九年级化学质量守恒定律及其应用
【本讲主要内容】
质量守恒定律及其应用
从本单元起，学生对化学的学习将由生成何种物质向生成多少物质（即量的）转化。通过一系列的实验探究活动，得出质量守恒定律的概念。并能从宏观与微观的两个方面去理解质量守恒定律，学会应用定律解释实验现象，并会进行简单的计算。
【知识掌握】
【知识点精析】
一. 什么是质量守恒定律
当物质发生化学变化并生成新物质时，反应物的质量总和与生成物的质量总和相比较，存在什么关系呢？
经过科学家的不断探究、实验、发现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。为了验证这一定论教材中选用了四个探究性的实验：
实验一：在密闭环境中的白磷燃烧—— 质量不变
实验二：在开放环境中铁与硫酸铜溶液的反应——质量不变
实验三：有气体生成的碳酸钠与盐酸的反应——二氧化碳气体逸出——质量减少
实验四：有固体生成的金属镁在空气中的燃烧——与氧气反应——质量增加
以上四个实验进一步证明任何化学反应一定遵守质量守恒定律
二. 准确理解质量守恒定律的含义
1. 该定律知识用于化学变化，不适用于物理变化。
例如：1g水蒸发成1g水蒸气，虽然反应前后质量不变，但不能说遵守质量守恒定律；
2. “参加”两字不可省略，不能把“参加反应的各物质”简单地说成反应物，也不能把“质量总
和”说成各物质的任意之和，不参加反应的物质的质量不能计算在内；
例如：6g碳在18g氧气中充分燃烧后能生成24g二氧化碳，你认为对吗？
解析：不对，因为根据质量守恒定律和反应的相互关系，6g碳只能与16g氧气反应，剩余的2g氧气并没有参与反应，所以生成二氧化碳的质量应为22g。
3. “生成的各物质的质量总和”中的“各物质”，不仅应包括生成的固体、液体，还应包括反应后生成的气体。
例如：有人认为镁在空气中燃烧质量增加不符合质量守恒定律，这是错误的，因为没有加上参与反应的氧气的质量。
4. 质量守恒定律的守恒是指“质量守恒”而不是体积或分子个数守恒；
例如：氢气在适量的氧气中燃烧生成水时反应前后气体的质量总和相等，但气体的体积总和并不相等。
三. 为什么化学反应前后各物质质量总和相等？
1. 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。在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变、原子的数目没有增减、原子的质量也没有改变。
2. 质量守恒定律的本质
一定不变：宏观上：反应物和生成物的总质量不变，元素的种类不变。
微观上：原子的种类不变，原子的数目不变，原子的质量不变。
一定改变：宏观上：物质的种类一定改变。
微观上：分子的种类一定改变。
以通电分解水的反应为例进行分析：
四. 质量守恒定律的应用
1. 解释现象
例如：铁丝生锈以后，为什么生成物的质量比原来固体物质的质量增加？
解析：铁在潮湿的空气中与水和氧气作用而生成铁锈，根据质量守恒定律，生成铁锈的质量等于参加反应的铁、水、氧气质量之和，故铁锈的质量比原来铁的质量增加。
2. 确定物质化学式
例如：在飞船的火箭推进器中常装有液态肼（用X表示）和液态双氧水（H2O2），它们混合时的反应方程式为2H2O2+X＝N2+4H2O，肼的化学式为____________。
解析：根据化学反应前后，原子的种类、原子的数目都不改变的原则，根据反应后的原子个数可以推断出反应前两种物质的组成，所以X的化学式是N2H4
3. 确定物质的组成
例如：将蔗糖隔绝空气加强热，得到炭黑和水，则蔗糖是由什么元素组成的？
解析：根据化学反应前后元素的种类不发生改变的原则，蔗糖是与空气中的氧气发生反应，生成碳和水，所以可以得出蔗糖物质中一定含有碳元素、氢元素，可能含有氧元素，
因为水中氧一定来自氧气中，但也有可能来自蔗糖中，因此蔗糖中是否含有氧元素，要经过实验测定进行计算才能确定。
例如：32g某可燃物充分燃烧后生成了44gCO2和27gH2O，可燃物中一定含有的元素是？
解析：根据化学反应前后元素的种类不发生改变的原则，可燃物中一定含有碳元素和氢元素含碳元素的质量为：44g×12 /44＝12g
含氢元素的质量为：27g×2 /18＝3g
总质量为：12g+3g＝15g，因为：生成物中碳、氢两元素的质量总和小于可燃物的总质量32 g，所以，可燃物中含有碳、氢、氧三种元素。
4. 求物质的质量
例如：将30gA物质，20gB物质和10gC物质混合，充分反应后，发现A物质全部消耗，B物质剩余4g，C物质增加6g，同时生成若干克D物质。若制取10gD物质，可同时得到多少克C物质？
解析：由题意可知，该反应的反应物是A与B，生成物是C和D，根据质量守恒定律，30gA全部反应生成D物质的质量，为（30g—20g—4g）—6g＝40g
