化学变化中的质量关系：质量守恒定律 一、质量守恒定律的内容 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。 关键词理解： "参加反应"：只计算实际参与反应的物质，过量未反应的不计入 "质量总和"：包括所有状态 (固、液、气) 的反应物和生成物质量 "等于"：反应前后总质量严格相等，是质量守恒的核心 二、质量守恒定律的微观本质 化学反应前后，原子的 "三不变"： 原子种类不变：反应前后元素种类不变 原子数目不变：反应前后各元素原子总数相等 原子质量不变：单个原子质量在反应中保持恒定 原因：化学反应本质是原子重新组合，原子是化学变化中最小微粒，既不产生也不消失，只是重新排列组合成新物质 三、化学反应前后的 "变" 与 "不变" 类别 一定不变 一定改变 可能改变 宏观 物质总质量 元素种类 元素质量 物质种类 分子总数 微观 原子种类 原子数目 原子质量 分子种类 元素化合价 四、质量守恒定律的实验验证 1. 红磷燃烧实验 实验装置：锥形瓶内放红磷，瓶塞上插玻璃管并套气球，放在天平上称量。 实验现象： 红磷燃烧，产生大量白烟 冷却后，天平仍保持平衡 结论：参加反应的红磷和氧气质量总和 = 生成的五氧化二磷质量 2. 铁钉与硫酸铜溶液反应 实验装置：烧杯中放硫酸铜溶液，加入铁钉，称量总质量。 实验现象： 铁钉表面覆盖一层红色物质 (铜) 溶液颜色由蓝色逐渐变浅 天平保持平衡 结论：参加反应的铁和硫酸铜质量总和 = 生成的铜和硫酸亚铁质量总和 3. 碳酸钠与盐酸反应 (密闭系统) 注意：若在开放容器中进行，生成的二氧化碳气体会逸出，导致反应后质量减小，看似不守恒。但在密闭容器中，反应前后质量相等，验证了质量守恒定律。 五、质量守恒定律的应用 1. 计算物质质量 例：A + B → C + D，已知 12g A 与 18g B 恰好完全反应，生成 28g C，求 D 的质量。 解：根据质量守恒定律，参加反应的 A 和 B 总质量 = 生成的 C 和 D 总质量12g + 18g = 28g + m (D)m (D) = 30g - 28g = 2g 2. 推断未知物质的化学式 例：某物质 R 燃烧：R + 3O₂ → 2CO₂ + 3H₂O，推断 R 的化学式。 解： 反应后 C 原子数：2，H 原子数：6，O 原子数：7 反应前 O₂提供 O 原子数：6 所以 R 中必含 C：2 个，H：6 个，O：1 个 R 化学式为 C₂H₆O (乙醇) 3. 混合物纯度计算 公式： 物质纯度 = 纯物质质量 / 混合物总质量 × 100% 纯物质质量 = 混合物总质量 × 纯度 混合物总质量 = 纯物质质量 ÷ 纯度 六、质量守恒定律的注意事项 仅适用于化学变化，不适用于物理变化 (如冰融化成水) 是质量守恒，不是体积守恒 (如 2 体积 H₂和 1 体积 O₂反应生成 2 体积 H₂O，体积不守恒) 计算时必须包括所有物质，特别是气体 (如燃烧反应中的氧气和生成的二氧化碳) 开放系统中，若有气体参与或生成，质量变化可能不明显，需在密闭系统中验证 七、总结 质量守恒定律是化学反应的基本规律，揭示了化学反应前后物质质量关系的本质。它不仅是化学方程式计算的理论基础，也为我们理解物质转化提供了定量视角。通过宏观质量测量和微观原子分析的结合，我们可以更深入地认识化学变化的本质 —— 原子的重新组合。 核心要点： 质量守恒定律内容：参加反应的各物质质量总和 = 生成的各物质质量总和 微观本质：反应前后原子的种类、数目、质量不变 应用：计算物质质量、推断化学式、纯度计算等