论文部分内容阅读
一、质量守恒定律的实质
从微观角度看，化学反应的实质是分子化分变为原子，原子重新组合形成新分子.在原子重新组合过程中，原子的种类、数目、质量都不发生变化.因此，参加化学反应的各物质质量总和等于生成的各物质质量总和.
二、理解质量守恒定律需注意的问题
1.质量守恒定律是针对化学变化而言，不包括物理变化.
例150 g冰融化成50 g水，虽然这一变化前后的质量相等，但这一变化不符合质量守恒定律.因为这是一个物理变化.
2.质量守恒定律指的是“质量守恒”，并不包括诸如体积等方面的守恒.
3.质量守恒定律中的“质量总和”指的是参加反应的反应物的总质量或所有生成物的总质量.这里要注意两点：
①不能遗漏某一反应物或生成物的质量
如：有同学误认为“镁在空气中燃烧后，生成物的质量比镁质量大，因此该反应不遵守质量守恒定律”，其错误的原因就是忽视了空气中参加反应的氧气质量.
②参加化学反应的反应物的质量之和，不是各反应物质量的任意相加.
例2m g C在n g O2中充分燃烧，生成CO2的质量是
分析：“充分燃烧”不等于“恰好完全反应”.“ 充分燃烧”是反应物中至少有一种完全反应，其余反应物可能完全反应，也可能过量.“恰好完全反应”是反应物之间全部参加反应.故该题答案：小于或等于（m+n）g.
4. 掌握“2个可能改变”即反应前后化合价可能改变；分子个数可能改变.
“2个一定改变”即物质的种类一定改变；分子的种类一定改变.
“6个一定不变”即各物质质量总和不变；元素种类不变；元素质量不变；原子的种类、个数、质量不变.
三、质量守恒定律新题型列举
1.运用“物质质量守恒”速解数据表格题
例3一定条件下反应一段时间后，测得密闭容器内M、N、P、Q四种物质各物质的质量：表1物质MNPQ反应前质量/g16.88.423.61.6一段时间后质量/g待测1413.66下列说法正确的是 （ ）
（A） 该反应类型属化合反应
（B） 物质P一定是化合物
（C） 反应生成的N与Q的质量比为7∶3
（D） M肯定为该反应的催化剂
解析：由表格数据知，反应前后数据变大的为生成物，数据变小的为反应物.则P为反应物，消耗P物质10 g，N、Q为生成物，反应生成N、Q分别为5.6 g、4.4 g. 依据物质质量守恒，P = N + Q ，属于分解反应. 反应生成的N与Q的质量比为：5.6 g∶4.4 g = 14∶11. M在反应前后质量不变，在反应中能否加快化学反应速率、化学性质是否改变不为所知，故M不一定是催化剂.答案： （B）
练习1：在密闭容器中有以下四种物质，它们在一定条件下充分反应，测得有关数据如表2所示，下列说法正确的是（）
表2物质甲乙丙丁反应前质量/g14362011反应后质量/g252016待测 （A） 该反应一定是置换反应
（B）乙一定是氧化物
（C） 待测值是20
（D） 反应生成的甲、丁质量之比是1∶1
2.借助“元素质量守恒”的桥梁作用，巧解计算题
例4（2012镇江市）取一定质量的CaCO3高温加热一段时间后，冷却，测得剩余固体的质量为8.0 g，剩余固体中钙元素质量分数为50.0%.下列判断正确的是（）
（A） 生成2.0 g CO2气体
（B） 原来CaCO3的质量为14.3 g
（C） 生成了5.6 g CaO
（D） 剩余CaCO3的质量为3.0 g
解析：在CaCO3高温分解过程中，钙元素质量反应前后不改变. 解：设原有CaCO3的质量为m，则剩余物中钙元素质量为8.0 g×50.0% = 4 g
m ×40100 ×100% = 4g m = 10g
由物质质量守恒知，生成CO2气体质量为：10 g-8.0 g = 2.0 g，选（A）.
