“質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用與驗證”考點歸類

吳甫紅

質(zhì)量守恒定律表示為：參與反應(yīng)的反應(yīng)物的總質(zhì)量和生成物總質(zhì)量是相等的。尤其需要注意的一點是：物質(zhì)為參與反應(yīng)的物質(zhì)及新生成的物質(zhì)。從宏觀層面看，化學(xué)反應(yīng)前后，參與反應(yīng)物質(zhì)種類未發(fā)生變化。從微觀層面看，反應(yīng)前后原子種類及數(shù)目未發(fā)生變化。

翻閱近些年的中考題目可見，一些主要考題類型涉及了質(zhì)量守恒定律，下面對質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用及驗證做如下論述。

一、解釋實驗現(xiàn)象

例1 鋅在空氣中燃燒，生成的氧化鋅大于鋅本身質(zhì)量，試對這一現(xiàn)象做出解釋。

分析 鋅之所以在空氣中燃燒是因為參與了化學(xué)反應(yīng)：

2Zn+O2加熱2ZnO

按照質(zhì)量守恒定律，生成物氧化鋅的質(zhì)量和參與化學(xué)反應(yīng)物鋅、氧總質(zhì)量是相等的，所以，生成物氧化鋅的質(zhì)量必然大于鋅的質(zhì)量。

例2 鐵絲在空氣中燃燒，生成物四氧化三鐵的質(zhì)量為什么大于參與反應(yīng)物鐵絲的質(zhì)量？

分析 按照質(zhì)量守恒定律，鐵絲于空氣中燃燒，生成物四氧化三鐵的質(zhì)量包含了氧氣的質(zhì)量，為此，生成物的質(zhì)量大于鐵絲的質(zhì)量。

例3 紙在空氣中燃燒后變?yōu)榛覡a，為什么質(zhì)量減少了？

分析 按照質(zhì)量守恒定律，紙在空氣中燃燒后生成了兩種物質(zhì)，灰燼和二氧化碳，所以，灰燼小于紙的質(zhì)量。

二、確定物質(zhì)化學(xué)式

例4 為了更好地發(fā)現(xiàn)煤氣泄漏，往往在煤氣中添加一種特殊氣味的氣體乙硫醇（C2H5SH），乙硫醇燃燒化學(xué)方程式如下：

2C2H5SH+9O2點燃4CO2+2X+6H2O

則X的化學(xué)式為（ ）。A.CO B.SO3 C.SO2 D.S

分析 結(jié)合化學(xué)方程式，推斷化學(xué)物化學(xué)方程式，目的是為了考察學(xué)生對質(zhì)量守恒定律的理解及掌握，化學(xué)反應(yīng)前后原子數(shù)量及種類不會發(fā)生變化，反應(yīng)前后原子總數(shù)守恒，最終得出化學(xué)物質(zhì)X為SO2。

三、推斷物質(zhì)

例5 一包白色粉末可能含有如下物質(zhì)中的一種或者幾種，如CuSO4、MgCl2、NaNO3、NaCI，小張為了推斷其中的化學(xué)物質(zhì)，設(shè)計并做了以下化學(xué)實驗：固體粉末加水/溶解無色溶液加入一定量的NaOH溶液，①生成白色沉淀A（無色溶液加入AgNO3溶液白色沉淀B），結(jié)合上述實驗，回答如下問題：

（1）①執(zhí)行的操作為（ ）；

（2）白色粉末中一定不含有的物質(zhì)是（ ）；

（3）生成白色沉淀物A的化學(xué)方程式為（ ）；

（4）上述實驗（能抑或不能）說明白色粉末物中含有NaNO3、NaCl。

分析 （1）過濾將不溶于液體的固體和液體分離出來。（2）加水于固體粉末中，獲得無色溶液，因為硫酸銅遇水變藍(lán)色，表明固體物質(zhì)中一定不含有物質(zhì)CuSO4 。（3）無論是無色溶液，還是NaOH溶液反應(yīng)后，均生成白色沉淀，表明固體物質(zhì)中含有MgCl2，因為MgCl2和NaOH反應(yīng)后生成白色沉淀Mg（OH）2。（4）NaNO3、NaCl溶于水后均是無色溶液，兩者都不和NaOH發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以，無法確定發(fā)白粉末中是否含有NaNO3、NaCl。

