沪教版九年级化学上册第2节 化学反应中的质量关系（专项训练）（教师版）习题

第2节化学反应中的质量关系题型01实验探究质量守恒定律题型02质量守恒定律内容及使用范围题型03质量守恒定律的微观解释题型04用质量守恒定律推断物质元素组成题型05密闭容器中反应的数据分析题型01实验探究质量守恒定律实验1实验2反应原理NaOH＋CuSO4→Na2SO4＋Cu(OH)2CaCO3＋HCl→CaCl2＋H2O＋CO2实验装置实验现象产生蓝色絮状沉淀，天平保持平衡。锥形瓶中固体粉末溶解，有气泡产生，针筒活塞上移，实验结束后天平平衡。实验解释发生了化学反应，没有气体生成，也没有气体参加反应，故实验后天平平衡发生了化学反应，且反应在密闭容器中进行，故实验结束后天平平衡实验结论（1）化学反应中，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。（2）物质在发生化学反应前后，各物质的质量总和相等，是因为在化学反应中，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，所以各物质的质量总和相等。【典例1】如图是利用红磷燃烧验证质量守恒定律的实验装置，下列说法不正确的是A．气球有平衡气压的作用 B．红磷的量不影响实验结果C．反应前后各物质的质量总和相等 D．反应过程中各物质的质量都不变【答案】D【解析】A、红磷燃烧放热，使瓶内压强增大，气球可以起到平衡内外压强的作用，防止锥形瓶瓶塞被冲出，说法正确；B、该实验是验证质量守恒定律，只需要发生化学反应即可，红磷的量不影响实验结果，说法正确；C、根据质量守恒定律，化学反应前后各物质的质量总和相等，说法正确；D、红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，氧气和红磷质量减小，五氧化二磷质量增加，反应过程中物质的质量发生改变，说法错误。故选D。【变式1-1】用下列装置进行验证质量守恒定律的实验，能达到目的的是A．酒精与水混合 B．过氧化氢分解C．红磷燃烧 D．镁条在空气中燃烧【答案】C【解析】A、酒精与水混合，无新物质生成，不属于化学变化，不能验证质量守恒定律，不符合题意；B、过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，氧气是气体，会散逸到空气中，导致反应后质量减小，无法验证质量守恒定律，不符合题意；C、红磷燃烧生成五氧化二磷，有新物质生成，属于化学变化，且该反应在密闭容器中进行，化学反应前后物质的总质量不变，可以验证质量守恒定律，符合题意；D、镁条在空气中燃烧生成氧化镁，空气中的氧气参与了反应，且生成的氧化镁会以白烟的形式散逸到空气中，化学反应前后物质的总质量不相等，无法验证质量守恒定律，不符合题意。故选C。【变式1-2】利用铜丝进行碳与氧化铜反应的探究，装置如图所示(夹持装置已省略)。下列有关说法正确的是A．步骤一中加热后铜丝质量变大，说明该反应不遵循质量守恒定律B．步骤二实验中观察到红色固体逐渐变黑C．步骤二实验结束后，应先停止加热，再关闭弹簧夹D．步骤二实验结束后，立即取出铜丝，铜丝质量可能会大于6.4g【答案】D【解析】A、加热后铜丝质量变大是因为氧气参与了反应，所有的化学反应都遵循质量守恒定律，说法错误；B、步骤二玻璃管中氧化铜被碳还原成铜单质，故黑色的氧化铜逐渐变成红色的铜，说法错误；C、为防止澄清石灰水倒吸入热的玻璃管中，导致玻璃管炸裂，实验结束后，应先关闭弹簧夹，再停止加热，说法错误；D、实验结束后，立即取出铜丝，高温的铜会与氧气反应生成氧化铜，使铜丝质量大于6.4g，说法正确。故选D。【变式1-3】在验证质量守恒定律的实验中，某同学充分加热密闭锥形瓶中的铜粉(如图1)，同时借助传感器测定锥形瓶内空气中氧气体积分数的变化(如图2)。下列说法合理的是A．图1中固体由黑色变为红色，气球先变大后变小B．由图2可知，反应结束后，锥形瓶内氮气的体积分数为95.04%C．图1中装置漏气时测定氧气体积分数变化的图像与图2的不同D．加热前装置内铜粉和氧气的总质量，一定等于生成氧化铜的质量【答案】C【解析】A、铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，固体由红色变为黑色。加热时，瓶内气体受热膨胀，气球先变大，反应消耗氧气后，瓶内气体减少，压强减小，气球后变小，A错误。

B、由图2可知，反应结束后，氧气的体积分数为4.96%，空气中氮气约占78%，由于氮气未参与反应，则反应前后氮气的体积分数不变，B错误。

C、若图1中装置漏气，外界空气会进入瓶内，导致测定氧气体积分数变化的图像与图2不同，C正确。

D、根据质量守恒定律，参加反应的铜粉和氧气的总质量一定等于生成氧化铜的质量，但加热前装置内铜粉和氧气的总质量不一定恰好完全反应，所以不一定等于生成氧化铜的质量，D错误。

