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课题1 质量守恒定律
第1课时 探究质量守恒定律
教学目标 1.认识化学反应中的各物质间存在定量关系，2.理解质量守恒定律，化学反应遵守质量守恒定律；3.能选取实验证据说明质量守恒定律。
重点和难点 重点：质量守恒定律。难点：质量守恒的原因。
◆知识点一 质量守恒定律
1.实验探究—化学反应前后物质的质量关系
问题 当物质发生化学反应生成新物质时，参加反应的物质的质量总和与生成物的质量总和有什么关系
预测 ①参加反应的物质的质量总和大于生成物的质量总和；②参加反应的物质的质量总和等于生成物的质量总和；③参加反应的物质的质量总和小于生成物的质量总和
实验方案 铜和氧气反应前后质量的测定 铁与硫酸铜反应前后质量的测定
实验装置
实验过程 ①将铜粉平铺于锥形瓶的底部，把上端系有小气球的玻璃导管插入单孔橡胶塞，用橡胶塞塞紧锥形瓶口；②将装置放在天平上称量，记录所称的质量m1；③再将锥形瓶置于陶土网上，用酒精灯加热，观察实验现象；④反应一段时间后停止加热，待装置冷却后再次称量，记录所称的质量m2 ①在锥形瓶中加入用砂纸打磨干净的铁丝，再小心地放入盛有硫酸铜溶液的小试管，塞好橡胶塞；②将装置放在天平上称量，记录所称的质量m1;③取下锥形瓶并将其倾斜，使小试管中的硫酸铜溶液进入锥形瓶，观察实验现象；④反应一段时间后再次称量，记录所称的质量m2
实验现象 固体由红色逐渐变为 ；玻璃管上端的小气球 ；反应前后的质量m1 m2 铁丝表面覆盖了一层 物质，溶液由 色逐渐变成 色；反应前后的质量m1 m2
反应的文字表达式 铜 + 氧气氧化铜Cu O2 CuO 铁 + 硫酸铜铜 + 硫酸亚铁Fe CuSO4 Cu FeSO4
实验分析 铜和氧气在加热的条件下反应生成氧化铜，反应前的总质量来源于装置、装置内的空气和铜粉，反应后的总质量来源于装置、装置内除消耗的氧气外的空气和氧化铜 铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，反应前的总质量来源于装置、硫酸铜溶液和铁丝，反应后的总质量来源于装置、硫酸亚铁溶液和铜
实验结论 参加反应的氧气和铜的质量总和 反应生成的氧化铜的质量 参加反应的铁和硫酸铜的质量总和 反应后生成的铜和硫酸亚铁的质量总和
①“铜和氧气反应前后质量的测定”实验成功的关键是实验过程中 。若化学反应中有气体参加或有气体生成，必须在 中进行实验。②上述实验可使用托盘天平或电子天平完成。③橡胶塞和小气球的作用是形成密封装置、起缓冲作用， 。④使用托盘天平时应注意：a.称量干燥的固体药品前，应在两个托盘上各放一张干净的大小相同的纸片，然后把药品放在纸上称量；b.易潮解的药品，必须放在 (如小烧杯、表面皿)里称量。⑤“铁与硫酸铜反应前后质量的测定”实验前应将铁钉用砂纸打磨干净，以除去 。
2.质量守恒定律的内容
参加化学反应的各物质的 ，等于反应后 的各物质的质量总和。这个规律叫作质量守恒定律。
对质量守恒定律的理解适用范围适用于所有的 反应，不适用于 变化研究的量是 的守恒，不包括体积等其他方面的守恒研究对象“参加化学反应”的物质，即实际反应掉的那一部分物质，没有参加反应的物质不计算在内各物质指所有参与反应的反应物和生成物，包括固态、液态、气态的所有的物质总质量指物质的总质量守恒，而非某一种或几种物质的质量守恒
即学即练
1．某同学利用图1实验探究质量守恒定律，实验前后电子天平的示数不变。下列有关说法错误的是
A．该反应遵循质量守恒定律
B．实验中，锥形瓶中的固体由红色变为黑色
C．气球的作用之一是缓冲气压，防止加热时瓶塞被顶开
D．图2的纵坐标可表示实验过程中固体质量的变化
2．（多选）质量守恒定律是认识化学反应实质的重要理论。在化学反应中，a、b、c、d为化学计量数，下列说法正确的是
A．化学计量数a与b之和一定等于c与d之和
B．若取和反应，生成C和D的质量总和一定
C．反应物A和B的质量比一定等于生成物C和D的质量比
D．通过反应物A、B和生成物C、D能体现化学反应中的物质转化关系
一、质量守恒定律的验证实验
实验方案 盐酸与碳酸钠粉末反应前后质量的测定 镁条燃烧前后质量的测定
实验装置与现象
实验步骤 ①把盛有盐酸的小试管小心地放人装有碳酸钠粉末的小烧杯中，将小烧杯放在托盘天平上用砝码平衡；②取下小烧杯并将其倾斜，使小试管中的盐酸进入小烧杯中，观察现象；③反应进行一段时间后，再把小烧杯放回托盘天平上，观察天平是否仍然平衡 ①取一根用砂纸打磨干净的长镁条和一个陶土网，将它们一起放在托盘天平上称量，记录所称的质量；②在陶土网上方将镁条点燃，观察现象；③将镁条燃烧后的产物与陶土网一起放在托盘天平上称量，比较反应前后的质量
反应的文字表达式 碳酸钠 +氯化氢 → 氯化钠 + 二氧化碳 + 水Na2CO3 HCl NaCl CO2 H2O 镁 + 氧气氧化镁Mg O2 MgO
实验分析 反应产生的二氧化碳 中，导致反应后天平左右两边物质的质量不相等 参加反应的 质量没有计算在内，导致反应前后物质的质量不相等
归纳总结 所有的化学反应都 质量守恒定律。设计实验验证质量守恒定律时，对于有气体参加或生成的反应，应在 中进行实验。
天平不平衡不等于不遵守质量守恒定律天平是否平衡与反应是否遵守质量守恒定律没有必然联系。守恒的是反应物和生成物的质量总和，因此不管天平是否平衡，一切化学反应都 质量守恒定律。
实践应用
1．为了更好形成化学反应中的各物质间存在质量关系的化学观念，理解、掌握质量守恒定律是学好化学的基础。请完成下列内容：
(1)某同学按上图所示装置对质量守恒定律进行实验探究，观察到反应前后天平不平衡，请你用质量守恒定律解释其原因 ；
(2)若用该实验验证质量守恒定律，则装置应如何改进： 。
(3)由质量守恒定律可知，在化学反应前后，一定不变的是 （填序号），一定改变的是 。
①分子种类②原子种类③分子数目④原子数目⑤物质种类⑥元素种类
考点一 利用质量守恒定律确定物质的组成
【例1】青铜器表面上铜绿的主要成分是Cu2（OH）2CO3，铜绿受热分解的产物不可能有
A．CuO B．CO2 C．SO2 D．H2O
【变式1-1】取某物质2.16g，使其充分燃烧，生成2.16g水和5.28g二氧化碳。则该物质中
A．一定含有碳元素和氢元素
B．一定含有碳元素、氢元素、氧元素
C．一定含有碳元素和氢元素 ，可能含有氧元素
D．无法确定
【变式1-2】电解氯化钠NaCl的水H2O溶液,不可能得到的物质是
