培优学案：5.1 化学反应中的质量守恒

第五单元 定量研究化学反应
第一节 化学反应中的质量守恒
学科素养构建
必备知识
关键能力
素养提升
1.质量守恒定律
2.设计实验，验证质量守恒定律
3.化学方程式的含义
1.理解质量守恒定律，能用粒子的观点解释质量守恒定律。
2.设计简单实验，对质量守恒定律进行试验和探究。
3.理解化学方程式的含义。
1.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。
2.能够运用所学知识解决实际问题。
教材全面解读
知识点1、质量守恒定律（重点）
1.探究化学反应前后物质的质量关系
⑴实验一：大理石与稀盐酸反应前后质量的变化
装置：
操作步骤：
（1）将稀盐酸倒入锥形瓶中，将大理石放入气球中，然后将气球套在锥形瓶上
（2）称量锥形瓶及锥形瓶内物质的总质量
（3）将气球内的大理石倒入锥形瓶（气球仍套在锥形瓶上),使二者反应,观察实验现象
（4）称量反应后烧杯及烧杯内物质的总质量
实验现象：
⑴有气泡产生、气球胀大
⑵反应前后物质的总质量相等
（2）实验二：铁钉与硫酸铜溶液反应前后质量的测定
实验目的
探究铁钉与硫酸铜溶液反应前后质量关系。
实验装置
实验步骤
①在锥形瓶中加入适量的硫酸铜溶液，塞好橡胶塞。将几根铁钉用砂纸打磨干净，将盛有硫酸铜溶液的锥形瓶和铁钉一起放大托盘天平上称量。记录质量为m1
②将铁钉浸到硫酸铜溶液中，观察现象。反应一段时间后，将盛有铁钉和硫酸铜溶液的锥形瓶放到托盘天平上称量，记录所称质量为m
实验现象
铁钉表面有红色物质析出，溶液有蓝色变为浅绿色；反应后物质的总质量m2=反应前物质的总质量m1 ，天平保持平衡。
实验结论
反应前物质的总质量=反应后各物质的质量总和。
发生反应的文字表示式为：
铁 + 硫酸铜 硫酸亚铁 + 铜
（Fe） （CuSO4） （FeSO4） （Cu）
注意事项
①实验前应将铁钉打磨至光亮；
②将铁钉放入硫酸铜溶液中时，避免液体溅出；
⑶实验三：红磷燃烧前后质量的测定
实验目的
探究红磷燃烧反应前后的质量关系。
实验装置
实验步骤
①在底部铺有细沙的锥形瓶中，放入一小堆干燥的红磷。在锥形瓶口的橡胶塞上安装一根玻璃管，在其上端系一个小气球，并使玻璃管下端能与红磷接触。将锥形瓶和玻璃放在托盘天平上用砝码平衡，记录所称的质量m1。
②取下锥形瓶，将橡胶塞上的玻璃管放到酒精灯火焰上灼烧至红热后，迅速用胶塞将锥形瓶塞紧，引燃红磷。待冷却后，重新放到天平上称量，记录所称质量为m2。
实验现象
红磷燃烧，产生大量白烟，放出大量的热；玻璃管上的气球会先变大，后变小；反应后的总质量m2=反应前的总质量m1
实验结论
反应前物质的总质量=反应后各物质的质量总和。
发生反应的文字表示式为：
红磷+氧气五氧化二磷
（P） (O2) (P2O5)
注意事项
①在锥形瓶底部铺上一层细沙，防止红磷燃烧放热使锥形瓶炸裂。
②在锥形瓶口的橡胶塞上装一根玻璃管，并在其上系一个小气球，目的是防止红磷燃烧放出大量的热使瓶内气体迅速膨胀，导致瓶内气压大于瓶外大气压而冲开胶塞。
③要冷却后进行称量，防止气体受热，体积变大，此时会因为受到浮力而使结果不准确。
④实验成功的关键是实验过程中装置气密性良好。
【教材栏目解析：课本100页活动天地】
见原书163页
2.质量守恒定律
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。
【核心笔记——易错点津】对质量守恒定律内容的理解：
①明确适用范围：质量守恒定律只适用于化学变化，而不适用于物理变化
②强调质量守恒：质量守恒定律强调的是质量守恒，而不是其他物理量(如体积)守恒。实际上对于反应物和生成物均为气体的化学反应来说，反应前后气体的质量总和相等，但体积总和不一定相等。
③解释“参加反应”：质量守恒定律中的“参加反应”，是指真正参与反应的那一部分物质质量如反应物没有全部参加，则剩余部分不能计算在内
