质量守恒定律的理解和应用.doc

质量守恒定律的理解和应用徐德林六合区横梁镇初级中学 211515 质量守恒定律是科学家们经过无数次实验得出的科学结论，它是正确书写化学方程式和进行化学计算的理论依据，直接反映了参加化学反应的各物质与生成的各物质之间的质量关系。不少学生对质量守恒定律的内涵理解不透，解题中常出现错误。笔者结合自己以往的教学简要总结质量守恒定律的理解及运用方法。一、 质量守恒定律的研究对象及内容质量守恒定律研究的对象是“化学反应”，而不是“物理变化”；例1 “水在加热沸腾一段时间后质量变轻”，这个变化符合质量守恒定律吗?解析 因为“水加热沸腾”这个变化属于物理变化，所以与质量守恒定律无关。强调“质量”。质量守恒定律仅指“质量”，不能推广到其它物理量，如：气体体积则不适用此规律。强调“总和”。按照质量守恒定律，物质发生化学反应时，各反应物的质量总和必等于各生成物的质量总和，不可忽视“各”及“总和”。强调“参加反应”。质量守恒定律是物质在发生化学变化的过程中，客观存在的一个普遍规律，它揭示了化学反应中反应物和生成物之间的质量关系。在运用此规律时，没有参加化学反应的物质，不能计算在内，应特别注意。例2 根据质量守恒定律14g碳在32g氧气中燃烧，生成46g二氧化碳”对不对?解析 根据化学方程式C+02 C02，可知：C和02反应的质量比为12：32，即12g碳与32g氧气恰好完全反应，还有2g碳未参加化学反应，所以生成的二氧化碳的质量为：12g+32g=44g，而不是46g。化学反应前后，是各物质的“质量总和”相等。二、原子个数和原子种类(元素种类)守恒从微观上分析得出：化学变化的过程实质是原子的重新组合过程，因此，在一切化学反应中，反应前后原子种类没有改变，原子数目没有增减，原子质量也没有变化，因而质量守恒。可用于推断物质的组成或化学式。例3 光合作用可看成如下反应：c02+H20淀粉+02则淀粉中一定含有 元素。例4 黑火药的爆炸原理为 S十3C+2KN03K2S十N2+3X则X的化学式为 。解析 以上例题中涉及到元素种类、原子种类及个数的问题，只要应用反应前后原子个数、原子种类(元素种类)没有变化这个规律，就能解决此类问题。但有两点要注意：例3的反应式不是化学方程式，不能反映反应前后原子总数相等的关系，不要用化学式中的原子个数去定量推断淀粉中含有什么元素，只能根据元素种类不变作定性判断；例4是根据化学方程式判断X的化学式，必须根据反应前后原子种类和各类原子总数守恒来求解，求解过程中还有一点要注意，计算所得的原子个数要除以化学式前的计量系数，方能求得正确答案。三、 元素质量守恒元素是具有相同核电核数（即质子数）同一类原子的总称,故元素的种类和质量在反应前后均没有改变。可据此进行物质的组成的判断或化学式的判定或相关的特殊计算。例5 2.3g纯净物A在空气中燃烧，生成4.4g二氧化碳和2.7g水，问：(1)A物质有几种元素组成?(2)各元素的质量比为多少?（3）其化学式可能为什么？解析 此问题单从原子种类(元素种类)守恒，不能判断出有无氧元素。如果利用反应前后元素质量守恒，就能加以确定。方法一：求出生成物中C、H元素的质量。由于氧气中没有C、H元素，所以C、H元素全来自A物质，若C、H元素的质量之和等于2.34，则A物质中就没有氧元素；若C、H元素的质量小于2.3g，则A物质中就有氧元素，它们的质量差就是A物质中的氧元素的质量。方法二：根据质量守恒定律先求出参加反应的氧气的质量，再求出生成物中氧元素的总质量，然后进行比较，如果相等，A物质中就没有氧元素；如果后者大于前者，A物质中就有氧元素，它们的质量差就是A物质中的氧元素的质量。