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理解质量守恒定律的内容及微观本质
设计实验探究质量守恒定律并分析实验结果
能够运用质量守恒定律解释常见的实验现象和问题
01
02
03
铁 + 氧气 点燃?? 四氧化三铁
?
硫 + 氧气 点燃?? 二氧化硫
?
反应后物质总质量是增大的、减小的、还是不变的？
在物理上我们学过“能量守恒定律”。也就是能量是守恒的。
对化学反应来说，反应前后实际的质量会不会也是守恒的呢？
我们通过实验来研究一下。
思考讨论
科学史话
1673年，英国化学家玻意耳在敞口容器中加热金属，结果发现反应后质量增加了，因此他认为化学反应前后物质的总质量不相等。
1774年，法国化学家拉瓦锡用精确的定量实验研究了氧化汞的分解和合成反应中各物质质量之间的变化关系。他将45份质量的氧化汞加热分解，恰好得到41.5份质量的汞和3.5份质量的氧气，反应前后各物质的质量总和没有改变。
当物质发生化学变化生成新物质时，反应物的质量总和与生成物的质量总和之间存在什么样的关系？
【提出问题】
【提出猜想】
化学反应前物质的总质量与反应后物质的总质量有什么关系？
猜想1：化学反应前的总质量 反应后物质的总质量
猜想2：化学反应前的总质量 反应后物质的总质量
猜想3：化学反应前的总质量 反应后物质的总质量
大于
小于
等于
【设计实验】
质量守恒定律的探究
1.探究活动
[设计与实施实验]
双氧水分解的敞口体系
【实验 4-1】如图装置，锥形瓶中装入少量二氧化锰粉末，将一支量程为 5 mL 的装有 3 mL 过氧化氢溶液（3%）的注射器针头插入胶塞，另将一支注射器的针头（无针筒）插入胶塞，使瓶内与大气相通。实验时，推压注射器活塞至 1 mL 刻度处，观察实验现象，记录数据。
双氧水分解的密闭体系
【实验 4-2】如图 4.2-2 装置，锥形瓶中装入少量二氧化锰粉末，将一支量程为5 mL 的装有 3 mL 过氧化氢溶液（3%）的注射器针头插入胶塞。推压注射器活塞至 1 mL 刻度处，观察实验现象，记录数据。
[设计与实施实验]
硫酸铜和氢氧化钠
反应的敞口体系
【实验 4-3】如图 4.2-3 装置，锥形瓶中装入 5 mL 硫酸铜溶液，将一支量程为 5 mL的装有 3 mL 氢氧化钠溶液的注射器针头插入胶塞，再插入一支无针筒的针头（同 [ 实验 4-1]）。推压注射器活塞至 1 mL 刻度处，观察实验现象，记录数据。
硫酸铜和氢氧化钠
反应的密闭体系
【实验 4-4】如图 4.2-4 装置，锥形瓶中装入 5 mL 硫酸铜溶液，将一支量程为 5 mL的装有 3 mL 氢氧化钠溶液的注射器针头插入胶塞。推压注射器活塞至 1 mL 刻度处，观察实验现象，记录数据。
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双氧水分解的反应
反应原理
实验现象
反应前称量
反应后称量
解释
锥形瓶内均产生蓝色絮状沉淀
m1
m2
m1
m2
化学反应前后，物质的总质量不变，有气体参加或
生成的反应，装置应密闭
请大家比较上述实验得到的数据，并研讨三个问题：
1. 为什么 [ 实验 4-1 ] 和 [ 实验 4-2 ] 发生的都是同一个反应，电
子天平的示数前者减小而后者不变？
反应生成了气体，[实验4-1]在敞口体系中，生成的气体（氧气）
会逸出，导致质量损失；[实验4-2]在密闭体系中，所有反应物和生成
物都被保留在体系内，因此质量保持不变。
讨论与交流
2. 请你思考应当以哪些实验为依据来探究化学反应前后物质质
量总和的关系，能从中得到什么结论。
应当以密闭体系的实验为依据，即[实验4-2]和[实验4-4]；在化学
反应前后物质的总质量保持不变。
讨论与交流
3. 如何从化学反应的微观角度进行解释？
H2O2
（ ）
二氧化锰
过氧化氢
（ ）
（ ）
（ O2 ）
+
氧气
水
H2O
讨论与交流
2.质量守恒定律的内容
在化学反应中，参加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，这就是质量守恒定律。（质量守恒定律是经许多事实证明了的基本规律。）
