揭秘質(zhì)量守恒定律的考查類型與解題方略

孟令卓

質(zhì)量守恒定律是初中化學(xué)中十分重要的內(nèi)容，也是中考命題的重點內(nèi)容之一。筆者通過研究近幾年的中考試題，發(fā)現(xiàn)此知識點的考查以質(zhì)量守恒定律的理解和應(yīng)用為主，現(xiàn)結(jié)合中考命題特點對質(zhì)量守恒定律的考查類型進行全面歸納與梳理。

一、對質(zhì)量守恒定律的理解

1.宏觀解釋

命題特點：這類試題一般是給出不同的變化，并對變化前后物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系進行判斷，質(zhì)量增加、減少或不變等，有時也會對一些違反質(zhì)量守恒定律的偽科學(xué)現(xiàn)象進行說明，然后讓學(xué)生判斷其正誤。

例1.下列對化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量變化的解釋，不符合質(zhì)量守恒定律的是（ ）

A.高錳酸鉀受熱分解后剩余固體的質(zhì)量減小，是因為放出了氧氣

B.硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液混合后，溶液總質(zhì)量不變

C.細(xì)鐵絲在氧氣中燃燒后質(zhì)量增大，是因為生成物中含有氧的質(zhì)量

D.白磷在密閉容器中燃燒，反應(yīng)前后總質(zhì)量不變，是因為生成物都沒有逸散

解析：硫酸銅溶液與氫氧化鈉溶液混合后，生成藍(lán)色沉淀氫氧化銅，所得溶液與生成氫氧化銅的質(zhì)量之和等于原硫酸銅溶液和氫氧化鈉溶液的質(zhì)量之和，所以，所得溶液的總質(zhì)量是減少的。

答案：B

解題方略：在應(yīng)用質(zhì)量守恒定律解釋現(xiàn)象時，首先要看此現(xiàn)象是否發(fā)生了化學(xué)變化，定律不適用于物理變化；其次要看是否有氣體參與反應(yīng)，實驗是否在封閉條件下進行；最后結(jié)合具體的反應(yīng)特點判斷現(xiàn)象發(fā)生前后的質(zhì)量變化。

2.微觀認(rèn)識

命題特點：這類試題是給出化學(xué)反應(yīng)的微觀示意圖，學(xué)生根據(jù)微觀圖示獲取一系列有用的信息，并對獲得的有關(guān)信息進行綜合分析，如物質(zhì)的類別、反應(yīng)的類型、物質(zhì)的組成、化學(xué)方程式及其計量數(shù)之比、分子的種類、物質(zhì)的質(zhì)量比等，然后回答所給問題，在中考化學(xué)中屬常見題型。

例2.（1）A、B、C、D表示四種物質(zhì)，其微觀示意圖如下所示：

①從微觀角度看，B圖表示：3

（填化學(xué)符號）。

②從宏觀角度看，圖中表示混合物的是

（填字母）。

（2）在一定的條件下，A和B能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成E和F，其微觀示意圖如下所示：

①若F為空氣中體積分?jǐn)?shù)最大的氣體，則該反應(yīng)中生成的E和F的質(zhì)量比為

②若F為氧化物，且A和B的分子個數(shù)比為5∶4，則該反應(yīng)的化學(xué)方程式為

解析：（1）①B圖中的每個分子由1個氮原子和3個氫原子構(gòu)成，B圖表示的是3個氨氣分子。②C、D都是由不同的分子構(gòu)成，屬于混合物。（2）①A和B能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成E和F，F(xiàn)為空氣中體積分?jǐn)?shù)最大的氣體，可知F為氮氣，該反應(yīng)是氨氣與氧氣反應(yīng)生成氮氣和水的反應(yīng)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為4NH3+3O2一定條件2N2+6H2O，則E和F的質(zhì)量比為27∶14。②若F為氧化物，且A和B的分子個數(shù)比為5∶4，則F只能是氮的氧化物。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，可推出該氧化物為一氧化氮。

答案：（1）①NH3 ②C、D （2）①27∶14②4NH3+5O2一定條件4NO+6H2O

解題方略：在解這類試題時，學(xué)生要先看清圖例給定的符號與微粒的對應(yīng)關(guān)系，再寫出具體物質(zhì)的化學(xué)式，最后根據(jù)質(zhì)量守恒定律書寫化學(xué)方程式并完成相關(guān)計算。