④记住“质量总和”：根据质量守恒定律计算时，不能漏掉任何一种反应物或生成物的质量，否则就会出现“表面不守恒”的现象。
3. 验证质量守恒定律
实验方案
盐酸与碳酸钠反应前后质量的测定
镁条燃烧反应前后质量的测定
实验装置
实验步骤
①把盛有盐酸的小试管小心放入装有碳酸钠粉末的小烧杯中；
②将小烧杯放在托盘天平上，用砝码平衡；
③取下小烧杯将其倾斜，小试管中的盐酸进入小烧杯中观察现象
①取一根用砂纸打磨干净的长镁条和一个石棉网，将它们一起放在托盘天平上称量，记录所称量的质量；
②在石棉网上方将镁条点燃观察现象
③将镁条燃烧后的产物与石棉网一起放在托盘天平上称量比较反应前后的质量
实验现象
产生大量的气泡，天平不平衡，指针偏向右盘
镁条燃烧，发出耀眼的白光，生成白色固体，放出热量，天平不平衡
反应的文字表达式
碳酸钠+盐酸→氯化钠+水+二氧化碳
镁+氧气氧化镁
实验剖析
生成的二氧化碳气体逸散到空气中，导致反应后体系的总质量比反应前小
镁条燃烧时消耗空气中的氧气，并产生大量的白烟，导致天平不平衡
【教材栏目解析：课本103页交流共享】
见原书165页
4.质量守恒的原因分析（电解水的反应为例）

（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）的分子破裂成原子，原子重新组合而成其他物质（生成物）的过程。
氢气在氧气中燃烧生成水的反应中，氢气分子和氧气分子分别破裂成氢原子和氧原子，然后氢原子和氧原子重新组合成水分子。
（2）微观角度：分子的种类、数目均发生了变化，而原子本身没有发生任何改变，即原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有变化。
（3）宏观角度：化学反应前后，元素的种类没有改变，元素的质量也没有改变，各物质的质量总和必然相等。
5、质量守恒定律的应用
⑴化学反应中的“变”和“不变”
(2) 质量守恒定律的应用
①解释化学反应的本质和化学反应前后物质的质量变化。?②确定反应物或生成物的质量时，要遵循参加反应的各种物质的质量总量等于生成的各种物质的质量总和。③确定物质的元素组成，在化学反应前后，元素的种类不发生改变。④确定反应物或生成物的化学式。
⑤确定某物质的相对分子质量(或相对原子质量)。?⑥确定化学反应的类型，根据质量守恒定律判断反应物、生成物的种类和质量，进而判断反应类型。
【拓展】使用天平时除应按照天平的使用方法操作外，在化学实验中还应特别注意：
①称量干燥的固体药品前，应在天平的左右两盘上各放一张干净的大小相同的纸片，然后把药品放在纸上称量。
②易潮解或有腐蚀性的药品，必须放在玻璃器皿（如小烧杯、表面皿）里称量。
【疑难】微观理解质量守恒：
物质都是由微观粒子构成的。而在化学变化中，原子是最小的粒子，是不可再分的。所以化学变化过程实际就是分子破裂为原子，原子重新组合的过程。
在化学变化过程中，原子种类、数目、大小不发生改变，则：
原子种类不变→元素种类不变
原子数目不变 元素质
原子质量不变 量不变
元素种类不变 物质总质
元素质量不变 量不变
【方法】质量守恒定律的实验探究方法：
（1）药品的选择：若在敞口容器中进行，需要选择化学反应现象明显且没有气体生成的药品进行实验。通过对比实验得出结论。
（2）实验要求：用于验证质量守恒定律的实验，如果有气体参加或有气体生成，则必须在密闭容器中进行。
（3）实验现象分析：
①化学反应现象：通过观察化学反应现象确认肯定发生了反应；②天平平衡状况：通过观察天平是否平衡，说明化学反应前后的质量变化情况；
③对现象的反思：如果反应后天平不平衡，分析现象并对现象进行解释。如反应中是否有气体逸散，外界物质是否参加反应以及用气球收集气体是否受浮力影响的因素等。
【拓展】碳酸钠与盐酸反应的实验装置改进：
