5.1 化学反应中的质量守恒-2021-2022学鲁教版九年级化学上册同步讲解及练习（含解析）

化学反应中的质量守恒
知识集结
知识元
质量守恒定律的实验探究
知识讲解
1.提出问题：反应前后物质的总质量是否发生改变？
2.作出猜想
（1）反应后生成物的总质量???大于
?反应前反应物的总质量；
（2）反应后生成物的总质量????等于
???反应前反应物的总质量；
（3）反应后生成物的总质量?????小于
???反应前反应物的总质量。
3.设计实验
方案一：白磷燃烧前后质量的测定
【实验现象】①白磷燃烧，产生大量??白烟
?，放出大量的???热
???。
②玻璃管上的气球先?膨胀
??后
???收缩
?。
③天平??保持平衡
?。
【表达式】磷＋氧气???五氧化二磷
?
方案二：用天平先称量铁钉和硫酸铜溶液的质量，再称量二者反应后的质量
?
【实验用品】天平、烧杯、铁钉、硫酸铜溶液
【实验步骤】
①取100mL的烧杯，加入30mL稀硫酸铜溶液；
②将几根铁钉用砂纸打磨干净
③将盛有硫酸铜溶液的烧杯和铁钉一起放在托盘天平上称量；
?④将铁钉放入硫酸铜溶液中，待硫酸铜和铁钉完全反应后，再将烧杯放在托盘天平上称量。
【实验现象】
①铁钉表面覆盖一层??红
色物质，溶液由?蓝
?色变为?浅绿
色
②天平???保持平衡
?
【表达式】铁
?＋硫酸铜
铜
＋硫酸亚铁
方案三：先称量氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液的质量，再称量二者反应后的质量
?
【实验用品】天平、烧杯、氢氧化钠溶液、硫酸铜溶液
【实验步骤】
①分别取少量氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液于2支试管中；
②将上述2支试管一起放于烧杯中并放在托盘天平上称量；
③将氢氧化钠溶液倒入硫酸铜溶液中，充分反应后，再将2支试管放于烧杯中一起称量。
③将盛有硫酸铜溶液的烧杯和铁钉一起放在托盘天平上称量；
④将铁钉放入硫酸铜溶液中，待硫酸铜和铁钉完全反应后，再将烧杯放在托盘天平上称量，质量为m2。
【实验现象】
①产生??蓝色沉淀
?????②两次称量，天平??读数相同
???。
设计实验时注意：
①设计实验来验证质量守恒定律一般选用的反应最好是没有气体参加的或没有气体生成的反应，如果要选用的话，则需将这些反应在密闭的容器中进行；
②气球的作用：维持气压平衡：防止红磷燃烧时产生的大量热，使瓶内空气受热膨胀，
瓶内压强过大，把瓶塞冲开。
4.得出结论
反应前各反应物质量总和?????等于
????反应后各生成物质量总和。
?
5.讨论：对于有气体生成的反应，能不能用于质量守恒的探究呢？如果不能，说明理由；如果能，该如何改进呢？
【答案】可以，需要保持密封，用气球即可
?
例题精讲
质量守恒定律的实验探究
例1.下实列验能够直接用于验证质量守恒定律的是
（
??）
??
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】B
【解析】
题干解析:A.参与反应的氧气来源于空气，无法测量，反应前镁条的质量小于反映后产生氧化镁的质量；
B.铁置换出硫酸铜中的铜，属于下册内容，可让学生在此掌握现象，对原理不做讲解；反应物和产物都是固体或液体，且在密封系统中，故反应前后总质量守恒，可用于验证实验；
C.氧气的制取实验，装置未封闭产生氧气逸出，反应前后质量不相等，故不可；
D.产生二氧化碳气体，属于下册内容，可让学生在此掌握现象，对原理不做讲解；
?
例2.为了研究质量守恒定律，设计了右图“白磷燃烧前后质量测定”的实验，请分析有关问题：
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
??
（1）装置：锥形瓶的底部铺有一层细沙，其作用是???????????
