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专项（十一）质量守恒定律的运用类型一解释现象1.下列有关质量守恒定律的理解中,正确的是()A.将5g铁和5g铜混合加热后,物质的总质量为10g,遵循质量守恒定律B.化学反应前后分子的总数一定不会发生变化C.5g硫和5g氧气完全反应后,生成物质量为10gD.镁条燃烧后质量增加,不遵循质量守恒定律[答案]C[解析]质量守恒定律适用于化学变化;化学反应前后分子的总数可能不发生变化,也可能发生变化,如氢气和氧气反应后分子数变少;任何化学反应均遵循质量守恒定律。2.[2018·衢州]小柯做了一个趣味实验:他先将鸡蛋壳碾碎装入气球,再把气球套在盛有白醋的锥形瓶瓶口,然后把气球中的蛋壳加入锥形瓶中(装置的气密性良好),实验过程如图G11-1。下列对该实验的分析正确的是()A.不能验证质量守恒定律,因为气球受到浮力B.冷却至室温时,瓶内气体分子间空隙变大C.反应没有气体生成D.反应没有热量放出[答案]A[解析]因为气球受到浮力,该实验不能验证质量守恒定律;冷却至室温时,气球变小,气体分子间空隙变小;反应生成了二氧化碳气体;冷却至室温时,气球缩小,说明反应过程中放热。图G11-13.[2017·绥化节选]无标签试剂瓶中有一种黑色不溶于水的固体,可能是硫化铜或硫化亚铜。查阅资料可知:硫化铜(CuS)和硫化亚铜(Cu2S)在空气中灼烧分别发生下列化学反应:[答案]硫化亚铜(或Cu2S)2CuS+3O22CuO+2SO2Cu2S+2O22CuO+SO2某同学用天平准确称量一定质量的待测黑色固体于坩埚中,在空气中充分灼烧,冷却后再称量剩余固体质量。若灼烧前后固体质量不变,则该固体为。[解析]2CuS+3O22CuO+2SO2中,反应物和生成物的固体质量比是192∶160,固体质量减小了;Cu2S+2O22CuO+SO2中,反应物和生成物的固体质量比是160∶160,固体质量不变。类型二求反应物或生成物的质量[答案]D4.[2017·贺州]ag木炭在bg氧气中燃烧,生成二氧化碳的质量()A.大于(a+b)gB.小于(a+b)gC.等于(a+b)gD.小于或等于(a+b)g[解析]根据质量守恒定律,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,当ag木炭和bg氧气恰好反应时,生成二氧化碳的质量为(a+b)g;当木炭或氧气有剩余时,生成二氧化碳的质量小于(a+b)g。[答案]C5.[2018·随州]在一个密闭容器中放入X、Y、Z、W在一定条件下发生化学反应,一段时间后,测得有关数据如下表。则关于此反应的认识错误的是()A.物质Z可能是该反应的催化剂B.待测物质的值为15C.物质Y一定是单质D.参加反应的Y、W的质量比为6∶5[解析]反应后质量增加的是生成物,质量减少的是反应物,由表格信息可知反应后Y质量增加了30g,Y是生成物;W质量减少了25g,W是反应物;Z的质量在反应前后不变,可能是催化剂也可能没有参加反应;根据质量守恒定律可知,反应物还少5g,故X是反应物,待测值为15。根据上述分析可知,X是反应物,W是反应物,Y是生成物,该反应是化合反应,物质Y一定不是单质。物质XYZW反应前的质量/g205237反应后的质量/g待测35212类型三推断物质的组成元素6.氢氟酸(HF)对玻璃有腐蚀作用,可用在玻璃上雕刻各种精美图案,也可用在玻璃仪器上标注刻度及文字。氢氟酸与玻璃发生的反应可以表示为:SiO2+4HFX↑+2H2O。关于物质X的组成,下列说法正确的是()A.可能含有氢元素B.可能含有氧元素C.一定含有硅元素、氟元素D.X是一种氧化物[答案]C[解析]根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类不变。