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第6課時　質量守恒定律　[學生用書P68]
一、質量守恒定律(b)
1．宏觀表現(xiàn)：參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和。
2．微觀解釋：化學反應前后原子的種類__沒有改變__，原子的數(shù)目__沒有改變__。
3．普遍性：一切化學反應都遵循質量守恒定律。
4．適用性：質量守恒定律對化學反應有意義，對物理變化無意義。
5．質量守恒：質量守恒定律只適用于化學反應前后質量守恒，而不是體積或分子數(shù)守恒。
6．質量分析：在反應前的各物質的質量總和，不包括過量的反應物質量。
二、化學方程式(b)
1．書寫：
①以__質量守恒定律__和__客觀事實__為依據(jù)，使化學方程式左、右兩邊各原子的種類與數(shù)目必須__相等__。
②說明反應條件。
③反應前沒有氣體(或沉淀)的，需在生成的氣體(或沉淀)后面標注氣體(或沉淀)符號。
2．讀法：以C＋O2CO2為例，讀法為：
①質的讀法：碳在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳。
②量的讀法：每12份質量的碳和32份質量的氧氣在點燃的條件下完全反應，可生成44份質量的二氧化碳。
③微觀讀法：每一個碳原子和一個氧氣分子在點燃的條件下反應生成一個二氧化碳分子。
三、根據(jù)化學方程式計算(c)
理論基礎：質量守恒定律。
1．根據(jù)化學方程式計算
(1)基本依據(jù)：各反應物與生成物之間的質量比等于各反應物和生成物的式量比。
(2)化學計算的一般步驟：
①根據(jù)題意假設未知量；
②寫出正確的化學方程式；
③求出有關物質間的質量比；
④列出比例式；
⑤求出未知量；
⑥寫出答案。
(3)化學計算的基本類型：
①有關純凈物之間的計算；
②有關含雜質的計算；
③有關多步反應的計算；
④有關混合物反應的計算；
⑤有關無數(shù)據(jù)或少數(shù)據(jù)的計算；
⑥有關溶液質量分數(shù)的綜合計算。
2．根據(jù)質量守恒定律解題
(1)原理：質量守恒定律。
(2)解答：常結合微觀原理解答，化學反應前后原子的種類和數(shù)目沒有改變。
【知識拓展】
1．解題時應明確有關物質間的轉化關系。
2．解答時要規(guī)范、完整、正確。
類型一　質量守恒定律的驗證
典例1 [2019·紹興]材料一：1673年，玻義耳曾經(jīng)做過一個實驗：在密閉的曲頸瓶中加熱金屬時，得到了金屬灰，冷卻后打開容器，稱量金屬灰的質量，發(fā)現(xiàn)與原來金屬相比質量增加了。
圖6－1
材料二：1703年，施塔爾提出“燃素學說”，其主要觀點有：①燃素是組成物體的一種成分，一般條件下被禁錮在可燃物中；②燃素在可燃物燃燒時會分離出來，且燃素可穿透一切物質。
材料三：1756年，羅蒙諾索夫重做了玻義耳的實驗。他將金屬鉛裝入容器后密封、稱量。然后把容器放到火上加熱，銀白色的金屬變成了灰黃色，待容器冷卻后再次稱量，發(fā)現(xiàn)容器的總質量沒有發(fā)生變化。羅蒙諾索夫對此的解釋是：“容器里原來有一定量的空氣，且容器中的空氣質量減少多少，金屬灰的質量就比金屬增加多少，在化學變化中物質的質量是守恒的?！焙髞恚咤a等科學家經(jīng)過大量的定量實驗，推翻了“燃素學說”，質量守恒定律得到公認。
(1)由“燃素學說”可知，物質燃燒后質量應該減少。請根據(jù)所學知識寫出一個可以推翻“燃素學說”的事實：__鐵絲在氧氣中燃燒后質量會增加(合理即可)__。
(2)羅蒙諾索夫重做了玻義耳的實驗是基于金屬加熱后，增加的質量并非來自燃素而是來自__空氣__的假設。
(3)對比材料一和材料三，玻義耳錯過了發(fā)現(xiàn)質量守恒定律的一個重要原因是__打開容器前沒有稱量容器的總質量__。
(4)質量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過程，給我們的啟示是__ACD__。
A．分析問題應該全面、嚴謹
B．實驗的成功與否，取決于藥品的選擇
C．定量方法是科學研究的重要方法
D．科學研究既要尊重事實，也要勇于創(chuàng)新
跟蹤訓練1 [淮安中考]質量守恒定律的發(fā)現(xiàn)對科學的發(fā)展作出了巨大貢獻。
圖6－2
(1)為驗證質量守恒定律，小華設計如圖甲所示裝置進行實驗。