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??。
（2）白磷燃烧：白磷燃烧过程中看到的现象是????????????????
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??。
（3）燃烧后称量：发现托盘天平指针偏向右边，造成的原因可能是???????????????
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?（只写一条）。
（4）反思：白磷燃烧????????????????（填“遵守”或“不遵守”）质量守恒定律，
理由是?????????????????????????????????????????????????????????????????。
?
【答案】
防止锥形瓶底受热不均炸裂；
放热，产生大量白烟，生成白色固体；气球膨胀，然后缩小
装置漏气，部分五氧化二磷扩散到外部；锥形瓶未冷却；
遵循
【解析】
题干解析:
质量守恒定律的概念
知识讲解
我们已经通过实验得知在化学变化前后，参与反应的物质总质量不变，可以具体描述为：
1.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?各物质的质量总和
。这个规律叫做质量守恒定律。一切?化学
变化都遵循质量守恒定律。
关键点：
适用范围：化学变化中（化学变化和物理变化的本质区别：是否有新物质的生成），所以冰变为水，是物理变化，不能用质量守恒定律解释；
研究对象：
①包括参与反应的所有反应物和产物，包括气体和沉淀，不可遗漏；
②反应物必须是参与反应的部分，不包括剩余反应物和催化剂；
如分解过氧化氢制氧气，你还能写出文字表达式吗？?过氧化氢-----水+氧气
在这个化学反应中，反应物是?过氧化氢?，产物是??水和氧气
，二氧化锰是?催化剂
，所以有?过氧化氢
?的质量=???水
?的质量+???氧气
?的质量（氧气的质量不可遗忘）
注意：二氧化锰是催化剂，不参与反应，故研究质量守恒定律时不包括它；在分解高锰酸钾制备氧气中，二氧化锰是生成物，需要计算。
质量守恒：
①反应前后质量相等，体积，密度等皆不确定；
②强调反应前后总质量相等，即所有参与反应的反应物之和和所有产物之和相等；
例题精讲
质量守恒定律的内容
例1.下图表示三种物质在密闭容器中反应前后质量比例的变化，下列说法正确的是
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
A．该反应中CaO起催化作用
B．该反应中CO2是生成物
C．该反应是复分解反应?
D．该反应是化合反应
【答案】D
【解析】
题干解析:A.由氧化钙在反应前后质量比例的变化，反应后氧化钙的质量分数减少，氧化钙应为反应物，故选项说法错误．
B.由二氧化碳钙在反应前后质量比例的变化，反应后二氧化碳的质量分数减少，二氧化碳应为反应物，故选项说法错误．
C.由碳酸钙在反应前后质量比例的变化，反应后碳酸钙的质量分数增大，碳酸钙应为生成物，该反应的反应物是二氧化碳和氧化钙，生成物是碳酸钙，该反应符合“多变一”的特征，属于化合反应，故选项说法错误．
D.由C选项的分析，该反应是化合反应，故选项说法正确
?
例2.在一密闭容器内加入甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下发生化学反应，反应前后各物质的质量变化如图．下列说法中不正确的是（　　）
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
A．A该反应为分解反应
B．丙可能为该反应的催化剂
C．参加反应的乙、丁质量比为3：2
D．丁相对分子质量是甲的2倍
【答案】D
【解析】
题干解析:根据质量守恒定律，反应后丙的质量为：4g+10g+3g+4g﹣（6g+4g+8g）=3g，故乙为反应物，甲、丁为生成物，丙可能为催化剂，该反应为分解反应
A、该反应为分解反应，故错误；
B、丙可能为催化剂，故正确；
C、参加反应的乙、丁质量比为：（10g﹣4g）：（8g﹣4g）=3：2，故正确；
D、生成甲、丁的质量比为：（6g﹣4g）：（8g﹣4g）=1：2，由于未知反应的化学方程式中的化学计量数，故无法确定甲、丁的相对分子质量比，故选项说法错误；
?
质量守恒定律的应用
知识讲解
暂无
例题精讲
质量守恒定律的应用
例1.下列图像能较好反映加热高锰酸钾时剩余固体的质量与反应时间的关系的是（
??）
?