反应物中有Si、O、H、F四种元素,而生成物H2O中只有H、O两种元素,所以X中一定含有硅元素、氟元素;反应物中有4个氢原子,生成物中也有4个氢原子,所以X中一定不含氢元素;反应物中有2个氧原子,而生成物中也有2个氧原子,所以X中一定不含有氧元素;根据质量守恒定律可以推出X是SiF4,所以X不可能是氧化物,或根据X一定不含有氧元素,所以X不可能是氧化物。7.[2018·娄底]某有机物在9.6g氧气中恰好完全燃烧,生成8.8gCO2和5.4gH2O。下列说法正确的()A.该有机物只含碳、氢两种元素B.该有机物中一定含有碳、氢元素,可能含有氧元素C.该有机物中一定含有碳、氢、氧三种元素D.无法确定[答案]C[解析]由质量守恒定律,反应前后元素种类不变,该物质中一定含有碳元素和氢元素。8.8gCO2中含有氧元素的质量为8.8g×16×244×100%=6.4g,5.4gH2O中含有氧元素的质量为5.4g×1618×100%=4.8g,生成物8.8g二氧化碳和5.4g水中所含氧元素的质量和为6.4g+4.8g=11.2g,11.2g9.6g,故该物质中含氧元素的质量为11.2g-9.6g=1.6g,则该物质中一定含有碳、氢、氧三种元素。8.[2017·兰州]在一密闭容器中,有X、O2、CO2、H2O四种物质,在一定条件下发生某种反应,反应一段时间后,测得反应前后各物质的质量如下表。下列说法正确的是()A.表中的待测值为32B.X中一定含有碳、氢、氧元素C.该反应是置换反应D.反应中CO2和H2O的质量变化比为11∶9物质XO2CO2H2O反应前的质量/g193462反应后的质量/g11待测2820[答案]D[解析]根据质量守恒定律可知,待测值=19+34+6+2-11-28-20=2;22g二氧化碳中含有氧元素的质量为22g×3244×100%=16g,18g水中含氧元素的质量为18g×1618×100%=16g,生成物中氧元素的质量为16g+16g=32g,与参加反应的氧气的质量正好相等,说明X中一定只含有碳、氢两种元素;根据反应前后质量的变化可以判断二氧化碳和水为生成物,而X和氧气为反应物,该反应一定不是置换反应;反应中生成二氧化碳的质量为28g-6g=22g,生成水的质量为20g-2g=18g,CO2和H2O的质量变化比为11∶9。类型四确定物质的化学式[答案]B9.[2017·河南]硝酸铜受热分解会产生一种污染空气的有毒气体,该气体可能是()A.N2B.NO2C.NH3D.SO2[解析]硝酸铜中含有铜、氧、氮三种元素,依据化学反应前后元素种类不变可知,硝酸铜可能会分解生成氮气和二氧化氮,氮气是空气的主要成分,不属于污染物;NO2是空气污染物;NH3中含有氢元素,SO2中含有硫元素,均不符合题意。[答案]A[解析]反应后生成物中,共有4个碳原子、1个硫原子、12个氧原子、4个氢原子;根据质量守恒定律,反应前后物质中原子的种类和数目不变,反应物中已有12个氧原子,则1个X分子中含有4个碳原子、1个硫原子、4个氢原子,所以X的化学式是C4H4S。10.[2018·衡阳]煤油中含有噻吩(用X表示),噻吩具有令人不愉快的气味,其燃烧时发生反应的化学方程式表示为:X+6O24CO2+SO2+2H2O。则噻吩的化学式为()A.C4H4SB.C4H6SC.CH4D.C4H8S[答案]B11.[2018·苏州]一定质量的某有机化合物完全燃烧,生成2.2gCO2和1.8gH2O。另取3.2g该有机化合物在O2中完全燃烧,消耗4.8gO2。