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专题十四　质量守恒定律
◎2022年版课标要求
在一定条件下通过化学反应可以实现物质转化。
①理解化学反应的本质是原子的重新组合，化学反应前后，原子的种类和数量不变，分子的种类发生改变。
②认识化学反应中的各物质间存在定量关系，化学反应遵守质量守恒定律。
③理解质量守恒定律的微观本质。
④了解在化学反应中元素的种类是不变的。
⑤学习从物质变化、能量变化、反应条件、反应现象、反应类型和元素守恒等视角认识化学反应，初步形成认识化学反应的系统思维意识。
◎贵州三年考情分析
年份 题号 分值 考查内容
2025 9（2）② 1 质量守恒定律的应用
2024 7D 0.5 质量守恒定律的应用
10（4） 1 质量守恒定律的应用
12（3）② 1 质量守恒定律的应用
2023 7D 0.5 质量守恒定律的应用
15 9 硼基催化剂催化甲烷与氧气的微观粒子图
◎链接教材
人教：九上第五单元P110～P116；沪教：九上第4章P122～P127
◎课时安排
建议1课时
◎教学过程
【基础知识巩固】
知识点　质量守恒定律
1.概念
参加化学反应的各物质的 总和，等于反应后生成的各物质的 总和。
2.适用范围：一切 。
3.实质
(1)化学反应过程中，参加反应的各物质(反应物)的原子重新组合生成新物质(生成物)，在反应前后原子的 没有改变，原子的 没有增减，原子的 也没有改变，因此化学反应前后各物质的 必然相等。
(2)化学反应前后的“变”与“不变”
不变 微观：原子种类、原子数目、原子质量
宏观：元素种类、元素质量、物质总质量
一定变 微观：分子种类
宏观：物质种类
可能变 分子数目、元素化合价
1.质量守恒定律适用于化学变化，不适用于物理变化。 2.注意“各物质”的质量总和，不能遗漏任何反应物或生成物。 3.此定律强调的是质量守恒，不包括体积等其他方面的守恒。 4.正确理解“参加化学反应”的含义，没有参加反应或者反应后剩余物质的质量不要计算在内。
4.质量守恒定律的应用
(1)依据化学反应前后元素的种类和质量不变，确定化学反应中某种物质的元素组成及组成元素的质量。
(2)依据化学反应前后原子的种类和数目不变，判断化学反应中某物质的化学式。
(3)依据化学反应前后原子的数目不变，判断化学方程式中各物质的化学计量数。
(4)依据化学反应前后物质的质量总和不变，利用差量法计算某一物质参与反应的质量。
5.质量守恒定律的验证(详见P119【重点实验探究】实验)
【核心考点突破】
1.(齐齐哈尔)在2023年杭州亚运会开幕式中，主火炬燃料创新使用了零碳甲醇。制备甲醇所发生反应的化学方程式为X＋3H2CH3OH＋H2O，其中X的化学式为( )。
A.H2CO3　　　　　　　B.C C.CO D.CO2
2.(2025黔南州模拟)下列是从不同的化学观念对物质及变化的认识，其中说法正确的是( )。
A.分类观：氧气、五氧化二磷、二氧化锰中都含有氧元素，所以它们都是氧化物
B.能量观：化学变化伴随能量改变，因此有能量改变的变化一定是化学变化
C.守恒观：蜡烛燃烧后质量减小，说明质量守恒定律不是普遍规律
D.元素观：制取二氧化碳的反应物中，一定有含碳、氧元素的物质
3.(怀化)一定条件下，下列物质在密闭容器内反应一段时间，测得反应前后各物质的质量关系如下表：
物质 X Y Z W
反应前质量/g 5 2.2 16.2 0.9
反应后质量/g a 4.4 8.1 1.8
根据上表信息判断，下列说法中不正确的是( )。
A.a＝10
B.该反应属于置换反应
C.Z为化合物
D.反应中Y、W两种物质发生改变的质量比为22∶9
4.甲、乙、丙、丁四种物质在一定条件下充分混合，此时各物质的质量分数如图1所示。一段时间后，各物质的质量分数如图2所示。下列说法正确的是( )。