由于碳酸钠与盐酸反应会产生二氧化碳，在敞口的装置中会逸散到空气中，无法称量质量。本装置在密闭空间中进行，可以防止产生的二氧化碳逸散（装置中的氢氧化钠溶液能够吸收产生的二氧化碳，防止因产生二氧化碳使装置内气压增大，导致瓶塞冲出）。
【注意】
【拓展】质量守恒定律的“五个不变”，“两个一定变”“两个可能变”：
【易错】水变油是违背质量守恒定律的,化学反应前后,元素种类不变,水中含有H、O元素,油中有C、H、O元素,该想法是无法实现的。
考查角度1：质量守恒定律的理解
例1：（2018?濮阳月考）下列对质量守恒定律的理解错误的是 （ ）
A. 质量守恒定律只适用于化学反应，不适用于物理变化
B．质量守恒定律研究的内容仅是指“质量”，不能推广到其它物理量
C．催化剂可以改变其它物质的化学反应速率，有催化剂参加的反应也遵守质量守恒定律
D．蜡烛燃烧后质量减轻，不符合质量守恒定律
【命题立意】本题主要考查对质量守恒定律内容的理解。
【解析】质量守恒定律只适用于化学反应，对于物理变化不能用质量守恒定律解释；化学反应前后其他量如体积不一定守恒；任何化学反应都遵循质量守恒定律，有催化剂参加的反应也遵守质量守恒定律，所以只有D的说法不正确。
【答案】D
【迁移训练】
1、（2018·阜新中考）化学是在分子、原子的层次上研究物质的性质、组成、结构与变化规律的科学。下图是某化学反应的微观示意图，下列说法正确的是（ ）
A．前后分子的个数不变
B．生成物有三种
C． 反应前后汞原子和氧原子的个数不变
D． 是保持氧气化学性质的最小粒子
考查角度2：质量守恒定律的探究实验
例2：（2018?新乡月考）某同学以“稀盐酸与碳酸钙反应”为研究对象证明“质量守恒定律”，设计的实验装置如图甲所示。
（1）实验步骤如下：
①按如图方式放好仪器，使天平平衡，记录称量数据。
②将碳酸钙粉末全部倒入锥形瓶中，观察到锥形瓶中产生大量气泡。
③当反应结束时，气球已经完全鼓起，小明发现天平的指针已经向右偏了，小明又重新做了一遍实验，天平依然向右偏。你认为出现该实验现象的合理解释最应该是下列各项中的____（填序号）。
A．该反应前后原子的种类，数目变少
B．该反应生成物的总质量小于反应物的总质量
C．空气的浮力作用干扰了实验结果
D．生成气体的反应不遵守质量守恒定律
（2）小华同学用图乙所示装置进行实验，反应前称得左盘内装置及物质总重量为_____，然后注入硫酸铜溶液，观察到锥形瓶内有蓝色沉淀生成，充分反应后，能证明质量守恒定律的现象是_________。
【命题立意】通过实验探究、实验对比的方法验证质量守恒定律。
【解析】（1）化学反应前后原子的种类、数目不变；化学反应生成物的总质量等于反应物的总质量；空气的浮力作用干扰了实验结果；生成气体的反应也遵守质量守恒定律。（2）反应前称得左盘内装置及物质总重量为：50g+20g+3.2g=73.2g；然后注入硫酸铜溶液，硫酸铜和氢氧化钠反应生成氢氧化铜蓝色沉淀和硫酸钠，锥形瓶内的现象为产生蓝色沉淀，充分反应后，能证明质量守恒定律的现象是天平仍然平衡。
【答案】（1）C （2）73.2g 天平仍然平衡
【迁移训练】
2、（2018?宁德月考）某同学设计了如图三个实验装置探究质量守恒定律回答问题：
（1）A实验能不能验证质量守恒定律______（填“能”或“不能”）。
（2）B 实验不能验证质量守恒定律的原因是__________。
（3）C实验中的现象是①_______②___________。
考查角度3：质量守恒定律的应用
例3：（2018·苏州）一定质量的某有机化合物完全燃烧，生成2.2gCO2和1.8gH2O，另取3.2g该有机化合物在O2中完全燃烧，消耗4.8gO2，该有机化合物的化学式可能是（ ）
A． C2H4 B． CH4O C． CH4 D． C2H4O
【命题立意】本题主要考查利用质量守恒定律推断物质的化学式。
