课题1 质量守恒定律（5大题型专项精练）初中化学人教版（2024）九年级上册 第五单元 化学反应的定量关系（解析版）

/课题1质量守恒定律题型01质量守恒定律的内容与适用范围题型02质量守恒定律的实验验证题型03质量守恒定律的微观与宏观解释题型04利用质量守恒定律确定物质成分和元素组成题型05确定化学反应中有关物质的质量关系题型06相对分子质量与实际质量的关系题型01质量守恒定律的内容与适用范围1.质量守恒定律的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。这个规律叫作质量守恒定律。对质量守恒定律的理解适用范围适用于所有的化学反应，不适用于物理变化研究的量是质量的守恒，不包括体积等其他方面的守恒研究对象“参加化学反应”的物质，即实际反应掉的那一部分物质，没有参加反应的物质不计算在内各物质指所有参与反应的反应物和生成物，包括固态、液态、气态的所有的物质总质量指物质的总质量守恒，而非某一种或几种物质的质量守恒【典例1】下列现象不能用质量守恒定律解释的是A．石蜡熔化前后，其质量不变B．镁条在空气中燃烧，反应前后固体物质的质量不相等C．木柴在空气中燃烧后化为灰烬，灰烬的质量比原木柴的质量小D．红磷在空气中燃烧后固体质量增加【答案】A【分析】本题考查质量守恒定律的应用以及其适用范围。质量守恒定律指：在化学变化中，参与反应的各物质的总质量等于反应后生成的各物质的总质量。该定律仅适用于化学变化（有新物质生成），不适用于物理变化（无新物质生成）。【解析】A.石蜡熔化是物理变化（状态从固态变为液态），没有新物质生成。质量守恒定律只针对化学变化，因此不能用该定律解释此现象，故A选项符合题意。B.镁条燃烧是化学变化（镁与氧气反应生成氧化镁）。反应后固体质量增加，是因为氧气（气体）参与了反应，生成物氧化镁的质量等于镁的质量加上氧气的质量。质量守恒定律可以解释：反应前后总质量（包括气体）守恒，但只比较固体质量会忽略气体参与，所以镁条在空气中燃烧，反应前后固体物质的质量不相等，故B选项不符合题意。C.木柴燃烧是化学变化（木柴中的碳等物质与氧气反应生成二氧化碳和水蒸气等气体，灰烬是残留固体）。灰烬质量减小，是因为部分木柴转化为气体逸散到空气中。质量守恒定律可以解释：反应前后总质量守恒，但气体未被称量，故C选项不符合题意。D.红磷燃烧是化学变化（红磷与氧气反应生成五氧化二磷固体）。反应后固体质量增加，是因为氧气（气体）参与了反应，生成物五氧化二磷的质量等于红磷的质量加上氧气的质量。质量守恒定律可以解释：总质量守恒，固体质量增加是由于气体加入，故D选项不符合题意。综上，本题正确答案为A。【点睛】常见误区：选项B、C、D看似质量变化，但都是化学反应，且质量变化可归因于气体参与或逸出，总质量仍守恒。【变式1-1】关于质量守恒定律，下列叙述正确的是A．1g食盐溶于10g水中，得到11g食盐水，符合质量守恒定律B．31g红磷在空气中完全燃烧生成71g五氧化二磷，则实际消耗空气的质量为40gC．质量守恒定律揭示了化学变化中反应物和生成物之间的质量关系D．蜡烛完全燃烧后消失了，违背了质量守恒定律【答案】C【解析】A、食盐溶于水是物理变化（没有新物质生成，只是溶解），质量守恒定律只适用于化学变化。A说法错误。B、红磷燃烧的化学方程式为，反应中仅空气中的氧气参与反应，氮气、稀有气体等不参与反应。根据质量守恒定律，消耗氧气的质量=生成五氧化二磷的质量-参加反应的红磷质量。但“40g”是氧气的质量，而非“空气的质量”。B说法错误。C、质量守恒定律的微观本质是化学变化中原子的种类、数目、质量均不改变，因此必然能反映“参加反应的各反应物总质量”与“生成的各生成物总质量”之间的相等关系，即明确了化学变化中反应物和生成物的质量联系。C说法正确。D、燃烧后蜡烛“消失”是因为生成的和以气体形式扩散到空气中，并非物质凭空消失。若将“参加反应的蜡烛质量+消耗氧气的质量”与“生成的二氧化碳和水的总质量”对比，二者仍相等，完全符合质量守恒定律。D说法错误。故选C。【变式1-2】下列对质量守恒定律的理解不正确的是A．细铁丝在氧气中燃烧后，质量增大，是因为生成物中增加了氧元素的质量B．