A.丁是反应物
B.x的值为20
C.乙是此化学反应的催化剂
D.生成38 g甲，需消耗60 g丁
5.(深圳)小丁同学发现H2和CO2在同一条件下会发生两个化学反应，一般通过反应Ⅰ来制取甲醇(CH3OH)。下列说法错误的是( )。
A.在反应Ⅰ中，参加反应的H2和CO2的分子个数比为3∶1
B.反应Ⅱ前后的分子数量发生改变
C.小丁同学想要增加甲醇的产量，就要减少反应Ⅱ的发生
D.利用这两个反应不仅可以减少温室气体的排放，还可以产生燃料
6.(2025铜仁模拟)二氧化锰应用广泛，某研究小组利用图1装置(夹持装置已省略)模拟制备MnO2，反应原理为2MnCO3＋O22CO2＋2MnO2，石英管中的固体随温度变化如图2所示，下列说法正确的是( )。
图1 图2
A.焙烧MnCO3制备MnO2应该控制反应的温度不低于300 ℃
B.在制备MnO2过程中，固体中Mn元素的质量分数减小
C.加热至300～600 ℃时，固体中的成分有MnO2和Mn2O3
D.若把温度控制在900 ℃，充分反应后剩余固体的质量为17.6 g
7.(江西)叩问天穹，化学助力。
(1)万户飞天：明代万户飞天时用黑火药(含有硫、木炭和硝酸钾)作火箭燃料。黑火药属于 (填“混合物”或“纯净物”)。
(2)卫星发射：1970年我国首颗人造卫星——“东方红一号”成功入轨。制造人造卫星常用到钛合金，工业制取钛(Ti)的一种方法：4Na＋TiCl4Ti＋xNaCl，式中x为 。
(3)载人航天：2003年，“神舟五号”载人飞船成功发射。运载火箭的燃料之一偏二甲肼(C2H8N2)中氢、氮元素的质量比为 。
(4)探月探火：“祝融号”火星车发现火星低纬度地区存在液态水，为星际移民的能源供给提供了可能。利用太阳能电池电解水制氢气的化学方程式为 。
8.(2025贵州节选)燃料的使用推动了人类社会的发展。
(2)氢气是未来理想的能源。
①2024年6月，我国首次实现利用海上风电电解海水制氢。电解18 kg的水，理论上能得到氢气的质量为 kg。
②用单壁碳纳米管可储存氢气，如图1所示，该过程中不变的微观粒子是 。另一种储氢方式如图2所示，与的质量比是 (填最简整数比)。
③从不同视角思考，设计一种理想燃料，需要考虑的因素有 (答两点)。
【重点实验探究】
实验　质量守恒定律的验证
◎实验梳理
1.实验目的：验证物质发生化学变化前后，参加反应的各物质质量总和等于生成的各物质质量总和。
2.实验设计
实验一 实验二 实验三
实验方案 铜粉加热前后质量的测定 铁钉与硫酸铜溶液反应前后质量的测定 稀盐酸与碳酸钠粉末反应前后质量的测定
实验装置
实验原理 (写化学方程式)
实验现象 固体粉末由红色变为 色，气球先膨胀后缩小，加热前后天平示数相等 铁钉表面覆盖一层 ，溶液由蓝色变成 色，反应前后天平示数 产生大量 ，天平不平衡，指针向 偏转
实验结论 上述实验中能直接验证质量守恒定律的是实验 (填序号)，实验结论是参加反应的各物质的质量总和 反应后生成的各物质的质量总和
【拓展】用红磷燃烧来验证质量守恒定律时，应注意：
(1)玻璃管下端要与红磷接触，目的是用灼烧至红热的玻璃管引燃红磷。
(2)锥形瓶内底部要铺一层细沙，目的是防止红磷燃烧时锥形瓶底部因受热不均匀而炸裂。
(3)需待锥形瓶冷却后再称量红磷燃烧后的质量，以免因称量前后温度不同而对实验结果产生影响。(气球鼓起后会产生浮力，影响测量结果)
◎核心素养
1.实验分析
(1)实验一中，加热前后天平示数相等，参加反应的物质质量总和等于生成的物质质量总和。
(2)实验二中，反应前后天平示数相等，参加反应的物质质量总和等于生成的物质质量总和。
(3)实验三中，天平指针向右偏转，原因是反应生成的二氧化碳气体逸散到空气中，造成天平左边质量减小，指针向右偏转。
2.实验改进
