質(zhì)量守恒定律的理解與考查

何秀珍

一、正確理解質(zhì)量守恒定律

認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)中的各物質(zhì)間存在定量關(guān)系，化學(xué)反應(yīng)遵守質(zhì)量守恒定律；理解質(zhì)量守恒定律的微觀本質(zhì)：在一個具體的化學(xué)反應(yīng)中，存在5個不變，宏觀理解為：1.反應(yīng)物和生成物總質(zhì)量不變，2.元素種類和質(zhì)量不變；微觀理解：3.原子種類不變，4.原子數(shù)目不變，5.原子質(zhì)量不變。2個改變：1.從宏觀上物質(zhì)的種類一定改變，2.從微觀上分子的種類一定改變。1個可能改變：分子總數(shù)可能改變。

二、有關(guān)質(zhì)量守恒定律的考查

例題1 （2023宜昌）下列現(xiàn)象能用質(zhì)量守恒定律解釋的是（ ）。

A.蔗糖溶于水后總質(zhì)量不變

B.濃硫酸敞口放置質(zhì)量增加

C.飽和硝酸鉀溶液升溫，溶液質(zhì)量不變

D.硫酸銅溶液和氫氧化鈉溶液混合，溶液質(zhì)量減小

解析 A.蔗糖溶于水，沒有發(fā)生化學(xué)變化，不能用質(zhì)量守恒定律來解釋，A錯誤；B.濃硫酸敞口放置質(zhì)量增加是濃硫酸具有吸水性，不能用質(zhì)量守恒定律來解釋，B錯誤；C飽和硝酸鉀溶液升溫，溶液的狀態(tài)會從飽和變成不飽和，此過程中沒有新物質(zhì)生成，雖然溶液質(zhì)量不變，但不能用質(zhì)量守恒定律來解釋，C錯誤；D硫酸銅溶液和氫氧化鈉溶液混合會反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉溶液，溶液質(zhì)量減小，但反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量不變，可用質(zhì)量守恒定律來解釋，D正確。應(yīng)選D。

例題2 （2023年江西）某興趣小組對“化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系”進行探究，實驗方案如圖1所示。

[分析交流]（1）方案A中紅磷燃燒的現(xiàn)象為____，方案B中鐵與硫酸銅反應(yīng)的化學(xué)方程式為____。2個方案反應(yīng)前后天平均保持平衡，說明上述2個化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量不變。

[發(fā)現(xiàn)問題]方案A中因有氧氣參加反應(yīng)，故采用密閉裝置。但方案B中鐵與硫酸銅反應(yīng)，反應(yīng)物和生成物都沒有氣體，為什么也要用密閉裝置呢？

（2）于是在老師的指導(dǎo)下，小組同學(xué)再次實驗，并使用pH傳感器測定錐形瓶內(nèi)溶液pH，其數(shù)據(jù)如圖2所示。分析圖像可知，反應(yīng)開始階段溶液的酸性逐漸____（填“增強”或“減弱”），那么導(dǎo)致這一現(xiàn)象出現(xiàn)的原因又是什么？

[提出猜想]

猜想甲：硫酸銅溶液和鐵作用所致；

猜想乙：硫酸銅溶液和空氣作用所致；

猜想丙：硫酸銅溶液、鐵及空氣共同作用所致。

[進行實驗]

（3）為驗證上述猜想，現(xiàn)提供如下用品：用煮沸并迅速冷卻的蒸餾水配成4%的硫酸銅溶液、潔凈的鐵釘、pH傳感器等，實驗過程見表1，請完成表格中①、②兩處填空。

[反思拓展]

（4）通過以上探究活動，請分析方案B中用橡膠塞形成密閉裝置的原因可能是____。

（5）蠟燭燃燒后固體質(zhì)量減小，請設(shè)計實驗驗證該反應(yīng)是否遵守質(zhì)量守恒定律。寫出你的簡明方案：____。

解答（1）紅磷燃燒會產(chǎn)生大量白煙，放出熱量，故填：劇烈燃燒，產(chǎn)生大量白煙，放出熱量；鐵和硫酸銅會生成硫酸亞鐵和銅；（2）圖2中pH下降，說明溶液的酸性增強；（3）實驗1中硫酸銅溶液和鐵、空氣接觸；實驗2中硫酸銅和鐵接觸，需要控制其他變量相同，加入5mL硫酸銅溶液；實驗3硫酸銅接觸到空氣；實驗1、2對比說明pH減小與空氣有關(guān)，實驗1、3對比說明pH減小與鐵有關(guān)，則pH減小是硫酸銅與鐵和空氣共同作用所致；（4）裝置B中硫酸銅與鐵和氧氣接觸，可能會導(dǎo)致溶液酸性增強與鐵反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，如果在敞口容器中，氫氣會逸出，導(dǎo)致裝置質(zhì)量減小，無法驗證質(zhì)量守恒定律；（5）蠟燭燃燒會產(chǎn)生二氧化碳和水，需要在密閉容器中驗證，可以將蠟燭在密閉的集氣瓶中燃燒測定反應(yīng)前后的質(zhì)量不變來驗證質(zhì)量守恒定律。

答案：（1）劇烈燃燒，產(chǎn)生大量白煙，放出熱量Fe+CuSO4=FeSO4+Cu （2）增強 （3）

5 丙 （4）防止溶液酸性增大與鐵釘反應(yīng)產(chǎn)生氫氣使裝置質(zhì)量減小，無法驗證質(zhì)量守恒定律；（5）取一套裝置氣密性良好的集氣瓶和帶有燃燒匙的橡皮塞，將蠟燭固定在燃燒匙上，將蠟燭、橡皮塞、燃燒匙和集氣瓶放在天平上稱量后，放置在桌面上，點燃蠟燭迅速將蠟燭伸入集氣瓶并塞緊橡皮塞，待蠟燭熄滅并冷卻至室溫后將裝置整體放在天平上稱量，若質(zhì)量不變，則遵循適量守恒定律。

（收稿日期：2023-12-18）