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第7讲 质量守恒定律
考点一 质量守恒定律
1．质量守恒定律内容（宏观表现）：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。
2．普遍性：一切化学反应都遵循质量守恒定律。
3．适用性：质量守恒定律对化学变化有意义，对物理变化无意义。
4．质量守恒：质量守恒定律只适用于化学反应前后质量守恒，而不是体积或分子数守恒。
5．质量分析：反应前的各物质的质量总和，不包括过量的反应物质量。
6．原理依据：既是所有化学反应生成物或反应物组成的猜想与定性分析的依据，也是所有化学反应定量解答的依据。
典例1 某化学课外小组同学用如图所示实验探究质量守恒定律。
（1）甲同学用图A所示实验进行探究，在瓶中先铺一层细沙，再引燃白磷，为什么？ .
，玻璃管的作用是 ，白磷燃烧生成五氧化二磷（P2O5）试写出该反应的化学方程式 ，如果引燃白磷后，立即将锥形瓶放在天平上并平衡，在燃烧过程中天平上的指针如何偏转 .
，试验结束，冷却到室温，天平 平衡。（填“是”或“否”）
（2）乙同学用B装置研究质量守恒定律时（反应方程式为Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑），一段时间后发现天平的指针偏右。造成天平的指针向右偏转的原因是 .
。
（3）丙同学用C实验说明了质量守恒定律，C实验（Fe+CuSO4=Cu+FeSO4）能在敞口容器中进行的原因是 。
（4）丁同学用图D中镁带在空气中燃烧的实验来探究质量守恒定律时，发现一定质量的镁完全燃烧后留下的固体质量比反应前镁带的质量轻，联系实验现象，可能的原因是 . 。金属镁是化学性质非常活泼的金属，在空气中不但能与氧气反应，还能与二氧化碳、氮气等反应产生黑色和淡黄色的固体，但是在实验中却很少看到黑色和黄色固体的原因是__________________________________
. 。
跟踪训练1 下列装置及实验能用来验证质量守恒定律的是（　　）
A． B． C． D．
跟踪训练2 甲、乙、丙三位同学用三个不同的实验来验证质量守恒定律如图。他们的方法是，先将下图装置分别放在天平上调节至平衡，然后分别取下，甲、乙将试管中的液体与锥形瓶中的物质混合，丙将气球中的镁粉倒入锥形瓶中充分反应后，再放入各自的天平上，下列结论你认为正确的是（　　）
A．甲、乙、丙三个都平衡 B．甲、乙、丙三个都不平衡
C．甲不平衡，乙、丙平衡 D．只有乙仍然平衡
考点二 质量守恒定律的微观解释
在化学反应前后，原子的种类没有改变，原子的数目也没有增减，各原子的质量也没有变化，所以化学反应前后各物质的质量总和相等。
典例2 如图是某密闭容器中物质变化的微观示意图（“●”代表碳原子，“○”代表氧原子），下列有关说法中正确的是（　　）
①参加反应的分子个数比为1：1
②排列再紧密的分子之间也有空隙
③过程Ⅰ反应类型为化合反应
④过程II发生了物理变化．
A．①② B．②③ C．①②④ D．②③④
跟踪训练3 乙醇是实验室常用的燃料。如图是乙醇燃烧的微观示意图，相关说法正确的是（　　）
A．乙醇由9个原子构成
B．反应前后共有三种氧化物
C．生成乙和丙的质量比为27：44
D．反应中甲和丙的分子个数比是1：1
跟踪训练4 如图是某反应的微观示意图，下列说法不正确的是（　　）
A．反应前后原子种类不变
B．催化剂反应前后质量不变
C．生成物属于氧化物
D．该反应属于化合反应
考点三 化学反应中的质量守恒定律
1．化学方程式书写：
①要遵守质量守恒定律和以客观事实为依据，在化学方程式左、右两边各原子的种类与数目必须相等。
②说明反应条件。
③反应前没有气体(或沉淀)的，需在生成的气体(或沉淀)后面标注气体(或沉淀)符号。
2．读法：
以C＋O2CO2为例：
①质的读法：碳和氧气在点燃条件下反应生成二氧化碳。
②量的读法：每12份质量的碳和32份质量的氧气在点燃的条件下完全反应，可生成44份质量的二氧化碳。
③微观读法：每一个碳原子和一个氧气分子在点燃的条件下反应生成一个二氧化碳分子。
典例3 在密闭容器内进行的某反应，测得反应前（t0）、反应中（t1）、反应后（t2）不同时刻甲、乙丙、丁四种物质的质量分数分别如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A．该反应中，甲和乙是反应物，丙和丁是生成物
B．t1时刻，乙、丙、丁所占的质量分数分别为22%、43%和23%
C．若甲和丁分别是镁和碳，则该反应中甲和丁的化学计量数之比1：2
D．若反应前四种物质的总质量为100g,如果再增加12g甲，则甲与乙可恰好完全反应
跟踪训练5 某密闭容器内有X、Y、Z、W四种物质，在一定条件下反应，测得反应前和反应一段时间后各物质的质量变化如下表。下列说法正确的是（　　）
物质 X Y Z W
反应前质量/g 40 12 1 10
反应后质量/g 12 6 待测 44
A．Z是与反应无关的杂质
B．X与Y在反应中的质量比是10：3
C．W中只含有一种元素
D．该反应的基本类型属于化合反应
跟踪训练6 密闭容器中有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下反应，测定反应前及反应过程中的两个不同时刻各物质的质量，部分数据如下表所示。下列说法不正确的是（　　）
物质 甲 乙 丙 丁
反应前的质量/g 100 200 0 2
反应中t1时刻的质量/g 66 120 60 a
反应中t2时刻的质量/g 49 b c d
A．a=56 B．b=80 C．c=90 D．d=81
考点四 质量守恒定律综合应用
1．根据化学方程式计算
(1)基本依据：各反应物和生成物之间的质量比等于各反应物和生成物的相对分子质量比。
(2)化学计算的一般步骤：
①根据题意假设未知量；②写出正确的化学方程式；③求出有关物质间的质量比；④列出比例式；⑤求出未知量；⑥写出答案。
(3)化学计算的基本类型：
①有关纯净物之间的计算；②有关含杂质的计算；③有关多步反应的计算；④有关混合物反应的计算；⑤有关无数据或少数据的计算；⑥有关溶质质量分数的综合计算。
2．根据质量守恒定律解题
(1)原理：质量守恒定律。
(2)解答：常结合微观原理解答，化学反应前后原子的种类和数目没有改变。