3.實驗驗證

命題特點：這類試題常用天平作為稱量工具，通過天平兩端發(fā)生的不同反應(yīng)，進行定量計算與判斷。一般是根據(jù)反應(yīng)情況判斷天平指針的偏向，或使天平平衡時兩端加入的物質(zhì)或物質(zhì)的質(zhì)量需要滿足的條件等。

例3.將盛有等質(zhì)量、等質(zhì)量分?jǐn)?shù)且足量的稀鹽酸的兩只燒杯，放在托盤天平的左、右兩盤，天平平衡。在左盤燒杯中加入10克碳酸鈣，若要使天平重新平衡，則右盤燒杯中應(yīng)加入的物質(zhì)可能是（ ）

A.10克碳酸鉀和碳酸鈉

B.10克碳酸鎂和碳酸鈉

C.5.6克氧化銅

D.10克鎂粉和銅粉

解析：左盤燒杯中加入10克碳酸鈣，根據(jù)化學(xué)方程式可計算出產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量為4.4g，左邊燒杯實際增重5.6g，若要使天平重新平衡，則右盤燒杯中加入物質(zhì)后也要增重5.6g。A選項，若10g物質(zhì)全是碳酸鉀，根據(jù)化學(xué)方程式可計算出產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量為3.2g，增重10g-3.2g=6.8g；若10g物質(zhì)全是碳酸鈉，根據(jù)化學(xué)方程式可計算出產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量為4.2g，增重10g-4.2g=5.8g，因此，無論碳酸鈉與碳酸鉀的比例如何，天平增重都大于5.8g，不符合題意。B選項，若10g物質(zhì)全是碳酸鎂，根據(jù)化學(xué)方程式可計算出產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量為5.2g，增重10g-5.2g=4.8g；若10g物質(zhì)全是碳酸鈉，根據(jù)化學(xué)方程式可計算出產(chǎn)生二氧化碳的質(zhì)量為4.2g，增重10g-4.2g=5.8g，5.6g在4.8g與5.8g之間，符合題意。C選項，5.6g氧化銅與稀鹽酸反應(yīng)，沒有產(chǎn)生氣體，增重5.6g，符合題意。D選項，銅不與稀鹽酸反應(yīng)，而鎂的質(zhì)量必小于10g，根據(jù)化學(xué)方程式可計算出產(chǎn)生氫氣的質(zhì)量必小于0.83g，增重必大于10g-0.83g=9.17g，不符合題意。

答案：B、C

解題方略：天平重新平衡的條件是兩邊質(zhì)量變化相等，無論是否發(fā)生反應(yīng)，若沒有氣體產(chǎn)生，加入的質(zhì)量就是增加的質(zhì)量；若有氣體產(chǎn)生，可根據(jù)加入的質(zhì)量與產(chǎn)生氣體的質(zhì)量之差判斷增加的質(zhì)量。

二、對質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用

1.判斷化學(xué)方程式中的質(zhì)量關(guān)系

命題特點：試題常結(jié)合具體的反應(yīng)，給出好像符合質(zhì)量守恒定律的一種假象，讓學(xué)生逐項判斷哪一種質(zhì)量關(guān)系成立，其實質(zhì)是考查化學(xué)方程式中各物質(zhì)的質(zhì)量比。

例4.下列有關(guān)“2CO+O2點燃2CO2”的質(zhì)量關(guān)系，不正確的是（ ）

A.56gCO與32gO2反應(yīng)，生成CO2的質(zhì)量一定是88g

B.16gO2參加反應(yīng)，則生成CO2的質(zhì)量一定是44g

C.若消耗CO和O2的質(zhì)量總和是10g，則生成CO2的質(zhì)量一定是10g

D.若5gCO和2gO2混合點燃，則生成CO2的質(zhì)量一定是7g

解析：由化學(xué)方程式可知，CO、O2、CO2三種物質(zhì)的質(zhì)量比是（2×28）∶32∶（2×44）=56∶32∶88，A、B、C三項的描述均正確。D選項中2gO2只能與3.5gCO恰好反應(yīng)，生成5.5g二氧化碳。

答案：D

解題方略：解答這類題要先根據(jù)化學(xué)方程式計算出各物質(zhì)間的質(zhì)量比，然后分析給出的各選項是否符合上述質(zhì)量比；若沒有給出方程式，則要先寫出正確的化學(xué)方程式，然后再進行計算，最后作出判斷。

