
【详解】A、b点反应已结束，固体为CuO；d点反应也结束，固体同样为CuO，根据质量守恒，反应后固体质量因结合O2而增加，但最终固体都是CuO，质量应相等（反应结束后固体质量不再变化 ），此选项正确。
B、反应消耗O2，气体分子总数随反应进行而减少。b点反应进程晚于c点，则b点气体分子总数比c点少，此选项正确。
C、N2不参与反应，氮气的量不变，但是由于氧气逐渐减少导致气体总量减少，故氮气的体积分数在反应中a点时比反应后d点时小，此选项错误。
D、c点反应未结束（固体含Cu和CuO），e点物质总质量不变（e点为丁图图像上任意点），所以e点和c点可以是反应进程的同一时刻时，此时固体成分相同，则c点与e点的固体中铜的质量分数可能相等，此选项正确。
故选C。
变式1：某同学利用图1实验探究质量守恒定律，实验前后电子天平的示数不变。下列有关说法错误的是
A．该反应遵循质量守恒定律
B．实验中，锥形瓶中的固体由红色变为黑色
C．气球的作用之一是缓冲气压，防止加热时瓶塞被顶开
D．图2的纵坐标可表示实验过程中固体质量的变化
【答案】D
【详解】A、化学反应都遵循质量守恒定律，该反应属于化学反应，遵循质量守恒定律，故选项说法正确；
B、实验中铜粉在加热条件下和氧气反应生成氧化铜，铜粉是红色固体，氧化铜是黑色固体，故实验中会观察到锥形瓶中固体由红色变为黑色，故选项说法正确；
C、加热会使锥形瓶内气体膨胀，气压增大，气球的作用之一是缓冲气压，防止加热时瓶塞被顶开，故选项说法正确；
D、由于铜粉在加热条件下与氧气反应生成氧化铜，固体质量会增大，反应结束后固体的质量不再变化，故图中纵坐标表示实验中固体质量的变化时，应先增大后不变，故选项说法错误；
故选：D。
变式2：实验小组利用如图装置，完成了对密闭容器中少量碳酸钠与少量稀盐酸反应的质量测定。以下分析正确的是
A．反应后碳酸钠的质量增加
B．反应过程中各物质的质量都不变
C．反应前后各物质的质量总和相等
D．反应前称量的是碳酸钠和稀盐酸的总质量
【答案】C
【详解】A、碳酸钠是反应物，反应后碳酸钠的质量减小，故选项错误；
B、稀盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，反应物的质量减少，生成物的质量增加，故选项错误；
C、根据质量守恒定律可知，化学反应前后各物质的质量总和相等，故选项正确；
D、根据题干图中表示，反应前称量的是碳酸钠和稀盐酸和密闭容器的总质量，故选项错误。
故选C。
变式3：在验证质量守恒定律的实验中，某同学充分加热密闭锥形瓶中的铜粉(如图1)，同时借助传感器测定锥形瓶内空气中氧气体积分数的变化(如图2)。下列说法合理的是
A．图1中固体由黑色变为红色，气球先变大后变小
B．由图2可知，反应结束后，锥形瓶内氮气的体积分数为95.04%
C．图1中装置漏气时测定氧气体积分数变化的图像与图2的不同
D．加热前装置内铜粉和氧气的总质量，一定等于生成氧化铜的质量
【答案】C
【详解】A、铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，固体由红色变为黑色。加热时，瓶内气体受热膨胀，气球先变大，反应消耗氧气后，瓶内气体减少，压强减小，气球后变小，A 错误。
B、由图 2 可知，反应结束后，氧气的体积分数为4.96%，空气中氮气约占78%，由于氮气未参与反应，则反应前后氮气的体积分数不变，B 错误。
C、若图 1 中装置漏气，外界空气会进入瓶内，导致测定氧气体积分数变化的图像与图 2 不同，C 正确。
D、根据质量守恒定律，参加反应的铜粉和氧气的总质量一定等于生成氧化铜的质量，但加热前装置内铜粉和氧气的总质量不一定恰好完全反应，所以不一定等于生成氧化铜的质量，D 错误。
故选C。
问题三 质量守恒定律的应用
【解题技巧】：
例：把一定质量的甲、乙、丙、丁四种物质放入一个密闭容器中，在一定条件下反应一段时间后，测得各物质的质量如下表。下列说法正确的是 。
物质 甲 乙 丙 丁
反应前的质量/g 5.0 1.0 4.0 3.0
反应后的质量/g 2.2 1.0 3.4 m
A．乙一定是催化剂 B．丁一定是化合物
C．参加反应的甲、丙质量比为 D．
【答案】 B 6.4
【分析】质量守恒定律验证 反应前总质量：5.0g（甲） + 1.0g（乙） + 4.0g（丙） + 3.0g（丁） = 13.0g ，反应后总质量：2.2g（甲） + 1.0g（乙） + 3.4g（丙） + m（丁） = 6.6g + m，根据质量守恒：13.0g = 6.6g + m → m = 6.4g。
反应物与生成物判断： 质量变化分析： 甲：5.0g → 2.2g（减少2.8g，反应物）。 乙：1.0g → 1.0g（质量不变，可能是催化剂或未参与反应）。 丙：4.0g → 3.4g（减少0.6g，反应物）。 丁：3.0g → 6.4g（增加3.4g，生成物）。
反应类型：甲和丙的质量减少总和（2.8g + 0.6g = 3.4g）等于丁的质量增加（3.4g），符合 化合反应，特征（多合一）。
【详解】A.乙：1.0g → 1.0g（反应前后质量不变，可能是催化剂或未参与反应）。A说法错误。
B.经过分析，该反应为化合反应，所以丁一定是化合物。B正确。
C.实际参加反应的甲、丙质量比为2.8g : 0.6g = 14:3（非14:6）。C错误。
D.根据分析，m=6.4g。故填6.4g。
故选B。
变式1：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：
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
下列有关此反应的说法正确的是
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
【答案】D
【分析】根据质量守恒定律， 化学反应前后物质的总质量不变，则30g+8g+2g+9g=待测+26g+2g+7g，待测=14g，反应后，甲的质量减小，甲是反应物，乙的质量增加，乙是生成物，丙的质量不变，丙可能是催化剂，也可能是不参与反应的杂质，丁的质量减小，丁是反应物。
【详解】A、由分析可知，表中待测数值是14，不符合题意；
B、该反应中，甲、丁是反应物，乙是生成物，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，则乙一定是由不同种元素组成的纯净物，一定是化合物，不符合题意；