将实验三装置改进(如图所示，不能用橡胶塞密闭锥形瓶，因为反应产生的气体会使锥形瓶内压强增大，弹出橡胶塞)后进行实验，装置中气球的作用是 。
反应结束后，天平保持平衡，说明参加反应的物质质量总和等于生成的物质质量总和。
3.实验反思
(1)探究质量守恒定律的条件和要求
反应物和生成物的状态 实验要求
没有气体参加且没有气体生成的反应 发生化学反应，且反应现象明显
有气体参加或有气体生成的反应 反应现象明显，且在密闭容器中进行
(2)任何化学反应都遵守质量守恒定律，造成反应前后质量不相等的原因可能是反应装置气密性不好，使得部分物质进入装置或逸散出装置，造成质量发生变化。
例　同学们学习了质量守恒定律后。在实验室设计并完成了如图1实验，以验证质量守恒定律。
(1)①实验步骤：a. 。
b.装入铜粉，用电子天平称量总质量。
c.将锥形瓶置于陶土网上，用酒精灯外焰加热。
②实验原理：加热时，锥形瓶中反应的化学方程式为 。
③实验现象： ，气球先变大后变小，电子天平两次示数相等。
④实验结论：反应前后物质的总质量相等，遵守质量守恒定律。
⑤实验完毕，清洗，整理仪器。
⑥问题交流：该实验的注意事项是 。
(2)如图2所示，反应前，托盘天平的指针指向刻度盘的中间；两种物质反应后，托盘天平的指针 (填“向左”“向右”或“不”)偏转，原因是 。
　
(3)图3能否用于验证质量守恒定律，请说明原因： 。
【得到启示】(4)设计实验验证质量守恒定律时，一定要发生 ，且有气体参与或生成的反应需在 内进行。
【拓展延伸】
(5)为了加深对质量守恒定律的理解，该实验小组以“镁条在空气中燃烧”实验进行了再探究：
①镁条在空气中燃烧时观察到的现象是 。
②根据质量守恒定律，镁条在空气中燃烧后的质量 (填“大于”“等于”或“小于”)镁条的质量，原因是 。
(6)同学们利用内有过滤网的带盖塑料杯，设计图4实验验证质量守恒定律。实验前试剂和装置的总质量为m1，倒立杯子充分反应后称量总质量为m2，打开杯盖后称量总质量为m3，三者的关系为m1＝m2＞m3，下列说法不正确的是 (填字母)。
图4
A.m1＝m2，说明该反应遵守质量守恒定律
B.m1＞m3，是因为打开杯盖后气体逸出
C.白醋是否过量，影响对质量守恒定律的验证结果
(吉林)化学兴趣小组用气密性良好的不同装置进行下列实验，验证质量守恒定律。
(1)实验一：称量装置和试剂的总质量为m1，保持装置密闭，使红磷燃烧，待装置冷却后，再次称量装置和试剂的总质量为m2，m1与m2的大小关系：m1 m2。
(2)实验二：将气球中的碳酸钠粉末倒入锥形瓶中，观察到的现象是 。
(3)为克服实验二中气球受浮力的影响，在实验三中利用硬塑料瓶改进实验装置，用电子天平称量装置和试剂的总质量，接下来的实验操作是 ，待反应结束后，再次称量装置和试剂的总质量，电子天平示数不变。
(4)化学反应遵守质量守恒定律，其微观原因是 。
【板书设计】专题十四　质量守恒定律
◎2022年版课标要求
在一定条件下通过化学反应可以实现物质转化。
①理解化学反应的本质是原子的重新组合，化学反应前后，原子的种类和数量不变，分子的种类发生改变。
②认识化学反应中的各物质间存在定量关系，化学反应遵守质量守恒定律。
③理解质量守恒定律的微观本质。
④了解在化学反应中元素的种类是不变的。
⑤学习从物质变化、能量变化、反应条件、反应现象、反应类型和元素守恒等视角认识化学反应，初步形成认识化学反应的系统思维意识。
◎贵州三年考情分析
年份 题号 分值 考查内容
2025 9（2）② 1 质量守恒定律的应用
2024 7D 0.5 质量守恒定律的应用
10（4） 1 质量守恒定律的应用
12（3）② 1 质量守恒定律的应用
2023 7D 0.5 质量守恒定律的应用
15 9 硼基催化剂催化甲烷与氧气的微观粒子图
◎链接教材
人教：九上第五单元P110～P116；沪教：九上第4章P122～P127