双氧水在二氧化锰作用下分解，生成氧气与水的质量等于双氧水与二氧化锰的质量C．10g硫粉和10g氧气恰好完全反应后，生成二氧化硫的质量为20gD．镁条在密闭容器中燃烧，反应前后总质量不变【答案】B【解析】A、细铁丝燃烧生成Fe3O4，质量增加是因氧气参与反应，生成物中氧元素来自氧气，符合质量守恒定律，此解释正确；B、双氧水（H2O2）分解生成H2O和O2，二氧化锰（MnO2）为催化剂，反应前后质量不变，根据质量守恒，生成物水和氧气的质量应等于过氧化氢的质量，而非过氧化氢和二氧化锰的总质量，此解释错误；C、根据关系式可知，硫（S）与氧气（O2）按质量比1:1完全反应生成SO2，故10gS与10gO2恰好完全反应，生成20gSO2，此解释正确；D、镁条在密闭容器中燃烧生成MgO，所有物质（包括氧气和MgO）均被封闭，总质量不变，符合质量守恒定律，此解释正确。故选B。【变式1-3】某兴趣小组同学利用如图所示实验装置验证质量守恒定律。下列说法正确的是A．反应过程中各物质的质量不变B．反应过程中，固体中铜元素质量不断减少C．反应前称重的是铜粉和氧气的总质量D．气球起缓冲作用，防止气体受热膨胀冲开橡胶塞【答案】D【解析】A、根据质量守恒定律可知，反应过程中物质的总质量不变，故选项说法错误；B、根据质量守恒定律可知，反应过程中，固体中铜元素质量不变，故选项说法错误；C、实验前后均需要称量整个装置的质量，比较反应前后总质量的变化情况，故选项说法错误；D、铜粉受热会使得瓶内压强增大，气球的作用是防止瓶内气体迅速膨胀而冲开橡胶塞，故选项说法正确。故选：D。题型02质量守恒定律的实验验证1.质量守恒定律的验证实验实验方案盐酸与碳酸钠粉末反应前后质量的测定镁条燃烧前后质量的测定实验装置与现象实验步骤①把盛有盐酸的小试管小心地放人装有碳酸钠粉末的小烧杯中，将小烧杯放在托盘天平上用砝码平衡；②取下小烧杯并将其倾斜，使小试管中的盐酸进入小烧杯中，观察现象；③反应进行一段时间后，再把小烧杯放回托盘天平上，观察天平是否仍然平衡①取一根用砂纸打磨干净的长镁条和一个陶土网，将它们一起放在托盘天平上称量，记录所称的质量；②在陶土网上方将镁条点燃，观察现象；③将镁条燃烧后的产物与陶土网一起放在托盘天平上称量，比较反应前后的质量反应的文字表达式碳酸钠+氯化氢→氯化钠+二氧化碳+水Na2CO3HClNaClCO2H2O镁+氧气氧化镁MgO2MgO实验分析反应产生的二氧化碳逸散到空气中，导致反应后天平左右两边物质的质量不相等参加反应的氧气质量没有计算在内，导致反应前后物质的质量不相等归纳总结所有的化学反应都遵循质量守恒定律。设计实验验证质量守恒定律时，对于有气体参加或生成的反应，应在密闭装置中进行实验。天平不平衡不等于不遵守质量守恒定律天平是否平衡与反应是否遵守质量守恒定律没有必然联系。守恒的是反应物和生成物的质量总和，因此不管天平是否平衡，一切化学反应都遵循质量守恒定律。【典例2】某课外兴趣小组的同学设计了如图实验来验证质量守恒定律。（1）上图A实验过程中观察到气球的变化是。若红磷的量不足，对实验的结果(填“有”或“没有”)影响。（2）实验结束后，天平不平衡的是(填“A”、“B”、“C”字母序号)，原因是。（3）上述3个实验能用来验证质量守恒定律的是(填“A”、“B”、“C”字母序号)。（4）反思：验证质量守恒定律时，若要用到有气体参加或有气体生成的反应，反应必须在的容器中进行。（5）应用：20gA与足量的5gB充分反应，生成16gC和8gD，则参加反应的A与B的质量比是(填最简比)。【答案】（1）先膨胀后变瘪没有（2）B反应生成的二氧化碳气体逸散到空气中（3）AC（4）密闭（5）【解析】（1）红磷燃烧放出热量，使装置内气体受热膨胀，气球先膨胀；反应结束后，温度恢复至室温，且红磷燃烧消耗了氧气，装置内压强减小，气球又变瘪；质量守恒定律是指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。红磷量不足，只是不能将氧气完全消耗，但不影响反应前后物质的总质量，对实验结果没有影响。（2）A装置是密封装置，反应前后物质总质量不变，天平平衡。