练习2：有CaCO3、CaO组成的混合物，测得其中钙元素的质量分数为57.2%.取混合物7.0 g高温煅烧，冷却后，将固体投入足量的水中，固体全部溶解生成Ca（OH）2.则生成Ca（OH）2的质量为 （ ）
（A） 3.7 g （B） 7.4 g （C） 14.8 g （D） 22.2 g
3.运用“原子的种类、数目守恒”解图示信息题
图1例3（2012年成都）某化学反应过程的微观示意图如图1.下列说法错误的是 （ ）
（A） 原子是化学变化中的最 小粒子
（B） 原子的种类、原子的数目在化学反应前后不变
（C） 在化学变化中分子分成原子，原子又重新组合成新物质的分子
（D） 上述反应的化学方程式可表示为：2A+B=A2B
解析：由原子的种类、数目守恒知：
反应前 反应后
A 2×2 2×2
B 2 2
这表明反应前后原子种类、数目相同.反应物分子应为A2、B2，生成物分子应为A2B，A2、B2都是有同种元素组成的，属于单质；A2B是由不同种元素组成的，属于化合物.（D）项反应的化学方程式应表示为：2A2 + B2 = 2A2B 答案：（D）
练习3：图2为某反应的微观示意图，其中不同的球代表不同元素的原子.下列说法正确的是（ ）
图2（A） 该反应属于置换反应 （B） 1个X分子中有3个原子
（C） 反应物分子的个数比为1∶2
（D） 黑球表示的元素化合价在反应前后未改变
4.通过设计实验探究质量守恒及在实验的过程中导致实验失败的原因分析.
图3例6某同学设计如图3所示的实验来验证质量.
守恒定律：把装有稀盐酸的小试管放入盛有碳酸钠溶液的烧杯中，将烧杯放到托盘天平上，用砝码平衡.取下烧杯并将其倾斜，使两种溶液混合反应，再把烧杯放到天平上，观察天平是否平衡（碳酸 钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳）.
你认为上述实验设计是否严密？请说明理由.若不严密，应如何改进？
解析：此题创设情景，以科学探究的形式考查学生对质量守恒定律的理解程度.要验证质量守恒定律，实验应在密闭容器中进行.若在敞口容器中进行实验，则反应要无气体逸出，或不与空气中的物质反应，才能保证反应前后容器中物质的总质量相等.
答案： 天平不平衡；因为反应生成的CO2气体从烧杯中逸出，总质量减少； 将烧杯改成密闭容器.
练习4：在用白磷（白磷与红磷组成相同，着火点为40℃）探究质量守恒定律的实验中，晓涵同学将橡皮塞上的细玻璃管下端放到酒精灯火焰上灼烧至红热后，迅速用橡皮塞将锥形瓶塞紧，并引燃白磷，实验过程如图4所示.请回答下列问题：
图4（1）实验观察到A、C中气球的大小不同，用理化知识解释产生此现象的原因是 .
（2）将C再次放到天平上称量，天平仍然平衡，在此化学反应中，从具体的反应物和生成物分析天平平衡的原因是 .
练习5：同学们为了探究物质发生化学反应前后总质量是否改变，设计了下面的实验取一根用砂纸打磨干净的长镁带和一个石棉网，将它们一起放在托盘天平上，用砝码平衡.取下石棉网，在石棉网上方点燃镁带，发生反应的化学方程式为 .燃烧结束后将所得的物质与石棉网一起再放回托盘天平上称量，意外发现质量减轻了.请你分析产生这一现象的原因可能是 .
练习答案：1.（C）2.（B）3.（B）（C）
4.（1）A→B产生现象的原因是：白磷在燃烧过程中产生了热量，使集气瓶中的压强增大，所以气球膨胀.
B→C产生现象的原因是：由于白磷燃烧消耗了瓶中的O2，而反应生成的五氧化二磷是固体，冷却到室温后，集气瓶内外产生了压强差（外界气压大于集气瓶内的气压），故气球变瘪.
（2）因为参加反应的白磷质量跟氧气质量之和等于生成的五氧化二磷的质量，所以反应前后，反应物的质量等于生成物的质量，天平平衡.
5. 2Mg+O2点燃2MgO 部分生成物以白烟形式逸散到空气中.
