考點1　質量守恒定律
第15講┃ 質量守恒定律 化學方程式及其簡單計算
【注意】 (1)在紅磷燃燒的實驗中：①小氣球可防止紅磷燃燒產生的熱量使瓶內氣體迅速膨脹而沖開橡膠塞；②要等到氣球變癟后再觀察天平是否平衡，因為氣球脹大產生的浮力會對天平平衡產生影響。(2)探究質量守恒定律需選擇發(fā)生化學變化，且現(xiàn)象明顯的反應；對于有氣體參加或有氣體生成的反應，必須在密閉容器中進行。
2．內容：________化學反應的________質量總和，等于反應后生成的________質量總和。
①質量守恒定律只適用于化學變化；強調的是質量守恒，不適合體積守恒。②沒有參加反應的物質質量(反應物過量和催化劑等)和與反應無關的物質質量不計在總和中。③有氣體或沉淀參與反應時，質量也不能忽略。
3．微觀解釋：化學反應的過程是參加反應各物質的______重新組合而生成其他物質的過程，因此在化學反應前后，原子的______沒有改變，______沒有增減，______也沒有改變，所以物質的總質量不變。
1．概念：用__________表示化學反應的式子，叫作化學方程式。2．書寫(1)原則：①必須以________________為依據，絕不能憑空臆造；②遵守____________________，即化學方程式兩邊各原子的總數要相等。
(2)步驟：寫、配、標、查。
考點3　有關化學方程式的簡單計算
1．計算原理：依據質量守恒定律，即在化學反應中，各物質的質量比是定值2．解題格式及解題步驟(詳見例題)
類型1　質量守恒定律的應用
【考情簡述】 5年5考。涉及考向：①由已知物質推未知物的成分或組成(2016.35，2015.35，2014.27，2013.35)；②由化學方程式求化學式(2016.4，2013.5)；③表格型(2017.7)；④微觀反應示意圖；⑤坐標曲線型；⑥差量法求生成氣體或沉淀質量(2017.36，2016.36，2015.36，2014.36)。
考向1　由化學方程式求化學式
[解析] 根據反應前后，原子的種類和數目不發(fā)生變化得到答案。
考向2　微觀反應示意圖型
例2【2017·煙臺】清華大學研究人員成功研制出一種納米纖維催化劑，可將二氧化碳轉化成液體燃料甲醇，其微觀示意圖如圖15－1(圖中的微粒恰好完全反應)。下列說法正確的是(　　)
A．丁的化學式為H2O，該反應為置換反應B．參加反應的甲與乙的質量比為3∶1C．甲是單質，乙、丙、丁均為氧化物D．該反應體現(xiàn)了無機物可以轉化為有機物
例3【2017·蘭州】在一密閉容器中，有X、O2、CO2、H2O四種物質，在一定條件下發(fā)生某種反應，反應一段時間后，測得反應前后各物質的質量如下表。下列說法正確的是(　　)
A.表中的待測值為32B．X中一定含有C、H、O元素C．該反應是置換反應D．反應中CO2和H2O的質量變化之比為11∶9
考向3　表格數據分析型
【方法點撥】 解答密閉容器中化學反應問題的方法：①根據表格中反應前后物質質量變化，確定出反應物和生成物，具體為質量減少的物質為反應物，質量增加的物質為生成物；②在①的基礎上分別計算出各反應物、生成物的質量關系(反應前后發(fā)生改變的質量)，即質量比；③根據質量守恒定律及化學方程式的計算原理，結合所學知識，逐項進行分析判斷正誤。
例4【2016·邯鄲一?！吭谝幻荛]容器中加入甲、乙、丙、丁四種物質，在一定條件下發(fā)生化學反應，測得反應前及t1、t2時各物質質量如圖15－2所示。下列說法中不正確的是(　　)
A．乙物質一定是化合物B．丙可能為該反應的催化劑C．該反應中，乙、丁的質量變化之比為7∶5D．該反應中，甲、乙的質量變化之比為1∶4
[解析] 據圖可知反應后乙的質量增加了28 g，是生成物，甲的質量減少了8 g，是反應物，丁的質量減少了20 g，是反應物，丙的質量不變，可能是催化劑，甲、乙的質量變化之比應為2∶7。
例5【2017·泰安】四種物質在一定條件下充分混合反應，測得反應前后各物質的質量分數如圖15－3所示。則有關說法中不正確的是(　　)
A．丁一定是化合物B．乙可能是這個反應的催化劑C．生成的甲、丙兩物質的質量比為8∶1D．參加反應的丁的質量一定等于生成甲和丙的質量之和