B装置中稀盐酸与碳酸钠反应会生成二氧化碳气体，二氧化碳气体逸散到空气中，导致反应后装置内物质总质量减小，天平不平衡。C装置中铁与硫酸铜反应，没有气体参加或生成，反应前后物质总质量不变，天平平衡。所以天平不平衡的是B。B中稀盐酸与碳酸钠反应生成的二氧化碳气体逸出，使反应后装置内剩余物质质量减少，天平不平衡。（3）A装置是密封体系，能验证质量守恒定律；B装置因生成气体逸出，不能验证；C装置没有气体参加或生成，能验证质量守恒定律，所以能用来验证质量守恒定律的是AC。（4）验证质量守恒定律时，若有气体参加或有气体生成的反应，为防止气体逸出或外界气体进入影响实验结果，反应必须在密闭的容器中进行。（5）根据质量守恒定律，参加反应的A与B的质量总和等于生成的C与D的质量总和，即，已知B足量，A的质量为20g，则参加反应的B的质量为，所以参加反应的A与B的质量比是。【变式2-1】质量守恒定律的发现对化学科学发展具有重大意义。（1）如图A、B、C三个实验的变化中，遵守质量守恒定律的是(填字母)。（2）用图A所示实验来验证质量守恒定律时，此实验中气球的主要作用是。若取用红磷的量不足，对实验结果(填“有”或“没有”)影响。下列图像中，能体现该实验过程中锥形瓶内物质(或元素)质量与时间关系的是。(填字母)A．

B．

C．

D．（3）某同学用图B装置来验证质量守恒定律，反应前天平平衡，反应后观察到天平不平衡，天平指针向偏转(填“左”或“右”)。反应后天平不平衡的原因是。（4）用图D所示实验来验证化学反应前后物质的质量关系时，小林发现反应后质量增大，请分析其原因。（5）通过对几个实验的分析，你认为对于有气体参加或有气体生成的化学反应，必须在装置中进行实验，才能验证质量守恒定律。（6）请你从微观角度阐释质量守恒定律的本质原因：。【答案】（1）AB（2）调节瓶内气压，防止瓶塞冲出没有D（3）右装置不密闭，反应产生气体逸出，烧杯内物质总质量减小（4）反应前称量的固体是镁，反应有氧气参与，反应后生成氧化镁，称量固体质量变大（5）密闭（6）化学反应前后，原子种类、个数、质量均不变【解析】（1）质量守恒定律是指参加化学反应的各物质总质量等于反应后生成的各物质总质量。A实验中红磷燃烧是化学反应，B实验中稀盐酸与碳酸钠反应是化学反应，C实验中酒精与水混合是物理变化，物理变化不属于质量守恒定律讨论范围，所以遵守质量守恒定律的是A、B。故填：AB。（2）红磷燃烧会放出大量的热，装置内气压会变大，气球通过玻璃管连接，可以缓冲瓶内的气压。如果红磷量不足，参与反应的红磷和氧气遵循质量守恒定律，与生成的五氧化二磷质量相等，而剩余的氧气还在锥形瓶中，反应前后质量不会改变，因此对实验结果没有影响。对图像逐项分析：A、纵坐标是气体总质量，在实验过程中，氧气被消耗，气体总质量会减小，但不会减小到0，因为装置中存在不反应的氮气等，A错误；B、纵坐标是氮气的质量，氮气不参与反应，因此氮气质量始终保持不变，B错误；C、纵坐标是固态物质的质量，反应前固体是红磷，反应后生成五氧化二磷，固体质量增大，但不会持续增大，反应结束后质量应保持不变，C错误；D、纵坐标是氧元素质量，从微观上看，原子是化学变化中的最小粒子，氧原子的个数和质量在反应前后不改变，因此宏观上氧元素的质量也不会变，D正确。故填：调节瓶内气压，防止瓶塞冲出；没有；D。（3）碳酸钠和稀盐酸反应有气体产生，反应方程式：，由于装置不是密闭的，产生的CO2逸出，天平所称量的质量会变小，天平指针会向右偏转。故填：右；装置不密闭，反应产生气体逸出，烧杯内物质总质量减小。（4）镁与氧气反应后生成氧化镁，反应方程式：，反应前称量的固体是镁，反应后称量所得的氧化镁固体比反应前的镁的质量大。故填：反应前称量的固体是镁，反应有氧气参与，反应后生成氧化镁，称量固体质量变大。（5）有气体参与或生成的反应，若装置不密闭，气体脱离了装置，反应前后称量的质量会发生改变，因此只有在密闭装置中，天平称量的质量才会相等。故填：密闭。（6）化学变化的实质是分子分裂为原子，原子再重新组合成新的分子，原子在化学反应前后种类、个数、质量都不会改变，从而使宏观上参与反应的物质总质量与生成的物质总质量不变。