典例4 2022年2月3日，航天员在中国空间站通过科学实验的方式“变”出奥运五环，其中五环中的黄色使用的是甲基橙跟碳酸钠溶液混合所呈现出来的。于是某化学实验小组对碳酸钠产生浓厚的兴趣，为测定某碳酸钠溶液的溶质质量分数，实验小组取50.0g一定溶质质量分数的稀硫酸置于烧杯中，将200.0g待测碳酸钠溶液分5等份依次加入到上述盛有稀硫酸的烧杯中，测出每次完全反应后溶液的总质量，实验数据记录如下表：
第一次 第二次 第三次 第四次 第五次
加入碳酸钠溶液的质量/g 40.0 40.0 40.0 40.0 40.0
反应后溶液的总质量/g 88.9 127.8 M 205.6 245.6
请根据实验数据分析解答下列问题。
（1）表格中M的数值为 。
（2）该碳酸钠溶液的溶质质量分数是多少？（精确到0.1%）
跟踪训练7 某研究学习小组为了测定当地矿山石灰石中碳酸钙的质量分数，取来了一些矿石样品，并取稀盐酸200g,平均分成4份，进行实验，结果如表：
实验 1 2 3 4
加入样品的质量 5 10 15 20
生成CO2的质量 1.76 3.52 4.4 m
下列说法错误的是（　　）
A．第3、4次反应中矿石有剩余
B．表中m的数值是4.4
C．样品中碳酸钙的质量分数是80%
D．第3、4次反应中盐酸有剩余
跟踪训练8 菱铁矿的主要成分是FeCO3，小米同学称取10.0g菱铁矿样品，把80g稀盐酸分四次加入样品中，菱铁矿中杂质不与稀盐酸反应，测得实验数据见下表：
实验序号 第1次 第2次 第3次 第4次
加入盐酸质量/g 20.0 20.0 20.0 20.0
剩余固体质量/g 7.1 4.2 3.0 M
（1）化学反应原理为FeCO3+2HCl=FeCl2+CO2↑+ 。
（2）M= 。
（3）计算实验中所用稀盐酸的溶质质量分数。（写出计算过程，结果精确到0.1%）
基础保分
1. 铜片与浓硝酸可以发生如下反应：Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2X↑+2H2O，下列对该反应的说法中正确的是（　　）
A．生成物X的化学式为NO
B．反应中N元素化合价改变的原子与N元素化合价不变的原子的个数比为1：1
C．浓硝酸属于纯净物
D．生成物X不会污染空气
2. 高氯酸铵（NH4ClO4）可作火箭推进剂，它发生分解时，不可能生成的是（　　）
A．二氧化碳 B．氯气 C．氮气 D．氧气
3. 某化学兴趣小组的同学用右图探究质量守恒定律，结果测得反应前后质量不相等．他们更换药品后重新实验，得出了正确的结论．他们选用的试剂是（　　）
A．稀盐酸和镁条 B．碳酸钠和稀硫酸
C．稀盐酸和铜粉 D．碳酸钠和氯化钙
4. 载人航天器中宇航员呼吸作用产生的CO2有多种处理方法，其中一种是将CO2与H2反应，反应前后分子变化的微观示意图如下：
下列说法正确的是（　　）
A．反应前后氢元素化合价不变
B．丙物质的式量为18
C．反应前后氧原子个数不相等
D．参加反应的甲和乙的分子个数比为3：1
5. 质量守恒定律是自然界基本的规律之一。下列装置及实验能用来验证质量守恒定律的组合是（　　）
A．①②③④ B．①③ C．②③ D．③④
6. 在一定条件下，一密闭容器内发生某反应，测得反应前后各物质的质量如表所示。说法正确的是（　　）
物质 a b c d
反应前质量/g 50 5 20 15
反应后质量/g x 5 30 30
A．b一定是该反应的催化剂
B．x的值等于15
C．该反应是化合反应
D．反应中，c与d的质量比为2：3
7. 燃气公司常在天然气中加入微量具有特殊气味的乙硫醇（CxHySz）提醒居民天然气泄漏。为确定乙硫醇的化学式，某兴趣小组取6.2g乙硫醇，使其充分燃烧，生成了5.4g水和6.4g有刺激性气味的气体。则乙硫醇的化学式为（　　）
A．C2H6S B．C3H4S5 C．C2H5S2 D．C3H5S
8. 如图表示几种物质在密闭容器中反应前后的质量变化，下列说法正确的是（　　）
A．X的数值是11
B．该反应的生成物有三种
C．该反应为分解反应
D．W物质中只含碳、氢两种元素
9. 将相同质量镁粉（m克）与足量的纯氧气分别在密闭与开放的环境中完全燃烧，固体物质的质量随时间变化如图。下列分析正确的是（　　）
A．开始反应的时间为t1
B．生成的氧化镁中氧元素的质量为m1-m3
C．参加反应的氧气的质量为m2-m3
D．此反应不符合质量守恒定律
10. 实验室有一块表面被氧化的锌片（表面只含氧化锌，不含其他杂质），取27.6g样品放入烧杯中，加入200g溶质质量分数为19.6%的稀硫酸，恰好完全反应，则生成氢气的质量为（　　）
A．0.3g B．0.4g C．0.5g D．0.6
能力提升
1. 在托盘天平的两盘上各放一只质量相同的烧杯，在两只烧杯里分别加入等质量、等浓度的稀盐酸，将天平调节至平衡；然后向左盘烧杯中投入一定质量的碳酸钙，向右盘烧杯中投入一定质量的铁，均恰好完全反应。下列说法正确的是（　　）
A．反应后天平仍保持平衡
B．反应后天平向左偏
C．左边产生的气体质量比右盘少
D．反应后天平向右偏
2. 如图是某化学反应的围观模拟示意图，下列说法错误的是（　　）
其中“○”表示碳原子，“”表示氢原子，“”表示氧原子。
A．反应前后原子种类、数目均不变
B．该反应是置换反应
C．该反应的化学方程式为CH4 + 2O2点燃CO2 + 2H2O
D．该反应中，反应物的质量比是1：4
3. 一定条件下，某反应前后各物质的质量如下表所示。下列判断不正确的是（　　）
物质的构成微粒 M
反应前的质量/g 68 32 0 1
t时刻的质量/g 8 x
反应后的质量/g 0 0 y 37
A．x=0.75y
B．物质M中一定不含氧元素
C．此反应中，与化学计量数之比为1：2
D．若将表中增加到96g,则会生成和污染性气体
4. 向一定质量的H2SO4、Na2SO4混合溶液中先后滴加BaCl2溶液和4.24%的Na2CO3溶液，产生沉淀的质量与加入溶液的质量关系如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．a点对应溶液pH=7
B．m=17.2
C．H2SO4、Na2SO4的质量比49：142
D．BaCl2溶液中溶质的质量分数2.12%
5. 某兴趣小组为验证质量守恒定律，做了镁条在空气中燃烧的实验。
（1）请写出镁条与氧气反应的化学方程式 。
（2）小明发现燃烧产物的质量大于反应物镁条的质量，认为这个反应不遵守质量守恒定律。
我 （“同意”或“不同意”）小明的观点，因为 .