[解析] 化學反應過程中，反應物質量減少，生成物質量增加，且反應物減少的質量和一定等于生成物增加的質量之和，分析圖中數據可知，丁物質質量減小，甲、丙的質量增加，乙的質量在反應前后不變，由質量守恒定律可知，丁是反應物，甲、丙是生成物，該反應是分解反應，分解反應的反應物一定是化合物，A正確；化學反應中，質量沒有改變的物質，可能是該反應的催化劑，也可能是雜質，B正確；由圖中的實驗數據可知，生成物甲的質量增加了19%－17%＝2%，丙的質量增加了41%－25%＝16%，所以，生成的甲、丙兩物質的質量比為2%：16%＝1∶8，C錯誤；由質量守恒定律可知，D正確。
【考情簡述】 5年5考。涉及考向：①化學方程式的書寫(2017.31，2016.28，2015.31，2014.31，2013.35)；②化學方程式的判斷(2013.3)；③反應類型判斷(2017.7，2016.31，2015.31，2014.31，2013.31)。
例6【2017·唐山路北區(qū)一?！肯铝谢瘜W方程式書寫正確的是(　　)A．正常雨水的pH約為5.6的原因：CO2＋H2O===H2CO3B．鐵在純氧中燃燒：4Fe＋3O2===2Fe2O3C．醫(yī)療上用堿性物質中和過多胃酸：NaOH＋HCl===NaCl＋H2OD．除去銅粉中少量的鐵粉：2Fe＋6HCl===2FeCl3＋3H2↑
類型3　有關化學方程式的計算
【考情簡述】 5年5考。涉及考向：①與溶質質量分數有關的綜合計算(2017.36，2016.36，2015.36，2014.36，2013.36)；②與質量分數有關的綜合計算。
例7 小明在實驗室里加熱31.6 g高錳酸鉀制取氧氣，完全反應后剩余固體質量為28.4 g。將剩余固體溶解、過濾回收二氧化錳，得到150 g錳酸鉀溶液。請計算：(1)生成氧氣的質量為________g。(2)所得溶液中的溶質質量分數。(結果精確至0.1%)
【方法點撥】 根據質量守恒定律，反應前后物質的總質量不發(fā)生改變，則反應前后固體或溶液的質量差即為生成氣體或產生沉淀的質量。
[解析] 根據質量守恒定律可知，固體質量的減少量就是生成的氧氣質量，所以生成氧氣的質量為31.6 g－28.4 g＝3.2 g。
突破　質量守恒定律的探究
例8【2016·孝感】以下是老師引導學生探究“質量守恒定律”的教學片段，請你參與探究并幫忙填寫空格(包括表中的空格)。[提出問題] 化學反應前后各物質的質量總和是否相等？[猜想與假設] 猜想1：不相等；猜想2：相等。[實驗探究] 甲、乙兩組同學用托盤天平分別稱量反應前后物質的質量。
[反思評價] 究竟哪種猜想正確？通過討論，同學們發(fā)現(xiàn)甲組中有氣體逸出，導致指針向右偏轉。得到啟示：在探究化學反應前后各物質的質量總和是否相等時，只要是有氣體生成或參加的反應一定要在 __________________________ 中進行。
密閉容器(或封閉體系)
[優(yōu)化裝置] 同學們對甲組左盤中的反應裝置進行了如下三種改進，你認為最佳裝置是___________(填序號)，從另外兩種裝置中任選一種指出其不足：_________________________________________________________
A裝置中反應產生氣體，氣球膨脹，浮力增大，導致稱量結果不準確(或C裝置中反應產生氣體，瓶內氣壓增大，可能導致瓶塞迸出，答案合理即可)
[得出結論] 同學們利用改進后的最佳裝置進行再次探究，均得出猜想2正確。進一步分析發(fā)現(xiàn)，反應體系中器材和未參加反應的物質的質量在反應前后保持不變，最終得出結論：________________________________的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和。[解釋應用] 解釋：化學反應前后，原子的種類、數目、質量均不變，所以質量守恒。應用：某固體物質受熱會發(fā)生分解反應，生成氧化銅、水和二氧化碳三種物質，則該固體物質一定由________________種元素組成。
參加化學反應(或參加反應)
