质量守恒定律的应用
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知识梳理
1. 质量守恒定律的定义：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。这个规律被称为质量守恒定律。
2. 质量守恒定律的适用范围：质量守恒定律只适用于化学变化，不能用于物理变化。在化学变化中，各反应物之间按一定的质量比相互作用，因此参加反应的各物质的质量总和不是任意比例的反应物质量的简单加和。
3. 质量守恒定律的应用：质量守恒定律可以用于推断化学反应中反应物或生成物的组成元素。由于化学反应前后元素种类和质量不变，因此可以通过反应物和生成物的质量关系，推断出未知物质的化学式。
此外，质量守恒定律还可以用于进行简单的化学计算。根据质量守恒定律，化学反应前后反应物和生成物的总质量不变，因此可以通过已知的反应物和生成物的质量，计算出未知物质的质量。
需要注意的是，在应用质量守恒定律时，需要正确理解“参加”的含义。只有参加化学反应的物质的质量才能计入“各物质的质量总和”中，没有参加反应或者反应后剩余的物质的质量不能计入其中。
巩固练习
一、选择题
1．在一密闭容器中加入甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下发生化学反应，测得反应前及t1、t2时各物质质量如图所示，下列说法中正确的是
A．该反应中，乙、丁的质量变化之比为5∶7 B．该反应中，甲和乙是反应物
C．丙为该反应的催化剂 D．该反应为化合反应
2．在反应2X+Y===2Z中，已知1.2gx完全反应生成2gZ，若已知Y的相对分子质量为32，则Z的相对分子质量为
A．2 B．34 C．40 D．80
3．不能用质量守恒定律解释的现象是
A．蜡烛燃烧后越来越短，最终消失， B．铁丝燃烧其固体质量增加
C．高锰酸钾受热后固体质量减少 D．潮湿的衣服在阳光下晒干
4．测得某过氧化氢溶液中氢元素与氧元素的质量比为2∶17，现向38g该过氧化氢溶液中加入2g二氧化锰，充分反应后，生成氧气的质量为
A．1g B．2g C．3.2 g D．8.4 g
5．下列实验中，能达到相应实验目的的是
A．探究甲烷由碳、氢元素组成 B．探究水对铁生锈的影响
C．探究质量恒定律 D．探究中和反应是否放热
6．有一个反应在密闭容器中发生，三种物质CaCO3、CaO和CO2的质量比例变化如图所示。下列有关该反应的说法，正确的是
A．该反应是化合反应
B．CaO在反应中起催化作用
C．CO2是生成物
D．反应中CaO和CaCO3的质量比为1:1
7．某同学在实验时不慎将铝片掉入一杯氢氧化钠溶液中，结果发现产生大量气泡，生成一种无色无味气体，该气体可能是下列的（ ）
A．二氧化碳 B．甲烷 C．氢气 D．二氧化硫
8．TNT（化学式为 C7H5N3O6）可用于开矿、修路、兴修水利等。下列说法错误的是
A．TNT是一种化合物
B．TNT爆炸后会产生SO2
C．TNT中C、H、N、O 元素的质量比为84︰5︰42︰96
D．每个TNT分子中含有21个原子
9．已知：Cu2O+H2SO4═Cu+CuSO4+H2O．16.0gCuO与CO反应得到Cu、Cu2O混合物13.6g，将此混合物溶于足量的100.0g稀H2SO4中得9.6gCu．下列说法正确的是
A．反应中生成2.4g CO2 B．混合物中氧元素与铜元素的质量比1:16
C．混合物中含12g的铜元素 D．反应后溶液中CuSO4的质量分数约为8.0%
10．下列实验方法能达到实验目的的是
选项 实验目的 实验方法
A 除去MnO2中少量KMnO4 加热固体混合物
B 鉴别氮气和二氧化碳 用燃着的木条分别伸入集气瓶中