A．NaOH B．H2 C．Cl2 D．NH3
考点二 有关质量守恒定律的计算
【例2】密闭容器内X、Y、Z、Q四种物质，在一定条件下充分反应，测得反应前后各物质质量如下：
物质 X Y Z Q
反应前质量/g 4 10 1 25
反应后质量/g 未测 21 10 9
下列说法中正确的是
A．该反应为分解反应
B．反应中生成的Y和Q质量比为21：10
C．X中未测值为0
D．X不一定不是该反应的催化剂
【变式2-1】在一密闭容器中，有甲、乙、丙、丁、戊五种物质，在一定条件下发生反应，测得反应前后各物质质量的变化量如图所示，下列说法错误的是
A．x＝8 B．丁可能是该反应的催化剂
C．甲、乙是反应物，丙、戊是生成物 D．反应前后甲、戊变化的质量比为1：3
【变式2-2】在一密闭容器中，甲、乙、丙、丁四种物质反应前后的质量如下。下列说法正确的是
物质 甲 乙 丙 丁
反应前质量/g 20 4 20 20
反应后质量/g 2 待测 32 26
A．乙在该反应中一定是催化剂 B．甲、丙在反应中的质量比为3：2
C．该反应是化合反应 D．甲中的元素种类与丙和丁中的元素种类不一定相同
考点三 质量守恒定律的实验探究
【例3】四位同学设计了如下A、B、C、D四个实验，并在实验前后分别测定装置的总质量来验证质量守恒定律。
(1)A、B、C、D四个实验中不能用于验证质量守恒定律的是实验 （填字母）。
(2)实验B中，铁和硫酸铜反应，生成一种红色金属铜和 （填物质名称）。该实验 （填“能”或“不能”）直接证明质量守恒定律。
(3)实验C中盐酸和碳酸钠粉末反应后，天平指针 （选填：“向左偏转”、“向右偏转”、“指向中间”）。将实验C中的烧杯替换成带有气球的锥形瓶，如下图所示，其他操作不变，最终天平仍不平衡。原因可能是，气球受到向上的 ，影响了称量结果。
(4)实验D中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条的质量小，联系实验现象，可能的原因是 。
(5)从微观角度分析化学反应遵守质量守恒定律的原因是：在化学反应前后， （填序号）保持不变。
①原子种类 ②原子数目 ③原子质量 ④分子种类 ⑤分子数目
【变式3-1】质量守恒定律的发现对化学科学发展具有重大意义。
(1)如图A、B、C三个实验的变化中，遵守质量守恒定律的是 (填字母)。
(2)用图A所示实验来验证质量守恒定律时，此实验中气球的主要作用是 。若取用红磷的量不足，对实验结果 (填“有”或“没有”)影响。下列图像中，能体现该实验过程中锥形瓶内物质(或元素)质量与时间关系的是 。(填字母)
A． B． C． D．
(3)某同学用图B装置来验证质量守恒定律，反应前天平平衡，反应后观察到天平不平衡，天平指针向 偏转(填“左”或“右”)。反应后天平不平衡的原因是 。
(4)用图D所示实验来验证化学反应前后物质的质量关系时，小林发现反应后质量增大，请分析其原因 。
(5)通过对几个实验的分析，你认为对于有气体参加或有气体生成的化学反应，必须在 装置中进行实验，才能验证质量守恒定律。
(6)请你从微观角度阐释质量守恒定律的本质原因： 。
【变式3-2】定量研究对于化学科学发展有重大作用，因此我们应该掌握好有关质量守恒定律的相关知识。
(1)如图A、B、C三个实验用于验证质量守恒定律，A中小气球的作用为 ，三个实验中天平失去平衡的是 （填序号），其失衡的原因是 对于有气体参加或有气体生成的化学反应如要验证质量守恒定律要在 装置中实验。
(2)根据质量守恒定律判断，化学反应前后肯定没有变化的是 （填序号）。
①原子数目②分子数目③元素种类④物质种类⑤原子种类⑥物质的总质量
(3)某固体物质受热发生分解反应，生成氧化铜、水和二氧化碳三种物质，则该物质一定由 元素组成（填写具体的元素符号）。
(4)在一个密闭容器内有X、Y、Z、Q四种物质，在一定条件下充分反应，测得反应前后各物质的质量如下表，试推断该容器内发生反应的基本类型为 。
物质 X Y Z Q
反应前质量/g 2 2 84 5
反应后质量/g 待测 24 0 14
基础达标
1．下列事实中，能用质量守恒定律解释的是
A．使用酒精后未盖瓶塞，质量减小
B．一定质量的氢气和氧气混合后质量不变
C．衣服被雨水淋湿后，质量增加
D．蜡烛燃烧后质量减小
2．用电子秤进行如图所示的两个称量实验：经过一段时间后，两个电子秤示数都变小。下列有关说法正确的是
A．实验①表明酒精不具有可燃性
B．实验②中，蜡烛的热能转化为化学能
C．实验①可说明构成物质的微粒在不停运动
D．实验②减少的质量等于生成的二氧化碳和水的质量
3．某物质在空气中燃烧生成二氧化碳和水，该物质的组成中一定含有
A．C、H、O 三种元素
B．C、H 两种元素
C． C、O 两种元素
D．H、O 两种元素
4．如下图所示，兴趣小组设计镁条在空气中燃烧的实验来验证质量守恒定律，下列有关分析不正确的是
A．实验中可观察到镁条燃烧发出耀眼的白光
B．该兴趣小组设计的实验不符合质量守恒定律
C．理论上生成的氧化镁的质量大于参加反应的镁的质量
D．实验时产生大量白烟，推测陶土网上氧化镁的质量可能小于参加反应的镁的质量
5．如图是利用红磷燃烧验证质量守恒定律的实验装置，下列说法不正确的是
A．气球有平衡气压的作用 B．红磷的量不影响实验结果
C．反应前后各物质的质量总和相等 D．反应过程中各物质的质量都不变
6．在化学反应中，已知10gA与足量B充分反应，生成8gC和4gD，则参加反应的A与B的质量比是
A．1：2 B．5：3 C．5：2 D．5：1
7．探究“化学反应前后物质的质量关系”的实验如图所示。下列叙述错误的是
A．实验①和②必须在密闭容器中进行
B．实验①和②中铜粉和红磷无需过量
C．实验①和②反应结束后，装置内气体仅剩余氮气
D．实验①和②都能验证质量守恒定律
8．在一个密闭容器中加入四种物质，在一定条件下充分反应，测得反应前后各物质的质量如下表：
物质 甲 乙 丙 丁
反应前质量/g 3 5 20 7
反应后质量/g 10 5 8 待测
通过分析，判断下列说法中正确的是
A．反应后丁物质的待测值为22 B．乙物质一定是催化剂
C．该反应是化合反应 D．该反应是分解反应
9．四种物质在一定的条件下充分混合反应，测得反应前后各物质的质量分数如图所示，则有关说法中不正确的是
A．丁一定是化合物
B．生成的甲、丙两物质的质量比为8∶1
C．该反应是分解反应
D．参加反应的丁的质量一定等于生成甲和丙的质量之和
综合应用