C、化学反应前后丙的质量不变，丙可能是催化剂，也可能是不参与反应的杂质，不符合题意；
D、反应中甲与丁变化的质量之比是：（30g-14g）：（9g-7g）=8:1，符合题意。
故选D。
变式2：将可燃物与过量氧气在密闭容器中用电火花引燃，除生成二氧化碳外，还可能生成水。充分反应后，容器内氧气减少了。实验过程中生成二氧化碳的质量随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A．图中时刻，容器内氧气的质量为
B．图中时刻，容器内碳元素的质量为
C．若，则该可燃物一定含有碳、氧元素
D．若，则该可燃物一定含有碳、氢、氧元素
【答案】C
【详解】A、将可燃物与过量氧气在密闭容器中用电火花引燃，除生成二氧化碳外，还可能生成水。充分反应后，容器内氧气减少了，说明充分反应后，消耗氧气的质量为m2g，设t1时刻，消耗氧气的质量为x，则，x=，则t1时刻，消耗氧气的质量为，不是容器内氧气的质量为，不符合题意；
B、根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类和质量不变，则t2时刻容器内碳元素的质量与生成二氧化碳中碳元素的质量相等，则碳元素的质量为：，不符合题意；
C、根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类和质量不变，该可燃物在氧气中燃烧生成了二氧化碳，二氧化碳由C、O元素组成，则该可燃物中一定含碳元素，生成二氧化碳中氧元素的质量为：，如果，即，则该可燃物中一定含氧元素，符合题意；
D、根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，如果，则还生成了水，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C、H、O，反应物氧气由氧元素组成，则该可燃物中一定含碳、氢元素，可能含氧元素，不符合题意。
故选C。
变式3：在密闭容器内，甲、乙、丙、丁四种物质在一定条件下充分反应，反应前后各物质的质量如下表所示。下列说法错误的是
物质 甲 乙 丙 丁
反应前的质量/g 17 10 25 48
反应后的质量/g 18 10 33 X
A．乙可能是该反应的催化剂
B．丁为生成物
C．X的值为39
D．反应中生成的甲、丙的质量比为1：8
【答案】B
【分析】由表格数据可知，反应前后甲、丙的质量增加，说明甲、丙为生成物；反应前后乙的质量不变，说明乙可能是该反应的催化剂，也可能是不参与该反应的物质；根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，则，解得，则反应前后丁的质量减小，说明丁为反应物，则该反应为丁在一定条件下分解生成甲和丙。
【详解】A、由分析可知，乙可能是该反应的催化剂，说法正确，不符合题意；
B、由分析可知，丁为反应物，说法错误，符合题意；
C、由分析可知，X的值为39，说法正确，不符合题意；
D、由表格数据可知，反应中生成的甲、丙的质量比为，说法正确，不符合题意。
故选：B。
问题四 质量守恒定律的微观解释
【解题技巧】：
反应物的分子分解成原子，原子又重新组合成新的分子。
在反应前后原子的种类没变，原子的数目没有增减，原子的质量没有变化。
例：氨气能在氧气中燃烧，该反应的微观示意图如下，下列关于该反应的说法错误的是
A．甲与丁的分子个数比为 B．反应后分子总数增加
C．氮元素的化合价升高 D．属于置换反应
【答案】A
【详解】由微观示意图（删掉反应前后一个相同的微粒符号“”）可知，该反应的化学方程式为：
A、由化学方程式可知，甲与丁的分子数之比为3：2，A错误；
B、由化学方程式的化学计量数（）可知，反应后分子数增多，B正确；
C、中氮元素的化合价为-3，中氮元素的化合价为0，氮元素化合价升高，C正确；
D、该反应是一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应，是置换反应，D正确。
故选A。
变式1：乙醇是重要的有机溶剂，工业上用乙烯与水在一定条件下制取，该反应的微观示意图如下、下列说法正确的是
A．反应前后原子种类没有改变 B．反应前后分子数目没有改变
C．该反应中共涉及2种氧化物 D．甲中碳元素和氢元素的质量比是1：2
【答案】A
【详解】A、根据质量守恒定律可知，化学反应前后原子的种类不变，故选项说法正确；
B、根据微观示意图可知，该反应是乙烯和水在一定条件下反应生成乙醇，反应的化学方程式为：，反应前是1个乙烯分子和1个水分子，反应后是1个乙醇分子，分子数目发生改变，故选项说法错误；
C、氧化物由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物，水是由氧元素和氢元素组成的化合物，属于氧化物，该反应中涉及1种氧化物，故选项说法错误；
D、甲中碳元素和氢元素的质量比是，故选项说法错误。
故选A。
变式2：利用捕集的生产低碳、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
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
D．Ⅰ和Ⅱ中反应前后催化剂的质量均发生改变
【答案】B
【分析】反应I是甲烷和二氧化碳在催化剂的催化作用下生成氢气和一氧化碳，反应的化学方程式为：；
反应Ⅱ中一氧化碳和氢气在催化剂的催化作用下生成甲醇，反应的化学方程式为：。
【详解】A、是甲烷，化学式为：CH4；是二氧化碳，化学式为：CO2；由化学式可知，两种物质的分子构成不同，所以两种物质化学性质不同，故说法错误；
B、由可知，反应前CH4中氢元素的化合价为+1，碳为-4价，CO2中碳元素的化合价为+4，反应后氢气中氢元素的化合价为0，CO中碳元素的化合价为+2，反应前后存在元素化合价的改变，故说法正确；
C、由可知，反应前后分子总数发生了改变，故说法错误；
D、催化剂可以改变化学反应的速率，但其质量与化学性质在反应前后保持不变，故说法错误。
故选B。
变式3：炼铁炉中某反应的微观示意图(不同的球代表不同原子)如下所示。下列说法不正确的是
A．该反应属于化合反应