该有机化合物的化学式可能是()A.C2H4B.CH4OC.CH4D.C2H4O[解析]由质量守恒定律可知,3.2g该有机化合物在O2中完全燃烧,消耗4.8gO2,同时生成4.4gCO2和3.6gH2O,该有机物中含碳元素的质量为4.4g×1244×100%=1.2g,含氢元素的质量为3.6g×218×100%=0.4g,则其中含氧元素的质量为3.2g-1.2g-0.4g=1.6g。则该有机物中,碳、氢、氧的原子个数比为1.2g12∶0.4g1∶1.6g16=1∶4∶1,B符合题意。[答案](1)C(2)每个分子都含有两个相同的原子分解[解析](1)在化学反应前后原子种类、数目不变,生成物共有两种原子,对比反应前后原子种类和个数可知应选C。(2)由微观结构图可以看出两种生成物的共同之处是每个分子都含有两个相同的原子;该反应的反应物是一种,生成物是两种,故属于分解反应。12.如图G11-2是某反应的微观粒子示意图。(1)根据化学反应的本质,反应物的方框内还应补充的粒子及数目是(填序号)。A.一个B.两个C.一个D.两个(2)两种生成物分子的共同之处是,该反应属于基本反应类型中的反应。图G11-2类型五质量守恒定律的探究与分析13.以下是老师引导学生探究“质量守恒定律”的教学片段,请你参与探究并帮忙填写空格(包括表中的空格)。提出问题化学反应前后各物质的质量总和是否相等?猜想与假设猜想1:不相等;猜想2:相等。实验探究甲、乙两组同学用托盘天平分别称量反应前后物质的质量。甲组乙组实验方案(反应后略)实验现象有气泡产生,天平指针向右偏转铁钉表面有红色物质析出,溶液颜色发生改变,天平指针没有偏转结论猜想1正确;反应的化学方程式:猜想2正确反思评价究竟哪种猜想正确?通过讨论,同学们发现甲组中有气体逸出,导致指针向右偏转。得到启示:在探究化学反应前后各物质的质量总和是否相等时,凡有气体生成或参加的反应一定要在中进行。优化装置同学们对甲组左盘中的反应装置进行了如下三种改进,你认为最佳装置是(填序号),从另外两种装置中任选一种指出其不足:图G11-3得出结论同学们利用改进后的最佳装置进行再次探究,均得出猜想2正确。进一步分析发现,反应体系中器材和未参加反应的物质的质量在反应前后保持不变,最终得出结论: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。解释应用解释:化学反应前后,原子的种类、数目、质量均不变,所以质量守恒。应用:某固体物质受热会发生分解反应,生成氧化铜、水和二氧化碳三种物质,则该固体物质一定由种元素组成。[答案]实验探究Na2CO3+2HCl2NaCl+H2O+CO2↑反思评价密闭容器(或封闭体系等合理答案)优化装置BA装置中反应产生气体,气球膨胀,浮力增大,导致称量结果不准(或C装置中反应产生气体,瓶内气压增大,可能导致瓶塞弹出)得出结论参加化学反应(或参加反应)解释应用四(或4或C、H、O、Cu四)[解析]实验探究碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,根据质量守恒定律,参加反应的碳酸钠与氯化氢的质量和等于生成的氯化钠、水和二氧化碳的质量和,因有二氧化碳气体逸出,故反应后总质量比反应前总质量减少,观察到天平不平衡。反思评价通过讨论,同学们发现甲组中有气体逸出,导致指针向右偏转。得到启示:在探究化学反应前后各物质的质量总和是否相等时,凡有气体生成或参加的反应一定要在密闭容器中进行。优化装置最佳装置是B,A中碳酸钠与盐酸反应生成二氧化碳,二氧化碳充满气球,使整个装置所受空气浮力增大,因此反应后天平不能平衡。C中碳酸钠粉末与盐酸反应产生气体,瓶内气压增大,橡胶塞易弹出。得出结论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。解释应用因为化学反应前后元素的种类不变,氧化铜、二氧化碳和水中含有铜、碳、氧、氢四种元素,所以该化合物中也含有这四种元素。