四(或4或C、H、O、Cu四)
[解析] [反思評價] 因甲組實驗中有氣體逸出，導致指針向右偏轉，因此在探究化學反應前后各物質的質量總和是否相等時，凡有氣體生成或參加的反應一定要在密閉容器中進行。[解釋應用] 因為化學反應前后元素的種類不變，氧化銅、二氧化碳和水含有銅、碳、氧、氫四種元素，所以該化合物中也會含有這四種元素。
考查點1　質量守恒定律的應用
1【2016·河北】“氣體烙鐵”是一種以氣體X為燃料的加熱儀器，加熱溫度可達1300 ℃，反應的化學方程式，燃料X的化學式為(　　)A．C3H8 B．C4H10C．CH3OH D．C2H5OH
[解析] 由化學方程式可知，反應前氧原子個數為26，反應后的生成物中碳、氫、氧原子個數分別為8、20、26，根據反應前后原子種類、數目不變，則2X分子中含有8個碳原子和20個氫原子，則每個X分子由4個碳原子和10個氫原子構成，則物質X的化學式為C4H10。
2．【2013·河北】圖15－5為某物質發(fā)生化學反應的示意圖，其中“ ”表示碳原子，“ ”表示氧原子，“ ”表示氫原子。生成物甲的化學式為(　　)
A．H2 B．H2O C．CO D．CO2
3．【2017·河北】一定條件下，密閉容器內發(fā)生某化學反應，測得t1和t2時各物質的質量見下表。下列說法正確的是(　　)
A.x的值小于3B．Q可能是單質C．該反應一定是分解反應D．M與N的質量變化比為14∶3
[解析] 從表中數據分析可以看出，M的數值減少28，N的數值減少6，Q的數值增加34，P的數值不變。根據質量守恒定律可知，在密閉容器中進行的反應，任意時間容器中物質總質量不變，所以t1時容器內的總質量等于t2時的總質量，即51 g＋9 g＋3 g＋17 g＝23 g＋3 g＋x g＋51 g，解得x＝3；從表達式N＋M===Q可以看出，Q是生成物，至少由兩種元素組成，不可能是單質；根據反應物和生成物的特點，反應的表達式N＋M===Q，兩種物質生成一種物質，所以該反應為化合反應；M和N的質量變化為28 g和6 g，所以質量變化比為28 g∶6 g＝14∶3。
4．【2014·河北】眼鏡戴久了，鏡架上會產生銅銹，其主要成分是堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]。銅生銹除與空氣中氧氣和水有關外，還與空氣中的________有關。
考查點2　化學方程式書寫及判斷
5．【2013·河北】下列化學方程式書寫正確的是(　　)
6．【2015·河北】酒精(C2H5OH)燃燒的化學方程式為______________________。
1．【圖像題(7題)】下列圖像中不能正確反映其變化過程的是(　　)
A．鎂在裝有空氣的密閉容器內燃燒B．等質量的鎂和氧氣充分反應C．煅燒石灰石D．向一定量的鐵粉和銅粉的混合物中加入硫酸銅溶液
2．【基礎實驗題(30題)】用圖15－7所示的裝置驗證質量守恒定律，根據要求回答下列問題。
(1)甲：鎂條燃燒前后，質量不相等的原因是_______________________________________________________(2)乙：白磷燃燒時，在錐形瓶底部鋪一層細沙，其目的是____________________，實驗過程中氣球的大小不同，用理化知識解釋產生此現(xiàn)象的原因是____________________________________________________________________________________。_____________________________________________________________________________________________________
空氣中的氧氣參與反應，使生成的MgO的質量大于鎂條的質量
防止錐形瓶炸裂　白磷燃燒放出熱量，氣體膨脹，故氣球脹大，裝置冷卻后，由于消耗氧氣，生成物為固體五氧化二磷，使瓶中壓強變小，小于外界大氣壓，在大氣壓的作用下，氣球變小

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