C 探究蜡烛中是否含有碳元素 点燃蜡烛，将内壁沾有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方
D 给自来水消毒 加入活性炭
A．A B．B C．C D．D
二、判断题
11．在反应2A+5B=2C+4D中，C、D的相对分子质量之比为9：22，若1.3gA与一定量的B恰好完全反应，生成4.4gD，则在此反应中B和D的质量比为8：1( )
12．铁丝在氧气中燃烧质量增加，不遵守质量守恒定律。( )
13．氢气和氧气反应可生成水，说明水分子中含有氢分子和氧分子( )
14．煤完全燃烧后生成的所有物质的质量之和大于煤的原质量，这一现象可用质量守恒定律解释( )
15．纸在空气中燃烧后化为灰烬，灰烬的质量比纸的质量小，能用质量守恒定律解释( )
三、综合应用题
16．某兴趣小组同学利用下列装置制取气体并探究气体的某些性质。
(1)制取气体：（如图1）
①若选择A与C组合制取氧气，反应的化学方程式为 ；
②用石灰石和稀盐酸制取CO2，选用的发生与收集装置组合是 （填标号）。连接好装置，将药品加入装置前应进行的操作是 ；
(2)探究气体的性质：（如图2）
某同学在空气中点燃镁条，想利用CO2来熄灭燃烧的镁条，结果发现镁条没有熄灭反而剧烈燃烧，集气瓶内壁出现黑色固体，瓶底出现白色固体，实验过程如图2所示。请回答：
①夹持镁条的仪器名称是 ；
②生成的黑色固体是 (写化学式)；
③查阅资料：MgO、Mg(OH)2、MgCO3均为难溶于水的白色固体。
同学讨论后一致认为，上述3种含镁的化合物中，白色固体不可能的化合物是 ；
④为进一步确定白色固体的成分，进行如下实验：
实验操作 实验现象 实验结论
取白色固体于试管中，加入足量稀硫酸 白色固体不是 MgCO3， 而是 MgO
⑤通过上述探究，你对燃烧或灭火的新认识是 。
17．超氧化钠（NaO2）是一种固体供氧剂，可应用于家庭急救。超氧化钠在常温下分别能与CO2、H2O、HCl发生反应，均可生成O2。为了验证CO2能跟NaO2反应生成O2，某化学小组的同学设计了下图所示实验。（已知：超氧化钠能与水反应生成氢氧化钠和氧气。）
（1）超氧化钠能和二氧化碳反应，生成氧气和一种白色固体，则该白色固体可能是 （填字母代号）。
A NaCl b NaOH c Na2CO3 d NaHCO3
（2）A装置中发生反应的化学方程式为 。
（3）用化学方程式表示B装置中饱和NaHCO3溶液的作用 ；表明二氧化碳没有被超氧化钠完全吸收的现象是 。
（4）请将C装置中导管补画完整 。
（5）F是利用W管进行微型实验的装置。实验过程中微热a、b处，观察到a处红磷不燃烧，b处白磷燃烧，由此可得出燃烧的条件之一是 。
（6）实验结束后，某同学取少量D中固体于试管中，加足量水，有气泡产生。请设计方案验证该水溶液中含有氢氧化钠 （简要写出实验操作、现象）
（7）把一定量CO2通入100g某NaOH溶液中恰好完全反应，将反应后所得溶液蒸干得到5.3g白色固体物质。请计算原NaOH溶液中溶质的质量分数 。
18．现有含有7.4gCa(OH)2的石灰乳，请按下面要求计算:
（1）向上述石灰乳中通入CO2，当二者恰好完全反应生成碳酸钙时，通入CO2的质量是多少克 (写出计算过程)
（2）已知反应。请在图中画出通入二氧化碳过程中碳酸钙质量的变化曲线。
（3）另取一定量的石灰乳，通入一段时间的CO2，反应物与生成物的质量如下表:
物质 Ca(OH)2 CO2 CaCO3 X H2O
质量/g 14.8 13.2 10 a 1.8
则a= ；该反应的化学方程式为 。
参考答案：
1．D
【分析】根据质量守恒定律，反应后质量增加的是生成物，减少的是反应物；由图中信息可知：反应后乙质量增加了32g-4g=28g，是生成物；丁质量减少了24g-4g=20g，是反应物；丙质量不变，可能做催化剂；甲质量减少了16g-8g=8g，是反应物；故反应物是甲和丁，生成物是乙，是化合反应。