【解析】由质量守恒定律可知，3.2g该有机化合物在O2中完全燃烧，消耗4.8gO2，同时生成4.4gCO2和3.6gH2O，该有机物中含碳元素的质量为：4.4g××100%=1.2g；含氢元素的质量为：3.6g××100%=0.4g；则其中含氧元素的质量为：3.2g-1.2g-0.4g=1.6g。则该有机物中，碳、氢、氧的原子个数比为： =1：4：1，所以化学式为CH4O。
【答案】B
【迁移训练】
3、（2018·百色中考）NH4ClO4（高氯酸铵）可用作火箭推进剂，当它发生分解反应时，不可能生成的物质是（ ）
A． CO2 B． Cl2
C． O2 D． N2
4、化学上常用燃烧法测定某些物质的组成，现取3.2g某物质在足量的氧气中充分燃烧，生成4.4gCO2和3.6gH2O，则该物质中（ ）
A.一定还有C、H两种元素，可能含有O元素
B.一定含有C、H、O三种元素
C.一定含有C、O两种元素，可能还有H元素
D.只含C、H两种元素，不含O元素
考查角度4：质量守恒定律的相关计算
例4：（2018?兰州中考）在某密闭容器中，加入一定质量的甲、乙、丙、丁四种物质，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
5.2
2.3
2.0
1.3
反应后的质量/g
2.0
1.5
2.0
X
A．丙一定是催化剂
B．X 的值是5.3
C．参加反应的甲、乙质量比为4：3
D．丁可能是单质
【命题立意】通过创设问题情境或图表信息等，考查质量守恒定律的应用。
【解析】丙的质量不变，可能作该反应的催化剂，也可能没有参加反应；X的数值为1.3g+4g=5.3g；参加反应的甲、乙质量比为3.2g：0.8g=4：1；该反应的反应物为甲和乙，生成物是丁，符合“多变一”的特征，属于化合反应，丁是化合反应的生成物，不可能是单质。
【答案】B
【解法指导】运用质量守恒定律解答表格数据题
（1）未知数的确定：根据质量守恒定律，反应前各物质的质量总和=反应后各物质的质量总和。
（2）确定反应物和生成物：反应后和反应前相比，“越来越多的是生成物，越来越少的是反应物，质量不变的可能是催化剂”。
【迁移训练】
5.（2018?衡阳中考） 甲、乙、丙、丁种种物质在反应前后的质量关系如图所示，下列有关说法错误的是 （ ）
A．参加反应的甲和乙质量比为2：7
B．丙可能是该反应的催化剂
C．丁一定是化合物
D．x的值是7
典型考题精析
考点分析
1.对质量守恒定律的微观理解及应用，运用质量守恒定律解释生活中的现象、推断物质的化学组成或化学式，运用分子、原子的观点解释质量守恒定律等。如2018年山东省青岛市中考第25题。常见的题型为填空题、选择题等。
2.质量守恒定律的简单计算，包括反应物或生成物的质量等，如2018年湖北黄冈中考第22题。常见题型选择、填空等
3.质量守恒定律的验证，常结合教材中的探究实验及实验装置图进行考查。如2018浙江省台州市中考第35题。常见题型为探究实验等。
4.化学方程式的意义和读法在中考中也会有所考查。如2018年湖南怀化中考第17题。常见题型：选择题。
考题精析
考点1.质量守恒定律的理解及应用
例1. （2018山东省青岛市）随着科学的发展，新能源的开发不断取得突破。清华大学研究人员成功研制出一种纳米纤维催化剂，可将二氧化碳转化成液体燃料甲醇，其微观示意图如下图（图中的微粒恰 好完全反应）所示。请根据微观示意图回答以下问题。
（1）丁的化学式为 ，该反应的化学方程式为 。
（2）下列说法正确的是 （填写字母序号）。
A．反应前后原子数目发生改变
B．该反应属于复分解反应
C．甲是单质，乙、丙、丁均为化合物
D．该反应体现了无机物在一定条件下可以转化为有机物
[从教材到中考]（教材第101页最上面的微观图）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。在化学反应中，反应前后原子的种类没有变化，数目没有增减，原子的质量也没有发生改变。