。
（3）小红按下图装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物中还有少量黄色固体．
【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】
①氧化镁为白色固体；
②镁能与氮气反应生成黄色的氮化镁（Mg3N2）固体；
③氮化镁可与水剧烈反应产生氨气和氢氧化镁，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝．
【做出猜想】黄色固体为Mg3N2．
【实验探究】请设计实验，验证猜想。
实验操作 实验现象及结论
。 。
【反思与交流】
（1）空气中N2的含量远大于O2的含量，而镁条在空气中燃烧生成的氧化镁却远多于氮化镁，为什么？请给出合理的解释 。
（2）写出氮化镁与水反应的化学方程式 。
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第7讲 质量守恒定律
考点一 质量守恒定律
1．质量守恒定律内容（宏观表现）：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。
2．普遍性：一切化学反应都遵循质量守恒定律。
3．适用性：质量守恒定律对化学变化有意义，对物理变化无意义。
4．质量守恒：质量守恒定律只适用于化学反应前后质量守恒，而不是体积或分子数守恒。
5．质量分析：反应前的各物质的质量总和，不包括过量的反应物质量。
6．原理依据：既是所有化学反应生成物或反应物组成的猜想与定性分析的依据，也是所有化学反应定量解答的依据。
典例1 某化学课外小组同学用如图所示实验探究质量守恒定律。
（1）甲同学用图A所示实验进行探究，在瓶中先铺一层细沙，再引燃白磷，为什么？ .
，玻璃管的作用是 ，白磷燃烧生成五氧化二磷（P2O5）试写出该反应的化学方程式 ，如果引燃白磷后，立即将锥形瓶放在天平上并平衡，在燃烧过程中天平上的指针如何偏转 .
，试验结束，冷却到室温，天平 平衡。（填“是”或“否”）
（2）乙同学用B装置研究质量守恒定律时（反应方程式为Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑），一段时间后发现天平的指针偏右。造成天平的指针向右偏转的原因是 .
。
（3）丙同学用C实验说明了质量守恒定律，C实验（Fe+CuSO4=Cu+FeSO4）能在敞口容器中进行的原因是 。
（4）丁同学用图D中镁带在空气中燃烧的实验来探究质量守恒定律时，发现一定质量的镁完全燃烧后留下的固体质量比反应前镁带的质量轻，联系实验现象，可能的原因是 .
。金属镁是化学性质非常活泼的金属，在空气中不但能与氧气反应，还能与二氧化碳、氮气等反应产生黑色和淡黄色的固体，但是在实验中却很少看到黑色和黄色固体的原因是 .
。
答案 （1）防止集气瓶炸裂；平衡压强，避免瓶塞被弹出；4P + 5O2点燃2P2O5；先向右偏，后往左直至恢复至中间位置；是。（2）生成的二氧化碳扩散到空气中，造成左侧质量减小（3）反应过程没有气体参与和生成。（4）燃烧生成的固体没有被全部收集；氧气性质比氮气和二氧化碳活泼，镁先与氧气反应，因此与二氧化碳和氮气反应的量较少或不反应，无法看到黑色和淡黄色固体。
解析 （1）白磷直接接触瓶底燃烧，放出热量，造成集气瓶炸裂，铺细沙后吸收热量，避免集气瓶炸裂；燃烧放热，内部气体受热膨胀，为了避免气体膨胀弹出瓶塞，增加玻璃管联通气球，起到平衡压强作用；磷和氧气在点燃条件下反应生成五氧化二磷，书写化学方程式注意配平，所以化学方程式为4P + 5O2点燃2P2O5；点燃白磷后，内部温度升高，气体受热膨胀，气球变大，受到浮力影响，左侧质量减小，指针偏右，随着反应进行，温度下降，指针开始往左，直至恢复至中间位置；反应遵循质量守恒定律，实验结束后，恢复至室温，天平保持平衡；
（2）反应中生成了二氧化碳气体，无法被收集，造成左侧质量减小，因此指针偏右；
（3）铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，反应过程没有气体参与和生成，反应物质都在烧杯内，所以可以敞口进行实验；
（4）镁燃烧产生白烟，属于固体小颗粒，没有全部收集，扩散到空气中，造成反应后质量减小；空气中氮气和二氧化碳性质不活泼，氧气性质活泼，会先与镁反应，造成镁与二氧化碳和氮气反应的量较少，甚至镁反应完毕，无法与氮气和二氧化碳反应，因此看不到黑色固体和淡黄色固体生成；
跟踪训练1 下列装置及实验能用来验证质量守恒定律的是（　　）
A． B． C． D．
答案 A
解析 A、装置内发生磷与氧气的反应，内部气体在密闭装置内，不会发生气体的逸出，反应后，也可以定量，可以验证质量守恒定律，A符合题意；
B、镁可与氧气、氮气、二氧化碳等反应，置于空气中，气体无法定量，反应后无法进行定律，无法验证质量守恒定律，B不符合题意；
C、盐酸与碳酸钠反应生成了二氧化碳，而二氧化碳又被氢氧化钠吸收，存在两个反应，验证盐酸与碳酸钠反应时，由于减少了二氧化碳的质量，无法验证质量守恒定律，验证氢氧化钠溶液前后质量，则氢氧化钠吸收二氧化碳，则氢氧化钠溶液质量增加，也无法验证质量守恒定律，因此涉及多个反应的不适合进行质量守恒定律的验证，C不符合题意；
D、过氧化氢和二氧化锰反应生成氧气和水，装置敞口设置，氧气逸出到空气中，反应后质量减小，无法验证质量守恒定律，D不符合题意；
跟踪训练2 甲、乙、丙三位同学用三个不同的实验来验证质量守恒定律如图。他们的方法是，先将下图装置分别放在天平上调节至平衡，然后分别取下，甲、乙将试管中的液体与锥形瓶中的物质混合，丙将气球中的镁粉倒入锥形瓶中充分反应后，再放入各自的天平上，下列结论你认为正确的是（　　）