B．反应前后原子种类发生变化
C．反应前后元素种类不变
D．反应前后分子种类发生变化
【答案】B
【详解】A、由微观示意图可知，该反应由两种物质反应生成一种物质，符合“多变一”的特点，属于化合反应，说法正确，不符合题意；
B、根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类不变，说法错误，符合题意；
C、根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，说法正确，不符合题意；
D、由微观示意图可知，该反应中反应前后分子种类发生了变化，说法正确，不符合题意。
故选：B。
06巩固分层练习——课后训练巩固，提升能力素养
【巩固基础】：
阅读下列材料，完成下面小题：
过氧化氢在二氧化锰催化下分解产生氧气，该原理可用于实验室制氧气。氧气化学性质活泼，能与许多物质反应，如铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色固体。
1.下列关于过氧化氢的说法正确的是
A．过氧化氢分子中含有氧分子
B．过氧化氢分子中氢、氧原子个数比为
C．过氧化氢中氢、氧元素的质量比为
D．过氧化氢完全分解可生成氧气
2．实验室用的过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气，并进行铁丝燃烧实验。下列实验操作不规范的是
A．检查气密性 B．取用液体
C．收集氧气 D．铁丝燃烧
3．下列有关铁丝在氧气中燃烧反应的叙述不正确的是
A．放出热量
B．生成
C．反应前后固体质量相等
D．参加反应的铁与生成物中铁元素质量相等
【答案】1．B 2．B 3．C
【解析】1．A、过氧化氢分子由氢原子和氧原子构成，不含有氧分子，说法错误，不符合题意；
B、过氧化氢分子中氢、氧原子个数比为，说法正确，符合题意；
C、过氧化氢中氢、氧元素的质量比为，说法错误，不符合题意；
D、过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，化学方程式为，过氧化氢、氧气的质量比为，则过氧化氢完全分解可生成氧气，说法错误，不符合题意。
故选：B；
2．A、检查装置的气密性：关闭活塞，将导管末端浸入水中，用手捂住锥形瓶，观察到导管口有气泡冒出，说明该装置气密性良好，图示操作正确，不符合题意；
B、取用液体时，瓶塞要倒放，标签要对准手心，量筒微微倾斜，量筒口紧挨试剂瓶口，使液体缓缓倒入，图示操作错误，符合题意；
C、氧气不易溶于水且不与水反应，可采用排水法收集，图示操作正确，不符合题意；
D、做铁丝在氧气中燃烧的实验时，为防止高温熔融物溅落炸裂瓶底，集气瓶内底部应放入少量水或铺一层细沙，图示操作正确，不符合题意。
故选：B；
3．A、铁丝在氧气中燃烧放出热量，说法正确，不符合题意；
B、铁丝在氧气中燃烧生成，说法正确，不符合题意；
C、铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，根据质量守恒定律，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，则生成四氧化三铁的质量等于参加反应的铁、氧气的质量之和，故反应前后固体质量不相等，说法错误，符合题意；
D、根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类及质量不变，则参加反应的铁与生成物中铁元素质量相等，说法正确，不符合题意。
故选：C。
4.合理利用植物(如罂粟)可治疗疾病。罂粟壳中含有吗啡(C17H19NO3)等生物碱，非法提取会制成毒品，对社会造成极大危害。下列说法不正确的是
A．吗啡由四种元素组成
B．一个吗啡分子中共含有40个原子
C．罂粟燃烧后只生成CO2和H2O
D．合理利用植物资源，服务人类社会
【答案】C
【详解】A、吗啡由碳、氢、氮、氧四种元素组成，说法正确，不符合题意；
B、吗啡由吗啡分子构成，一个吗啡分子中含有17个碳原子、19个氢原子、1个氮原子和3个氧原子共40个原子，说法正确，不符合题意；
C、吗啡由碳、氢、氮、氧四种元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，则罂粟燃烧后除了生成和水，还会生成含氮元素的物质，说法错误，符合题意；
D、合理利用植物资源，如罂粟壳中的吗啡在医疗上的应用，可以服务人类社会，但必须严格遵守法律法规，防止非法提取和滥用，说法正确，不符合题意。
故选：C。
5．利用分解和合成探究水的组成的过程，对形成研究物质组成的思路与方法具有重要意义。下列说法不正确的是
A．图1中，管a、管b产生气体的体积比约为2：1
B．图2中，观察到干燥烧杯内出现水雾，可知水中一定含有氢元素
C．两个化学变化过程中，分子、原子种类均发生改变
D．本探究得出的结论是水由氢、氧元素组成
【答案】C
【详解】A、图 1 是电解水实验，管 a 与电源负极相连，产生氢气，管 b 与电源正极相连，产生氧气，电解水时生成氢气和氧气的体积比约为，该选项说法正确；
B、图 2 中氢气燃烧，观察到干燥烧杯内出现水雾，说明氢气（H2）燃烧生成水，根据化学反应前后元素种类不变，可知水中一定含有氢元素，该选项说法正确；
C、微观上，化学变化是分子分裂成原子，原子重新组合成新的分子的过程，根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类和个数不变。电解水和氢气燃烧这两个化学变化过程中，分子种类发生改变，但原子种类不变，该选项说法不正确；
D、电解水生成氢气和氧气，氢气燃烧生成水，根据化学反应前后元素种类不变，可得出水由氢、氧元素组成，该选项说法正确。
故选C。
6.某纯净物在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，由此推断，该物质的组成中一定含有的元素是
A．碳、氢元素 B．碳、氧元素 C．氢、氧元素 D．碳、氢、氧元素
【答案】A
【详解】在化学反应中，反应前后元素的种类保持不变。反应物：某纯净物 + 氧气（），生成物：二氧化碳（）和水（）。
生成物含有碳（C）和氧（O）元素，含有氢（H）和氧（O）元素，生成物含有碳、氢、氧元素。所以反应物中一定含有碳、氢、氧元素，氧气中含有氧元素，则某纯净物中一定含有碳、氢元素，不确定是否含有氧元素。