【解析】此题主要考查的是微观模型图的含义。根据化学反应前后原子种类和数目不变确定丁的化学式，写出反应的化学方程式加以判断即可。
（1）根据化学反应前后原子种类和数目不变可知丁的化学式为H2O；氢气和二氧化碳在催化剂的催化作用下生成甲醇和水，根据微粒模型图可直接写出反应的化学方程式为：3H2+CO2 CH3OH+H2O；
（2）A．化学反应前后原子数目没有发生改变，故错误；
B．该反应是一种单质和一种化合物起反应，生成两种化合物，不属于复分解反应，故错误；
C．甲是氢气，属于单质，乙是二氧化碳、丙是甲醇、丁是水均为化合物，故正确；
D．二氧化碳属于无机物，甲醇属于有机物，该反应体现了无机物可以转化为有机物，故正确。
故选：CD。
【答案】（1）H2O；3H2+CO2 CH3OH+H2O；（2）CD。
考点2.质量守恒定律的简单计算
例2.（2018湖北省黄冈市）一定条件下，甲、乙混合后发生化学反应，测得反应前后各物质的质量变化如下表所示。下列说法中，不正确的是（ ）
物质
甲
乙
丙
丁
反应前的质量/g
50
0.5
0
0
反应后的质量/g
23
X
24
3
A.x的值等于0.5 B.甲一定是化合物
C.丙和丁的质量变化比为8:1 D.该反应是化合反应
[从教材到中考]（教材第102页，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。这个规律叫做质量守恒定律
【解析】本题主要考查质量守恒定律及其应用；根据质量守恒定律可知x＝50+0.5-23-24-3=0.5，故A正确；根据题中反应前后的质量可知，甲物质的质量减少，丙、丁的质量增多，乙的质量没变化，由一种物质生成两种或两种以上的新物质的反应叫分解反应，所以此反应为分解反应，所以甲一定含有丙和丁的元素，由两种或两种以上元素组成的纯净物称为化合物，则甲一定是化合物，故B正确，D错误；丙和丁的质量变化比为24:3＝8:1，故C正确。
【答案】D
考点3.质量守恒定律的验证
例3. （2018·赤峰中考）质量守恒定律的发现，对化学的发展作出了重要贡献。
（1）通过分别称量下列两组试剂在密闭容器内混合前后的总质量，能验证质量守恒定律的是________（填标号）。
a．大理石和稀盐酸 b．NaOH溶液和Na2SO4溶液
（2）在足量氧气中点燃镁条的实验过程中，固体质量变化如图一。
①固体质量在t1前没有发生变化的原因是_________。
②该反应的化学方程式为_________；
③参加反应的氧气质量为_________g。
（3）在一定条件下，A和B反应生成C，微观示意图如图二。回答下列问题：
①一个A分子由__个原子构成；
②C分子中元素的质量比N:O＝_________；
③该反应的化学基本反应类型为_________；
④上述反应中一定发生改变的是_________（填标号）。
a．元素种类 b．原子种类 c．分子种类
[从教材到中考]（教材第101页“质量守恒定律的探究”实验)在验证质量守恒定律时，对于有气体参加或生成的反应，需要在密闭容器内进行。
【解析】（1）a中大理石和稀盐酸能反应生成氯化钙、水和二氧化碳，可以用来验证，b中氢氧化钠和硫酸钠不会发生化学反应，不能用来验证质量守恒定律；（2）固体质量在t1前没有发生变化的原因是刚开始温度较低，还没有达到可使镁条燃烧的温度；发生的反应是镁和氧气在点燃的条件下反应生成氧化镁，反应的化学方程式是2Mg＋O22MgO；参加反应的氧气的质量，即固体增加的质量，为1.6g；（3）根据微观示意图可知一个A分子由2个原子构成；C分子中元素的质量比N:O＝14：32=7：16；该反应是两种物质反应生成一种物质，属于化合反应；上述反应中一定发生改变的是分子的种类，而元素的种类，原子的种类一定不变。