?
?
??
A．A
B．B
C．C
D．D
【答案】C
【解析】
题干解析:1.此题有两种解法：
化学方程式配平后计算生成氧气减少的量，相减得剩余固体的质量，判断与反应物高锰酸钾的质量关系（但在下节课程中）；
首先判断产生气体，固体质量必然减少，排除A;
然后学生理解为高锰酸钾中部分氧元素转化为氧气，其他所有元素和剩余氧元素全部转化为其他固体（锰酸钾和二氧化锰），则反应后必然有固体剩余，排除B;
并由上步大致估算出氧气所占质量分数较小，即固体的减少量较少，剩余较多，D最佳。
?
例2..四种物质在一定的条件下充分混合反应，测得反应前后各物质的质量分数如图所示．则有关说法中不正确的（　　）
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
A．丁一定是化合物
B．乙可能是这个反应的催化剂
C．生成的甲、丙两物质的质量比为8:
1
D．参加反应的丁的质量一定等于生成甲和丙的质量之和
【答案】C
【解析】
题干解析:此类题必须先学习读图和整理条件：分析可知，
甲增加19％-17％=2％----生成物；
乙不变----无关物质或催化剂（不可确认为催化剂），B正确；
丙增加41％-25％=16％----生成物；
丁减少48％-30％=18％----反应物。
一个反应物，两个生成物，易知该反应为分解反应，且丁必然是催化剂，A正确；
生成的甲、丙两物质的质量比为2％：16％=1:
8（对于同一反应，物质的质量之比等于物质的质量分数之比），C错；
D反应物的质量等于生成物的总质量，正确。
?
当堂练习
单选题
练习1.
（2019春?海安市校级月考）一定质量的某有机物完全烧生成2.2gCO2和0.9gH2O；另取9.2g该有机物在O2中完全燃烧，消耗3.2gO2．则下列有关说法正确的是（　）
A．有机物的化学式为：C2H2O2
B．有机物中碳的质量分数为41.4%
C．有机物中H、C、O的质量比为1：6：16
D．完全燃烧的方程式中有机物与氧气的化学计量数之比为1：2
【答案】C
【解析】
题干解析:
一定质量的某有机物完全烧生成2.2gCO2和0.9gH2O，所以反应物的总质量为3.1g；9.2g该有机物在O2中完全燃烧，消耗3.2gO2，生成物的质量总和为12.4g，所以生成二氧化碳的质量是8.8g，水的质量为3.6g，二氧化碳中碳元素的质量为：8.8g×=2.4g，氧元素的质量为6.4g，水中氢元素的质量为：3.6g×=0.4g，氧元素的质量为3.2g，所以有机物中碳元素质量为2.4g，氢元素质量为0.4g，氧元素质量为：6.4g，碳、氢、氧原子个数比是：：：=1：2：2，
A、有机物的化学式为：CH2O2，故A错误；
B、有机物中碳的质量分数为×100%=26.1%，故B错误；
C、有机物中H、C、O的质量比为1：6：16，故C正确；
D、完全燃烧的方程式中有机物与氧气的化学计量数之比为：=2：1，故D错误。
练习2.
（2019?松原模拟）将2.4g镁在空气中燃烧，反应后固体的质量（　）
A．等于2.4g
B．大于2.4g
C．小于2.4g
D．无法确定
【答案】B
【解析】
题干解析:
镁在空气燃烧，与氧气反应生成氧化镁，由质量守恒定律，参加反应的镁与氧气的质量之和等于生成氧化镁的质量，将2.4g镁在空气中燃烧，反应后固体的质量大于2.4g。
练习3.
（2019春?洪山区校级月考）为探究气体X的组成，某兴趣小组进行如下实验：称取2.40g氧化铜，在加热条件下，与足量气体X反应生成铜、水和氮气。经测定，生成物中含0.54g水和0.28g氮气。关于该实验有下列说法
①X一定含氮、氢两种元素；?
?
?