A．甲、乙、丙三个都平衡 B．甲、乙、丙三个都不平衡
C．甲不平衡，乙、丙平衡 D．只有乙仍然平衡
答案 D
解析 甲实验中碳酸钙和盐酸反应产生的二氧化碳气体跑掉了，反应后锥形瓶内物质的质量要小于反应前物质的质量，故天平不平衡；乙实验中，氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠溶液，没有生成气体，反应后锥形瓶内物质质量不变，天平平衡；丙实验中，足量的镁和稀硫酸反应生成较多氢气，生成的氢气被气球收集了起来，没有跑掉，所受的浮力较大，天平不平衡；
考点二 质量守恒定律的微观解释
在化学反应前后，原子的种类没有改变，原子的数目也没有增减，各原子的质量也没有变化，所以化学反应前后各物质的质量总和相等。
典例2 如图是某密闭容器中物质变化的微观示意图（“●”代表碳原子，“○”代表氧原子），下列有关说法中正确的是（　　）
①参加反应的分子个数比为1：1
②排列再紧密的分子之间也有空隙
③过程Ⅰ反应类型为化合反应
④过程II发生了物理变化．
A．①② B．②③ C．①②④ D．②③④
答案 D
解析 由密闭容器中物质变化的微观示意图可知，过程Ⅰ是一氧化碳燃烧生成二氧化碳，反应的化学方程式为：2CO + O2点燃2CO2。
①、由上述方程式可知看出，参加反应的物质的分子个数比是2：1，错误；
②、由物质的微观构成可知，排列再紧密的分子之间也有空隙，正确；
③、过程Ⅰ由两种物质生成了一种物质，反应类型为化合反应，正确；
④、过程Ⅱ是分子间隔发生了变化，属于物理变化，正确。
由以上分析可知，D正确。
跟踪训练3 乙醇是实验室常用的燃料。如图是乙醇燃烧的微观示意图，相关说法正确的是（　　）
A．乙醇由9个原子构成
B．反应前后共有三种氧化物
C．生成乙和丙的质量比为27：44
D．反应中甲和丙的分子个数比是1：1
答案 C
解析 由微观反应示意图可知，该反应是由乙醇和氧气在点燃的条件下反应生成二氧化碳和水，化学方程式为：C2H5OH + 3O2 点燃2CO2 + 3H2O。
A、由分子的模型图可知，每个乙醇由分子由9个原子构成，选项说法错误；
B、氧化物是由氧元素和另一种元素组成的化合物，由物质的组成可知，反应前后共有CO2、H2O两种氧化物，选项说法错误；
C、由方程式的意义可知，生成乙和丙的质量比为即水和二氧化碳的质量比为（18×3）：（44×2）=27：44，选项说法正确；
D、由方程式的意义可知，反应中甲和丙的分子个数比是1：2，故选项说法错误。
跟踪训练4 如图是某反应的微观示意图，下列说法不正确的是（　　）
A．反应前后原子种类不变
B．催化剂反应前后质量不变
C．生成物属于氧化物
D．该反应属于化合反应
答案 C
解析 解：由反应的微观示意图可写出方程式为：2CH4+O2催化剂2CH3OH。
A、由质量守恒定律可知，反应前后原子种类不变，故A说法正确；
B、由催化剂的特点可知，催化剂反应前后质量不变，故B说法正确；
C、氧化物是由氧元素和另一种元素组成得到化合物，生成物是由碳、氢、氧三种元素组成的，不属于氧化物，故C说法不正确；
D、该反应由两种物质生成一种物质，属于化合反应，故D说法正确。
考点三 化学反应中的质量守恒定律
1．化学方程式书写：
①要遵守质量守恒定律和以客观事实为依据，在化学方程式左、右两边各原子的种类与数目必须相等。
②说明反应条件。
③反应前没有气体(或沉淀)的，需在生成的气体(或沉淀)后面标注气体(或沉淀)符号。
2．读法：
以C＋O2CO2为例：
①质的读法：碳和氧气在点燃条件下反应生成二氧化碳。
②量的读法：每12份质量的碳和32份质量的氧气在点燃的条件下完全反应，可生成44份质量的二氧化碳。
③微观读法：每一个碳原子和一个氧气分子在点燃的条件下反应生成一个二氧化碳分子。
典例3 在密闭容器内进行的某反应，测得反应前（t0）、反应中（t1）、反应后（t2）不同时刻甲、乙丙、丁四种物质的质量分数分别如图所示。下列说法不正确的是（　　）
A．该反应中，甲和乙是反应物，丙和丁是生成物
B．t1时刻，乙、丙、丁所占的质量分数分别为22%、43%和23%
C．若甲和丁分别是镁和碳，则该反应中甲和丁的化学计量数之比1：2
D．若反应前四种物质的总质量为100g,如果再增加12g甲，则甲与乙可恰好完全反应
答案 C
解析 A、该反应中甲、乙质量减少，是反应物，丙、丁质量增加，是生成物，该选项说法正确；
B、反应前丙的质量分数是1-20%-24%-33%=23%，反应后乙的质量分数为1-26%-63%=11%，参加反应的甲、乙、丙、丁的质量比为24%：（33%-11%）：（63%-23%）：（26%-20%）=12：11：20：3，t1时刻，甲反应掉12%，则乙反应掉11%，丁、丙分别生成3%、20%，因此乙、丁、丙所占的质量分数分别为22%、23%和43%，该选项说法正确；
C、若甲和丁分别是镁和碳，则该反应中甲和丁的化学计量数之比
，该选项说法不正确。
D、若反应前甲、乙、丙、丁四种物质的总质量为100克，则反应前甲的质量为24g,乙33g,再增加12克甲，则反应前甲乙质量比为（24g+12g）：33g=12：11，所以甲与乙则恰好完全反应，该选项说法正确；
跟踪训练5 某密闭容器内有X、Y、Z、W四种物质，在一定条件下反应，测得反应前和反应一段时间后各物质的质量变化如下表。下列说法正确的是（　　）
物质 X Y Z W
反应前质量/g 40 12 1 10
反应后质量/g 12 6 待测 44
A．Z是与反应无关的杂质
B．X与Y在反应中的质量比是10：3
C．W中只含有一种元素
D．该反应的基本类型属于化合反应
答案 D
解析 A、反应后Z的质量为：（40g+12g+1g+10g）-（12g+6g+44g）=1g,Z的质量没变，故Z可能是催化剂，也可能是与反应无关的杂质，该选项不正确。