實驗時，先將裝有藥品的裝置放在天平上，添加砝碼，移動游碼至天平平衡(如圖甲所示)，然后取下裝置，用針筒向錐形瓶中注入少量稀鹽酸，反應后再將裝置放置于天平上，觀察到__天平平衡__，從而驗證了質量守恒定律。若將錐形瓶改為燒杯，則不能驗證質量守恒定律，原因是__裝置沒有密閉，氣體逸出__。
(2)某反應的微觀示意圖如圖乙所示。
①X的化學式是__SO2__。
②根據(jù)上述微觀示意圖，可得出化學反應遵循質量守恒定律的本質原因是__化學反應前后，原子不變(或原子的種類和數(shù)目不變)__。
類型二　質量守恒定律的應用
典例2 [2019·杭州校級模擬]某同學為了測定由兩種元素形成的氣態(tài)化合物X的組成，做了如圖所示的實驗。他把氣體X由注射器A緩慢送入裝有CuO的B裝置，使之完全反應，得到如下結果(不考慮裝置中的空氣)：
圖6－3
①實驗前B管及藥品的質量為21.32g，實驗后為21.16g。
②C管收集到的液體物質經(jīng)電解后可以得到H2和O2。
③在D中收集到約為0.09g的N2。
根據(jù)上述實驗結果分析，回答下列問題：
(1)B管反應前后減小了 0.16g，這是__氧化銅中氧元素__的質量，B管中的實驗現(xiàn)象為__黑色固體變紅色__。
(2)C中收集到的液體名稱及質量分別是__水0.18g__。
(3)根據(jù)該實驗數(shù)據(jù)，得出氣態(tài)化合物X中各元素的質量比約為__氮元素∶氫元素＝9∶2__。
跟蹤訓練2 [2019·湖州模擬]一定條件下，甲、乙、丙、丁四種物質在密閉容器中反應，測得反應前后各物質的質量分數(shù)如圖所示，下列說法正確的是(　C　)
圖6－4
A．丁是該反應的催化劑
B．該反應的基本類型是分解反應
C．該反應中乙、丙的質量比為3∶17
D．該反應中甲、丙的質量比為7∶10
類型三　化學方程式
典例3 [2019·杭州校級月考]質量守恒定律是化學反應中的重要規(guī)律，我能運用此規(guī)律解答下列問題：
在催化劑并加熱的條件下，A與B反應生成C和D。反應前后分子變化的微觀示意圖所下所示：
圖6－5
(1)下列說法正確的是__cd__(填序號)。
a．該反應中生成物C與D個數(shù)比是1∶1
b．4種物質中只有D屬于氧化物
c．反應前后，氮元素化合價升高
d．化學反應中分子可以再分，而原子不能
(2)該反應的化學方程式為__4NH3＋5O24NO＋6H2O__。
跟蹤訓練3 [2018·昆明]金屬鈦被用于航空航天工業(yè)、化工、醫(yī)療等領域。用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3)制取鈦并獲得副產(chǎn)品A的主要工藝流程如下：
圖6－6
(1)反應①的化學方程式為__H2TiO3H2O＋TiO2__。
(2)TiO2與焦炭(C)和Cl2在高溫下反應，該反應中C和Cl2按質量比為12∶71的比例參加反應，相應的化學方程式為__TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO__。
(3)反應②的產(chǎn)物除紅色固體A外，還有兩種組成元素相同且相對分子質量相差16的氣體。則該反應的化學方程式為__2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑__。
【解析】 根據(jù)反應物、生成物、反應條件及質量守恒定律與化學方程式的相關書寫規(guī)則解答。(1)反應①中，H2TiO3分解生成水和二氧化鈦，反應的化學方程式為H2TiO3H2O＋TiO2。(2)該反應中C和Cl2按質量比為12∶71的比例參加反應，則化學方程式中碳和氯氣的系數(shù)之比為∶＝1∶1，相應的化學方程式為TiO2＋2C＋2Cl2TiCl4＋2CO。
(3)反應②中的紅色固體是氧化鐵，兩種組成元素相同且相對分子質量相差16的氣體分別是二氧化硫和三氧化硫，則該反應的化學方程式為2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑。
類型四　根據(jù)化學方程式解答
典例4 [2019·杭州]工業(yè)合成氨的相關反應式為：N2＋3H22NH3
(1)合成氨的原料氣中可以通過分離空氣直接得到的是__N2(或氮氣)__。
(2)當前，原料氣H2可用天然氣來制取，理論上每生產(chǎn)1噸H2會同時產(chǎn)生5.5噸CO2。有科學家正在研究一種不生成CO2的新方法來制取原料氣H2。若需要合成8.5萬噸氨，改用新方法制取原料氣H2可以減少排放多少萬噸CO2?