故填：化学反应前后，原子种类、个数、质量均不变。【变式2-2】从定性到定量的角度研究化学，是物质属性的精细化表征的方法。（一）从定性的角度研究：用如图1实验装置探究汽油的元素组成（夹持仪器已略）。（1）实验中，要使汽油燃烧生成的气体能通过漏斗被吸入试管中，需要进行的操作是。（2）观察到漏斗内壁出现水滴，试管中澄清石灰水变浑浊，由以上现象可推测出汽油中（填“一定”、“可能”或“一定不”）含有氧元素。（二）从定量的角度研究：设计如图2实验装置验证质量守恒定律。【实验活动】（3）实验1，点燃蜡烛后，电子天平示数减小。蜡烛减少的质量燃烧后生成物的总质量（填写“等于”或“不等于”）。（4）实验2的实验现象：，电子天平示数不变。用具体反应物和生成物解释该实验反应前后电子天平示数不变的原因是。（5）分析实验3中，电子天平示数变化的趋势及原因：。（6）实验4，在一根用细铜丝吊着的长玻璃棒两端分别绕上长的粗铜线，并使玻璃棒保持水平。然后，用酒精灯给左边一端铜丝加热1-2分钟。冷却后，观察到的现象是：①；②。【解释应用】（7）从微观角度分析化学反应一定符合质量守恒定律的原因是：在化学反应前后，原子的不变，所以质量守恒。（8）应用：某固体物质受热会发生分解反应，生成氧化铜、水和二氧化碳三种物质，则该固体物质一定由元素组成（填具体元素种类名称）。【答案】（1）向右拉动注射器活塞（2）可能（3）不等于（4）产生蓝色沉淀，溶液逐渐由蓝色变为无色硫酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，没有气体参与或生成，反应前后物质的总质量不变（5）电子天平示数变小，原因是大理石与稀盐酸反应生成的二氧化碳是气体，会逸散到空气中，使得反应后物质的总质量减少（6）a端红色固体变黑色a端下降，b端上升（7）种类、数目、质量（8）氧、铜、氢、碳【解析】（1）实验中，要使汽油燃烧生成的气体能通过漏斗被吸入试管中，需要进行的操作是向右拉动注射器活塞，则试管中的压强减小，在外界大气压的作用下，汽油燃烧生成的气体可以通过漏斗被吸入试管中；（2）观察到漏斗内壁出现水滴，试管中澄清石灰水变浑浊，说明汽油燃烧生成了水和二氧化碳，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，生成物水、二氧化碳中含有氢元素、氧元素和碳元素，反应物氧气中含有氧元素，由此可推测出汽油中一定含有氢元素、碳元素，可能含有氧元素；（3）蜡烛在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，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，则参加反应的蜡烛与氧气的质量之和等于生成二氧化碳与水的质量之和，故蜡烛减少的质量不等于燃烧后生成物的总质量；（4）实验2中硫酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，实验现象为产生蓝色沉淀，溶液逐渐由蓝色变为无色；用具体反应物和生成物解释该实验反应前后电子天平示数不变的原因是：硫酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，没有气体参与或生成，反应前后物质的总质量不变；（5）实验3中稀盐酸与大理石主要成分碳酸钙反应生成氯化钙、二氧化碳和水，二氧化碳是气体会逸散到空气中，使得反应后物质的总质量减少，因此电子天平示数变小，原因是大理石与稀盐酸反应生成的二氧化碳是气体，会逸散到空气中，使得反应后物质的总质量减少；（6）实验4中铜与氧气在加热条件下反应生成氧化铜，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，所以反应后物质的总质量增加，故该实验冷却后，观察到的现象是：①a端红色固体变黑色；②a端下降，b端上升；（7）从微观角度分析化学反应一定符合质量守恒定律的原因是：在化学反应前后，原子的种类、数目、质量不变，所以质量守恒；（8）某固体物质受热会发生分解反应，生成氧化铜、水和二氧化碳三种物质，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，生成物氧化铜、水和二氧化碳中含有氧元素、铜元素、氢元素和碳元素，则该固体物质一定由氧、铜、氢、碳元素组成。