B、X与Y的反应质量之比为（40g-12g）：（12g-6g）=14：3，该选项不正确。
C、反应前后X、Y质量减少是反应物，W质量增加是生成物，X和Y反应生成W，W是含有多种元素的化合物，该选项不正确。
D、由表知，X、Y质量减少，为反应物，W质量增加，为生成物，反应为X和Y生成W，符合多变一的特征，属于化合反应，该选项正确。
跟踪训练6 密闭容器中有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下反应，测定反应前及反应过程中的两个不同时刻各物质的质量，部分数据如下表所示。下列说法不正确的是（　　）
物质 甲 乙 丙 丁
反应前的质量/g 100 200 0 2
反应中t1时刻的质量/g 66 120 60 a
反应中t2时刻的质量/g 49 b c d
A．a=56 B．b=80 C．c=90 D．d=81
答案 D
解析 A、由质量守恒定律和表中数据可知，a=100+200+0+2-66-120-60=56，故选项说法正确。
B、由质量守恒定律和表中数据可知，，解得b=80，故选项说法正确。
C、由质量守恒定律和表中数据可知，，解得c=90，故选项说法正确。
D、由质量守恒定律和表中数据可知，，解得d=83，故选项说法不正确。
考点四 质量守恒定律综合应用
1．根据化学方程式计算
(1)基本依据：各反应物和生成物之间的质量比等于各反应物和生成物的相对分子质量比。
(2)化学计算的一般步骤：
①根据题意假设未知量；②写出正确的化学方程式；③求出有关物质间的质量比；④列出比例式；⑤求出未知量；⑥写出答案。
(3)化学计算的基本类型：
①有关纯净物之间的计算；②有关含杂质的计算；③有关多步反应的计算；④有关混合物反应的计算；⑤有关无数据或少数据的计算；⑥有关溶质质量分数的综合计算。
2．根据质量守恒定律解题
(1)原理：质量守恒定律。
(2)解答：常结合微观原理解答，化学反应前后原子的种类和数目没有改变。
典例4 2022年2月3日，航天员在中国空间站通过科学实验的方式“变”出奥运五环，其中五环中的黄色使用的是甲基橙跟碳酸钠溶液混合所呈现出来的。于是某化学实验小组对碳酸钠产生浓厚的兴趣，为测定某碳酸钠溶液的溶质质量分数，实验小组取50.0g一定溶质质量分数的稀硫酸置于烧杯中，将200.0g待测碳酸钠溶液分5等份依次加入到上述盛有稀硫酸的烧杯中，测出每次完全反应后溶液的总质量，实验数据记录如下表：
第一次 第二次 第三次 第四次 第五次
加入碳酸钠溶液的质量/g 40.0 40.0 40.0 40.0 40.0
反应后溶液的总质量/g 88.9 127.8 M 205.6 245.6
请根据实验数据分析解答下列问题。
（1）表格中M的数值为 。
（2）该碳酸钠溶液的溶质质量分数是多少？（精确到0.1%）
答案 （1）166.7；（2）该碳酸钠溶液的溶质质量分数是6.6%。
解析 （1）由表的数据可知，稀硫酸与碳酸钠溶液反应生成二氧化碳的总质量为：50g+40×5g-245.6g=4.4g,每加入40g碳酸钠溶液完全生成气体的质量为1.1g,第五次加入40g碳酸钠溶液时没有气体生成，说明第四次加入碳酸钠溶液时恰好与稀硫酸完全反应，第三次加入40g碳酸钠溶液生成气体质量也是1.1g,所以M=127.8+40-1.1=166.7。
（2）设40g碳酸钠溶液中溶质质量为x。
Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+CO2↑+H2O
106 44
x 1.1g
解得：x=2.65g
该碳酸钠溶液中溶质的质量分数为
2.65g/40g×100%≈6.6%。
答：该碳酸钠溶液的溶质质量分数是6.6%。
跟踪训练7 某研究学习小组为了测定当地矿山石灰石中碳酸钙的质量分数，取来了一些矿石样品，并取稀盐酸200g,平均分成4份，进行实验，结果如表：
实验 1 2 3 4
加入样品的质量 5 10 15 20
生成CO2的质量 1.76 3.52 4.4 m
下列说法错误的是（　　）
A．第3、4次反应中矿石有剩余
B．表中m的数值是4.4
C．样品中碳酸钙的质量分数是80%
D．第3、4次反应中盐酸有剩余
答案 D
解析 由表格中的数据可知：第2次实验中的数据为第1次实验的两倍，而第3次少，说明此时盐酸已完全反应，故3、4次实验中碳酸钙有剩余，且生成二氧化碳的质量相等，即m=4.4；
设第1次实验中样品中的碳酸钙的质量为x。
CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑
100 44
x 1.76g
x=4g
石灰石中碳酸钙的质量分数为：
4g/5g×100%=80%
由以上分析计算可知：
A、第3、4次反应中矿石有剩余。故A正确；
B、m=4.4．故B正确；
C、石灰石中碳酸钙的质量分数为80%，故C正确；
D、第3、4次反应中矿石有剩余，盐酸全部参加了反应，故D错误；
跟踪训练8 菱铁矿的主要成分是FeCO3，小米同学称取10.0g菱铁矿样品，把80g稀盐酸分四次加入样品中，菱铁矿中杂质不与稀盐酸反应，测得实验数据见下表：
实验序号 第1次 第2次 第3次 第4次
加入盐酸质量/g 20.0 20.0 20.0 20.0
剩余固体质量/g 7.1 4.2 3.0 M
（1）化学反应原理为FeCO3+2HCl=FeCl2+CO2↑+ 。
（2）M= 。
（3）计算实验中所用稀盐酸的溶质质量分数。（写出计算过程，结果精确到0.1%）
答案 （1）H2O；（2）3.0；（3）9.1%。