10．在一定条件下将物质W和氧气在密闭容器内发生反应，测得反应前后各物质的质量（单位：g）如图所示。根据质量守恒定律分析物质W的组成，下列说法错误的是
A．该反应中，物质W完全反应 B．x=52
C．23g物质W中氢元素的质量为3.56g D．物质W由碳、氢、氧3种元素组成
11．在验证质量守恒定律的实验中，某同学充分加热密闭锥形瓶中的铜粉(如图1)，同时借助传感器测定锥形瓶内空气中氧气体积分数的变化(如图2)。下列说法合理的是
A．图1中固体由黑色变为红色，气球先变大后变小
B．由图2可知，反应结束后，锥形瓶内氮气的体积分数为95.04%
C．图1中装置漏气时测定氧气体积分数变化的图像与图2的不同
D．加热前装置内铜粉和氧气的总质量，一定等于生成氧化铜的质量
拓展培优
12．某化学兴趣小组设计如下实验装置（A中加热装置已省略）验证质量守恒定律。
(1)装置A中将铜粉平铺于锥形瓶的底部，把上端系有小气球的玻璃导管插入单孔橡胶塞中，用橡胶塞塞紧锥形瓶口。将装置放在电子天平上称量，记录所称的质量。再将锥形瓶置于陶土网上，用酒精灯加热，反应一段时间后停止加热，冷却至室温后再次称量，观察到其间气球的变化是 ，记录所称的质量，则 （选填“>”“<”或“=”）；
(2)利用装置B验证质量守恒定律时的现象为 ；
(3)利用装置C无法验证质量守恒定律，原因是 ；
(4)利用装置D验证质量守恒定律，反应前天平平衡，然后将烧杯倾斜，过氧化氢溶液与二氧化锰充分反应后再称量，观察天平指针向 （填“左”或“右”）偏转；
(5)小明受到装置A的启发，将装置D进行改进，如图E所示。称量反应前后质量，发现反应后总质量变小。若整个操作过程无差错，则造成上述实验结果的可能原因是 ；
(6)由质量守恒定律可知，化学反应前后，一定不变的是 （填序号）。
①原子种类 ②原子数目 ③分子种类 ④分子数目 ⑤元素种类 ⑥物质种类
13．风华化学兴趣小组同学在实验室进行了两个探究实验：
探究一 小组用如图所示实验，探究质量守恒定律。
(1)小风同学做甲实验，若取用的铜粉量不足，对实验的结果 (填“有”或“没有”)影响；其中发生的反应方程式为 。
(2)小华同学做乙实验，最后天平不平衡的现象， (填“能”或“不能”)用质量守恒定律解释；不平衡的原因 。
(3)在实验乙中，混合后烧杯中物质的总质量随时间的变化关系正确的是___________(填选项)；
A． B．
C． D．
(4)小好同学进行如图丙实验时，如果在燃着的镁条上方罩上烧杯，使生成物全部收集起来称量，其质量 (填“大于”或“小于”或“等于”)参加反应的镁条的质量。
答案和解析
教学目标 1.认识化学反应中的各物质间存在定量关系，2.理解质量守恒定律，化学反应遵守质量守恒定律；3.能选取实验证据说明质量守恒定律。
重点和难点 重点：质量守恒定律。难点：质量守恒的原因。
◆知识点一 质量守恒定律
1.实验探究—化学反应前后物质的质量关系
问题 当物质发生化学反应生成新物质时，参加反应的物质的质量总和与生成物的质量总和有什么关系
预测 ①参加反应的物质的质量总和大于生成物的质量总和；②参加反应的物质的质量总和等于生成物的质量总和；③参加反应的物质的质量总和小于生成物的质量总和
实验方案 铜和氧气反应前后质量的测定 铁与硫酸铜反应前后质量的测定
实验装置
实验过程 ①将铜粉平铺于锥形瓶的底部，把上端系有小气球的玻璃导管插入单孔橡胶塞，用橡胶塞塞紧锥形瓶口；②将装置放在天平上称量，记录所称的质量m1；③再将锥形瓶置于陶土网上，用酒精灯加热，观察实验现象；④反应一段时间后停止加热，待装置冷却后再次称量，记录所称的质量m2 ①在锥形瓶中加入用砂纸打磨干净的铁丝，再小心地放入盛有硫酸铜溶液的小试管，塞好橡胶塞；②将装置放在天平上称量，记录所称的质量m1;③取下锥形瓶并将其倾斜，使小试管中的硫酸铜溶液进入锥形瓶，观察实验现象；④反应一段时间后再次称量，记录所称的质量m2
实验现象 固体由红色逐渐变为黑色；玻璃管上端的小气球先胀大，后缩小；反应前后的质量m1=m2 铁丝表面覆盖了一层红色物质，溶液由蓝色逐渐变成浅绿色；反应前后的质量m1=m2
反应的文字表达式 铜 + 氧气氧化铜Cu O2 CuO 铁 + 硫酸铜铜 + 硫酸亚铁Fe CuSO4 Cu FeSO4
实验分析 铜和氧气在加热的条件下反应生成氧化铜，反应前的总质量来源于装置、装置内的空气和铜粉，反应后的总质量来源于装置、装置内除消耗的氧气外的空气和氧化铜 铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，反应前的总质量来源于装置、硫酸铜溶液和铁丝，反应后的总质量来源于装置、硫酸亚铁溶液和铜
实验结论 参加反应的氧气和铜的质量总和等于反应生成的氧化铜的质量 参加反应的铁和硫酸铜的质量总和等于反应后生成的铜和硫酸亚铁的质量总和
①“铜和氧气反应前后质量的测定”实验成功的关键是实验过程中装置气密性良好。若化学反应中有气体参加或有气体生成，必须在密闭容器中进行实验。②上述实验可使用托盘天平或电子天平完成。③橡胶塞和小气球的作用是形成密封装置、起缓冲作用，平衡装置内外的气压，防止瓶内气体因受热膨胀冲开橡胶塞。④使用托盘天平时应注意：a.称量干燥的固体药品前，应在两个托盘上各放一张干净的大小相同的纸片，然后把药品放在纸上称量；b.易潮解的药品，必须放在玻璃器皿(如小烧杯、表面皿)里称量。⑤“铁与硫酸铜反应前后质量的测定”实验前应将铁钉用砂纸打磨干净，以除去表面的铁锈和油污。
2.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。这个规律叫作质量守恒定律。
对质量守恒定律的理解适用范围适用于所有的化学反应，不适用于物理变化研究的量是质量的守恒，不包括体积等其他方面的守恒研究对象“参加化学反应”的物质，即实际反应掉的那一部分物质，没有参加反应的物质不计算在内各物质指所有参与反应的反应物和生成物，包括固态、液态、气态的所有的物质总质量指物质的总质量守恒，而非某一种或几种物质的质量守恒
即学即练
1．某同学利用图1实验探究质量守恒定律，实验前后电子天平的示数不变。下列有关说法错误的是
A．该反应遵循质量守恒定律
B．实验中，锥形瓶中的固体由红色变为黑色
C．气球的作用之一是缓冲气压，防止加热时瓶塞被顶开
D．图2的纵坐标可表示实验过程中固体质量的变化
【答案】D
【详解】A、化学反应都遵循质量守恒定律，该反应属于化学反应，遵循质量守恒定律，故选项说法正确；
B、实验中铜粉在加热条件下和氧气反应生成氧化铜，铜粉是红色固体，氧化铜是黑色固体，故实验中会观察到锥形瓶中固体由红色变为黑色，故选项说法正确；