故选A。
7.“三效催化转换器”可将汽车尾气中有毒气体处理为无毒气体，反应的微观示意图如下。下列说法正确的是
A．乙、丙的组成元素不同
B．甲中氮、氧元素质量比为7：16
C．乙发生还原反应
D．生成物两种分子的个数比为1：1
【答案】B
【详解】A、观察，乙是一氧化碳CO，丙是二氧化碳CO2，二者都是由碳元素和氧元素组成的，A错误。
B、甲是二氧化氮NO2，氮元素和氧元素的质量比为14：(16 ×2)=14：32 = 7:16，B正确。
C、在该反应中，乙（一氧化碳CO）得到氧变成二氧化碳CO2，发生的是氧化反应，C错误。
D、由反应的微观示意图得出反应的化学方程式为，所以生成物二氧化碳和氮气的分子个数比为4:1，D错误。
故选B。
8.微粒观是化学学科的核心思想之一，是化学学习的基石。下列关于化学微粒观的认识中，不正确的是
A．能直接构成物质的微观粒子有分子、原子和离子
B．化学变化是反应物的原子重新组合转变为生成物的过程
C．化学反应前后原子种类不变、原子数目不变、原子质量不变
D．分子可以再分，原子不能再分
【答案】D
【详解】A、能直接构成物质的微观粒子有分子、原子和离子，说法正确，不符合题意；
B、化学变化是反应物的原子重新组合转变为生成物的过程，说法正确，不符合题意；
C、根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类不变、原子数目不变、原子质量不变，说法正确，不符合题意；
D、在化学变化中，分子可分，原子不可分，说法错误，符合题意。
故选：D。
【能力提升】：
1.某种蛇孢菌素具有抗癌作用．下列关于这种蛇孢菌素的说法正确的是
A．由68个原子构成 B．氢元素质量分数最小
C．分子中含有2个氧分子 D．在空气中燃烧可能生成
【答案】B
【详解】A. 一个蛇孢菌素分子含26+38+4=68个原子，但物质由无数分子构成，说法错误；
B、由化学式可知，蛇孢菌素各元素质量比=(12×26):(16×4):(1×38)=312:64:38，故氢质量分数最小，说法正确；
C、一个蛇孢菌素分子含含4个O原子，蛇孢菌素分子中不含O2分子，说法错误；
D、由化学式可知，蛇孢菌素化学式中无硫原子，根据质量守恒定律可知，化学反应前后，原子种类不变，蛇孢菌素燃烧无法生成SO2，说法错误。
故选B。
2．甲醛是一种常见的室内空气污染物。利用羟基磷灰石的催化作用可将空气中的甲醛转化为无污染的物质，反应过程的微观示意图如下。下列说法正确的是
A．该反应属于置换反应 B．羟基磷灰石在反应前后质量和性质不变
C．反应前后元素的化合价均无变化 D．反应前后分子数目相等
【答案】D
【分析】结合微观示意图和质量守恒定律可知，反应的化学方程式为HCHO+O2CO2+H2O。
【详解】A、该反应的生成物是两种化合物，不属于置换反应。错误。
B、催化剂在化学反应前后质量和化学性质不变。错误。
C、反应物O2中氧元素的化合价为0，生成物CO2、H2O中氧元素的化合价均为-2，存在元素化合价的改变。错误。
D、根据化学方程式可知，反应前后分子数目相等。正确。
故选D。
3.我国是首次使用“零碳甲醇”(CH3OH)作燃料的国家，“零碳甲醇”指的是合成甲醇的CO2与甲醇燃烧产生的CO2的量相等，实现了CO2的净排放为零。合成甲醇常用分子筛膜作为催化剂。利用CO2和H2合成甲醇的微观过程(图1)及该反应在有或无分子筛膜时反应相同的时间，甲醇的产率随温度变化(图2)所示。下列说法正确的是
A．反应中分子、原子的种类均不变
B．参加反应的CO2和H2的分子个数比为1：4
C．有、无分子筛膜，甲醇的产率均随温度的升高而降低
D．分子筛膜能加快CO2和H2合成甲醇的速率
【答案】D
【详解】A、根据质量守恒定律可知，化学反应中原子的种类不变，分子的种类改变，故选项错误；
B、根据微观示意图可知，反应前有1个二氧化碳分子和4个氢分子，反应后有1个氢分子剩余，则参加反应的CO2和H2的分子个数比为1:3，故选项错误；
C、由图2可见，有分子筛膜，甲醇产率随温度先升后降，无分子筛膜，甲醇产率随温度升高而降低，故选项错误；
D、由图2对比可见同一时间内有分子筛膜时甲醇产率更高，则分子筛膜能加快CO2和H2合成甲醇的速率，故选项正确。
故选：D。
4.杭州第19届亚洲运动会，主火炬采用零碳甲醇作为燃料，下图为制备甲醇的微观过程。下列说法正确的是
A．该反应涉及三种氧化物
B．催化剂在化学反应前后质量和性质保持不变
C．反应前后原子的种类不变
D．参加反应的“”和“”分子个数比为4：1
【答案】C
【分析】由反应的微观示意图可知，该反应为二氧化碳和氢气在催化剂的催化作用下生成甲醇和水，反应的化学方程式为：CO2+3H2CH3OH+H2O。
【详解】A、氧化物是指由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物，甲醇由碳、氢、氧三种元素组成，不属于氧化物，氢气由氢元素组成，不属于氧化物，二氧化碳由碳元素和氧元素组成，属于氧化物，水由氢元素和氧元素组成，属于氧化物，故该反应涉及两种氧化物，说法错误；
B、催化剂在反应前后的质量和化学性质都不变，物理性质可能发生改变，说法错误；
C、根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类不变，说法正确；
D、由化学方程式可知，参加反应的氢分子和二氧化碳分子个数之比为3：1，说法错误。
故选C。
5.微观角度解释宏观现象是认识物质性质、变化的重要方法。下列事实的微观解释，合理的是
A．氧化汞加热生成汞和氧气：原子的种类发生改变
B．空气湿度增大：单位体积空气中水分子数目增多
C．水结成冰：水分子由运动变成静止
D．热水能使压瘪的乒乓球复原：加热时乒乓球内的气体分子体积变大
【答案】B
【详解】A、氧化汞（HgO）加热分解为汞（Hg）和氧气（O2）是一个化学变化。反应中原子的种类和数目均不变，只是重新组合形成新物质。该解释不合理，不符合题意；
B、空气湿度增大表示空气中水蒸气含量增加。湿度增大时，单位体积空气内水分子数量确实增多。该解释合理，符合题意；
C、水结冰时水分子仍保持运动状态，只是运动速度减小，但不会静止。该解释不合理，不符合题意；
D、压瘪的乒乓球在热水中复原，是因为加热时气体分子运动加剧，分子间距变大，而分子体积不变，该解释不合理，不符合题意；