从微观角度看，化学反应的实质是分子化分变为原子，原子重新组合形成新分子.在原子重新组合过程中，原子的种类、数目、质量都不发生变化.因此，参加化学反应的各物质质量总和等于生成的各物质质量总和.
二、理解质量守恒定律需注意的问题
1.质量守恒定律是针对化学变化而言，不包括物理变化.
例150 g冰融化成50 g水，虽然这一变化前后的质量相等，但这一变化不符合质量守恒定律.因为这是一个物理变化.
2.质量守恒定律指的是“质量守恒”，并不包括诸如体积等方面的守恒.
3.质量守恒定律中的“质量总和”指的是参加反应的反应物的总质量或所有生成物的总质量.这里要注意两点：
①不能遗漏某一反应物或生成物的质量
如：有同学误认为“镁在空气中燃烧后，生成物的质量比镁质量大，因此该反应不遵守质量守恒定律”，其错误的原因就是忽视了空气中参加反应的氧气质量.
②参加化学反应的反应物的质量之和，不是各反应物质量的任意相加.
例2m g C在n g O2中充分燃烧，生成CO2的质量是
分析：“充分燃烧”不等于“恰好完全反应”.“ 充分燃烧”是反应物中至少有一种完全反应，其余反应物可能完全反应，也可能过量.“恰好完全反应”是反应物之间全部参加反应.故该题答案：小于或等于（m+n）g.
4. 掌握“2个可能改变”即反应前后化合价可能改变；分子个数可能改变.
“2个一定改变”即物质的种类一定改变；分子的种类一定改变.
“6个一定不变”即各物质质量总和不变；元素种类不变；元素质量不变；原子的种类、个数、质量不变.
三、质量守恒定律新题型列举
1.运用“物质质量守恒”速解数据表格题
例3一定条件下反应一段时间后，测得密闭容器内M、N、P、Q四种物质各物质的质量：表1物质MNPQ反应前质量/g16.88.423.61.6一段时间后质量/g待测1413.66下列说法正确的是 （ ）
（A） 该反应类型属化合反应
（B） 物质P一定是化合物
（C） 反应生成的N与Q的质量比为7∶3
（D） M肯定为该反应的催化剂
解析：由表格数据知，反应前后数据变大的为生成物，数据变小的为反应物.则P为反应物，消耗P物质10 g，N、Q为生成物，反应生成N、Q分别为5.6 g、4.4 g. 依据物质质量守恒，P = N + Q ，属于分解反应. 反应生成的N与Q的质量比为：5.6 g∶4.4 g = 14∶11. M在反应前后质量不变，在反应中能否加快化学反应速率、化学性质是否改变不为所知，故M不一定是催化剂.答案： （B）
练习1：在密闭容器中有以下四种物质，它们在一定条件下充分反应，测得有关数据如表2所示，下列说法正确的是（）
表2物质甲乙丙丁反应前质量/g14362011反应后质量/g252016待测 （A） 该反应一定是置换反应
（B）乙一定是氧化物
（C） 待测值是20
（D） 反应生成的甲、丁质量之比是1∶1
2.借助“元素质量守恒”的桥梁作用，巧解计算题
例4（2012镇江市）取一定质量的CaCO3高温加热一段时间后，冷却，测得剩余固体的质量为8.0 g，剩余固体中钙元素质量分数为50.0%.下列判断正确的是（）
（A） 生成2.0 g CO2气体
（B） 原来CaCO3的质量为14.3 g
（C） 生成了5.6 g CaO
（D） 剩余CaCO3的质量为3.0 g
解析：在CaCO3高温分解过程中，钙元素质量反应前后不改变. 解：设原有CaCO3的质量为m，则剩余物中钙元素质量为8.0 g×50.0% = 4 g
m ×40100 ×100% = 4g m = 10g
由物质质量守恒知，生成CO2气体质量为：10 g-8.0 g = 2.0 g，选（A）.