C、加热会使锥形瓶内气体膨胀，气压增大，气球的作用之一是缓冲气压，防止加热时瓶塞被顶开，故选项说法正确；
D、由于铜粉在加热条件下与氧气反应生成氧化铜，固体质量会增大，反应结束后固体的质量不再变化，故图中纵坐标表示实验中固体质量的变化时，应先增大后不变，故选项说法错误；
故选：D。
2．（多选）质量守恒定律是认识化学反应实质的重要理论。在化学反应中，a、b、c、d为化学计量数，下列说法正确的是
A．化学计量数a与b之和一定等于c与d之和
B．若取和反应，生成C和D的质量总和一定
C．反应物A和B的质量比一定等于生成物C和D的质量比
D．通过反应物A、B和生成物C、D能体现化学反应中的物质转化关系
【答案】BD
【详解】A、参加反应的A、B的质量总和一定等于生成的CD的质量总和，化学计量数a与b之和不一定等于c与d之和，说法错误；
B、取xgA和xgB反应，若恰好完全反应，则生成C和D的质量总和为2xg，若反应后A或B有剩余，则生成C和D的质量总和小于2xg，说法正确；
C、参加反应的A、B的质量总和一定等于生成的CD的质量总和，反应物A和B的质量比不一定等于生成物C和D的质量比，说法错误；
D、化学反应有新物质生成，体现了物质的转化，通过反应物A、B和生成物C、D能体现化学反应中的物质转化关系，说法正确；
故选BD。
一、质量守恒定律的验证实验
实验方案 盐酸与碳酸钠粉末反应前后质量的测定 镁条燃烧前后质量的测定
实验装置与现象
实验步骤 ①把盛有盐酸的小试管小心地放人装有碳酸钠粉末的小烧杯中，将小烧杯放在托盘天平上用砝码平衡；②取下小烧杯并将其倾斜，使小试管中的盐酸进入小烧杯中，观察现象；③反应进行一段时间后，再把小烧杯放回托盘天平上，观察天平是否仍然平衡 ①取一根用砂纸打磨干净的长镁条和一个陶土网，将它们一起放在托盘天平上称量，记录所称的质量；②在陶土网上方将镁条点燃，观察现象；③将镁条燃烧后的产物与陶土网一起放在托盘天平上称量，比较反应前后的质量
反应的文字表达式 碳酸钠 +氯化氢 → 氯化钠 + 二氧化碳 + 水Na2CO3 HCl NaCl CO2 H2O 镁 + 氧气氧化镁Mg O2 MgO
实验分析 反应产生的二氧化碳逸散到空气中，导致反应后天平左右两边物质的质量不相等 参加反应的氧气质量没有计算在内，导致反应前后物质的质量不相等
归纳总结 所有的化学反应都遵循质量守恒定律。设计实验验证质量守恒定律时，对于有气体参加或生成的反应，应在密闭装置中进行实验。
天平不平衡不等于不遵守质量守恒定律天平是否平衡与反应是否遵守质量守恒定律没有必然联系。守恒的是反应物和生成物的质量总和，因此不管天平是否平衡，一切化学反应都遵循质量守恒定律。
实践应用
1．为了更好形成化学反应中的各物质间存在质量关系的化学观念，理解、掌握质量守恒定律是学好化学的基础。请完成下列内容：
(1)某同学按上图所示装置对质量守恒定律进行实验探究，观察到反应前后天平不平衡，请你用质量守恒定律解释其原因 ；
(2)若用该实验验证质量守恒定律，则装置应如何改进： 。
(3)由质量守恒定律可知，在化学反应前后，一定不变的是 （填序号），一定改变的是 。
①分子种类②原子种类③分子数目④原子数目⑤物质种类⑥元素种类
【答案】(1)根据质量守恒定律，参加反应的的质量等于反应后生成的和的质量之和，该实验未在密闭容器中进行，逸散到空气中，所以反应前后天平不平衡
(2)使反应在密闭装置中进行
(3) ②④⑥ ①⑤
【详解】（1）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，由于氧气是气体会逸散到空气中，所以反应后物质的总质量减少，即反应前后天平不平衡，用质量守恒定律解释其原因是：根据质量守恒定律，参加反应的的质量等于反应后生成的和的质量之和，该实验未在密闭容器中进行，逸散到空气中，所以反应前后天平不平衡；
（2）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，有气体生成，故用该实验验证质量守恒定律需要使反应在密闭装置中进行；
（3）根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类、原子数目、元素种类不变，分子种类、物质种类一定改变，分子数目可能改变，故填：②④⑥；①⑤。
考点一 利用质量守恒定律确定物质的组成
【例1】青铜器表面上铜绿的主要成分是Cu2（OH）2CO3，铜绿受热分解的产物不可能有
A．CuO B．CO2 C．SO2 D．H2O
【答案】C
【详解】Cu2(OH)2CO3是由铜元素，碳元素、氢元素、氧元素组成的，根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变；所以受热分解的生成的物质中含有铜元素，碳元素、氢元素、氧元素，但是二氧化硫是由硫元素和氧元素组成的，所以受热分解不可能生成的物质是SO2。
故选C。
【变式1-1】取某物质2.16g，使其充分燃烧，生成2.16g水和5.28g二氧化碳。则该物质中
A．一定含有碳元素和氢元素
B．一定含有碳元素、氢元素、氧元素
C．一定含有碳元素和氢元素 ，可能含有氧元素
D．无法确定
【答案】B
【详解】取某物质2.16g，使其充分燃烧，生成2.16g水和5.28g二氧化碳。根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类和质量不变，生成物中含C、H、O，反应物氧气由氧元素组成，则该物质中一定含C、H元素，碳元素的质量为：，氢元素的质量为：，1.44g+0.24g=1.68g小于2.16g，故该物质中一定含氧元素。
故选B。
【变式1-2】电解氯化钠NaCl的水H2O溶液,不可能得到的物质是
A．NaOH B．H2 C．Cl2 D．NH3
【答案】D
【详解】化学反应前后，元素的种类不变。反应物中无氮元素，故无法生成含氮产物（如 NH ）。
故选D。
考点二 有关质量守恒定律的计算
【例2】密闭容器内X、Y、Z、Q四种物质，在一定条件下充分反应，测得反应前后各物质质量如下：
物质 X Y Z Q
反应前质量/g 4 10 1 25
反应后质量/g 未测 21 10 9
下列说法中正确的是
A．该反应为分解反应
B．反应中生成的Y和Q质量比为21：10
C．X中未测值为0
D．X不一定不是该反应的催化剂
【答案】C
【分析】根据质量守恒定律，在密闭容器中，反应前后物质的总质量不变。反应后总质量也应等于 40 g。已知反应后Y=21 g、Z= 10 g、Q = 9 g，设 X 反应后质量为 g，则：，，因此，X反应后质量为 0 g。