【变式2-3】学完质量守恒定律后，小虹和小桥同学想用实验验证“参加化学反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和”，进行了如下科学探究活动，请回答下列问题及填写相关空白。【验证结论】参加化学反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和【制订计划】小虹同学设计的实验装置和所用的药品如图A所示，小桥同学设计的实验装置和药品如图B所示。【实验方案A】（1）小虹同学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，在其上端系牢一个小气球，并使玻璃管下端能与红磷接触。将带有玻璃管的橡胶塞安装在锥形瓶上并放在托盘天平上用砝码平衡。然后取下锥形瓶，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，并引燃红磷，随后观察到锥形瓶内红磷燃烧了，瓶上气球的变化是：；冷却后再重新放到天平上，天平指针指向分度盘中央，此反应中小气球在调节装置内气压，防止胶塞弹开的同时，还有一个目的是使装置。【实验结论一】小虹同学通过上述实验得出和质量守恒定律一样的结论。【实验方案B】（2）小桥同学取下小烧杯并将其倾斜使小试管中的过氧化氢溶液进入小烧杯中，实验过程中发生反应的文字表达式是。反应进行一段时间后，再把小烧杯放回托盘天平上，天平指针（填“偏左”“偏右”“指向分度盘中央”）。【实验结论二】（3）小桥认为该反应不遵守质量守恒定律故不能验证质量守恒定律，请判断他的结论是否正确：（填“是”或“否”）。【交流评价】小虹认为小桥在验证质量守恒定律时，实验装置应密闭，这样就能验证质量守恒定律了。【拓展延伸】（4）将化学实验图像化也是帮助我们深入理解原理的好方法。若用本图像来记录小虹同学的实验，则纵坐标不可以表示_____。（填字母）A．装置内氧元素的质量 B．装置内物质总质量C．装置内的氧分子总数 D．装置内的原子总数【答案】（1）先膨胀后缩小密闭（2）偏右（3）否（4）C【解析】（1）红磷燃烧放热，导致压强增大，气球膨胀，完全反应后冷却至室温，氧气消耗，导致压强减小，气球收缩，瓶上气球的变化是先膨胀后缩小；此反应中小气球在调节装置内气压，防止胶塞弹开的同时，还有一个目的是使装置密封；（2）过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，文字表达式为；由于反应过程中产生了氧气，装置没有密封，氧气逸出，导致反应后左盘烧杯内物质的质量减少，所以天平指针向右偏转；（3）他的结论不正确，天平的指针偏右，是因为反应生成的氧气逸出装置，但是该反应是遵守质量守恒定律的；（4）由图像可知，纵坐标不会随着横坐标的变化而变化，A、小虹同学的实验装置密闭，根据质量守恒定律，装置内氧元素的质量不变，不符合题意；B、小虹同学的实验装置密闭，根据质量守恒定律，装置内物质总质量不变，不符合题意；C、小虹同学的实验为红磷燃烧消耗氧气，则装置内的氧分子总数减少，符合题意；D、小虹同学的实验装置密闭，根据质量守恒定律，装置内的原子总数不变，不符合题意；故选：C。题型03质量守恒定律的微观与宏观解释1.质量守恒定律的微观解释（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)的原子重新组合而生成其他物质(生成物)的过程。由分子构成的物质在化学反应中的变化过程可表示为（2）质量守恒的原因微观上化学反应前后原子的种类和数目不变，原子的质量也不变宏观上化学反应前后元素的种类、质量没有改变化学反应前后的变和不变【典例3】杭州第19届亚洲运动会，主火炬采用零碳甲醇作为燃料，下图为制备甲醇的微观过程。下列说法正确的是A．该反应涉及三种氧化物B．