②X中一定含氮、氢、氧三种元素?
?
③X中一定不含铜元素；
④参加反应的X质量为0.82g；?
?
?
⑤X中氮、氢元素质量比为14：3；?
?⑥参加反应的X和反应生成的氺的质量比为17：27；
以上说法正确的是（?
　）
A．①③⑤⑥
B．①③④⑥
C．②③⑤⑥
D．②③④⑤
【答案】A
【解析】
题干解析:
氧化铜中氧元素的质量=2.40g××100%=0.48g，铜元素的质量为：2.4g-0.48g=1.92g，0.54g水中氧元素的质量=0.54g××100%=0.48g，氢元素的质量为：0.54g-0.48g=0.06g，
①化学反应前后元素的种类和质量不变，可知氧化铜中氧元素的质量=2.40g××100%=0.48g，0.54g水中氧元素的质量=0.54g××100%=0.48g，因此气体X中一定含有氮和氢元素，一定不含有氧元素，故正确；
②X中一定含氮、氢、氧三种元素，故错误；
③X中一定不含铜元素，故正确；
④参加反应的X质量为0.06g+0.28g=0.34g，故错误；
⑤X中氮、氢元素质量比为0.28g：0.06g=14：3，故正确；
⑥参加反应的X和反应生成的水的质量比为0.34g：0.54g=17：27，故正确。
练习4.
（2019?沙坪坝区校级模拟）下列图象不能正确反映其描述的是（　）
A．加热高锰酸钾固体
B．在密闭容器中点燃碳
C．等质量的镁和氧气充分反应
D．发生的反应为2KNO32KNO2+O2↑
【答案】C
【解析】
题干解析:
A、加热高锰酸钾固体，生成氧气，故固体质量会减少，完全反应后固体质量不再改变，正确；
B、在密闭容器中点燃碳，则碳元素的质量不变，正确；
C、等质量的镁和氧气充分反应，则消耗的镁的质量大于氧气，错误；
D、2KNO32KNO2+O2↑
202
170
32
正确；
练习5.
（2019春?济南期末）下列叙述与质量守恒定律不相符的是（　）
A．铁在氧气中燃烧后，生成物的质量大于铁的质量
B．1g氢气和lg氧气化合后生成了2g水
C．参加化学反应的反应物的总质量等于生成物的总质量
D．过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解后剩余物质的质量减少了
【答案】B
【解析】
题干解析:
A、质量守恒定律的内容为参加化学反应的反应物的质量总和等于生成物的质量总和，参加反应的铁的质量与参加反应的氧气的质量之和等于生成物四氧化三铁的质量，所以生成物的质量大于铁的质量，故说法正确。
B、1克氢气在1克氧气中点燃后不能生成2克的水，根据化学反应方程式可知，在此反应中，氧气有剩余。而参与反应的氧气的质量+氢气的质量=生成水的质量，故说法错误；
C、质量守恒定律的内容为参加化学反应的反应物的质量总和等于生成物的质量总和，故说法正确；
D、过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成的氧气扩散到空气中，因此反应后剩余物质的质量减少，故说法正确。
练习6.
（2019春?嵊州市期末）一定条件下，在密闭容器中发生某反应，反应前容器内各物质的质量如图1，反应后容器内各物质的质量如图2．下列说法正确的是（　）
A．x的值为22
B．参加反应的W和O2的质量比为2：9
C．W由碳、氢、氧三种元素组成
D．W中碳元素的质量分数为75%
【答案】D
【解析】
题干解析:
A、化学反应前后物质的质量总和不变，故x+22+4=36+8+4+2，x=24，错误；
B、参加反应的W的质量为8g，O2的质量为36g-4g=32g，质量比为8g：32g=1：4，不是2：9，错误；
C、生成的二氧化碳的质量为24-2=22，其中碳元素的质量为：22×=6g，
生成的水的质量为：22-4=18，其中氢元素的质量为：18g×=2g，
故W中只含有碳元素和氢元素，不含氧元素，错误；
D、W中碳元素的质量分数为=75%，正确；