【详解】A、根据分析，该反应中，乙、丁的质量变化之比为：28g：20g=7：5，该选项说法不正确；
B、根据分析，反应物是甲和丁，该选项说法不正确；
C、根据分析，丙可能为该反应的催化剂，该选项说法不正确；
D、根据分析，反应物是甲和丁，生成物是乙，符合“多变一”的特点，是化合反应，该选项说法正确；
故选：D。
2．C
【解析】根据质量守恒定律先求出Y的质量，利用2X+Y═2Z，根据Y、Z的实际质量和Y的相对分子质量列出比例式，求出Z的相对分子质量。
【详解】解：根据质量守恒定律，Y的质量=2g-1.2g=0.8g，设Z的相对分子质量为a，
a=40。
故选C。
3．D
【详解】A、蜡烛燃烧越来越短，最终消失，是因为蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，属于化学变化，能用质量守恒定律解释，选项错误；B、铁丝燃烧后其固体质量增加，是因为铁与氧气反应生成四氧化三铁，属于化学变化，能用质量守恒定律解释，故项错误；C、高锰酸钾受热后固体质量减少，是因为高锰酸钾受热生成氧气属于化学变化，能用质量守恒定律解释，选项错误；D、潮湿的衣服在阳光下能晒干，只是水的状态发生改变，是物理变化，不是化学变化，不能用质量守恒定律来解释，选项正确。故选D。
【点睛】掌握质量守恒定律并明确什么是物理变化，什么是化学变化是解题关键。
4．B
【详解】过氧化氢可写为H2O·O，则过氧化氢溶液可写为nH2O·O。
则2n:(16n+16)=2:17，n=16。
根据。可知，生成氧气的质量是过氧化氢中氧气质量的一半。即与16H2O·O中O的质量相同。所以生成氧气的质量为 。
故选B。
5．B
【详解】A、将甲烷点燃，在火焰上方罩一个干冷的烧杯，可观察到烧杯内壁产生水雾，说明甲烷燃烧生成了水，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，即甲烷中含有氢元素，无法探究甲烷中含有碳元素，故A不能达到实验目的；
B、右边试管中的铁钉在干燥的空气中不能生锈，而左边试管中 的铁钉在与空气和水的作用下生锈，说明铁生锈需要与水接触，故B能达到实验目的；
C、盐酸与碳酸氢钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，该反应在敞口烧杯内进行，二氧化碳气体会逸出到空气中，反应前后烧杯内物质总质量不相等，天平不平衡，无法探究质量守恒定律，故C不能达到实验目的；
D、氢氧化钠固体溶于水也会放热，因此稀硫酸与氢氧化钠固体反应使饱和澄清石灰水变浑浊不能说明中和反应是放热反应，故D不能达到实验目的；
故选B。
6．A
【分析】反应后二氧化碳和氧化钙的质量都减小了，是反应物，碳酸钙的质量增大了，是生成物，该反应是二氧化碳和氧化钙反应生成碳酸钙。
【详解】A、该反应是二氧化碳和氧化钙反应生成碳酸钙，属于化合反应，正确；
B、氧化钙在反应中不是催化剂，是反应物，错误；
C、该反应中二氧化碳是反应物，错误；
D、反应中CaO和CaCO3的质量比为56: 100，错误。
故选A。
7．C
【详解】氢氧化钠和铝含有钠、氢、氧和铝四种元素，反应后也应只含有这四种元素：
A、二氧化碳含有碳和氧元素，而反应物没有碳元素，选项A不符合题意；
B、甲烷含有碳和氢元素，而反应物没有碳元素，选项B不符合题意；
C、氢气只含有氢元素，符合题目要求，选项C符合题意；
D、二氧化硫含有硫元素和氧元素，而反应物不含有硫元素，选项 D不符合题意。故选C。
8．B
【详解】A、TNT是有碳、氢、氧、氮三种元素组成的纯净物，属于化合物，故选项说法正确；