各物质质量变化：
X：反应前4 g，反应后0 g，减少4 g，为反应物。
Y：反应前10 g，反应后21 g，增加11 g，为生成物。
Z：反应前1 g，反应后10 g，增加9 g，为生成物。
Q：反应前25 g，反应后9 g，减少16 g，为反应物。
反应物为X和Q，生成物为Y和Z。反应类型为两种反应物生成两种生成物，不是分解反应（分解反应要求只有一种反应物）。
【详解】A、由分析可知，该反应可表示为：，不是分解反应，分解反应是指一种反应物生成两种或多种生成物的反应，A错误；
B、反应中生成的Y的质量11g（21g - 10g），Q是反应物，质量减少，没有被生成，B错误；
C、由分析可知，X反应后质量为0 g，C正确；
D、催化剂在反应前后质量和化学性质不变。X质量从4g变为0g，发生了变化，因此一定不是催化剂。D错误。
故选C。
【变式2-1】在一密闭容器中，有甲、乙、丙、丁、戊五种物质，在一定条件下发生反应，测得反应前后各物质质量的变化量如图所示，下列说法错误的是
A．x＝8 B．丁可能是该反应的催化剂
C．甲、乙是反应物，丙、戊是生成物 D．反应前后甲、戊变化的质量比为1：3
【答案】D
【分析】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，该反应在密闭容器中进行，则有18g+3g+1g+2g+5g=9g+2g+8g+2g+xg，x=8，反应前后甲的质量减少了18g-9g=9g，则甲是反应物；反应前后乙的质量减少了3g-2g=1g，则乙是反应物；反应前后丙的质量增加了8g-1g=7g，则丙是生成物；反应前后戊的质量增加了8g-5g=3g，则戊是生成物；该反应为甲与乙在一定条件下反应生成丙和戊。
【详解】A、由分析可知，x=8，说法正确；
B、反应前后丁的质量不变，则丁可能是该反应的催化剂，也可能是不参加反应的物质，说法正确；
C、由分析可知，甲、乙是反应物，丙、戊是生成物，说法正确；
D，反应前后甲、戊变化的质量之比为(18g-9g):(8g-5g)=3：1，说法错误。
故选D。
【变式2-2】在一密闭容器中，甲、乙、丙、丁四种物质反应前后的质量如下。下列说法正确的是
物质 甲 乙 丙 丁
反应前质量/g 20 4 20 20
反应后质量/g 2 待测 32 26
A．乙在该反应中一定是催化剂 B．甲、丙在反应中的质量比为3：2
C．该反应是化合反应 D．甲中的元素种类与丙和丁中的元素种类不一定相同
【答案】B
【分析】反应前总质量为，反应后总质量为，则待测=4g。
甲质量减少，是反应物；丙质量增加，是生成物；丁质量增加，是生成物；乙质量不变，可能是催化剂或不参与反应的杂质。
【详解】A、乙质量不变，不一定是催化剂，也可能是不参与反应的杂质，A错误；
B、甲、丙在反应中的质量比为，B正确；
C、该反应是甲分解生成丙和丁，属于分解反应，不是化合反应，C错误；
D、根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，甲分解生成丙和丁，甲中的元素种类与丙和丁中的元素种类一定相同，D错误。
故选B。
考点三 质量守恒定律的实验探究
【例3】四位同学设计了如下A、B、C、D四个实验，并在实验前后分别测定装置的总质量来验证质量守恒定律。
(1)A、B、C、D四个实验中不能用于验证质量守恒定律的是实验 （填字母）。
(2)实验B中，铁和硫酸铜反应，生成一种红色金属铜和 （填物质名称）。该实验 （填“能”或“不能”）直接证明质量守恒定律。
(3)实验C中盐酸和碳酸钠粉末反应后，天平指针 （选填：“向左偏转”、“向右偏转”、“指向中间”）。将实验C中的烧杯替换成带有气球的锥形瓶，如下图所示，其他操作不变，最终天平仍不平衡。原因可能是，气球受到向上的 ，影响了称量结果。
(4)实验D中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条的质量小，联系实验现象，可能的原因是 。
(5)从微观角度分析化学反应遵守质量守恒定律的原因是：在化学反应前后， （填序号）保持不变。
①原子种类 ②原子数目 ③原子质量 ④分子种类 ⑤分子数目
【答案】(1)A
(2) 硫酸亚铁 能
(3) 向右偏转 浮力
(4)有氧化镁以白烟形式扩散到空气中未被称量
(5)①②③
【详解】（1）质量守恒定律适用于化学变化，实验A中没有新物质生成，属于物理变化，实验B、C、D中均属于化学变化，则实验A不能用于验证质量守恒定律。
（2）铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁；实验B中，反应前后天平仍平衡，则能直接证明质量守恒定律。
（3）碳酸钠和稀盐酸反应生成的二氧化碳会逸散到空气中，则反应后质量减小，天平指针向右偏转；
反应后气球变鼓，则受到向上的浮力，故也可能影响实验结果。
（4）镁燃烧消耗氧气，生成氧化镁，且镁燃烧生成的白烟（氧化镁固体小颗粒）会扩散到空气中，有氧化镁以白烟形式扩散到空气中未被称量，可能导致一定质量的镁完全燃烧后留下的固体质量比反应前镁条的质量小。
（5）化学变化的实质为原子的重新组合，而反应前后原子的种类、数目、质量都不变，则物质的总质量不变，故选①②③。
【变式3-1】质量守恒定律的发现对化学科学发展具有重大意义。
(1)如图A、B、C三个实验的变化中，遵守质量守恒定律的是 (填字母)。
(2)用图A所示实验来验证质量守恒定律时，此实验中气球的主要作用是 。若取用红磷的量不足，对实验结果 (填“有”或“没有”)影响。下列图像中，能体现该实验过程中锥形瓶内物质(或元素)质量与时间关系的是 。(填字母)
A． B． C． D．
(3)某同学用图B装置来验证质量守恒定律，反应前天平平衡，反应后观察到天平不平衡，天平指针向 偏转(填“左”或“右”)。反应后天平不平衡的原因是 。
(4)用图D所示实验来验证化学反应前后物质的质量关系时，小林发现反应后质量增大，请分析其原因 。
(5)通过对几个实验的分析，你认为对于有气体参加或有气体生成的化学反应，必须在 装置中进行实验，才能验证质量守恒定律。
(6)请你从微观角度阐释质量守恒定律的本质原因： 。
【答案】(1)AB
(2) 调节瓶内气压，防止瓶塞冲出 没有 D
(3) 右 装置不密闭，反应产生气体逸出，烧杯内物质总质量减小
(4)反应前称量的固体是镁，反应有氧气参与，反应后生成氧化镁，称量固体质量变大