2.推導(dǎo)物質(zhì)的化學(xué)式

命題特點：命題時給出已配平的化學(xué)方程式，但有一種物質(zhì)的化學(xué)式待定，根據(jù)反應(yīng)前后元素的原子個數(shù)守恒，要求學(xué)生推導(dǎo)待定物質(zhì)的化學(xué)式，屬于高頻考點。

例5.工業(yè)上利用下列反應(yīng)制取金屬Hg：4HgS+4CaO=4Hg+3X+CaSO4。該反應(yīng)中X的化學(xué)式為（ ）

A.CaS B.SO2

C.SO3D.CaSO3

解析：根據(jù)所給化學(xué)方程式，可知反應(yīng)前有4個Hg、1個S、4個Ca和4個O，反應(yīng)后有4個Hg、1個Ca、1個S和4個O，故3X中含有3個S、3個Ca，故X的化學(xué)式為CaS。

答案：A

解題方略：利用化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類、原子的個數(shù)守恒進行快速求解。

3.分析化學(xué)反應(yīng)

命題特點：這種題型一般以表格的形式給出某反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量，學(xué)生需結(jié)合表格提供的數(shù)據(jù)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律對獲取的數(shù)據(jù)信息進行綜合判斷。

例6.在一密閉容器內(nèi)有A、B、C、D四種物質(zhì)，在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，一段時間后，測得反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量如下表。則下列說法中，正確的是（ ）

A.根據(jù)質(zhì)量守恒定律，x的值為0

B.該反應(yīng)是分解反應(yīng)

C.該反應(yīng)是復(fù)分解反應(yīng)

D.在這個反應(yīng)中，A、B、C之間的質(zhì)量比為38∶56∶14

解析：根據(jù)質(zhì)量守恒定律，反應(yīng)前物質(zhì)的總質(zhì)量等于反應(yīng)后物質(zhì)的總質(zhì)量，可得：10g+90g+8g+2g=38g+56g+14g+xg，解得x=2，A項不正確。在該反應(yīng)中，B物質(zhì)的質(zhì)量減少，一定是反應(yīng)物，A、C物質(zhì)的質(zhì)量增加，一定是生成物，D的質(zhì)量沒有變化，可能是催化劑，該反應(yīng)一定是分解反應(yīng)，B項正確，C項不正確。反應(yīng)中A、B、C三種物質(zhì)之間的質(zhì)量比是反應(yīng)前后的質(zhì)量差之比，不是反應(yīng)后剩余的質(zhì)量之比，D項不正確。

答案：B

解題方略：在解題時，學(xué)生要先求出待測物質(zhì)的質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量的變化情況確定反應(yīng)物和生成物，并具體求出各物質(zhì)的質(zhì)量變化，然后根據(jù)要求作出判斷。

4.無數(shù)據(jù)的計算

命題特點：這種題型反應(yīng)前后沒有數(shù)據(jù)出現(xiàn)，給出的一般是混合物，題干中包含有明確的等量關(guān)系，學(xué)生可根據(jù)等量關(guān)系計算混合物中各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)或質(zhì)量比。

例7.將一定量CO和CO2的混合氣體，通入足量澄清石灰水中，充分反應(yīng)后，生成沉淀的質(zhì)量恰好等于原混合氣體的質(zhì)量，求混合氣體中CO和CO2的質(zhì)量比。

解析：由題意可知，生成CaCO3的質(zhì)量等于CO和CO2的質(zhì)量之和，即CaCO3的質(zhì)量=CO的質(zhì)量+CO2的質(zhì)量，將該式變形：（CaO+CO2）的質(zhì)量=CO的質(zhì)量+CO2的質(zhì)量，得CO的質(zhì)量=CaO的質(zhì)量。所以，混合氣體中CO和CO2的質(zhì)量比相當(dāng)于化學(xué)式CaCO3中CaO與CO2的質(zhì)量比。

答案：m（CO）∶m（CO2）=M（CaO）∶M（CO2）=56∶44=14∶11。

解題方略：解題關(guān)鍵是抓住等量關(guān)系，知道CO2氣體能與澄清的石灰水反應(yīng)生成CaCO3，而CO不與石灰水反應(yīng)，利用已知生成CaCO3的質(zhì)量等于CO和CO2的質(zhì)量之和，列出等式，巧妙變換，即可求解。