B、由质量守恒定律，反应前后元素种类不变，TNT中不含硫元素，爆炸后不会产生二氧化硫，故选项说法错误；
C、TNT中C、H、N、O 元素的质量比为（12×7）：（1×5）：（14×3）：（16×6）=84︰5︰42︰96，故选项说法正确；
D、每个TNT分子是由7个碳原子、5个氢原子、3个氮原子和6个氧原子构成的，每个TNT分子含有21个原子，故选项说法正确。
故选：B。
9．D
【详解】设混合物中Cu2O的质量为x，生成硫酸铜的质量为y，则
，解得x=7.2g
，解得y=8g
A. 16.0gCuO与CO反应得到Cu、Cu2O混合物13.6g，根据质量守恒定律，固体质量减少的质量为失去氧元素的质量，故失去氧元素的质量为：16.0-13.6g=2.4g，由于氧化铜与一氧化碳反应，生成的二氧化碳中的一半的氧元素来自氧化铜，故对应的二氧化碳的质量为：2.4g÷=6.6g，此选项错误；
B. 根据化学反应中铜元素的质量不变，故铜元素的质量为：16.0g×=12.8g,混合物中氧元素的质量为：13.6g-12.8g=0.8g，故混合物中氧元素与铜元素的质量比0.8g：12.8g=16：1，此选项正确；
C. 由以上分析可知，混合物中含12.8g的铜元素，此选项错误；
D. 反应后溶液的质量为：13.6g+100g-9.6g=104g，反应后溶液中CuSO4的质量分数为：≈7.7%，此选项错误。故选B。
【点睛】根据化学反应前后各种元素的质量不变进行分析是解答此题的关键。
10．C
【详解】A、高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，加热固体混合物，虽然除去了杂质，但是引入了新的杂质锰酸钾，不符合题意；
B、氮气和二氧化碳均不燃烧，不支持燃烧，故用燃着的木条分别伸入集气瓶中，燃着的木条均熄灭，无法鉴别氮气和二氧化碳，不符合题意；
C、点燃蜡烛，将内壁沾有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方，澄清石灰水变浑浊，说明反应生成了二氧化碳，说明蜡烛中含有碳元素，符合题意；
D、活性炭具有吸附性，只能除去色素和异味，不能杀菌消毒，故不符合题意。故选C。
11．错误
【详解】解：设反应生成C的质量为x，则生成C和D的质量比为：（2×9）：（4×22）=x：4.4g，x=0.9g，根据质量守恒定律，化学反应前后，物质的总质量不变，故参加反应的B的质量为：4.4g+0.9g-1.3g=4g，故在此反应中B和D的质量比为：4g：4.4g=10:11。
故错误。
12．错误
【解析】略
13．错误
【详解】氢气和氧气反应可生成水，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，说明水是由氢元素和氧元素组成的，故错误。
14．正确
【详解】根据质量守恒定律可知，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，参加反应的煤和氧气的质量总和等于生成的所有物质的质量之和，所以煤完全燃烧后生成的所有物质的质量之和大于煤的原质量，故填：正确。
15．正确
【详解】纸在空气中燃烧时，其中的碳元素与氢元素分别生成二氧化碳和水蒸气挥发到空气中，且由质量守恒定律可知，生成的二氧化碳与水蒸气的质量和等于参加反应的纸中的碳元素、氢元素的质量和与参加反应的氧气的质量和，所以纸在空气中燃烧后化为灰烬，灰烬的质量比纸的质量小，选项正确，故填正确。
16．(1) / BE 检查装置的气密性
(2) 坩埚钳 C Mg(OH)2 固体溶解，无气泡产生 燃烧不一定需要氧气参加或活泼金属着火不能用二氧化碳灭火等