催化剂在化学反应前后质量和性质保持不变C．反应前后原子的种类不变D．参加反应的“”和“”分子个数比为4：1【答案】C【分析】由反应的微观示意图可知，该反应为二氧化碳和氢气在催化剂的催化作用下生成甲醇和水，反应的化学方程式为：CO2+3H2CH3OH+H2O。【解析】A、氧化物是指由两种元素组成，其中一种元素是氧元素的化合物，甲醇由碳、氢、氧三种元素组成，不属于氧化物，氢气由氢元素组成，不属于氧化物，二氧化碳由碳元素和氧元素组成，属于氧化物，水由氢元素和氧元素组成，属于氧化物，故该反应涉及两种氧化物，说法错误；B、催化剂在反应前后的质量和化学性质都不变，物理性质可能发生改变，说法错误；C、根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类不变，说法正确；D、由化学方程式可知，参加反应的氢分子和二氧化碳分子个数之比为3：1，说法错误。故选C。【变式3-1】（多选）在一定条件下，水分子分解的示意图如下，下列关于该反应说法正确的是A．水是由2个氢原子和1个氧原子构成的B．两种生成物中氢分子和氧分子的个数比为2：1C．化学反应的微观本质是分子的重新组合D．化学反应前后，分子的种类改变，原子的种类不变【答案】BD【分析】由题目给出的微观示意图和信息可知：2个水分子在通电的条件下，生成了2个氢分子和1个氧分子；也体现了在化学反应中，分子可分，原子不可分；在化学反应前后，原子的种类和数目没有变化，元素的种类也没有变化，分子的种类发生变化。【解析】A、水是由水分子构成的，1个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的，故说法错误；B、两个水分子在通电的条件下，生成了两个氢分子和一个氧分子，两种生成物中氢分子和氧分子的个数比为2：1，故说法正确；C、由微观反应示意图可知，化学反应的本质是分子分裂成原子，原子再重新组合成新分子，故说法错误；D、由分析可知，化学反应前后，分子的种类改变，原子的种类不变，故说法正确。故选BD。【变式3-2】用“”和“”表示两种不同物质的分子，它们在一定条件下会发生化学反应，反应前后的微观示意图如图所示，下列说法正确的是A．反应前后分子种类、原子种类不变 B．反应后生成了两种新的分子C．催化剂在反应前后质量和性质都不变 D．该反应属于化合反应【答案】D【分析】由图可知，反应可表示为一个由两个白球构成的分子与两个由一个黑球和一个白球构成的分子，在催化剂作用下反应，生成两个由一个黑球和两个白球构成的分子。【解析】A、化学反应前后原子种类不变，但分子种类改变，A错误，不符合题意。B、观察反应前后微观示意图，只有一种新分子生成，并非两种，B错误，不符合题意。C、催化剂在反应前后质量和化学性质不变，物理性质可能改变，C错误，不符合题意。D、根据分析，该反应是两种物质反应生成一种物质，符合“多变一”的特征，属于化合反应，D正确，符合题意。故选D。【变式3-3】如下图所示是某化学反应的微观示意图，下列说法错误的是A．该反应是化合反应 B．是保持氧气化学性质的最小粒子C．该反应前后原子种类和数目均不变 D．化学反应前后催化剂的质量与性质不变【答案】D【解析】A、由图可知，该反应为甲烷和氧气在催化剂的作用下反应生成CH3OH，该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应，不符合题意；B、氧气由氧分子构成，故是保持氧气化学性质的最小粒子，不符合题意；C、根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变，不符合题意；D、化学反应前后催化剂的质量和化学性质不变，物理性质可能改变，符合题意。故选D。题型04利用质量守恒定律确定物质成分和元素组成【典例4】偏二甲肼是长征二号F运载火箭发动机推进剂之一，会与四氧化二氮反应生成氮气、二氧化碳和水。推测偏二甲肼中一定含有的元素是A．O、H B．N、O C．C、O D．C、H【答案】D【分析】根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变。