(5)密闭
(6)化学反应前后，原子种类、个数、质量均不变
【详解】（1）质量守恒定律是指参加化学反应的各物质总质量等于反应后生成的各物质总质量。A实验中红磷燃烧是化学反应，B实验中稀盐酸与碳酸钠反应是化学反应，C实验中酒精与水混合是物理变化，物理变化不属于质量守恒定律讨论范围，所以遵守质量守恒定律的是A、B。故填：AB。
（2）红磷燃烧会放出大量的热，装置内气压会变大，气球通过玻璃管连接，可以缓冲瓶内的气压。如果红磷量不足，参与反应的红磷和氧气遵循质量守恒定律，与生成的五氧化二磷质量相等，而剩余的氧气还在锥形瓶中，反应前后质量不会改变，因此对实验结果没有影响。对图像逐项分析：
A、纵坐标是气体总质量，在实验过程中，氧气被消耗，气体总质量会减小，但不会减小到0，因为装置中存在不反应的氮气等，A错误；
B、纵坐标是氮气的质量，氮气不参与反应，因此氮气质量始终保持不变，B错误；
C、纵坐标是固态物质的质量，反应前固体是红磷，反应后生成五氧化二磷，固体质量增大，但不会持续增大，反应结束后质量应保持不变，C错误；
D、纵坐标是氧元素质量，从微观上看，原子是化学变化中的最小粒子，氧原子的个数和质量在反应前后不改变，因此宏观上氧元素的质量也不会变，D正确。
故填：调节瓶内气压，防止瓶塞冲出；没有；D。
（3）碳酸钠和稀盐酸反应有气体产生，反应方程式：，由于装置不是密闭的，产生的CO2逸出，天平所称量的质量会变小，天平指针会向右偏转。故填：右；装置不密闭，反应产生气体逸出，烧杯内物质总质量减小。
（4）镁与氧气反应后生成氧化镁，反应方程式：，反应前称量的固体是镁，反应后称量所得的氧化镁固体比反应前的镁的质量大。故填：反应前称量的固体是镁，反应有氧气参与，反应后生成氧化镁，称量固体质量变大。
（5）有气体参与或生成的反应，若装置不密闭，气体脱离了装置，反应前后称量的质量会发生改变，因此只有在密闭装置中，天平称量的质量才会相等。故填：密闭。
（6）化学变化的实质是分子分裂为原子，原子再重新组合成新的分子，原子在化学反应前后种类、个数、质量都不会改变，从而使宏观上参与反应的物质总质量与生成的物质总质量不变。故填：化学反应前后，原子种类、个数、质量均不变。
【变式3-2】定量研究对于化学科学发展有重大作用，因此我们应该掌握好有关质量守恒定律的相关知识。
(1)如图A、B、C三个实验用于验证质量守恒定律，A中小气球的作用为 ，三个实验中天平失去平衡的是 （填序号），其失衡的原因是 对于有气体参加或有气体生成的化学反应如要验证质量守恒定律要在 装置中实验。
(2)根据质量守恒定律判断，化学反应前后肯定没有变化的是 （填序号）。
①原子数目②分子数目③元素种类④物质种类⑤原子种类⑥物质的总质量
(3)某固体物质受热发生分解反应，生成氧化铜、水和二氧化碳三种物质，则该物质一定由 元素组成（填写具体的元素符号）。
(4)在一个密闭容器内有X、Y、Z、Q四种物质，在一定条件下充分反应，测得反应前后各物质的质量如下表，试推断该容器内发生反应的基本类型为 。
物质 X Y Z Q
反应前质量/g 2 2 84 5
反应后质量/g 待测 24 0 14
【答案】(1) 缓冲气压；形成密闭体系 B 碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，装置为敞口体系，产生的二氧化碳逸散到空气中 密闭
(2)①③⑤⑥
(3)C、H、O、Cu
(4)分解反应
【详解】（1）铜粉在加热条件下与空气中的氧气反应生成氧化铜，小气球可以使装置形成密闭体系。加热过程中，温度升高，锥形瓶内气压增大，所以小气球还有缓冲气压的作用；A实验中铜粉在加热条件下与空气中的氧气反应生成氧化铜，B实验中稀盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，C实验中硫酸铜和铁钉反应生成硫酸亚铁和铜，三个实验中天平失去平衡的是实验B；实验B失衡的原因是碳酸钠和稀盐酸反应生成二氧化碳，该装置为敞口体系，产生的二氧化碳逸散到空气中，从而导致天平失衡；对于有气体参加或有气体生成的化学反应，如要验证质量守恒定律，需要在密闭装置中实验；
（2）化学变化后生成了新物质，物质的种类一定会改变；化学反应的实质是分子分成原子，原子重新组合成新的分子，所以反应前后分子的种类一定会发生改变，分子个数可能发生改变；化学反应前后物质的总质量不变，原子的种类、数目、元素的种类都不会发生改变；所以在化学变化前后①③⑤⑥一定不变；
（3）化学反应前后，元素种类不变。分解反应的生成物中含有碳、氢、氧、铜元素，因此唯一的反应物一定由碳、氢、氧、铜元素组成；故填：C、H、O、Cu
（4）待测物质的质量=2 g + 2 g + 84 g + 5 g - 24 g - 14 g = 55 g，反应后，一种物质的质量减少，三种物质的质量增加，所以该容器内发生反应的基本类型为分解反应；
基础达标
1．下列事实中，能用质量守恒定律解释的是
A．使用酒精后未盖瓶塞，质量减小
B．一定质量的氢气和氧气混合后质量不变
C．衣服被雨水淋湿后，质量增加
D．蜡烛燃烧后质量减小
【答案】D
【详解】A、使用酒精后未盖瓶塞，质量减小，是因为酒精挥发到了空气中，只是状态的改变，无新物质生成，属于物理变化，不能用质量守恒定律解释，不符合题意；
B、一定质量的氢气和氧气混合后质量不变，氢气和氧气混合，无新物质生成，不属于化学变化，不能用质量守恒定律解释，不符合题意；
C、衣服被雨水淋湿后，质量增加，是因为水被吸附或渗透，无新物质生成，不属于化学变化，不能用质量守恒定律解释，不符合题意；
D、蜡烛燃烧后质量减小，是因为蜡烛燃烧生成了二氧化碳和水，二氧化碳是气体，会散逸到空气中，有新物质生成，属于化学变化，能用质量守恒定律解释，符合题意。
故选D。
2．用电子秤进行如图所示的两个称量实验：经过一段时间后，两个电子秤示数都变小。下列有关说法正确的是
A．实验①表明酒精不具有可燃性
B．实验②中，蜡烛的热能转化为化学能
C．实验①可说明构成物质的微粒在不停运动
D．实验②减少的质量等于生成的二氧化碳和水的质量
【答案】C
【详解】A、实验①电子秤示数变小，说明酒精具有挥发性，故选项说法不正确；
B、实验②中，蜡烛燃烧的过程中化学能转化为热能，故选项说法不正确；
C、实验①量筒内的酒精会减少，这是因为分子在不断运动，故选项说法正确；
D、蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，根据质量守恒定律，蜡烛减少的质量与参加反应的氧气质量之和等于生成的二氧化碳和水的质量和，故选项说法不正确。