例 6 在5g CO和CO的混合气体中，含氧64，将该混合物通过足量的灼热的氧化铜，充分反应后，气体再全部通人足量的澄清石灰水中，求得到白色沉淀的质量为多少克?（特殊解法)：根据反应的方程式分析可知在整个变化过程中碳元素质量是守恒的，生成物碳酸钙中碳元素质量应和原混合气体中碳元素质量相等。 设：生成沉淀碳酸钙的质量为X 则5g(164)XCaCO3中C的质量分数100 5g36Xl2 X15g 答：生成沉淀的质量为15g。四、 物质质量守恒由于原子的种类、数目、质量和元素的种类、质量均没有变化，故在化学反应前后，是各物质的“质量总和”相等。可用于对物质间的质量比、书写反应方程式、进行相关的化学方程式计算。例 7 在化学反应A十2B=C+2D中，假设反应前A物质的质量为12克，B物质的质量为8克，反应生成C物质的质量为10克，其中A物质全部反应，B物质尚有2克未参加反应，则生成D物质多少克?解题思路分析：根据质量守恒定律，参加化学反应的A、B物质质量之和必等于反应生成的C、D物质质量之和，即m(A)+m(B)=m(C)+m(D)。参加反应的A物质为12克，B物质为(8-2)=6克，则生成D物质质量m(D)=(12+610)克=8克。这里应强调：B物质有2克未参加反应，不能计算在内，由于D物质前加了系数2，有的学生就用m(D)= m(A)+m(B)+m(C)/2来解题，这是不对的，也说明对“质量总和”理解不深。例 8 将15gA、24gB，、8gC这三种物质混合后加热，在反应后的混合物中含8gA、30gC和一种新物质D，若A、B、C、D的相对分子质量分别为28、32、44、18，则该反应的化学方程式为 。解析 由题意可知，在该反应中，A和B是反应物，C和D是生成物，又已知参加反应的A的质量为15g-8g=7g，参加反应的B的质量为24g，生成的C的质量为30g-8g=22g，则生成的D的质量为7g+24g-22g=9g；根据化学反应中各物质间的质量比等于它们的相对分子质量与化学计量数的乘积之比，可推知A、B、C、D前的化学计量数分别为1、3、2、2，所以该反应的化学方程式：A+3B=2C+2D。例9 把干燥纯净的氯酸钾和325克二氧化锰的混合物共15.5克放入大试管中加热制取氧气，待反应完全后。将试管冷却称量得10.7克固体物质。计算(1)制得氧气多少克? (2)反应后10.7克固体分别是哪些物质?各为多少克?解题思路分析:15.5克混合物中包括氯酸钾和二氧化锰，则氯酸钾的质量为(15.5-3.25)克=12.25克，该化学反应可以简要的表示如下： 氯酸钾加热氯化钾+氧气这里应注意：二氧化锰作为催化剂反应例10 在100g稀硫酸中放入足量的锌片，待反应停止后，称得溶液的质量为106.3g，求生成多少克氢气?解析 由题意发现：反应后所得溶液的质量比反应前溶液的质量增重丁；根据质量守恒定律可知，这是由于参加反应的锌的质量大于放出的氢气的质量。设：生成的氢气的质量为XZn+H2S04=ZnS04+H2 增重65 2 63 X 106.3g-100g=6.3g 则有: 263=X6.3g X=0.2g例11 60g镁、铁、锌的混合物与足量的稀硫酸反应，蒸发水后得204g固体，则反应过程中放出氢气的质量为 g解析Mg、Fe、Zn和H2S04反应得到的固体为MgS04、FeS04和ZnS04；由题意可知：反应后所得固体的质量增加了；根据质量守恒定律分析可知：增加的质量为H2S04中S04的质量，而H2S04中的H则全部进入H2中；设：反应过程中放出氢气的质量为X S04H2 96 2204g-60g=144g X则有：962=144X X=3g在化学计算中，认真分