答案：（1）過濾；（2）CuSO4；（3）MgCl2+2NaOH

Mg（OH）2↓+2NaCl；（4）不能

四、判斷反應(yīng)物或者生成物的質(zhì)量

例6 生鐵是一種合金，含有鐵和碳。為了測定某煉鐵廠生鐵中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，小李稱取生鐵6.0 g，放置燒杯中，往其中加入 65.0 g 稀硫酸，物質(zhì)完全反應(yīng)（假如雜質(zhì)不參與其中反應(yīng)）。實驗結(jié)束后測得實驗數(shù)據(jù)如下：反應(yīng)前燒杯的質(zhì)量為98.0 g，反應(yīng)后燒杯及生成物總質(zhì)量為97.9 g，根據(jù)上述數(shù)據(jù)，完成相關(guān)實驗（計算結(jié)果保留小數(shù)點一位）。

（1）生成氣體氫氣質(zhì)量？

（2）樣品中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？

（3）反應(yīng)結(jié)束后，溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)？

分析 該題目是一道有關(guān)數(shù)據(jù)表格的綜合類題目，主要考查學(xué)生對表格的處理能力，問題的切入點是運用質(zhì)量守恒定律，（1）氫氣質(zhì)量=98 g-97.9 g=0.1 g。（2）假設(shè)生成物中鐵的質(zhì)量為a，則生成物硫酸亞鐵質(zhì)量為b，則根據(jù)：

Fe+H2SO4FeSO4+H2↑

得 a=0.1 g×56/2=2.8 g；

b=0.1 g×152/2=7.6 g；

w（Fe）=2.8 g/6 g×100%=46.7%。

（3）所以，w（FeSO4）=7.6 g/（2.8+65-0.1）g×100%=11.4%

五、探究相關(guān)實驗

例7 小王和小亮學(xué)習(xí)了質(zhì)量守恒定律后，他們想親自探究化學(xué)反應(yīng)是否符合質(zhì)量守恒定律。小王和小亮采取了如下化學(xué)方法。小王做的實驗為在天平一端燒杯內(nèi)放入BaCl2溶液和Na2SO4溶液；小亮的實驗為在天平的一端燒杯中放入稀鹽酸和Na2CO3溶液。

（1）小王在實驗中可觀察的實驗現(xiàn)象為；；小亮在實驗中可觀察到的實驗現(xiàn)象為；；

（2）上述兩個實驗參與反應(yīng)的化學(xué)方程式為；；

（3）小王和小亮結(jié)合各自的實驗，做出了不同的結(jié)論，他們的實驗具有一定的相似之處，然而結(jié)論卻不同，原因在于。

（4）在滿足上述實驗裝置的前提下，要求幫助小亮選擇一組藥品做實驗，以驗證質(zhì)量守恒定律，選擇的藥品可以為（注：上述用到的藥品不可再使用）。

分析 該題通過探究化學(xué)實驗的方式考察學(xué)生運用質(zhì)量守恒定律解決問題的能力及知識分析遷移能力。小王在實驗中用到了BaCl2溶液和Na2SO4溶液，小亮在實驗中用到了稀鹽酸和Na2CO3溶液，二者實驗均產(chǎn)生了不同的現(xiàn)象，小王的實驗生成了白色沉淀，同時質(zhì)量分?jǐn)?shù)未發(fā)生改變，小亮的實驗因為生成了氣體，使得質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少。質(zhì)量守恒定律問題的研究需要考慮兩方面的問題，問題（1），反應(yīng)中是否有氣體跑出；問題（2），外界氣體是否參與進(jìn)來。小王實驗中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之所以發(fā)生改變，主要因為生成了氣體。為此，在驗證質(zhì)量守恒定律中，實驗藥品的選擇要充分考慮以上因素，將實驗放置在密閉的容器內(nèi)進(jìn)行。