故选C。
3．某物质在空气中燃烧生成二氧化碳和水，该物质的组成中一定含有
A．C、H、O 三种元素
B．C、H 两种元素
C． C、O 两种元素
D．H、O 两种元素
【答案】B
【详解】根据质量守恒定律，在化学反应前后元素的种类没有改变来推断。生成物二氧化碳、水中含有C、H、O元素，根据质量守恒定律可知，则反应物中也一定含有这三种元素，物质在空气中燃烧是和空气中的氧气反应，氧气由O元素组成，则该物质的组成中一定含有C、H，可能含有O。故选B。
4．如下图所示，兴趣小组设计镁条在空气中燃烧的实验来验证质量守恒定律，下列有关分析不正确的是
A．实验中可观察到镁条燃烧发出耀眼的白光
B．该兴趣小组设计的实验不符合质量守恒定律
C．理论上生成的氧化镁的质量大于参加反应的镁的质量
D．实验时产生大量白烟，推测陶土网上氧化镁的质量可能小于参加反应的镁的质量
【答案】B
【详解】A、镁条在空气中燃烧，发出耀眼白光，放出大量的热，生成白色固体。A正确；
B、镁条在空气中燃烧，空气中的氧气参与反应，无法知道参与反应的氧气质量，生成的氧化镁小颗粒(白烟)扩散到空气中去了，使得生成物收集不全。任何化学反应都符合质量守恒定律。B不正确；
C、由于空气中的氧气参与反应，所以参加反应的镁的质量与氧气的质量之和等于生成的氧化镁的质量，所以理论上生成的氧化镁的质量大于参加反应的镁的质量。C正确；
D、在实验过程中有一部分氧化镁以白烟的形式跑到空气中去了，还有一部分附着在陶土网上，所以推测氧化镁的质量小于参加反应的镁条的质量。D正确；
故选B。
5．如图是利用红磷燃烧验证质量守恒定律的实验装置，下列说法不正确的是
A．气球有平衡气压的作用 B．红磷的量不影响实验结果
C．反应前后各物质的质量总和相等 D．反应过程中各物质的质量都不变
【答案】D
【详解】A、红磷燃烧放热，使瓶内压强增大，气球可以起到平衡内外压强的作用，防止锥形瓶瓶塞被冲出，说法正确；
B、该实验是验证质量守恒定律，只需要发生化学反应即可，红磷的量不影响实验结果，说法正确；
C、根据质量守恒定律，化学反应前后各物质的质量总和相等，说法正确；
D、红磷在空气中燃烧生成五氧化二磷，氧气和红磷质量减小，五氧化二磷质量增加，反应过程中物质的质量发生改变，说法错误。
故选D。
6．在化学反应中，已知10gA与足量B充分反应，生成8gC和4gD，则参加反应的A与B的质量比是
A．1：2 B．5：3 C．5：2 D．5：1
【答案】D
【详解】根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，则参加反应的B的质量为：8g+4g-10g=2g，则参加反应的A与B的质量比为：10g：2g=5:1。
故选D。
7．探究“化学反应前后物质的质量关系”的实验如图所示。下列叙述错误的是
A．实验①和②必须在密闭容器中进行
B．实验①和②中铜粉和红磷无需过量
C．实验①和②反应结束后，装置内气体仅剩余氮气
D．实验①和②都能验证质量守恒定律
【答案】C
【详解】A、有气体生成或有气体消耗的化学反应，验证质量守恒定律必须在密闭容器中进行，实验①和②验证质量守恒定律，必须在密闭容器中进行，说法正确，不符合题意；
B、实验①和②中铜粉和红磷无需过量，只需验证参加反应各物质的质量是否等于生成物的质量，说法正确，不符合题意；
C、空气中含有氮气、氧气、稀有气体、二氧化碳、其它气体和杂质，铜和红磷只消耗氧气，实验①和②反应结束后，装置内气体不只剩余氮气，说法错误，符合题意；
D、实验①和②都在密闭容器中进行的化学实验，实验①和②都能验证质量守恒定律，说法正确，不符合题意；
故选：C。
8．在一个密闭容器中加入四种物质，在一定条件下充分反应，测得反应前后各物质的质量如下表：
物质 甲 乙 丙 丁
反应前质量/g 3 5 20 7
反应后质量/g 10 5 8 待测
通过分析，判断下列说法中正确的是
A．反应后丁物质的待测值为22 B．乙物质一定是催化剂
C．该反应是化合反应 D．该反应是分解反应
【答案】D
【详解】A、由表中数据分析可知，反应前后，甲的质量增加了7g，故甲是生成物，生成的甲的质量为7g；乙的质量不变，乙可能作该反应的催化剂，也可能没有参加反应；同理可以确定丙是反应物，参加反应的丙的质量为12g；由质量守恒定律，丁应是生成物，且生成的丁的质量为12g-7g=5g，故反应后丁物质的质量为7g+5g=12g；故选项说法错误；
B、乙的质量不变，乙可能作该反应的催化剂，也可能没有参加反应，故选项说法错误；
C、该反应的反应物是丙，生成物是甲和丁，反应符合“一变多”的特征，属于分解反应，故选项说法错误；
D、根据C选项的分析，该反应属于分解反应，故选项说法正确；
故选：D。
9．四种物质在一定的条件下充分混合反应，测得反应前后各物质的质量分数如图所示，则有关说法中不正确的是
A．丁一定是化合物
B．生成的甲、丙两物质的质量比为8∶1
C．该反应是分解反应
D．参加反应的丁的质量一定等于生成甲和丙的质量之和
【答案】B
【详解】A 、反应后甲、丙质量分数增大，是生成物；丁质量分数减小，是反应物；乙质量分数不变，可能是催化剂或杂质。该反应是丁分解生成甲和丙，丁是分解反应的反应物，所以丁一定是化合物，A 正确。
B、生成的甲、丙两物质的质量比为(19% - 17%):(41% - 25%) = 2%:16% = 1:8，不是8:1，B 错误。
C、此反应是由一种物质（丁）生成两种物质（甲和丙），符合“一变多”的特征，属于分解反应，C 正确。
D、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，所以参加反应的丁的质量一定等于生成甲和丙的质量之和，D 正确。
故选B。
综合应用
10．在一定条件下将物质W和氧气在密闭容器内发生反应，测得反应前后各物质的质量（单位：g）如图所示。根据质量守恒定律分析物质W的组成，下列说法错误的是
A．该反应中，物质W完全反应 B．x=52
C．23g物质W中氢元素的质量为3.56g D．物质W由碳、氢、氧3种元素组成
【答案】C
【详解】A、反应前W的质量为23g，反应后没有物质W，即W质量为0，W为反应物，且该反应中，23gW完全反应，选项正确；
B、根据质量守恒定律反应前后物质质量总和相等，则：64g+23g+5g+8g=16g+32g+xg，x=52，选项正确；