故选：B。
6.分析推理是化学学习中常用的思维方法。下列分析推理中正确的是
A．氧化物中含有氧元素，含有氧元素的化合物一定是氧化物
B．化学反应一定伴随着能量的变化，则有能量变化的过程一定发生了化学反应
C．某物质在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，则该物质一定含有碳元素和氢元素
D．催化剂的质量在化学反应前后不变，则在化学反应前后质量不变的物质一定是催化剂
【答案】C
【详解】A、氧化物是由两种元素组成的化合物，其中一种元素是氧。但含有氧元素的化合物不一定是氧化物，例如硫酸（H2SO4）含有氢、硫、氧三种元素，属于酸，不是氧化物。因此，推理错误。
B、 化学反应通常伴随能量变化（如放热或吸热），但有能量变化的过程不一定是化学反应。例如，冰融化（物理变化）吸热，涉及能量变化，但没有新物质生成，不属于化学反应。因此，推理错误。
C、根据质量守恒定律（化学反应前后元素种类不变），生成物CO2中的碳元素和H2O中的氢元素必须来自反应物。氧气只提供氧元素，因此该物质必须含有碳元素和氢元素（可能还含有氧元素）。推理正确。
D、催化剂是能改变化学反应速率而自身质量和化学性质不变的物质。但质量不变的物质不一定是催化剂。有可能是没有参与反应的杂质，因此，推理错误。
故选C。
7.工业上常用氮气和氢气合成氨气(NH3)，一定条件下，在密闭容器中加入反应物和催化剂进行该反应，反应前后各物质的质量如图所示。下列说法正确的是
A．a=98，b=5
B．反应前后元素的化合价均无变化
C．该反应的基本反应类型为分解反应
D．参加反应的氮气分子和生成的氨气分子个数比为1：1
【答案】A
【分析】根据质量守恒定律：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。氮气和氢气合成氨气的化学方程式为。
【详解】A、根据质量守恒定律，反应前物质的总质量等于反应后物质的总质量。催化剂质量不变为5g，b=5g，则a +24+5=42+12+68+5， a=98g，A正确。
B、 反应前氮气中氮元素化合价为0价，氢气中氢元素化合价为0价；反应后氨气中氮元素化合价为-3价，氢元素化合价为+1价，元素化合价发生了变化，B错误。
C、该反应是由氮气和氢气两种物质反应生成氨气一种物质，符合“多变一”的特征，属于化合反应，而不是分解反应，C错误。
D、根据化学方程式，参加反应的氮气分子和生成的氨气分子个数比为1:2，D错误。
故选A。
8.在一定条件下，甲、乙、丙、丁四种物质在一个密闭容器中充分反应，测得反应前后各物质的质量如下表所示。下列说法正确的是 。
物质 甲 乙 丙 丁
反应前质量/g 1 20 15 2
反应后质量/g m 29 0 8
A．m的值为0 B．甲一定是该反应的催化剂
C．该反应是分解反应 D．反应中乙、丁的质量变化之比是 (填最简整数比)
【答案】 C 3:2
【详解】A.反应前总质量：1g（甲） + 20g（乙） + 15g（丙） + 2g（丁） = 38g ，反应后总质量：m（甲） + 29g（乙） + 0g（丙） + 8g（丁） = m + 37g，根据质量守恒：38g = m + 37g → m = 1g 。A错误。
B.甲的质量未变化（反应前后均为1g），但不能直接断定它是催化剂（需验证是否改变化学反应速率）。B选项“甲一定是催化剂” 错误（缺少证据）。
C.质量变化分析： 丙：从15g→0g（反应物，完全消耗）。 乙：从20g→29g（生成物，增加9g）。 丁：从2g→8g（生成物，增加6g）。 甲：质量不变（可能未参与反应或为催化剂）。反应文字表达式为：丙→乙+丁， 符合“一种反应物生成多种生成物”的特征，属于分解反应。C正确。
D.乙增加质量：29g - 20g = 9g，丁增加质量：8g - 2g =6g，质量变化比：9g : 6g = 3:2。 D选项中应填3:2。
故选C。
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第五单元 化学反应的定量关系
课题1 质量守恒定律
学习导航
01核心素养目标——明确内容要求，落实学习任务
02知识思维导图——构建知识体系，加强学习记忆
03课题知识梳理——梳理教材内容，掌握基础知识
04知识当堂检测——课堂自我检测，发现知识盲点
05重难点强训练——探究重点难点，突破学习任务
06巩固分层练习——课后训练巩固，提升能力素养
01核心素养目标——明确内容要求，落实学习任务
1.通过实验探究认识质量守恒定律，能说明化学反应中的质量关系。
2.通过从微观角度解释质量守恒定律，应用质量守恒定律解释一些化学反应的现象。
3.通过实验探究活动认识质量守恒定律，体验科学探究的基本过程，.培养严谨求实的科学精神，认识定量研究对化学科学发展的重大作用。
02知识思维导图——明确内容要求，落实学习任务
03课题知识梳理——梳理教材内容，掌握基础知识
质量守恒定律
1．定义：参加化学反应的各物质的 等于反应后生成的各物质的 。这个规律叫做 。
【注意事项】
（1）注意“ ”的质量总和，不能遗漏任一反应物或生成物；
（2）此定律强调的是质量守恒，不包括 等其它方面的守恒；
（3）正确理解“参加”的含义，没有参加反应或者反应后剩余物质的质量不要 。
2．适用范围：
一切化学反应都遵守质量守恒定律，不能用来解释 变化。
实验探究质量守恒定律
【实验探究一】：
实验装置：
实验步骤：
将铜粉平铺于锥形瓶的底部，把上端系有小气球的玻璃导管插入单孔橡胶塞，用橡胶塞塞紧锥形瓶口。将装置放在天平上称量，记录所称的质量m1。再将锥形瓶置于陶土网上，用酒精灯加热，观察实验现象。反应一段时间后停止加热，待装置冷却后再次称量，记录所称的质量m2。
【实验探究二】：
实验装置：
实验步骤：
在锥形瓶中加入用砂纸打磨干净的铁丝，再小心地放入盛有硫酸铜溶液的小试管，塞好橡胶塞。将装置放在天平上称量，记录所称的质量m1。取下锥形瓶并将其倾斜，使小试管中的硫酸铜溶液流入锥形瓶，观察实验现象。反应一段时间后再次称量，记录所称的质量m2。
实验记录：
实验方案 方案一 方案二
反应的表达式 _______________________ ________________________