解析 （1）根据质量守恒定律可知，反应前后各个原子的个数、种类和质量都不变，反应前铁原子、碳原子、氧原子、氢原子和氯原子个数分别为1、1、3、2、2，反应后铁原子、碳原子、氧原子和氯原子个数分别为1、1、2、2，所以反应后还少2个氢原子和1个氧原子，所以物质是水；
（2）根据表中数据可知，第一次固体质量减少2.9g,第二次固体质量减少2.9g,第三次固体质量减少1.2g,说明第三次时反应停止了，FeCO3被消耗完了，所以第四次不再反应了，M仍为3.0g；
（3）解：设实验中所用20.0g稀盐酸中所含的溶质质量为x。
FeCO3+2HCl=FeCl2+CO2↑+H2O
116 73
10.0g-7.1g x
x=1.825g
则实验中所用稀盐酸中溶质质量分数为：
1.825g/20g×100%≈9.1%
答：实验中所用稀盐酸中溶质质量分数为9.1%。
基础保分
1. 铜片与浓硝酸可以发生如下反应：Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2X↑+2H2O，下列对该反应的说法中正确的是（　　）
A．生成物X的化学式为NO
B．反应中N元素化合价改变的原子与N元素化合价不变的原子的个数比为1：1
C．浓硝酸属于纯净物
D．生成物X不会污染空气
答案 B
解析 A、根据反应前后原子种类、数目不变，反应前有1Cu、4H、4N、12O，反应后有1Cu、4H、2N、8O，推测X中含有1个氮原子和2个氧原子，X是NO2，故A错误；
B、硝酸中氮元素显+5价，生成物中硝酸铜中氮元素显+5价，二氧化氮中氮元素的化合价为+4，其中硝酸铜中氮元素化合价没变，二氧化氮中化合价改变，个数比为1：1，故B正确；
C、浓硝酸是硝酸的水溶液，属于混合物，故C错误；
D、生成物X（化学式为：NO2）属于污染物，故D错误。
2. 高氯酸铵（NH4ClO4）可作火箭推进剂，它发生分解时，不可能生成的是（　　）
A．二氧化碳 B．氯气 C．氮气 D．氧气
答案 A
解析 根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变分析：
A、根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，反应物中含N、H、Cl、O，生成物中也应含这些元素，反应物中不含碳元素，因此不可能生成二氧化碳，故A符合题意；
B、根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，反应物中含N、H、Cl、O，生成物中也应含这些元素，反应物中含氯元素，因此可能生成氯气，故B不符合题意；
C、根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，反应物中含N、H、Cl、O，生成物中也应含这些元素，反应物中含氮元素，因此可能生成氮气，故C不符合题意；
D、根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类不变，反应物中含N、H、Cl、O，生成物中也应含这些元素，反应物中含氧元素，因此可能生成氧气，故D不符合题意。
3. 某化学兴趣小组的同学用右图探究质量守恒定律，结果测得反应前后质量不相等．他们更换药品后重新实验，得出了正确的结论．他们选用的试剂是（　　）
A．稀盐酸和镁条 B．碳酸钠和稀硫酸
C．稀盐酸和铜粉 D．碳酸钠和氯化钙
答案 D
解析 A、稀盐酸和镁条反应要生成氢气，而氢气要逸散到空气中，难以称量，故A错
B、碳酸钠要和稀硫酸反应生成二氧化碳气体，同样难以称得其质量，故B错
C、稀盐酸和铜粉不反应，也就谈不上质量守恒了，故C错
D、碳酸钠和氯化钙能够反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，没有气体产生，所以在现有的条件下能够得到正确的结论，故D对
4. 载人航天器中宇航员呼吸作用产生的CO2有多种处理方法，其中一种是将CO2与H2反应，反应前后分子变化的微观示意图如下：
下列说法正确的是（　　）
A．反应前后氢元素化合价不变
B．丙物质的式量为18
C．反应前后氧原子个数不相等
D．参加反应的甲和乙的分子个数比为3：1
答案 B
解析 A、在反应物中，氢气是一种单质，其中氢元素的化合价为零，在生成物水和甲烷中，氢元素的化合价为+1价，说法错误；
B、丙是水，水的式量为1×2+16=18，说法正确；
C、由质量守恒定律可知，化学反应前后各原子的种类及其数目均不发生改变，说法错误；
D、由化学方程式可知，参加反应的甲和乙的分子个数比为4：1，说法错误。
5. 质量守恒定律是自然界基本的规律之一。下列装置及实验能用来验证质量守恒定律的组合是（　　）
A．①②③④ B．①③ C．②③ D．③④
答案 B
解析 在密闭容器中燃烧白磷的实验可以验证质量守恒定律；在敞口容器中进行石灰石和盐酸反应，产生的二氧化碳逸出，不能用于验证质量守恒定律；在密闭的容器中进行氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液的反应可以用于验证质量守恒定律，在空气中燃烧蜡烛的实验不能用于验证质量守恒定律；故正确的组合是①③；
6. 在一定条件下，一密闭容器内发生某反应，测得反应前后各物质的质量如表所示。说法正确的是（　　）
物质 a b c d
反应前质量/g 50 5 20 15
反应后质量/g x 5 30 30
A．b一定是该反应的催化剂
B．x的值等于15
C．该反应是化合反应
D．反应中，c与d的质量比为2：3
答案 D
解析 根据质量守恒定律，化学反应前后，物质的总质量不变，故50+5+20+15=x+5+30+30，x=15，反应后，a的质量减小，a是反应物，b的质量不变，b可能是催化剂，也可能是不参与反应的杂质，c的质量增加，c是生成物，d的质量增加，d 是生成物；