故选C。题型02质量守恒定律内容及适用范围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

。适用范围只适用于化学变化，不适用于物理变化。注意事项①质量守恒定律的“守恒”指的是质量守恒，其它方面如体积等不一定守恒。②“参加反应的各物质”，没有参加反应的物质不包括在内(如催化剂、过量的物质)。③“生成的各物质的质量总和”，应当包括生成的各种物质，如沉淀、气体等。【典例2】化学反应前后一定发生改变的是A．原子的质量 B．元素种类 C．物质的种类 D．物质的总质量【答案】C【解析】A、在化学反应中，原子是化学变化的最小粒子，其质量不会改变。错误。B、元素是同一类原子的总称。化学反应中，原子的种类和数目不变，因此元素种类也不会改变。错误。C、化学反应的定义是生成新物质的过程。反应物转化为生成物，物质的种类必然改变。正确。D、根据质量守恒定律（化学反应中，反应物的总质量等于生成物的总质量），物质的总质量在反应前后不变。错误。故选C。【变式2-1】下列事实中，能用质量守恒定律解释的是A．使用酒精后未盖瓶塞，质量减小B．一定质量的氢气和氧气混合后质量不变C．衣服被雨水淋湿后，质量增加D．蜡烛燃烧后质量减小【答案】D【解析】A、使用酒精后未盖瓶塞，质量减小，是因为酒精挥发到了空气中，只是状态的改变，无新物质生成，属于物理变化，不能用质量守恒定律解释，不符合题意；B、一定质量的氢气和氧气混合后质量不变，氢气和氧气混合，无新物质生成，不属于化学变化，不能用质量守恒定律解释，不符合题意；C、衣服被雨水淋湿后，质量增加，是因为水被吸附或渗透，无新物质生成，不属于化学变化，不能用质量守恒定律解释，不符合题意；D、蜡烛燃烧后质量减小，是因为蜡烛燃烧生成了二氧化碳和水，二氧化碳是气体，会散逸到空气中，有新物质生成，属于化学变化，能用质量守恒定律解释，符合题意。故选D。【变式2-2】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2-3】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。题型03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。分子原子新分子新物质在化学反应中，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。

2.质量守恒的原因微观上：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。宏观上：在化学反应前后，元素的种类没有改变，元素的质量也没有改变。电解水反应微观过程化学反应前后物质的质量总和相等的本质原因是：化学反应是分子破裂成原子，原子重新组合成新的分子。化学反应前后，原子的种类、数目、质量都不变。归纳化学变化前后变与不变：【典例3】下图是某个化学反应的微观模拟示意图，从图中获得的信息不正确的是A．该反应不满足质量守恒定律B．化学反应前后元素的种类不变C．该反应是化合反应D．化学反应前后分子种类改变、原子种类不变【答案】A【解析】A、所有的化学反应都满足质量守恒定律，该反应也不例外，A错误。