实验现象 __________________________ _________________________
反应前总质量（m1） 按实际 按实际
反应后总质量（m2） 按实际 按实际
【分析和讨论】
方案一的实验装置中，橡胶塞和小气球的作用是 。
【实验探究三】：
实验装置：
实验步骤：
在烧杯中加入碳酸钠，再小心地放入盛有盐酸的小试管，将装置放在天平上，记录所称的质量。取下烧杯并将其倾斜，使小试管中的盐酸流入烧杯，观察现象。反应一段时间后再次称量。比较反应前后的称量结果。
【实验探究四】：
实验装置：
实验步骤：
取一根用砂纸打磨干净的长镁条和一个陶土网，将它们一起放在天平上称量，记录所称的质量。在陶土网上方将镁条点燃，观察现象。将镁条燃烧后所得固体与陶土网一起放在天平上称量，比较反应前后的称量结果。
实验记录：
实验名称 盐酸与碳酸钠反应前后质量的测定 镁条燃烧前后质量的测定
实验现象
反应后天平指针情况
反应的符号表达式 HCl＋Na2CO3 → NaCl＋H2O + CO2
原因分析 空气中氧气参加反应，使固体质量 ； 生成的氧化镁逸散到空气中，使固体质量 。
实验结论：
（1）反应前各物质的质量总和 反应后各物质的质量总和。
（2）有气体 或 的实验必须在 容器里进行；
① 有气体生成的实验没密闭，天平会不平衡（生成的 ）
② 有气体参加的实验没密闭，天平会不平衡（没有称量 ）
化学反应前后的变与不变
宏观 微观
六个一定不变 元素的种类 原子的种类
元素的质量 原子的数目
物质的总质量 原子的质量
两个一定改变 物质的种类 分子的种类
两个可能改变 元素的化合价 分子的数目
质量守恒的微观角度分析
化学反应的实质：
反应物的 分解成 ，原子又 成新的 ，在反应前后原子的 没变，原子的 没有增减，原子的 没有变化，所以化学反应前后各物质的质量总和必然相等。
微观示意图：
04知识当堂检测——课堂自我检测，发现知识盲点
1.分析下列实验及图像，能正确反映对应变化关系的是
A．探究水的组成元素——电解水
B．实验室制取氧气——加热一定量的高锰酸钾
C．验证加快分解——向一定量溶液中加入少量固体
D．验证质量守恒定律——镁条在密闭容器内燃烧
2.化学实验中常会出现一些“出乎意料”的现象或结果，下列对相关异常情况的解释不合理的是
实验
异常情况 收集到的氧气不纯 实际质量偏大 反应后天平指针向右偏转 反应后质量减小
解释 A．可能是收集气体前集气瓶内没有装满水 B．砝码可能生锈 C．可能是铜粉的量不足 D．生成的白烟逸散到空气中
A．A B．B C．C D．D
3.拉瓦锡在研究空气成分时，将氧化汞收集后加强热，反应的微观示意图如图。下列说法错误的是
A．该反应的基本反应类型为分解反应
B．该反应中各元素的化合价均没有发生改变
C．该反应中，分子的种类发生了变化
D．分子和原子均可构成物质
4.中科院李灿院士团队在二氧化碳制甲醇的研究方面取得了新进展，其反应过程如图。相关说法错误的是
A．反应中CO2、H2一定要与催化剂接触
B．反应过程中“”分成“”和“”
C．化学反应前后，原子的种类不变但数目增加了
D．该研究有利于实现“碳中和”目标
5.我国的科学事业取得了很多的成果。
(1)我国在航海军事领域取得重大突破。建造航母使用了大量的金属钛及合金，工业制钛的反应之一为：，则的化学式为 。
(2)我国科学家在世界上首次实现利用二氧化碳人工合成淀粉【】，如图为人工合成淀粉过程中第一步反应的微观示意图。
①参加反应的和质量之比为 (化成最简整数比)
②在以上化学变化中不变的微粒是 (填微粒符号)
③关于此反应，说法正确的是 (填字母序号)
A．若人工合成淀粉实现工厂化、规模化生产，在一定程度上能缓解温室效应
B．此反应属于置换反应
C．此反应前后所有元素的化合价都不变
D．若通电电解生成的甲物质，则其正极产生的产物可用带火星的小木条检验
05重难点强训练——探究重点难点，突破学习任务
【解题技巧】：
1.质量守恒定律适用范围：
一切 反应都遵守质量守恒定律，不能用来解释 变化。
2.守衡概念： 守衡，不是 、密度、 等守衡。
3.质量范围：所有参加反应的 质量（不包括 和催化剂的质量）和所有 的质量。尤其注意参加反应的 或反应生成的 等不要忽略。
问题一 质量守恒定律的理解
例：在探究蜡烛元素组成时，做了如图的实验。下列推测错误的是
A．蜡烛燃烧有水生成 B．蜡烛燃烧有二氧化碳生成
C．蜡烛一定含有氧元素 D．蜡烛一定含有碳、氢元素
【答案】C
【详解】A、将干冷烧杯罩在蜡烛火焰上方，烧杯内壁有水雾产生，说明蜡烛燃烧生成了水，故A不符合题意；
B、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，将内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩在蜡烛火焰上方，澄清石灰水变浑浊，说明蜡烛燃烧生成了二氧化碳，故B不符合题意；
C、由以上分析可知，蜡烛燃烧生成了二氧化碳和水，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C、H、O，反应物氧气由氧元素组成，则蜡烛中一定含C、H元素，可能含氧元素，故C符合题意；
D、由以上分析可知，蜡烛一定含有碳、氢元素，故D不符合题意。
故选C。
变式1：兴趣小组同学进行加热木炭与氧化铜混合物的实验，测得变量m随时间变化的曲线如图，则m表示的量是
A．剩余固体中氧元素质量 B．剩余固体中碳元素质量
C．剩余固体中铜元素质量 D．剩余固体中铜元素质量分数
变式2：当前，氨气（）的能源化应用逐渐成为研究热点。工业上常用氮气和氢气合成氨气，一定条件下，在密闭容器中加入反应物和催化剂进行该反应，反应前后各物质的质量如图所示，图中有两处被墨迹遮盖。下列说法正确的是
A．反应后催化剂的质量为8g
B．参加反应的氢气质量为15g
C．氨气分子的微观示意图为
D．参加反应的氮气和生成的氨气的质量比为14:17
变式3：推理是化学学习常用的思维方法。下列推理正确的是
A．单质由同种元素组成，因此由同种元素组成的纯净物一定是单质
B．原子是不显电性的微观粒子，所以不显电性的微观粒子一定是原子
C．某物质在氧气中燃烧有水生成，所以该物质中含有氢、氧两种元素
D．催化剂的质量在化学反应前后不变，因此在化学反应前后质量不变的物质一定是催化剂
问题二 实验验证质量守恒定律
【解题技巧】：