A、催化剂在化学反应前后质量不变，b在化学反应前后质量不变，则b有可能是该反应的催化剂，也有可能是杂质没有参加反应，说法不正确；
B、c反应后质量增加10g,说明c为生成物，d反应后质量增加15g,说明c也为生成物，根据质量守恒定律可知，a应该为反应物，参加反应质量为25g,故反应后a质量为：50g-25g=25g,则x=25，说法不正确；
C、由一种物质生成两种或两种以上其它的物质的反应叫分解反应，该反应反应物为a,只有一种，生成物为c和d,有两种，故该反应为分解反应，说法不正确；
D、该反应中生成c的质量为10g,生成d的质量为15g,故反应中，c与d的质量比为10：15=2：3，说法正确。
7. 燃气公司常在天然气中加入微量具有特殊气味的乙硫醇（CxHySz）提醒居民天然气泄漏。为确定乙硫醇的化学式，某兴趣小组取6.2g乙硫醇，使其充分燃烧，生成了5.4g水和6.4g有刺激性气味的气体。则乙硫醇的化学式为（　　）
A．C2H6S B．C3H4S5 C．C2H5S2 D．C3H5S
答案 A
解析 5.4g水中氢元素的质量为5.4g×2/18×100%=0.6g,6.4g二氧化硫中硫元素的质量为6.4g××100%=3.2g,6.2g乙硫醇中碳元素的质量为6.2g-0.6g-3.2g=2.4g,则乙硫醇中碳、氢、硫原子个数比为：即x：y：z==2：6：1，则乙硫醇的化学式为C2H6S。
8. 如图表示几种物质在密闭容器中反应前后的质量变化，下列说法正确的是（　　）
A．X的数值是11
B．该反应的生成物有三种
C．该反应为分解反应
D．W物质中只含碳、氢两种元素
答案 A
解析 A、由图中数据可知，X=1+8+20-10-8=11，故选项说法正确。
B、由分析可知，该反应的生成物有二氧化碳和水两种，故选项说法错误。
C、该反应是W和氧气反应生成二氧化碳和水，不属于分解反应，故选项说法错误。
D、该反应是W和氧气反应生成二氧化碳和水，根据质量守恒定律，反应前后元素的种类，二氧化碳和水中含有碳、氢、氧元素，氧气中只含有氧元素，则W物质中一定含碳、氢两种元素，可能含有氧元素，故选项说法错误。
9. 将相同质量镁粉（m克）与足量的纯氧气分别在密闭与开放的环境中完全燃烧，固体物质的质量随时间变化如图。下列分析正确的是（　　）
A．开始反应的时间为t1
B．生成的氧化镁中氧元素的质量为m1-m3
C．参加反应的氧气的质量为m2-m3
D．此反应不符合质量守恒定律
答案 A
解析 A、t1时刻之前固体的质量不变，t1时刻之后固体的质量开始变化，则开始反应的时间为t1，故选项说法正确。
B、密闭环境中m1加氧气的质量等于m2，则生成的氧化镁中氧元素的质量为m2-m1，故选项说法错误。
C、由B中的分析可知，参加反应的氧气的质量为m2-m1，故选项说法错误。
D、一切化学反应都遵守质量守恒定律，则此反应符合质量守恒定律，故选项说法错误。
10. 实验室有一块表面被氧化的锌片（表面只含氧化锌，不含其他杂质），取27.6g样品放入烧杯中，加入200g溶质质量分数为19.6%的稀硫酸，恰好完全反应，则生成氢气的质量为（　　）
A．0.3g B．0.4g C．0.5g D．0.6
答案 D
解析 设锌片中锌的质量为x,则硫酸锌中锌和硫酸根的质量比为65：96=x：[（200×19.6%）××100%]，解得x=26g,则锌片中氧元素的质量为27.6g-26g=1.6g,锌片中氧化锌的质量为1.6g÷（×100%）=8.1g,则锌片中锌的质量为27.6g-8.1g=19.5g,设生成氢气的质量为y
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
65 2
19.5g y
y=0.6g
能力提升
1. 在托盘天平的两盘上各放一只质量相同的烧杯，在两只烧杯里分别加入等质量、等浓度的稀盐酸，将天平调节至平衡；然后向左盘烧杯中投入一定质量的碳酸钙，向右盘烧杯中投入一定质量的铁，均恰好完全反应。下列说法正确的是（　　）
A．反应后天平仍保持平衡
B．反应后天平向左偏
C．左边产生的气体质量比右盘少
D．反应后天平向右偏
答案 B
解析 假设反应的氯化氢的质量为m，
根据CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑
100 73 44
可知，加入碳酸钙的质量为100m/73，生成二氧化碳的质量为44m/73，则左盘增加的质量为。
根据Fe+2HCl═FeCl2+H2↑
56 73 2
可知，加入铁的质量为56m/73，生成氢气的质量为2m/73，则右盘增加的质量
。所以左盘增加的质量大，则反应后天平向左偏。左边产生的气体质量比右盘多。
2. 如图是某化学反应的围观模拟示意图，下列说法错误的是（　　）
其中“○”表示碳原子，“”表示氢原子，“”表示氧原子。
A．反应前后原子种类、数目均不变
B．该反应是置换反应
C．该反应的化学方程式为CH4 + 2O2点燃CO2 + 2H2O
D．该反应中，反应物的质量比是1：4
答案 B
解析 依据反应的图示可知反应物是甲烷和氧气，依据反应前后原子的种类不变可得：生成物是水和二氧化碳（M），故方程式为CH4 + 2O2点燃CO2 + 2H2O；
A、由以上分析可知反应前后原子种类、数目均不变，故A正确；
B、置换反应的反应物生成物均是一种化合物和一种单质，而该反应的产物是两种化合物，所以不是置换反应，故B错误；
C、由上述分析可知，该反应的化学方程式为：CH4 + 2O2点燃CO2 + 2H2O，故C正确；
D、依据方程式可知该反应中，反应物的质量比是：（12+1×4）：（4×16）=1：4，故D正确。
3. 一定条件下，某反应前后各物质的质量如下表所示。下列判断不正确的是（　　）