B、根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，B正确。

C、观察可知，反应前有两种物质，反应后生成了一种物质，符合化合反应“多变一”的特征，C正确。

D、由微观示意图可知，反应前是两种不同的分子，反应后生成了新的分子，分子种类改变；根据质量守恒定律，反应前后原子的种类不变，D正确。

故选A。【变式3-1】甲醛是室内装修材料释放出来的污染空气的有毒物质，利用催化剂可消除，下图为该反应前后的微观示意图。下列说法不正确的是A．甲醛中含有4个原子B．反应前后原子种类和个数不变C．保持丁的化学性质的最小微粒是H2OD．生成物丙和丁中氧元素的化合价相同【答案】A【分析】由微观示意图可知，该反应化学方程式为：CH2O+O2CO2+H2O。【解析】A、由微观示意图可知，甲醛由甲醛分子构成，一个甲醛分子由四个原子构成，说法错误；B、根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类和个数不变，说法正确；C、由微观示意图可知，丁是水，水由水分子构成，故保持丁的化学性质的最小微粒是H2O，说法正确；D、生成物丙为二氧化碳，二氧化碳中氧元素显-2价，丁为水，水中氧元素显-2价，说法正确。故选A。【变式3-2】某化学反应的微观示意图如下，下列有关说法正确的是A．以上物质都是化合物 B．该反应属于氧化反应C．反应前后，氧原子的数目发生改变 D．以上物质中共有3种氧化物【答案】B【分析】由微观示意图可知，H2S与O2在一定条件下生成SO2和H2O，反应的化学方程式为2H2S+3O22SO2+2H2O。【解析】A、化合物是由不同种元素组成的纯净物，则H2S、SO2、H2O都属于化合物，而O2属于单质，故选项说法不正确；B、由反应的化学方程式可知，该反应有氧气参加反应，属于氧化反应，故选项说法正确；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，因此反应前后，氧原子的数目不发生改变，故选项说法不正确；D、氧化物是由两种元素组成化合物中，其中一种元素是氧元素，则SO2、H2O属于氧化物，共两种氧化物，故选项说法不正确。故选B。【变式3-3】家庭装修中残留的甲醛对人体有害，一种新型催化剂可用于去除残留的甲醛CH2O，该反应过程的微观示意图如下。下列说法不正确的是A．反应前后原子种类不变 B．反应前后，某些元素的化合价有发生改变C．甲中碳元素的质量分数比丙中的大 D．催化剂在反应前后质量和性质都不变【答案】D【解析】A、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；B、甲醛中氢元素显+1价，氧元素显-2价，根据化合物中，正、负化合价的代数和为零，可得碳元素化合价为0，氧气中氧元素化合价为0，二氧化碳中氧元素显-2价，碳元素显+4价，水中氢元素显+1价，氧元素显-2价，故反应前后碳元素和氧元素的化合价发生了改变，不符合题意；C、甲中碳元素的质量分数为：，丙中碳元素的质量分数为：，故甲中碳元素的质量分数比丙中的大，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用质量守恒定律推断物质元素组成根据质量守恒定律，反应前后元素的种类、质量均不改变，由此确定出未知物质的元素组成。观察反应前后元素种类，看反应物（或生成物）缺少的元素种类，从而初步判断所求物质的元素组成；再根据所给物质质量，求出所求物质的相关元素质量，进而确定所求物质的元素组成或化学式。1、化学反应前后物质总质量不变；元素种类不变；元素质量不变；2、基本公式：（1）相对分子质量=化学式中各原子的相对原子质量的总和。（2）元素的质量分数：某化合物中某元素的质量分数=某元素原子的相对原子质量总和除以相对分子质量。（3）化合物中某元素的质量：化合物中某元素的质量=元素的质量分数×化合物的质量。【典例4】某物质和水反应只生成氢氧化钠和氧气，则该物质中A．只含钠元素 B．一定含有钠元素，可能含有氧元素C．一定含有钠、氧两种元素 D．一定含有钠元素，可能含有氧元素和氢元素【答案】C【解析】本题考查质量守恒定律：化学反应前后，元素的种类和原子数目保持不变。反应为：某物质+水（H2O）→氢氧化钠（NaOH）+氧气（O2）。水（H2O）是反应物，水分子中氧原子数目比氢原子少；生成物是氢氧化钠（NaOH）和氧气（O2），在氢氧化钠（NaOH）中氧原子和氢原子数目相同，而氧气（O2）又只由氧元素组成，所以在生成物中氧原子数目比氢原子多，根据反应前后原子数目不变可得出某物质一定含有氧元素；又由于反应前后元素种类不变，生成物氢氧化钠（NaOH）中有钠元素，所以某物质一定含有钠元素。综上所述，某物质一定含有钠元素和氧元素。故选C。【变式4-1】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4-2】某物质在空气中燃烧生成二氧化碳和水，该物质的组成中一定含有A．C、H、O三种元素B．C、H两种元素C．C、O两种元素D．H、O两种元素【答案】B【解析】根据质量守恒定律，在化学反应前后元素的种类没有改变来推断。生成物二氧化碳、水中含有C、H、O元素，根据质量守恒定律可知，则反应物中也一定含有这三种元素，物质在空气中燃烧是和空气中的氧气反应，氧气由O元素组成，则该物质的组成中一定含有C、H，可能含有O。故选B。【变式4-3】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。题型05密闭容器中反应的数据分析核心解题步骤（适用于表格、柱形图或饼状图等形式的数据）1.‌计算未知质量‌

根据质量守恒定律：‌反应前物质总质量=反应后物质总质量‌，直接计算缺失数据（如表格中的"X"值）。2.‌判断物质角色‌反应物‌：反应后质量减少生成物‌：反应后质量增加催化剂/杂质‌：质量不变3.‌书写反应表达式‌：在物质下方标注实际消耗或生成的质量（即变化量）。4.‌分析反应类型与质量比‌化合反应‌：多种反应物→一种生成物（如甲→丙+丁）；‌分解反应‌：一种反应物→多种生成物；质量比‌：参加反应的物质质量比=质量变化量之比【典例5】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5-1】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【答案】C【分析】由图可知，甲反应前质量分数为70%，反应后质量分数为42%，减小了28%，即甲为反应物；乙反应前质量分数为14%，反应后质量分数为8%，减小了6%，即乙为反应物；分析反应后各物质的质量分数可知，丁反应后的质量分数为1-42%-8%-40%=10%，即丁反应前后质量分数保持不变，则丁可能是催化剂，也可能没有参加反应；丙反应前质量分数为6%，反应后质量分数为40%，增长了34%，即丙为生成物，该反应为：甲+乙→丙；【解析】A、由分析可知，该反应符合“多变一”的特点，属于化合反应，故选项说法正确；B、该化学反应中乙、丙质量比为（14%-8%）：（40%-6%）=3：17，故选项说法正确；C、由分析可知，该反应为：甲+乙→丙，属于化合反应，则丙一定是化合物，不可能是单质，故选项说法错误；D、由分析可知，丁反应前后质量分数保持不变，则丁可能是催化剂，也可能没有参加反应，故选项说法正确；故选：C。【变式5-2】在一个密闭容器中加入四种物质，在一定条件下充分反应，测得反应前后各物质的质量如下