【详解】（1）①选择A与C组合制取氧气，由图可知该反应的反应物是固体，反应条件是加热，所以是用高锰酸钾或氯酸钾，高锰酸钾加热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，氯酸钾在二氧化锰催化作用下分解生成氧气和氯化钾，反应的化学方程式分别为：；
②实验室制取二氧化碳，常用大理石或石灰石与盐酸反应，大理石或石灰石的主要成分是碳酸钙，该反应的反应物是固体和液体，不需加热，发生装置可用固、液混合不加热型，二氧化碳密度大于空气，可用向上排空气法收集，选择的制取装置是BE；为防止装置漏气影响实验结果，制取CO2实验前需要检查气密性；
（2）①由图可知夹持镁条的仪器是坩埚钳，故填：坩埚钳；
②根据“某同学在空气中点燃镁条，想利用CO2来熄灭燃烧的镁条，结果发现镁条没有熄灭反而剧烈燃烧，集气瓶内壁出现黑色固体，瓶底出现白色固体”和质量守恒定律可知，白色固体是氧化镁，黑色固体是碳，其化学式为：C；
③反应前有镁、氧、碳，没有氢元素，根据质量守恒定律可知在反应前后元素的种类不变，不可能是氢氧化镁，故填：Mg(OH)2；
④由结论可知，氧化镁能与硫酸反应生成水和硫酸镁，故填：固体溶解，无气泡产生；
⑤镁能在二氧化碳中燃烧，说明不需要氧气也能燃烧，故填：燃烧不一定需要氧气或活泼金属着火不能用二氧化碳灭火等。
17． c E装置中澄清石灰水变浑浊 温度达到可燃物的着火点 取少量该溶液，加入足量CaCl2（或BaCl2）溶液，产生白色沉淀；静置，取上层清液，滴加酚酞溶液，溶液变红 解：设NaOH溶液中溶质的质量为x
x=4g
NaOH溶液中溶质的质量分数为：
【分析】本题考查实验探究。
【详解】（1)超氧化钠能和二氧化碳反应，生成氧气和一种白色固体，根据质量守恒定理，则该白色固体可能是碳酸钠：故填：C.
（2)A装置中碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，所发生反应的化学方程式为；
（3)B装置中饱和NaHCO3溶液的作用是出去二氧化碳中混有的氯化氢气体，化学反应方程式为，若二氧化碳没有被超氧化钠完全吸收，则二氧化碳进入E中与氢氧化钙反应，现象是E装置处的澄清石灰水变浑浊；
（4) C装置中导管应遵循长进短出，如图： ；
（5) F是利用W管进行微型实验的装置。实验过程中微热a、b处，观察到a处红磷不燃烧，b处白磷燃烧，红磷、白磷均与氧气接触，由此可得出燃烧的条件之一是温度达到可燃物的着火点。
（6) 根据题意，碳酸钠会干扰氢氧化钠的检验，因此需要将碳酸钠除去，具体方法是：取少量该溶液，加入足量CaCl2（或BaCl2）溶液，产生白色沉淀；静置，取上层清液，滴加酚酞溶液，溶液变红在，则可以证明水溶液中含有氢氧化钠；
（7）见答案。
【点睛】碳酸钠溶液呈碱性，因此在检验碱性溶液时，需要先将碳酸钠除去。
18． 4.4g 16.2
【详解】（1）解:设当二者恰好完全反应生成碳酸钙时，通入CO2的质量为x。
，解得x=4.4g
二者恰好完全反应生成碳酸钙时，通入CO2的质量为4.4g；
（2）通入二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙，碳酸钙的质量增加，当通入4.4g二氧化碳时，正好完全反应，碳酸钙质量达到最大；之后碳酸钙又和水和二氧化碳反应生成碳酸氢钙，则碳酸钙的质量逐渐减小，直至变为0；故碳酸钙的质量变化曲线为如图所示：
（3）氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙，碳酸氢钙和水，由质量守恒定律可知，X(碳酸氢钙)的质量为14.8g+13.2g-10g-1.8g=16.2g，所以a=16.2g；
反应的化学方程式为。
答案第1页，共2页
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