物质的构成微粒 M
反应前的质量/g 68 32 0 1
t时刻的质量/g 8 x
反应后的质量/g 0 0 y 37
A．x=0.75y
B．物质M中一定不含氧元素
C．此反应中，与化学计量数之比为1：2
D．若将表中增加到96g,则会生成和污染性气体
答案 C
解析 A．由微观示意图知道：参加反应的是H2S和O2，生成物M和H2O，表达式可表示为：H2S+O2→M+H2O，在t时刻时，消耗氧气的质量=32g-8g=24g,x、y的关系可表示为：
H2S+O2→M+H2O
32g y
24g x
故A正确；
B．根据反应前氧元素来自于氧气，总共32g,反应后生成37g-1g=36g水，含有的氧元素质量=,所以M中一定不含氧元素，故B正确；
C．根据质量守恒定律，y=68g+32g-36g=64g,化学方程式可表示为：aH2S+bO2=cS+dH2O，34a：32b：32c：18d=68：32：64：36 a：b：c：d=2：1：2：2，故C错误；
D．若氧气增加到96g,其中64g氧气就会和生成的64g硫反应生成128g二氧化硫，故D正确。
4. 向一定质量的H2SO4、Na2SO4混合溶液中先后滴加BaCl2溶液和4.24%的Na2CO3溶液，产生沉淀的质量与加入溶液的质量关系如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．a点对应溶液pH=7
B．m=17.2
C．H2SO4、Na2SO4的质量比49：142
D．BaCl2溶液中溶质的质量分数2.12%
答案 B
解析 A、由于H2SO4、Na2SO4混合溶液中先后滴加BaCl2溶液时，生成沉淀硫酸钡和盐酸以及氯化钠，所以a点依旧是酸性的，故错误；B、由于生成的碳酸钡与100g碳酸钠溶液有关。设生成的碳酸钡的质量为x,且对应消耗的氯化钡的质量为y。
Na2CO3+BaCl2═BaCO3↓+2NaCl
106 208 197
100g×4.24% y x
x=7.88g；y=8.32g。m=9.32g+7.88g=17.2g。故正确；
C、由上述分析可知与酸反应的碳酸钠溶液为150g-100g=50g,碳酸钠的质量为50g×4.24%=2.12g,设硫酸的质量为x,硫酸中硫酸根的质量为y。
Na2CO3～2H+～H2SO4～SO42
106 98 96
2.12g x y
x=1.96g；y=1.92g
与H2SO4、Na2SO4混合溶液反应的BaCl2溶液的质量为50g。BaCl2的质量为8.32g,设H2SO4、Na2SO4混合溶液中硫酸根的质量为z。
BaCl2～SO42
208 96
8.32g z
z=3.84g
Na2SO4中硫酸根的质量为3.84g-1.92g=1.92g,设硫酸钠的质量为w；
Na2SO4～SO42
142 96
w 1.92g
w=2.84g
H2SO4、Na2SO4的质量比1.96g：2.84g=49：71，故错误；
D、由图可以看出加入的氯化钡溶液过量了50g,此后生成的碳酸钡与过量的氯化钡有关，所以BaCl2溶液中溶质质量分数为 8.32g/50g×100%=16.64%而非2.12%，故错误；
5. 某兴趣小组为验证质量守恒定律，做了镁条在空气中燃烧的实验。
（1）请写出镁条与氧气反应的化学方程式 。
（2）小明发现燃烧产物的质量大于反应物镁条的质量，认为这个反应不遵守质量守恒定律。
我 （“同意”或“不同意”）小明的观点，因为 .
。
（3）小红按下图装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物中还有少量黄色固体．
【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】
①氧化镁为白色固体；
②镁能与氮气反应生成黄色的氮化镁（Mg3N2）固体；
③氮化镁可与水剧烈反应产生氨气和氢氧化镁，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝．
【做出猜想】黄色固体为Mg3N2．
【实验探究】请设计实验，验证猜想。
实验操作 实验现象及结论
。 。
【反思与交流】
（1）空气中N2的含量远大于O2的含量，而镁条在空气中燃烧生成的氧化镁却远多于氮化镁，为什么？请给出合理的解释 。
（2）写出氮化镁与水反应的化学方程式 。
答案 （1）2Mg + O2点燃2MgO ；（2）不同意；所有的化学反应都遵循质量守恒定律；
（3）实验探究：
实验操作 实验现象及结论
取少量黄色固体于试管中，加入适量的水，并将湿润的红色石蕊试纸放在试管口 试管中有气体产生，湿润的红色石蕊试纸变蓝．证明猜想正确．
反思与交流：（1）氧气的化学性质比氮气更活泼，镁条更容易与氧气发生反应；
（2）Mg3N2+6H2O═3Mg（OH）2↓+2NH3↑．
解析 （1）在点燃的条件下，镁与氧气反应生成氧化镁，反应的化学方程式是：2Mg + O2点燃2MgO
（2）所有的化学变化都遵循质量守恒定律，镁燃烧是镁与空气中氧气等物质的反应，所以产物的质量大于反应物镁条的质量；
（3）根据题干信息，可将生成的固体物质放入水中，检验是否产生氨气来进行判断；具体实验操作：将镁条燃烧的产物放在一支试管中，加入少量的蒸馏水，然后将一湿润的红色石蕊试纸放在试管口，观察现象；若看到红色的石蕊试纸变成蓝色，说明黄色固体为氮化镁；
反思与交流：（1）氧气的化学性质比氮气更活泼，镁条更容易与氧气发生反应；
（2）根据题意：氮化镁可与水剧烈反应产生氨气和氢氧化镁，反应方程式是：Mg3N2+6H2O═3Mg（OH）2↓+2NH3↑；
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