练习2：有CaCO3、CaO组成的混合物，测得其中钙元素的质量分数为57.2%.取混合物7.0 g高温煅烧，冷却后，将固体投入足量的水中，固体全部溶解生成Ca（OH）2.则生成Ca（OH）2的质量为 （ ）
（A） 3.7 g （B） 7.4 g （C） 14.8 g （D） 22.2 g
3.运用“原子的种类、数目守恒”解图示信息题
图1例3（2012年成都）某化学反应过程的微观示意图如图1.下列说法错误的是 （ ）
（A） 原子是化学变化中的最 小粒子
（B） 原子的种类、原子的数目在化学反应前后不变
（C） 在化学变化中分子分成原子，原子又重新组合成新物质的分子
（D） 上述反应的化学方程式可表示为：2A+B=A2B
解析：由原子的种类、数目守恒知：
反应前 反应后
A 2×2 2×2
B 2 2
这表明反应前后原子种类、数目相同.反应物分子应为A2、B2，生成物分子应为A2B，A2、B2都是有同种元素组成的，属于单质；A2B是由不同种元素组成的，属于化合物.（D）项反应的化学方程式应表示为：2A2 + B2 = 2A2B 答案：（D）
练习3：图2为某反应的微观示意图，其中不同的球代表不同元素的原子.下列说法正确的是（ ）
图2（A） 该反应属于置换反应 （B） 1个X分子中有3个原子
（C） 反应物分子的个数比为1∶2
（D） 黑球表示的元素化合价在反应前后未改变
4.通过设计实验探究质量守恒及在实验的过程中导致实验失败的原因分析.
图3例6某同学设计如图3所示的实验来验证质量.
守恒定律：把装有稀盐酸的小试管放入盛有碳酸钠溶液的烧杯中，将烧杯放到托盘天平上，用砝码平衡.取下烧杯并将其倾斜，使两种溶液混合反应，再把烧杯放到天平上，观察天平是否平衡（碳酸 钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳）.
你认为上述实验设计是否严密？请说明理由.若不严密，应如何改进？
解析：此题创设情景，以科学探究的形式考查学生对质量守恒定律的理解程度.要验证质量守恒定律，实验应在密闭容器中进行.若在敞口容器中进行实验，则反应要无气体逸出，或不与空气中的物质反应，才能保证反应前后容器中物质的总质量相等.
答案： 天平不平衡；因为反应生成的CO2气体从烧杯中逸出，总质量减少； 将烧杯改成密闭容器.
练习4：在用白磷（白磷与红磷组成相同，着火点为40℃）探究质量守恒定律的实验中，晓涵同学将橡皮塞上的细玻璃管下端放到酒精灯火焰上灼烧至红热后，迅速用橡皮塞将锥形瓶塞紧，并引燃白磷，实验过程如图4所示.请回答下列问题：
图4（1）实验观察到A、C中气球的大小不同，用理化知识解释产生此现象的原因是 .
（2）将C再次放到天平上称量，天平仍然平衡，在此化学反应中，从具体的反应物和生成物分析天平平衡的原因是 .
练习5：同学们为了探究物质发生化学反应前后总质量是否改变，设计了下面的实验取一根用砂纸打磨干净的长镁带和一个石棉网，将它们一起放在托盘天平上，用砝码平衡.取下石棉网，在石棉网上方点燃镁带，发生反应的化学方程式为 .燃烧结束后将所得的物质与石棉网一起再放回托盘天平上称量，意外发现质量减轻了.请你分析产生这一现象的原因可能是 .
练习答案：1.（C）2.（B）3.（B）（C）
4.（1）A→B产生现象的原因是：白磷在燃烧过程中产生了热量，使集气瓶中的压强增大，所以气球膨胀.
B→C产生现象的原因是：由于白磷燃烧消耗了瓶中的O2，而反应生成的五氧化二磷是固体，冷却到室温后，集气瓶内外产生了压强差（外界气压大于集气瓶内的气压），故气球变瘪.
（2）因为参加反应的白磷质量跟氧气质量之和等于生成的五氧化二磷的质量，所以反应前后，反应物的质量等于生成物的质量，天平平衡.
5. 2Mg+O2点燃2MgO 部分生成物以白烟形式逸散到空气中.