◎课时安排
建议1课时
◎教学过程
【基础知识巩固】
知识点　质量守恒定律
1.概念
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.适用范围：一切　化学变化　。
3.实质
(1)化学反应过程中，参加反应的各物质(反应物)的原子重新组合生成新物质(生成物)，在反应前后原子的　种类　没有改变，原子的　数目　没有增减，原子的　质量　也没有改变，因此化学反应前后各物质的　质量总和　必然相等。
(2)化学反应前后的“变”与“不变”
不变 微观：原子种类、原子数目、原子质量
宏观：元素种类、元素质量、物质总质量
一定变 微观：分子种类
宏观：物质种类
可能变 分子数目、元素化合价
1.质量守恒定律适用于化学变化，不适用于物理变化。 2.注意“各物质”的质量总和，不能遗漏任何反应物或生成物。 3.此定律强调的是质量守恒，不包括体积等其他方面的守恒。 4.正确理解“参加化学反应”的含义，没有参加反应或者反应后剩余物质的质量不要计算在内。
4.质量守恒定律的应用
(1)依据化学反应前后元素的种类和质量不变，确定化学反应中某种物质的元素组成及组成元素的质量。
(2)依据化学反应前后原子的种类和数目不变，判断化学反应中某物质的化学式。
(3)依据化学反应前后原子的数目不变，判断化学方程式中各物质的化学计量数。
(4)依据化学反应前后物质的质量总和不变，利用差量法计算某一物质参与反应的质量。
5.质量守恒定律的验证(详见P119【重点实验探究】实验)
【核心考点突破】
1.(齐齐哈尔)在2023年杭州亚运会开幕式中，主火炬燃料创新使用了零碳甲醇。制备甲醇所发生反应的化学方程式为X＋3H2CH3OH＋H2O，其中X的化学式为(　D　)。
A.H2CO3　　　　　　　B.C C.CO D.CO2
2.(2025黔南州模拟)下列是从不同的化学观念对物质及变化的认识，其中说法正确的是(　D　)。
A.分类观：氧气、五氧化二磷、二氧化锰中都含有氧元素，所以它们都是氧化物
B.能量观：化学变化伴随能量改变，因此有能量改变的变化一定是化学变化
C.守恒观：蜡烛燃烧后质量减小，说明质量守恒定律不是普遍规律
D.元素观：制取二氧化碳的反应物中，一定有含碳、氧元素的物质
3.(怀化)一定条件下，下列物质在密闭容器内反应一段时间，测得反应前后各物质的质量关系如下表：
物质 X Y Z W
反应前质量/g 5 2.2 16.2 0.9
反应后质量/g a 4.4 8.1 1.8
根据上表信息判断，下列说法中不正确的是(　B　)。
A.a＝10
B.该反应属于置换反应
C.Z为化合物
D.反应中Y、W两种物质发生改变的质量比为22∶9
4.甲、乙、丙、丁四种物质在一定条件下充分混合，此时各物质的质量分数如图1所示。一段时间后，各物质的质量分数如图2所示。下列说法正确的是(　A　)。
A.丁是反应物
B.x的值为20
C.乙是此化学反应的催化剂
D.生成38 g甲，需消耗60 g丁
5.(深圳)小丁同学发现H2和CO2在同一条件下会发生两个化学反应，一般通过反应Ⅰ来制取甲醇(CH3OH)。下列说法错误的是(　B　)。
A.在反应Ⅰ中，参加反应的H2和CO2的分子个数比为3∶1
B.反应Ⅱ前后的分子数量发生改变
C.小丁同学想要增加甲醇的产量，就要减少反应Ⅱ的发生
D.利用这两个反应不仅可以减少温室气体的排放，还可以产生燃料
6.(2025铜仁模拟)二氧化锰应用广泛，某研究小组利用图1装置(夹持装置已省略)模拟制备MnO2，反应原理为2MnCO3＋O22CO2＋2MnO2，石英管中的固体随温度变化如图2所示，下列说法正确的是(　C　)。
图1 图2
A.焙烧MnCO3制备MnO2应该控制反应的温度不低于300 ℃
B.在制备MnO2过程中，固体中Mn元素的质量分数减小