【答案】（1）a；（2）温度较低，还没有达到可使镁条燃烧的温度；2Mg＋O22MgO；1.6 （3）2； 7:16； 化合反应； c
综合应用创新题
1.下列观点符合质量守恒定律的是　　
A. 湿衣服晾干，质量变轻了B. 一定条件下，和生成，反应前后分子总数不变C. 完全燃烧生成D. 加热50g高锰酸钾充分反应后，剩余固体的质量小于高锰酸钾的质量
2. a克木炭在b克氧气中完全燃烧，生成二氧化碳的质量是（　　）
A．大于（a+b）g B．等于（a+b）g
C．小于或等于（a+b）g D．小于（a+b）g
3、（2018?天津）在反应A+3B=2C+2D中，已知A和B的相对分子质量之比为7∶8，当2.8gA与一定量B恰好完余反应后，生成3.6gD,则生成C的质量为（ ）
A. 9.6g B. 8.8g C. 6.8g D. 4.4g
4、（2018·威海）在化学变化中，下列说法正确的是
①原子的种类、元素的种粪、分子的种类均不变
②原子的数目、分子的数目均不变 ．
③原子的质量、元素的质量、物质的总质量均不变
④原子核的种类、数量、质量均不变
A．①② B.①③ C．③④ D.②④
5、（2018?滨州）下列实验能够直接用于验证质量守恒定律的是（　　）
A． B． C． D．
6．（2018?黄冈）一定质量的甲烷在不充足的氧气中燃烧，甲烷完全反应，生成物只有CO、CO2和H2O，且总质量为20.8g，其中H2O的质量为10.8g，则CO2的质量为
A. 5.6g B. 8.8g C. 4.4g D. 4.8g
7．（2018·成都）我国科学家寻找到新型催化剂，使低温工业产氢取得突破，反应过程图示如下。相关说法正确的是（ ）
A． 反应前后原子数目发生变化
B． 反应前后分子数目发生变化
C． 反应前后催化剂化学性质发生改变
D． 利于氢能源的经济推广
8、（2018?龙东）在密闭容器内，有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定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，下列说法错误的是（　　）
A．丁一定是化合物
B．生成的甲，丙两物质的质量比为8:1
C．乙可能是该反应的催化剂
D．参加反应的丁的质量一定是生成甲和丙的质量之和
9、（2018?宜昌）在一密闭的容器中。一定质量的碳粉与过量的氧气在点燃的条件下充分反应，容器内各相关量与时间（从反应开始计时）的对应关系正确的是（　　）
A． B． C. D．
10、（2018?随州） 在一个密闭容器中放入X、Y、Z、W在一定条件下发生化学反应，一段时间后，测得有关数据如下表。则关于此反应的认识错误的是
物质
X
Y
Z
W
反应前的质量
20
5
2
37
反应后的质量
待测
35
2
12
A. 物质Z可能是该反应的催化剂 B. 待测物质的值为15
C. 物质Y一定是单质 D. 反应中Y、W的质量比为6:?5
11、（2018?丽水）“丹砂烧之成水银”中的“丹砂”指的是硫化汞。该反应的微观示意图如下，有关说法正确的是（ ）
A．“●”代表非金属单质汞
B．此反应遵循质量守恒定律
C．反应前后原子的种类发生改变
D．反应前后各元素的化合价都不变
12、（2018·舟山）化学反应的实质是构成物质分子的原子重新进行组合，形成新分子的过程。如图是在密闭容器中某化学反应过程的微观示意图。据图回答
（1）参加反应的“”与“”的分子个数比为　 　；
（2）该反应的基本反应类型是　 　。
13、（2018?龙岩月考）质量守恒定律的发现对化学的发展作出了巨大贡献。
（1）为验证质量守恒定律，小华设计如图1所示装置进行实验。实验时，先将装有药品的装置放在天平上，添加砝码，移动游码至天平平衡（如图1所示），然后取下装置，用针筒向锥形瓶中注入少量稀盐酸，反应后再将装置放置于天平上，观察到 ，从而验证了质量守恒定律。若将锥形瓶改为烧杯，则不能验证质量守恒定律，原因是 。
