质量守恒定律(3)

1、质量守恒定律耳=种工.辛京FT/ Z_缶钗雯、.、在化学反应中，参加反应前各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量 总和，这个规律就叫做质量守恒定律（Law of con servation of mass ）。它是 自然界普遍存在的基本定律之一。 在任何与周围隔绝的体系中，不论发生何种变 化或过程，其总质量始终保持不变。或者说，任何变化包括化学反应和 核反应都 不能消除物质，只是改变了物质的原有形态或结构，所以该定律又称物质不灭定 律。定义在化学反应前后，参加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。这就叫做质量守恒定律（Law of con servation of mas

2、s）。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 的过程。在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的 质量也没有改变。在任何与周围隔绝的体系中，不论发生何种变化或过程，其总 质量始终保持不变。或者说，任何变化包括化学反应和核反应都不能消除物质， 只是改变了物质的原有形态或结构，所以该定律又称物质不灭定律。2理论简介自然界的基本定律之一。在任何与周围隔绝的物质系统（孤立系统）中，不论发生何种变化或过程，其总质量保持不变。18世纪时法国化学家拉瓦锡从实验上推翻了燃素说之后，这一定律始得公认。20世纪初以来，发现高速运动物体的质量随其运动速度而变

3、化，又发现实物和场可以互相转化，因而应按质能关 系考虑场的质量。质量概念的发展使质量守恒原理也有了新的发展， 质量守恒和 能量守恒两条定律通过质能关系合并为一条守恒定律，即质量和能量守恒定律 （简称质能守恒定律）（在物理学中）。化学反应因没有原子变化，质量总是守恒的（无论是动质量还是静质量）。根据 道尔顿的原子说，化学反应只是物质中原子的重新排列，反应前后原子种类及数 目不变，又每个原子有固定质量，所以反应前后总质量不变。具体来说，化学反应里面，物质的元素数目无论在反应前或反应后， 都是一样。化学反应中的质量 守恒包括原子守恒、电荷守恒、元素守恒等几个方面。3产生背景1756年俄国化学家罗蒙诺

4、索夫把锡放在密闭的容器里煅烧，锡发生变化， 生成白色的氧化锡，但容器和容器里的物质的总质量，在煅烧前后并没有发生变 化。经过反复的实验，都得到同样的结果，于是他认为在化学变化中物质的质量 是守恒的。但这一发现当时没有引起 科学家的注意，直到1777年法国的拉瓦锡 做了同样的实验，也得到同样的结论，这一定律才获得公认。但要确切证明或否 定这一结论，都需要极精确的实验结果，而拉瓦锡时代的工具和技术（小于0.2% 的质量变化就觉察不出来）不能满足严格的要求。因为这是一个最基本的问题， 所以不断有人改进实验技术以求解决。1908年德国化学家朗道耳特（Lan dolt） 及1912年英国化学家 曼莱（M

5、anley）做了精确度极高的实验，所用的容器和反 应物质量为1 000 g左右，反应前后质量之差小于 0.000 1 g，质量的变化小于 一千万分之一。这个差别在实验 误差范围之内，因此科学家一致承认了这一定律。4理论发展爱因斯坦自从爱因斯坦（Einstein ）提出狭义相对论和质能关系公式（E=mc²） 以后，说明物质可以转变为 辐射能，辐射能可以转变为物质。这个结论对质量守 恒定律在化学中的应用有何影响呢？实验结果证明1 000 g硝化甘油爆炸之后, 放出的能量为8.0 x 10A6 J。根据质能关系公式计算，产生这些能量的质量是 8.9 x 10-8 g,与原来1 000 g相比

6、，差别小到不能用实验技术所能测定。从实 用观点来看，可以说在化学反应中，质量守恒定律是完全正确的。20世纪以来，人们发现 原子核裂变所产生的能量远远超过最剧烈的化学反 应。1 000 g铀235裂变的结果，放出的能量为 8.23 X10M6 J，与产生这些辐 射能相等的质量为0.914 g，和原来1 000 g相比，质量变化已达到千分之一。 于是人们对质量守恒定律就有了新的认识。在 20世纪以前，科学家承认两个独 立的基本定律：质量守恒定律和能量守恒定律。科学家则将这两个定律合而为一， 称它为质能守恒定律。1756年俄国M.V.罗蒙诺索夫首先测定化学反应中物质的 质量关系，将锡放 在密闭容器中

7、燃烧，反应前后质量没有变化，由此得出结论：“参加反应的全部 物质的质量，常等于全部反应产物的质量。” 1774年法国A.-L.拉瓦锡重复类似 的实验，并得出同样的结论。狭义相对论由于罗蒙诺索夫和拉瓦锡时代所用的 天平不够精密，所以后来又有不少科学 家用更精确的方法证明这一定律。例如19世纪中叶，比利时分析化学家J.-S.斯塔用银和碘制备 碘化银，所得碘化银的质量与碘和银的总质量只相差 0.002% 19世纪末，H.H.兰多尔特用很精密的天平再一次证明这一定律的正确性。20世纪，爱因斯坦推导出了狭义相对论，他指出，物质的质量和它的能量 成正比，可用以下公式表示：E=mcA2式中E为能量；m为质量

8、；光速c=（299792.50 0.10） km/s （般取300000km/s）。以上公式说明物质可以转 变为辐射能，辐射能也可以转变为物质。这一现象并不意味着物质会被消灭， 而 是物质的静质量转变成另外一种运动形式。（由于当时科学的局限，这条定律只在微观世界得到验证，后来又在 核试验中得到验证）所以20世纪以后，这一 定律已经发展成为质量守恒定律和 能量守恒定律，合称质能守恒定律。5适用范围 质量守恒定律适用的范围是化学变化而不是物理变化； 质量守恒定律揭示的是质量守恒而不是其他方面的守恒。物体体积不一定守 恒；而是指真正参与 质量守恒定律中“参加反应的”不是各物质质量的简单相加, 了反应