（1）反应前各物质的质量总和 反应后各物质的质量总和。
（2）有气体 或 的实验必须在 容器里进行；
① 有气体生成的实验没密闭，天平会不平衡（生成的 ）
② 有气体参加的实验没密闭，天平会不平衡（没有称量 ）
例：用天平称量铜粉在密闭容器中加热前后的质量（如甲图所示）来验证质量守恒定律。在同一实验中，相同时间内，容器内各种物理量随时间变化的关系如乙图至丁图所示（e点为丁图图像上任意点）。下列说法不正确的是
A．b点的固体质量与d点相等
B．b点的气体分子总数比c点少
C．a点的的体积分数比d点大
D．c点与e点的固体中铜的质量分数可能相等
【答案】C
【详解】A、b点反应已结束，固体为CuO；d点反应也结束，固体同样为CuO，根据质量守恒，反应后固体质量因结合O2而增加，但最终固体都是CuO，质量应相等（反应结束后固体质量不再变化 ），此选项正确。
B、反应消耗O2，气体分子总数随反应进行而减少。b点反应进程晚于c点，则b点气体分子总数比c点少，此选项正确。
C、N2不参与反应，氮气的量不变，但是由于氧气逐渐减少导致气体总量减少，故氮气的体积分数在反应中a点时比反应后d点时小，此选项错误。
D、c点反应未结束（固体含Cu和CuO），e点物质总质量不变（e点为丁图图像上任意点），所以e点和c点可以是反应进程的同一时刻时，此时固体成分相同，则c点与e点的固体中铜的质量分数可能相等，此选项正确。
故选C。
变式1：某同学利用图1实验探究质量守恒定律，实验前后电子天平的示数不变。下列有关说法错误的是
A．该反应遵循质量守恒定律
B．实验中，锥形瓶中的固体由红色变为黑色
C．气球的作用之一是缓冲气压，防止加热时瓶塞被顶开
D．图2的纵坐标可表示实验过程中固体质量的变化
变式2：实验小组利用如图装置，完成了对密闭容器中少量碳酸钠与少量稀盐酸反应的质量测定。以下分析正确的是
A．反应后碳酸钠的质量增加
B．反应过程中各物质的质量都不变
C．反应前后各物质的质量总和相等
D．反应前称量的是碳酸钠和稀盐酸的总质量
变式3：在验证质量守恒定律的实验中，某同学充分加热密闭锥形瓶中的铜粉(如图1)，同时借助传感器测定锥形瓶内空气中氧气体积分数的变化(如图2)。下列说法合理的是
A．图1中固体由黑色变为红色，气球先变大后变小
B．由图2可知，反应结束后，锥形瓶内氮气的体积分数为95.04%
C．图1中装置漏气时测定氧气体积分数变化的图像与图2的不同
D．加热前装置内铜粉和氧气的总质量，一定等于生成氧化铜的质量
问题三 质量守恒定律的应用
【解题技巧】：
例：把一定质量的甲、乙、丙、丁四种物质放入一个密闭容器中，在一定条件下反应一段时间后，测得各物质的质量如下表。下列说法正确的是 。
物质 甲 乙 丙 丁
反应前的质量/g 5.0 1.0 4.0 3.0
反应后的质量/g 2.2 1.0 3.4 m
A．乙一定是催化剂 B．丁一定是化合物
C．参加反应的甲、丙质量比为 D．
【答案】 B 6.4
【分析】质量守恒定律验证 反应前总质量：5.0g（甲） + 1.0g（乙） + 4.0g（丙） + 3.0g（丁） = 13.0g ，反应后总质量：2.2g（甲） + 1.0g（乙） + 3.4g（丙） + m（丁） = 6.6g + m，根据质量守恒：13.0g = 6.6g + m → m = 6.4g。
反应物与生成物判断： 质量变化分析： 甲：5.0g → 2.2g（减少2.8g，反应物）。 乙：1.0g → 1.0g（质量不变，可能是催化剂或未参与反应）。 丙：4.0g → 3.4g（减少0.6g，反应物）。 丁：3.0g → 6.4g（增加3.4g，生成物）。
反应类型：甲和丙的质量减少总和（2.8g + 0.6g = 3.4g）等于丁的质量增加（3.4g），符合 化合反应，特征（多合一）。
【详解】A.乙：1.0g → 1.0g（反应前后质量不变，可能是催化剂或未参与反应）。A说法错误。
B.经过分析，该反应为化合反应，所以丁一定是化合物。B正确。
C.实际参加反应的甲、丙质量比为2.8g : 0.6g = 14:3（非14:6）。C错误。
D.根据分析，m=6.4g。故填6.4g。
故选B。
变式1：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：
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
下列有关此反应的说法正确的是
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
变式2：将可燃物与过量氧气在密闭容器中用电火花引燃，除生成二氧化碳外，还可能生成水。充分反应后，容器内氧气减少了。实验过程中生成二氧化碳的质量随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是
A．图中时刻，容器内氧气的质量为
B．图中时刻，容器内碳元素的质量为
C．若，则该可燃物一定含有碳、氧元素
D．若，则该可燃物一定含有碳、氢、氧元素
变式3：在密闭容器内，甲、乙、丙、丁四种物质在一定条件下充分反应，反应前后各物质的质量如下表所示。下列说法错误的是
物质 甲 乙 丙 丁
反应前的质量/g 17 10 25 48
反应后的质量/g 18 10 33 X
A．乙可能是该反应的催化剂
B．丁为生成物
C．X的值为39
D．反应中生成的甲、丙的质量比为1：8
问题四 质量守恒定律的微观解释
【解题技巧】：
反应物的 分解成 ，原子又 成新的 。
在反应前后原子的 没变，原子的 没有增减，原子的 没有变化。
例：氨气能在氧气中燃烧，该反应的微观示意图如下，下列关于该反应的说法错误的是
A．甲与丁的分子个数比为 B．反应后分子总数增加
C．氮元素的化合价升高 D．属于置换反应
【答案】A
【详解】由微观示意图（删掉反应前后一个相同的微粒符号“”）可知，该反应的化学方程式为：
A、由化学方程式可知，甲与丁的分子数之比为3：2，A错误；
B、由化学方程式的化学计量数（）可知，反应后分子数增多，B正确；
C、中氮元素的化合价为-3，中氮元素的化合价为0，氮元素化合价升高，C正确；
D、该反应是一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应，是置换反应，D正确。
故选A。