（2）某反应的微观示意图如图2所示。
①X的化学式是 。
②根据上述微观示意图，可得出化学反应遵循质量守恒定律的本质原因是 。
参考答案与提示
【迁移训练】
1、【答案】C
【解析】A、根据化学方程式可知反应前后分子的个数发生了变化，错误；B、生成物是汞和氧气，是两种，错误；C、对于化学反应来说，反应前后原子的种类和数目不会发生改变，正确；D、氧气是由分子构成的物质，分子是保持物质化学性质的最小微粒，即氧分子，错误。
2、【答案】
【提示：（1）A实验能验证质量守恒定律，因为该实验没有气体加入或生成，反应前后质量相等；（2）B实验不能验证质量守恒定律的原因是：反应产生气体，应放置于密闭环境中验证；（3）C实验中的现象是：a端铜丝变黑、a端下沉或b端上升，因为铜和氧气在加热的条件下生成黑色的氧化铜。】
3、A【解析】根据质量守恒定律知，高氯酸铵（NH4ClO4）可用作火箭推进剂，当它发生分解反应时，不可能生成的物质是CO2。
4、【答案】B
解析：4.4g二氧化碳中碳元素的质量为4.4g××100%=1.2g，氧元素的质量为4.4g—1.2g=3.2g；3.6g水中氢元素的质量为3.6g××100%=0.4g，氧元素的质量为3.6g—0.4g=3.2g；二氧化碳中的碳元素和水中的氢元素来自于该物质，则该物质中氧元素的质量为3.2g—1.2g—0.4g=1.6g，因此该物质中含有碳、氢、氧三种元素。
5、【答案】A
【提示：参加反应的甲和乙质量比为12g：19g=12：19；丙的质量不变，丙可能作该反应的催化剂，也可能没有参加反应；该反应的反应物为甲和乙，生成物是丁，符合“多变一”的特征，属于化合反应，丁是化合反应的生成物，一定是化合物；由质量守恒定律，乙应是反应物，且参加反应的乙的质量为31g﹣12g=19g，故X的数值为26g﹣19g=7g。】
综合应用创新题
1. 【答案】D
【解析】A、湿衣服晾干，质量变轻，属于物理变化，不符合质量守恒定律，错误。B、一定条件下，和生成，反应的化学方程式为，反应后分子总数减少，错误。C、甲烷在点燃条件下燃烧生成二氧化碳和水，反应的化学方程式为，完全燃烧不可能生成，错误。D、加热50g高锰酸钾充分反应后，反应后氧气逸出，则剩余固体的质量小于高锰酸钾的质量，符合质量守恒定律，正确。2. 【答案】C
【提示：a克木炭在b克氧气中完全燃烧，若恰好完全反应，生成二氧化碳的质量为（a+b）g。若木炭或氧气有剩余，则生成二氧化碳的质量为小于（a+b）g。】
3、【答案】B
【解析】设与2.8gA恰好反应的B的质量是x，A的相对分子质量为7w，B的相对分子质量为8w，则=，解得x=9.6g，根据质量守恒定律，生成C的质量为：2.8g+9.6g-3.6g=8.8g，故选B。
4、【答案】C
【解析】化学变化从宏观来说是生成新物质，从微观来说是生成新的分子，故化学变化中分子的种类一定会改变，故①错误；化学反应中，原子数目不变而分子的数目可能改变，故②错误；化学反应的过程是原子重新组合的过程，故化学反应前后原子的种类、个数、质量都不变，故元素质量、物质的质量总和、原子核的种类和数量、质量都不变，故③④正确。
5、【答案】C
【解答】解：A、镁燃烧生成氧化镁，由于不是在密封容器中进行，不能用于验证质量守恒定律；B、稀盐酸和碳酸钠反应生成的二氧化碳逸出装置，不能用于验证质量守恒定律；C、氯化钠和硝酸银反应生成氯化银沉淀和硝酸钠，能够用于验证质量守恒定律；D、锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，生成的氢气逸出装置，不能用于验证质量守恒定律。故选：C。
6、【答案】C