9、的那一部分质量，反应物中可能有一部分没有参与反应; 质量守恒定律的推论：化学反应中，反应前各物质的总质量等于反应后各物质 的总质量。6理论检验20世纪初，德国和英国 化学家分别做了精确度极高的实验，以求能得到更精确 的实验结果，反应前后的质量变化小于一千万分之一， 这个误差是在实验误差允 许范围之内的，因此质量守恒定律是建立在严谨的科学实验基础之上的。质量守恒定律就是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。例如，把铁钉放在硫酸铜溶液（蓝色）里，当反应结束（会有明显的反应 现象）后，剩余物质的质量将严格地等于铁钉的质量和硫酸铜溶液的质量之和。 实验证明，物体的质量具有

10、不变性。不论如何分割或溶解，质量始终不变。在任 何化学反应中质量也保持不变。燃烧前碳的质量与燃烧时空气中消耗的氧的质量 之和准确地等于燃烧后所生成物质的质量。质量守恒定律，即在化学反应中，参加反应的各物质的总和等于反应后生成的各 物质总和。微观解释：在化学反应前后，原子的种类，数目，质量均不变反应前后3个不变： 宏观：1.物质总质量不变2.元素的种类不变微观：3、原子的种类、数目、质量不变。两个一定改变：宏观：物质种类改变。微观：物质的粒子构成方式一定改变 两个可能改变：宏观：元素的化合价可能改变 微观：分子总数可能改变7基本考点（1）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

11、的 各物质的质量总和，这个规律叫做质量守恒定律。质量守恒定律适用的范围是 化学变化而不是物理变化；质量守恒定律揭示的是质量守恒而不是其他方面的 守恒。物体体积不一定守恒；质量守恒定律中“参加反应的”不是各物质质量 的简单相加，而是指真正参与了反应的那一部分质量， 反应物中可能有一部分没 有参与反应；质量守恒定律的推论：化学反应中，反应前各物质的总质量等于 反应后各物质的总质量。（2）质量守恒定律的微观解释：在化学反应过程中，反应前后原子的种类 没有改变，原子的数目没有增减，原子的质量也没有变化。所以化学反应前后各 物质的质量总和必然相等。化学变化中的“一定不变”：原子种类、原子数目、 原子质量

12、、元素种类、反应前后各物质的总质量一定不变 ；化学变化中的“一 定改变”；分子种类、物质种类一定改变；化学变化中的“可能改变”：分子数 目可能改变。8相关实验方案一：在底部铺有细沙的锥形瓶口，放入一粒火柴大的白磷。在锥形瓶口 的橡皮塞上安装一根玻璃管，在其上端系牢一个小气球，并使玻璃管下端能与白 磷接触。将锥形瓶与玻璃管放在托盘天平上用砝码 平衡。然后，取下锥形瓶。将 橡皮塞上的玻璃管放到 酒精灯火焰上灼烧至红热后，迅速用橡皮塞将锥形 瓶塞 紧，白磷引燃。待锥形瓶冷却后，重新放到托盘天平上，观察天平是否平衡。磷+氧气点燃=五氧化二磷（P+02点燃P2O5配平：4P+5O2=2（ P2O5 （条

13、件：点燃）P4+5O2=P4O10 条件：点燃）实验现象白磷燃烧发黄光，并且产生大量白烟，放出热量，并且，天平平衡 这与红磷燃烧相同。注意事项1. 白磷的取用及其注意事项：白磷是一种易自燃而又有剧毒的物质， 通常把 它贮存在水里，切割白磷也在水中进行。取白磷，要用 镊子，不可用手接触，表 面的水分可用滤纸吸干，接触过的东西上往往有磷的碎粒， 不能随便乱放，白磷 的碎粒和吸过白磷表面水分的滤纸，一定要烧掉以保证安全。2. 气球的作用：系气球的目的是为了防止由于白磷燃烧，放出大量热量，气体膨胀造成瓶塞被冲开。瓶内气体膨胀时，气球被吹大，冷却时气球缩进瓶内， 起保护作用。3. 误差分析：由于点燃白磷

14、时需将橡皮塞上的玻璃管取出，放到酒精灯火焰 上灼烧至红热后，再用橡皮塞将锥形瓶塞紧，这一操作会因为锥形瓶内空气受热 膨胀和白磷燃烧产生的白烟外逸而造成实验时托盘天平不平衡。方案二：在100mL烧杯中加入30mL的稀硫酸铜溶液，用砂纸将几根铁钉打 磨干净，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，记录所称的质量ml。将铁钉浸到硫酸铜溶液中，观察实验现象。待反应一段时间后溶液颜色改变 时，将盛有硫酸铜溶液和铁钉的烧杯放在托盘天平上称量，记录所称的质量 m2 比较反应前后的质量。9应用基本应用（1）根据质量守恒定律，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。利用这一定律可以解释反应前后物质的质量变化及用质量差 确定某反应物或生成物的质量。（2）根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类和质量不变，由此可以推断 反应物或生成物的组成元素。综合应用（1）根据质量守恒定律：化学反应前后元素的种类和数目相等，推断反应物或 生成物的化学式。（2）已知某反应物或生成物质量，根据化学 方程式中各物质的质量比，可求出 生成物或反应物的质量。10应用实例（1）根据质量守恒定律，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。利用这一定律可以解释反应前后物质的质量变化及用质量差 确定某反应物或生成物的质量。（2）根据质量守恒定