设制取10 gD物质可同时得到C物质的质量为Xg
则有：40g：6g＝10g：X X＝1.5g
5. 求物质的相对分子质量
例如：有化学方程式A+B＝C+2D，已知A的相对分子质量为98，49gA恰好与29gB完全反应，生成60gC，求生成D的质量和D的相对分子质量。
解析：设D的质量为X，D的相对分子质量为Y
A + B ＝ C+ 2D
98 2Y
49g 29g 60g X
根据质量守恒定律求解：X＝49g + 29g—60g＝18 g
98 /49g＝2Y/18 g Y＝18
五. 归纳总结
1. 理解质量守恒定律概念中的关键词语：“参加”“质量总和”“守恒”含义
2. 质量守恒定律中的变与不变：
由分子构成的物质在发生化学反应前后可总结出六个不变，两个一定改变，一个可能改变。
【解题方法指导】
例1. 下列说法体现质量守恒定律的是（ ）
A. 5g食盐和25g水混合得到30g食盐溶液
B. 在双氧水和二氧化锰制取氧气的反应中 ，二氧化锰的质量不变
C. 3g碳在8g氧气中燃烧生成11g二氧化碳
D. 反应物和生成物的质量、分子个数、原子个数一定相等。
解析：本题要求明确质量守恒定律的适用范围仅限于化学反应，一个变化若不是化学反应，就无法说明是否遵循质量守恒定律。因此解题时，只要找出选项中属于化学变化的即可。
答案：C。
例2. 黑火药是我国的四大发明之一。黑火药爆炸原理可用下列方程式表示：
2KNO3 + 3C + SK2S + N2+ 3X。则X的化学式为（ ）
A. CO B. CO2 C. NO D. SO2
解析：本题考察运用质量守恒定律的微观解释，即化学反应前后各元素的原子种类和数目不变，反应前有K、N、S、C、O五种元素，分别对应的原子个数为：2、2、1、3、6，而反应后已知物质中的元素有K、N、S三种，原子个数分别为：2、2、1，因此确定X中有两种元素C、O，原子个数分别为3/3＝1、6/3＝2，即化学式为：CO2。
答案：选B
注意问题：要有明确的概念辨析能力，必须从宏观和微观的角度对化学反应的实质和质量守恒定律进行具体分析和理解，掌握定律中什么一定不变，什么一定改变，什么可能改变，这样才能头脑清醒的解决问题。
例3. 现有：火柴、一张干燥的白纸、一个光洁干燥的小烧杯、澄清的石灰水，试设计一个小实验证明纸张中含碳、氢两种元素，请完成下列实验报告。
解析：本题考察质量守恒定律的应用。应根据化学反应前后元素种类不变来设计此题。解题思路为：
答案：
注意问题：在基本实验操作熟练的基础上，要注意综合运用学过的化学概念、原理等知识进行推理判断。在解答时，要仔细审题，弄清题意，理清思路，尽可能做到抽象问题具
体化，实验设计步骤应简单易行，使用的药品应廉价易得。
【考点突破】
【考点指要】
质量守恒定律是化学反应的本质体现，在中考中是重点考查知识点，命题范围常包括对质量守恒定律的理解和质量守恒定律的应用，以及质量守恒定律的探究。质量守恒定律的应用既是考察的重点也是热点，同时还可能推出新的题型、新的设问方法及探究方式，特别是与工农业生产、日常生活、科学实验、揭露“伪科学”等实际知识相结合的试题， 考查题型丰富多变，在选择题中多以考查对概念的辨析为主，填空题多考查质量守恒的原因，实验题在特定的情境下设计实验并根据实验过程计算生成物的质量等。因为质量守恒定律是化学反应的精髓，所以渗透到化学试题的各个方面，是学好化学最重要的基本知识。
【典型例题分析】
1. 解释某种现象或道理
例如：（2022年大连）成语“点石成金”的本意为古代方士的一种法术，即能使石头变成黄金，有的人说他能将石灰石变成黄金，请你用化学知识说明石灰石不能变成黄金的道理。
解析：此题考查的是物质变化质量守恒的原因和物质不灭的道理。根据质量守恒定律可知，化学反应前后元素的种类是不变的，石灰石的主要成分为碳酸钙（CaCO3），其中只含钙、碳、氢、氧等四种元素，而黄金是由金元素组成的，可见石灰石是不可能变成黄金的。
2. 确定物质的化学式
例如：（2022年河南）我国卫生部规定食盐必须加碘，其重点以两种化合物的形式存在，利用厨房中的食醋、淀粉等来鉴定食盐中是否含碘，反应原理为：5X+KIO3+6CH3COOH＝6CH3COOK+3H2O+3I2 ，其中X的化学式是（ ）
A. KI B. K2O C. KIO D. KOH
解析：由题意可知，反应后C、H、O、K、I的原子个数分别为12、24、15、6、6，而反应前除X外 C、H、O、K、I的原子个数分别为12、24、15、1、1，所以，X中K、I的原子
个数都应为1，根据化学反应前后原子的种类和个数都不改变的原则，X的化学式为KI
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