变式1：乙醇是重要的有机溶剂，工业上用乙烯与水在一定条件下制取，该反应的微观示意图如下、下列说法正确的是
A．反应前后原子种类没有改变 B．反应前后分子数目没有改变
C．该反应中共涉及2种氧化物 D．甲中碳元素和氢元素的质量比是1：2
变式2：利用捕集的生产低碳、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
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
D．Ⅰ和Ⅱ中反应前后催化剂的质量均发生改变
变式3：炼铁炉中某反应的微观示意图(不同的球代表不同原子)如下所示。下列说法不正确的是
A．该反应属于化合反应
B．反应前后原子种类发生变化
C．反应前后元素种类不变
D．反应前后分子种类发生变化
06巩固分层练习——课后训练巩固，提升能力素养
【巩固基础】：
阅读下列材料，完成下面小题：
过氧化氢在二氧化锰催化下分解产生氧气，该原理可用于实验室制氧气。氧气化学性质活泼，能与许多物质反应，如铁丝在氧气中燃烧，火星四射，生成黑色固体。
1.下列关于过氧化氢的说法正确的是
A．过氧化氢分子中含有氧分子
B．过氧化氢分子中氢、氧原子个数比为
C．过氧化氢中氢、氧元素的质量比为
D．过氧化氢完全分解可生成氧气
2．实验室用的过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气，并进行铁丝燃烧实验。下列实验操作不规范的是
A．检查气密性 B．取用液体
C．收集氧气 D．铁丝燃烧
3．下列有关铁丝在氧气中燃烧反应的叙述不正确的是
A．放出热量
B．生成
C．反应前后固体质量相等
D．参加反应的铁与生成物中铁元素质量相等
4.合理利用植物(如罂粟)可治疗疾病。罂粟壳中含有吗啡(C17H19NO3)等生物碱，非法提取会制成毒品，对社会造成极大危害。下列说法不正确的是
A．吗啡由四种元素组成
B．一个吗啡分子中共含有40个原子
C．罂粟燃烧后只生成CO2和H2O
D．合理利用植物资源，服务人类社会
5．利用分解和合成探究水的组成的过程，对形成研究物质组成的思路与方法具有重要意义。下列说法不正确的是
A．图1中，管a、管b产生气体的体积比约为2：1
B．图2中，观察到干燥烧杯内出现水雾，可知水中一定含有氢元素
C．两个化学变化过程中，分子、原子种类均发生改变
D．本探究得出的结论是水由氢、氧元素组成
6.某纯净物在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，由此推断，该物质的组成中一定含有的元素是
A．碳、氢元素 B．碳、氧元素 C．氢、氧元素 D．碳、氢、氧元素
7.“三效催化转换器”可将汽车尾气中有毒气体处理为无毒气体，反应的微观示意图如下。下列说法正确的是
A．乙、丙的组成元素不同
B．甲中氮、氧元素质量比为7：16
C．乙发生还原反应
D．生成物两种分子的个数比为1：1
8.微粒观是化学学科的核心思想之一，是化学学习的基石。下列关于化学微粒观的认识中，不正确的是
A．能直接构成物质的微观粒子有分子、原子和离子
B．化学变化是反应物的原子重新组合转变为生成物的过程
C．化学反应前后原子种类不变、原子数目不变、原子质量不变
D．分子可以再分，原子不能再分
【能力提升】：
1.某种蛇孢菌素具有抗癌作用．下列关于这种蛇孢菌素的说法正确的是
A．由68个原子构成 B．氢元素质量分数最小
C．分子中含有2个氧分子 D．在空气中燃烧可能生成
2．甲醛是一种常见的室内空气污染物。利用羟基磷灰石的催化作用可将空气中的甲醛转化为无污染的物质，反应过程的微观示意图如下。下列说法正确的是
A．该反应属于置换反应 B．羟基磷灰石在反应前后质量和性质不变
C．反应前后元素的化合价均无变化 D．反应前后分子数目相等
3.我国是首次使用“零碳甲醇”(CH3OH)作燃料的国家，“零碳甲醇”指的是合成甲醇的CO2与甲醇燃烧产生的CO2的量相等，实现了CO2的净排放为零。合成甲醇常用分子筛膜作为催化剂。利用CO2和H2合成甲醇的微观过程(图1)及该反应在有或无分子筛膜时反应相同的时间，甲醇的产率随温度变化(图2)所示。下列说法正确的是
A．反应中分子、原子的种类均不变
B．参加反应的CO2和H2的分子个数比为1：4
C．有、无分子筛膜，甲醇的产率均随温度的升高而降低
D．分子筛膜能加快CO2和H2合成甲醇的速率
4.杭州第19届亚洲运动会，主火炬采用零碳甲醇作为燃料，下图为制备甲醇的微观过程。下列说法正确的是
A．该反应涉及三种氧化物
B．催化剂在化学反应前后质量和性质保持不变
C．反应前后原子的种类不变
D．参加反应的“”和“”分子个数比为4：1
5.微观角度解释宏观现象是认识物质性质、变化的重要方法。下列事实的微观解释，合理的是
A．氧化汞加热生成汞和氧气：原子的种类发生改变
B．空气湿度增大：单位体积空气中水分子数目增多
C．水结成冰：水分子由运动变成静止
D．热水能使压瘪的乒乓球复原：加热时乒乓球内的气体分子体积变大
6.分析推理是化学学习中常用的思维方法。下列分析推理中正确的是
A．氧化物中含有氧元素，含有氧元素的化合物一定是氧化物
B．化学反应一定伴随着能量的变化，则有能量变化的过程一定发生了化学反应
C．某物质在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，则该物质一定含有碳元素和氢元素
D．催化剂的质量在化学反应前后不变，则在化学反应前后质量不变的物质一定是催化剂
7.工业上常用氮气和氢气合成氨气(NH3)，一定条件下，在密闭容器中加入反应物和催化剂进行该反应，反应前后各物质的质量如图所示。下列说法正确的是
A．a=98，b=5
B．反应前后元素的化合价均无变化
C．该反应的基本反应类型为分解反应
D．参加反应的氮气分子和生成的氨气分子个数比为1：1
8.在一定条件下，甲、乙、丙、丁四种物质在一个密闭容器中充分反应，测得反应前后各物质的质量如下表所示。下列说法正确的是 。
物质 甲 乙 丙 丁
反应前质量/g 1 20 15 2
反应后质量/g m 29 0 8
A．m的值为0 B．甲一定是该反应的催化剂
C．该反应是分解反应 D．反应中乙、丁的质量变化之比是 (填最简整数比)
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