生成物（N₂、CO₂、H₂O）含N、C、O、H。反应物中的四氧化二氮（N₂O₄）含N和O，因此：C和H必须来自偏二甲肼（因四氧化二氮不含这两种元素）。【解析】A、O、H：O可能来自四氧化二氮，不一定是偏二甲肼的组成，故A说法错误。B、N、O：N和O均可由四氧化二氮提供，不一定是偏二甲肼的组成，故B说法错误。C、C、O：C必须来自偏二甲肼，但O可能来自四氧化二氮，故C说法错误。D、C、H：C和H必须由偏二甲肼提供（因四氧化二氮不含），故D说法正确。故选：D。【变式4-1】将一定质量的a、b、c、d四种物质放入一密闭容器中，在一定条件下反应一段时间，测得反应前后各物质的质量如下表所示。下列说法中错误的是物质abcd反应前质量/g6.403.204.000.50反应后质量/g待测2.567.200.50A．反应后a物质的质量为3.84gB．a和b是反应物，c是生成物C．c物质中一定含有a、b两种物质所含所有元素的种类D．若物质a与物质b的相对分子质量之比为，则反应中a与b的化学计量数之比为【答案】D【分析】根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，则6.40g+3.20g+4.00g+0.50g=待测+2.56g+7.20g+0.50g，待测=3.84g，反应后，a的质量减小，a是反应物，b的质量减小，b是反应物，c的质量增加，c是生成物，d的质量不变，d可能是催化剂，也可能是不参与反应的杂质。【解析】A、由分析可知，反应后a物质的质量为3.84g，不符合题意；B、由分析可知，a和b是反应物，c是生成物，不符合题意；C、由分析可知，a和b是反应物，c是生成物，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，则c物质中一定含有a、b两种物质所含所有元素的种类，不符合题意；D、该反应中a与b的质量比为：，若物质a与物质b的相对分子质量之比为2:1，则反应中a与b的化学计量数之比为2:1，符合题意。故选D。【变式4-2】取某物质2.16g，使其充分燃烧，生成2.16g水和5.28g二氧化碳。则该物质中A．一定含有碳元素和氢元素B．一定含有碳元素、氢元素、氧元素C．一定含有碳元素和氢元素，可能含有氧元素D．无法确定【答案】B【解析】取某物质2.16g，使其充分燃烧，生成2.16g水和5.28g二氧化碳。根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类和质量不变，生成物中含C、H、O，反应物氧气由氧元素组成，则该物质中一定含C、H元素，碳元素的质量为：，氢元素的质量为：，1.44g+0.24g=1.68g小于2.16g，故该物质中一定含氧元素。故选B。【变式4-3】碳酸氢铵（NH4HCO3）是一种常见的氮肥，极不稳定，常温下就会分解生成水、二氧化碳和一种有刺激性气味的气体，该气体可能是A．SO2 B．NH3 C．O2 D．N2【答案】B【解析】A、二氧化硫中含有硫元素，然而碳酸氢铵中并不含硫元素。依据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，所以反应不可能生成二氧化硫，A错误；B、氨气由氮元素和氢元素组成，这两种元素在碳酸氢铵中都存在，所以从元素种类角度看，该气体有可能是氨气。而且氨气具有刺激性气味，符合题目中对生成气体的描述，B正确；C、氧气是无色无味的气体，而题目中明确说明生成的是有刺激性气味的气体，所以该气体不可能是氧气，C错误；D、氮气同样是无味气体，不符合题目中生成有刺激性气味气体的条件，D错误。故选B。题型05确定化学反应中有关物质的质量关系【典例5】在一个密闭容器中放入甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下发生化学反应，一段时间后，测得有关数据如表，下列说法中，不正确的是物质甲乙丙丁反应前质量/g181232反应后质量/gX(未知)26212A．反应后物质甲的质量为13g B．反应中乙、丁的质量比为5∶4C．物质丙可能是该反应的催化剂 D．丁一定是化合物【答案】D【分析】根据质量守恒定律，反应前后物质的总质量不变，即反应前各物质的质量总和等于反应后各物质的质量总和。反应前总质量为18+1+2+32=53g，反应后总质量为X+26+2+12=X+40g。所以X+40=53，解得X=13g。