【解析】解：甲烷中碳和氢元素的质量之比是12：4=3：1，所以生成物中碳元素和氢元素的质量比也为3：1，10.8gH2O中氢元素的质量=10.8g×=1.2g，则CO和CO2中总的碳元素的质量=1.2g×3=3.6g，设生成的CO的质量是x，CO2的质量为y，则x+y=20.8g?10.8g，x+y=3.6g，解得x=5.6g，y=4.4g。故选C。
7、【答案】D
【解析】A、任何化学变化前后的原子的数目都不发生变化，错误；
B、化学变化前后的分子的数目可能发生变化，错误；
C、催化剂可以改变化学反应的速率，但是反应前后催化剂 的质量和化学性质不变，错误；
D、该反应过程利于氢能源的经济推广，正确。
8、【答案】B
【解析】反应前后容器中物质的总质量不变，反应后质量分数减小的物质是反应物，质量分数增大的物质是生成物，由图中物质的质量分数的变化可知，丁的质量分数减小，是反应物；甲、丙物质的质量分数增大，是生成物，而乙物质的质量分数不变，可能是催化剂；A、该反应为：丁→甲＋丙，丁一定是化合物；B、生成的甲，丙两物质的质量比为：2:16=1:8；C、乙物质的质量分数不变，可能是催化剂；D、参加反应的丁的质量一定是生成甲和丙的质量之和。
9、【答案】A
【解答】解：A、在一密闭的容器中，碳在过量的氧气中燃烧生成二氧化碳气体，1个氧分子参加反应生成1个二氧化碳分子，则气体的分子数不变，故选项图示正确。
B、碳在过量的氧气中燃烧生成二氧化碳气体，由质量守恒定律，气体的质量增加，至完全反应不再发生改变，故选项图示错误。
C、碳在过量的氧气中燃烧生成二氧化碳气体，最终碳完全反应，固体的质量逐渐减少，最终减少至0，故选项图示错误。
D、由质量守恒定律，物质的总质量不变，故选项图示错误。
故选：A。
10、【答案】C
【解析】反应后质量增加的是生成物，减少的是反应物，由表格信息可知反应后Y质量增加了30g，Y是生成物；W质量减少了25g，W是反应物；Z的质量在反应前后不变，可能是催化剂也可能没有参加反应，根据质量守恒定律可知，反应物还少5克，X是反应物，待测值为15。A、根据上述分析可知，Z的质量在反应前后不变，物质Z可能是该反应的催化剂，正确； B、根据上述分析可知，待测物质的值为15，正确；C、根据上述分析可知，X是反应物，W是反应物，Y是生成物，该反应是化合反应，物质Y一定不是单质，错误；D、根据上述分析可知，反应中Y、W的质量比=30g：25g=6:?5，正确。故选C。
点睛：在化学反应中，反应后质量增加的物质是生成物，反应后质量减小的物质是反应物，反应前后质量没有变化的物质可能是催化剂。
11、【答案】B
【解析】根据微观示意图可知，此反应的化学方程式为HgS+O2=Hg+SO2。
A、单质汞属于金属，故A错误；
B、任何化学反应都遵循质量守恒定律，故B正确；
C、反应前后原子的种类、数目、质量都不改变，故C错误；
D、根据化学方程式HgS+O2=Hg+SO2，三种元素的化合价都发生了改变，故D错误。
故选：B。
12、【答案】（1）2：1；（2）化合反应。
【解析】本题通过反应过程的微观示意图考查化学反应中分子和原子的变化。（1）由微粒的变化可知，有两个分子未参加反应，参加反应的“”与“”的分子个数比为2：1；（2）图中反应是两种物质生成了一种物质，多变一属于化合反应。
13、【答案】（1）天平仍然平衡 反应生成的氢气扩散到空气中，使烧杯中物质总质量减小 （2）①SO2
②化学反应前后，原子的种类不变、原子的数目不变、每个原子的质量不变
【提示：（1）由于反应是在密闭的容器中进行，生成的氢气没有放出，外界空气又不得进入，所以，反应前后锥形中物质的总质量不变，天平仍然保持平衡；若将锥形瓶改为烧杯，铁和稀硫酸反应生成的氢气逸出，使烧杯中物质总质量减少，天平将失去平衡，无法验证质量守恒定律。（2）①由微粒结构示意图和质量守恒定律可知， X的化学式为SO2；②化学反应前后原子的种类不变、原子的数目不变、每个原子的质量不变，从而导致化学反应前后物质的总质量不变。】