不适用于物理变化
不包括未参与反应的部分
固态、液态、气态的参与反应的所有物质
仅指“质量守恒”，不包括体积等其他方面的守恒
3.质量守恒的原因
化学反应的微观实质：分子分成原子，原子重新组合成新分子。
分裂
组合
分子
原子
分子
物质
以水电解反应为例，从微观角度分析质量守恒的原因：
分裂
组合
聚集
质量守恒定律的本质原因
原子的种类 改变
原子的数目 增减
原子的质量 改变
反应前
反应后
没有
没有
没有
质量守恒
反应前后：
化学反应中的“变”与“不变”
化学反应过程
五个不变
两个一定改变
两个可能改变
微观
宏观
原子种类不变
原子数目不变
原子质量不变
反应物和生成物的总质量不变
元素种类不变
宏观
微观
物质的种类
分子的种类
元素的化合价
分子的数目
质量守恒定律的原因
4.验证质量守恒定律
为了验证质量守恒定律，某同学在电子天平上放一块陶土网，并在陶土网上放一段经过砂纸打磨过的镁条，称量。然后点燃镁条，将生成的白色固体全部收集在陶土网上，冷却后再称量。
镁条剧烈燃烧，发出耀眼的白光，产生白烟，生成白色固体。
天平示数变大。
[实验现象]
[反应原理]
如何解释反应前后质量不相等的现象？
镁条燃烧是镁与空气中的氧气反应。生成白色固体氧化镁，
反应物的总质量应包含参加反应的镁的质量和参加反应的氧气的
质量，因此生成物氧化镁的质量比镁条的质量大。
如何设计用镁条燃烧实验来验证质量守恒定律？
使反应在密闭容器中进行。
讨论与交流
设计实验验证质量守恒定律时应注意：
实验中必须发生化学变化，物理变化不能验证质量守恒定律
若反应中有气体参与反应或生成，则实验必须在密闭装置中进行
1.确定未知物质的元素组成
判断依据：根据质量守恒定律，在化学反应前后元素的种类和质量不变，可以确定未知物质的元素组成。
例1：某化合物加热完全分解生成KCl和O2，推断该化合物所含元素。
K、Cl、O三种元素。
该反应是分解反应，生成物一共有K、Cl、O三种元素，所以反应物一定含有所有元素。
5.质量守恒定律的应用
例2：某物质在氧气中燃烧生成CO2和H2O ，试推断该物质的组成元素。
该物质一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。
某物质 + 氧气 水 + 二氧化碳
O2 H2O CO2
点燃
例2变式：1.6g某物质在氧气中燃烧生成1.8g H2O和4.4g CO2 ，此时能确定是否存在氧元素吗？
某物质 + 氧气 水 + 二氧化碳
O2 H2O CO2
点燃
水中氢元素的质量为 1.8g×218×100%=0.2g
?
二氧化碳中碳元素的质量为 4.4g×1244×100%=1.2g
?
0.2g+1.2g=1.4g＜1.6g
故该物质含有氧元素。
通过计算生成物中氢元素和碳元素的质量之和，再与该物质质量进行对比。若相等，则不含氧元素，若不相等，则含有氧元素。
1. 下列实验能够直接用于验证质量守恒定律的是( )
A. B.
C. D.
D
2. 下列叙述完全符合质量守恒定律的是( )
A. 水结成冰前后，质量保持不变
B. 10 g 氯化钠完全溶解于 90 g 水中，得到 100 g 氯化钠溶液
C. 3 mL 水完全电解可生成 2 mL 氢气和 1 mL 氧气
D. 1.2 g 碳与 3.2 g 氧气恰好完全反应可生成 4.4 g 二氧化碳
D
3. 绿色植物的光合作用为：
由此推知葡萄糖( )
A. 一定含碳、氢、氧元素
B. 一定含碳、氢元素，不含氧元素
C. 一定含碳、氢元素，可能含氧元素
D. 无法确定
C
4. 红磷在氧气中燃烧后生成五氧化二磷，文字表达式是：
据此，下列说法中正确的是( )。
①该反应属于化合反应 ②生成物是氧化物 ③反应遵守质量守恒定律
④反应前后分子和原子种类都不变 ⑤分子在化学变化中可以再分，而原子不能再分
A. ①②③⑤ B. ①②④⑤ C. ①③④⑤ D. ①②③④⑤
A

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