C、由图可知，W和氧气在密闭容器内发生反应生成了水和二氧化碳，根据反应前后元素种类和质量不变，W中一定含有碳、氢元素，23g物质W中氢元素的质量等于生成水中氢元素质量，生成水的质量为：，氢元素质量为：，选项错误；
D、W和氧气在密闭容器内发生反应生成了水和二氧化碳，据反应前后元素种类和质量不变，23g物质W中碳元素质量等于生成二氧化碳中碳元素质量，生成二氧化碳质量为：52g-8g=44g，碳元素质量为：，氢元素质量为3g，碳、氢元素质量和为：12g+3g=15g，小于参加反应的W物质质量，说明23gW中还含有23g-15g=8g氧元素。故物质W由碳、氢、氧3种元素组成，选项正确；
故选C。
11．在验证质量守恒定律的实验中，某同学充分加热密闭锥形瓶中的铜粉(如图1)，同时借助传感器测定锥形瓶内空气中氧气体积分数的变化(如图2)。下列说法合理的是
A．图1中固体由黑色变为红色，气球先变大后变小
B．由图2可知，反应结束后，锥形瓶内氮气的体积分数为95.04%
C．图1中装置漏气时测定氧气体积分数变化的图像与图2的不同
D．加热前装置内铜粉和氧气的总质量，一定等于生成氧化铜的质量
【答案】C
【详解】A、铜和氧气在加热的条件下生成氧化铜，固体由红色变为黑色。加热时，瓶内气体受热膨胀，气球先变大，反应消耗氧气后，瓶内气体减少，压强减小，气球后变小，A 错误。
B、由图 2 可知，反应结束后，氧气的体积分数为4.96%，空气中氮气约占78%，由于氮气未参与反应，则反应前后氮气的体积分数不变，B 错误。
C、若图 1 中装置漏气，外界空气会进入瓶内，导致测定氧气体积分数变化的图像与图 2 不同，C 正确。
D、根据质量守恒定律，参加反应的铜粉和氧气的总质量一定等于生成氧化铜的质量，但加热前装置内铜粉和氧气的总质量不一定恰好完全反应，所以不一定等于生成氧化铜的质量，D 错误。
故选C。
拓展培优
12．某化学兴趣小组设计如下实验装置（A中加热装置已省略）验证质量守恒定律。
(1)装置A中将铜粉平铺于锥形瓶的底部，把上端系有小气球的玻璃导管插入单孔橡胶塞中，用橡胶塞塞紧锥形瓶口。将装置放在电子天平上称量，记录所称的质量。再将锥形瓶置于陶土网上，用酒精灯加热，反应一段时间后停止加热，冷却至室温后再次称量，观察到其间气球的变化是 ，记录所称的质量，则 （选填“>”“<”或“=”）；
(2)利用装置B验证质量守恒定律时的现象为 ；
(3)利用装置C无法验证质量守恒定律，原因是 ；
(4)利用装置D验证质量守恒定律，反应前天平平衡，然后将烧杯倾斜，过氧化氢溶液与二氧化锰充分反应后再称量，观察天平指针向 （填“左”或“右”）偏转；
(5)小明受到装置A的启发，将装置D进行改进，如图E所示。称量反应前后质量，发现反应后总质量变小。若整个操作过程无差错，则造成上述实验结果的可能原因是 ；
(6)由质量守恒定律可知，化学反应前后，一定不变的是 （填序号）。
①原子种类 ②原子数目 ③分子种类 ④分子数目 ⑤元素种类 ⑥物质种类
【答案】(1) 先膨胀后变瘪 =
(2)白色粉末逐渐溶解，有气泡产生，天平依然平衡
(3)酒精和水不发生化学变化
(4)右
(5)气球膨胀产生浮力
(6)①②⑤
【详解】（1）装置A中铜与氧气在加热的条件下反应生成氧化铜，加热过程中，温度升高，装置内气体受热膨胀，压强增大，气球变大，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减小，气球变小，故气球的变化是：先膨胀后变瘪；
装置A中铜与氧气在加热的条件下反应生成氧化铜，有新物质生成，属于化学变化，且该反应在密闭容器中进行，遵循质量守恒定律，根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，则m1=m2；
（2）B装置中碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，且该反应在密闭容器中进行，反应生成的二氧化碳不会逸出，化学反应前后物质的总质量不变，故现象是：白色粉末逐渐溶解，有气泡产生，天平依然平衡；
（3）装置C中酒精和水不发生化学变化，故不能用于验证质量守恒定律；
（4）用托盘天平称量物品时，应遵循“左物右码”的原则，故烧杯应在天平的左边，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，氧气是气体，会散逸到空气中，故反应后左边质量减小，故天平指针向右偏转；
（5）过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，反应生成了气体，装置内压强增大，气球膨胀，产生向上的浮力，故反应后总质量变小；
（6）根据质量守恒定律， 化学反应前后原子的种类、数目和质量不变，元素的种类不变，化学变化有新物质生成，故物质的种类发生了改变，分子的种类发生了改变，分子的数目可能改变。
故选①②⑤。
13．风华化学兴趣小组同学在实验室进行了两个探究实验：
探究一 小组用如图所示实验，探究质量守恒定律。
(1)小风同学做甲实验，若取用的铜粉量不足，对实验的结果 (填“有”或“没有”)影响；其中发生的反应方程式为 。
(2)小华同学做乙实验，最后天平不平衡的现象， (填“能”或“不能”)用质量守恒定律解释；不平衡的原因 。
(3)在实验乙中，混合后烧杯中物质的总质量随时间的变化关系正确的是___________(填选项)；
A． B．
C． D．
(4)小好同学进行如图丙实验时，如果在燃着的镁条上方罩上烧杯，使生成物全部收集起来称量，其质量 (填“大于”或“小于”或“等于”)参加反应的镁条的质量。
【答案】(1) 没有
(2) 能 由于反应产生气体逸散到空气中
(3)B
(4)大于
【详解】（1）质量守恒定律的适用对象是任何化学反应，与反应物的量没有关系，所以，若取用的铜粉量不足，对实验的结果没有影响，故填：没有；
铜粉在空气中加热会和氧气反应生成氧化铜，反应的化学方程式为：；
（2）小华同学做乙实验，最后天平不平衡，是由于稀盐酸和碳酸钠反应产生的二氧化碳气体逸散到空气中，能用质量守恒定律解释，故填：能；由于反应产生气体逸散到空气中；
（3）在实验乙中，混合后烧杯中产生气体，质量减少，反应结束后仍有物质剩余且质量不再改变，故烧杯中物质的总质量随时间的变化关系正确的是B，故选B；
（4）如果在燃着的镁条上方罩上罩，使生成物全部收集起来称量，由于镁条与氧气结合产生氧化镁质量增加，故生成物质量大于参加反应的镁条的质量，故填：大于。
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