【答案】 設需要H2的質量為m。
N2＋3H22NH3
　6　　　　 　 34
　 　 m　　　　 8.5萬噸
＝，m＝1.5萬噸，
可減少排放CO2的質量為1.5×5.5萬噸＝8.25萬噸。
跟蹤訓練4 向盛有100g稀硫酸的燒杯中加入一定量的鎂粉，固體完全溶解后，再向所得溶液中加入NaOH溶液，所得沉淀質量與加入NaOH溶液的質量關系如圖所示。
圖6－7
(1)計算氫氧化鈉溶液的溶質質量分數(shù)。
(2)與氫氧化鈉溶液反應所消耗硫酸溶質的質量。
【答案】 (1)由于加入的氫氧化鈉溶液先與未反應完的稀硫酸反應，再與硫酸鎂反應，通過圖像可知與硫酸鎂反應的氫氧化鈉溶液的質量＝120g－80g＝40g；
設與硫酸鎂反應消耗NaOH的質量為x
2NaOH＋MgSO4===Mg(OH)2↓＋Na2SO4
　80　　　　　　　　　58
　x　　　　　　　　　8.7g
＝，x＝12g
NaOH%＝×100%＝30%。
(2)與硫酸反應的氫氧化鈉溶液中溶質的質量＝80g×30%＝24g
設硫酸的質量為y，
H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O
　98　　 　80
　y　　 　24g
＝，y＝29.4g。
1．[2019·寧波]科學家研究發(fā)現(xiàn)，某地區(qū)重霾污染期間，顆粒物中硫酸鹽含量迅速升高。硫酸鹽形成的過程中，有一步化學反應的微觀示意圖如下。下列說法錯誤的是(　A　)
圖6－8
A．該反應是置換反應
B．甲是氧化物
C．乙是一種大氣污染物
D．丙遇到空氣中的水會生成硫酸
【解析】 由兩種元素組成，其中一種元素為氧元素的化合物稱為氧化物，甲是SO2，屬于氧化物。大氣污染物包括污染性氣體(二氧化硫、氮氧化物等)和可吸入顆粒物，乙是NO2，屬于其中氮氧化物的一種。丙是SO3，能與水反應能生成硫酸，反應的化學方程式為SO3＋H2O===H2SO4。
2．[2019·蒼南六校模擬]某科學興趣小組的同學利用如圖所示實驗裝置驗證質量守恒定律。則小試管中的液體和燒杯中的固體可選用(　A　)
圖6－9
A．水和氯化鈉固體
B．稀鹽酸和鐵粉
C．氫氧化鈣溶液和碳酸鈉粉末
D．5%雙氧水和二氧化錳粉末
【解析】 根據(jù)質量守恒定律，化學反應前后的元素種類不變。反應物是鈉和二氧化碳，反應物中有鈉、氧、碳元素，所以生成物也有這三種元素，反應后生成炭黑和一種白色固體。炭黑含有碳元素，那白色固體一定含有的是鈉和氧元素，可能還有碳元素。而反應前沒有硫元素，也沒有氫元素，所以不可能是硫酸鈉、碳酸氫鈉、氫氧化鈉，可能是碳酸鈉。
3．[2019·溫嶺校級模擬]利用如下三個實驗來探究質量守恒定律。
圖6－10
實驗1：①取一根用砂紙打磨干凈的長鎂帶放在石棉網(wǎng)上，用托盤天平稱量；②取下石棉網(wǎng)，在石棉網(wǎng)上方點燃鎂帶；③燃燒結束后將所得的物質與石棉網(wǎng)一起再放回托盤天平稱量。
實驗2：將裝有雙氧水的試管放入裝有少量二氧化錳的錐形瓶中稱量，然后將雙氧水與二氧化錳接觸。
實驗3：將裝有無色液體1的試管放入盛有無色液體2的燒杯中稱量，然后將試管中的無色液體1倒入燒杯中，未見明顯現(xiàn)象。
(1)寫出實驗1中步驟③的實驗現(xiàn)象：__指針偏左，天平不平衡__。
(2)有同學認為實驗2中錐形瓶口應套上氣球防止氧氣逸出。但改進后重新實驗時，天平仍不能保持平衡，說明理由：__氣球會受到空氣的浮力，對實驗結果造成影響__。
(3)判斷實驗3是否可以驗證質量守恒定律并說明理由：__不能。兩種液體不一定發(fā)生了化學反應__。
4．[2019·杭州富陽區(qū)月考]小樂利用圖示實驗裝置測定某大理石樣品的純度(所含雜質不與鹽酸反應，且不溶于水)。她取了該大理石樣品12.5g，并加入足量稀鹽酸進行實驗。實驗數(shù)據(jù)記錄如下表：
圖6－11
時間(s)
0
20
30
40
裝置和藥品的總質量(g)
117.9
114
113.5
113.5
(1)反應共生成CO2的質量為__4.4__g。
(2)計算該大理石樣品中CaCO3的質量分數(shù)。(寫出計算過程)
【答案】 (2)設CaCO3的質量為x。
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑
100　　　　　　　　　　　　　44
　x　　　　　　　　　　　　　4.4g
＝，x＝10g
CaCO3%＝×100%＝80%。

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