甲物质反应前质量为18g，反应后质量为13g，质量减少了18-13=5g，甲是反应物。乙物质反应前质量为1g，反应后质量为26g，质量增加了26-1=25g，乙是生成物。丙物质反应前质量为2g，反应后质量为2g，质量不变，丙可能是该反应的催化剂，也可能是不参与反应的杂质。丁物质反应前质量为32g，反应后质量为12g，质量减少了32-12=20g，丁是反应物。

【解析】A、由上述计算可知，反应后物质甲的质量X=13g，该选项正确。B、反应中乙质量增加25g，丁质量减少20g，乙、丁的质量比为25:20=5:4，该选项正确。C、物质丙反应前后质量不变，可能是该反应的催化剂，该选项正确。D、该反应的反应物是甲和丁，生成物是乙，符合“多变一”的特征，属于化合反应，乙一定是化合物，而丁可能是单质也可能是化合物，该选项错误。

故选D。【变式5-1】某密闭容器中有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下发生化学反应，测得反应前及反应一段时间后各物质的质量变化如图所示，下列说法正确的是A．B．该反应的基本反应类型为分解反应C．甲、丁的相对分子质量之比为D．反应继续tmin后，丙的质量为55g，体系中甲、丁的质量比为【答案】B【解析】A、分析图示可知，反应前后，甲的质量由17g增大至21g，甲为生成物；乙的质量始终为8g，乙为催化剂或未参与反应的杂质；丙的质量由25g增大至40g，丙为生成物；丁的质量由a减小至30g，丁为反应物，由图中数据可知，，A错误；B、该反应是丁在一定条件下反应生成甲和丙，符合“一变多”的反应特征，属于分解反应，B正确；C、反应中甲、丁的质量变化比为，由于不知道化学计量数，无法确定甲、丁的相对分子质量之比，C错误；D、根据质量守恒定律可知a为49，反应中丁、甲、丙的质量变化比为(49g-30g):(21g-17g):(40g-25g)=19:4:15，若继续反应至丙为55g，即又生成15g丙，则同时生成4g甲，此时甲的质量为21g+4g=25g，丁的质量为30g-19g=11g，所以，若继续反应至丙为55g，则此时甲和丁的质量比为25：11，D错误。故选B。【变式5-2】在一密闭容器中，有甲、乙、丙、丁、戊五种物质，在一定条件下发生反应，测得反应前后各物质质量的变化量如图所示，下列说法错误的是A．x＝8 B．丁可能是该反应的催化剂C．甲、乙是反应物，丙、戊是生成物 D．反应前后甲、戊变化的质量比为1：3【答案】D【分析】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，该反应在密闭容器中进行，则有18g+3g+1g+2g+5g=9g+2g+8g+2g+xg，x=8，反应前后甲的质量减少了18g-9g=9g，则甲是反应物；反应前后乙的质量减少了3g-2g=1g，则乙是反应物；反应前后丙的质量增加了8g-1g=7g，则丙是生成物；反应前后戊的质量增加了8g-5g=3g，则戊是生成物；该反应为甲与乙在一定条件下反应生成丙和戊。【解析】A、由分析可知，x=8，说法正确；B、反应前后丁的质量不变，则丁可能是该反应的催化剂，也可能是不参加反应的物质，说法正确；C、由分析可知，甲、乙是反应物，丙、戊是生成物，说法正确；D，反应前后甲、戊变化的质量之比为(18g-9g):(8g-5g)=3：1，说法错误。故选D。【变式5-3】密闭容器内有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下充分反应，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．该反应基本反应类型为化合反应 B．该化学反应中乙和丙的质量比为C．物质丙一定为单质 D．物质丁可能是该反应的催化剂【答