C.加热至300～600 ℃时，固体中的成分有MnO2和Mn2O3
D.若把温度控制在900 ℃，充分反应后剩余固体的质量为17.6 g
7.(江西)叩问天穹，化学助力。
(1)万户飞天：明代万户飞天时用黑火药(含有硫、木炭和硝酸钾)作火箭燃料。黑火药属于　混合物　(填“混合物”或“纯净物”)。
(2)卫星发射：1970年我国首颗人造卫星——“东方红一号”成功入轨。制造人造卫星常用到钛合金，工业制取钛(Ti)的一种方法：4Na＋TiCl4Ti＋xNaCl，式中x为　4　。
(3)载人航天：2003年，“神舟五号”载人飞船成功发射。运载火箭的燃料之一偏二甲肼(C2H8N2)中氢、氮元素的质量比为　2∶7　。
(4)探月探火：“祝融号”火星车发现火星低纬度地区存在液态水，为星际移民的能源供给提供了可能。利用太阳能电池电解水制氢气的化学方程式为　2H2O2H2↑＋O2↑　。
8.(2025贵州节选)燃料的使用推动了人类社会的发展。
(2)氢气是未来理想的能源。
①2024年6月，我国首次实现利用海上风电电解海水制氢。电解18 kg的水，理论上能得到氢气的质量为　2　kg。
②用单壁碳纳米管可储存氢气，如图1所示，该过程中不变的微观粒子是　碳原子和氢原子　。另一种储氢方式如图2所示，与的质量比是　14∶15　(填最简整数比)。
③从不同视角思考，设计一种理想燃料，需要考虑的因素有　热值大、对环境污染小(或无污染，合理即可)　(答两点)。
【重点实验探究】
实验　质量守恒定律的验证
◎实验梳理
1.实验目的：验证物质发生化学变化前后，参加反应的各物质质量总和等于生成的各物质质量总和。
2.实验设计
实验一 实验二 实验三
实验方案 铜粉加热前后质量的测定 铁钉与硫酸铜溶液反应前后质量的测定 稀盐酸与碳酸钠粉末反应前后质量的测定
实验装置
实验原理 (写化学方程式) 　2Cu＋O22CuO　 　Fe＋CuSO4　 　FeSO4＋Cu　 　Na2CO3＋2HCl　 　2NaCl＋H2O＋CO2↑　
实验现象 固体粉末由红色变为　黑　色，气球先膨胀后缩小，加热前后天平示数相等 铁钉表面覆盖一层　红色固体　，溶液由蓝色变成　浅绿　色，反应前后天平示数　相等(或不变)　 产生大量　气泡　，天平不平衡，指针向　右　偏转
实验结论 上述实验中能直接验证质量守恒定律的是实验　一、二　(填序号)，实验结论是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
【拓展】用红磷燃烧来验证质量守恒定律时，应注意：
(1)玻璃管下端要与红磷接触，目的是用灼烧至红热的玻璃管引燃红磷。
(2)锥形瓶内底部要铺一层细沙，目的是防止红磷燃烧时锥形瓶底部因受热不均匀而炸裂。
(3)需待锥形瓶冷却后再称量红磷燃烧后的质量，以免因称量前后温度不同而对实验结果产生影响。(气球鼓起后会产生浮力，影响测量结果)
◎核心素养
1.实验分析
(1)实验一中，加热前后天平示数相等，参加反应的物质质量总和等于生成的物质质量总和。
(2)实验二中，反应前后天平示数相等，参加反应的物质质量总和等于生成的物质质量总和。
(3)实验三中，天平指针向右偏转，原因是反应生成的二氧化碳气体逸散到空气中，造成天平左边质量减小，指针向右偏转。
2.实验改进
将实验三装置改进(如图所示，不能用橡胶塞密闭锥形瓶，因为反应产生的气体会使锥形瓶内压强增大，弹出橡胶塞)后进行实验，装置中气球的作用是　使装置保持密闭，平衡锥形瓶内外气体压强　。
反应结束后，天平保持平衡，说明参加反应的物质质量总和等于生成的物质质量总和。
3.实验反思
(1)探究质量守恒定律的条件和要求
反应物和生成物的状态 实验要求
没有气体参加且没有气体生成的反应 发生化学反应，且反应现象明显
有气体参加或有气体生成的反应 反应现象明显，且在密闭容器中进行
(2)任何化学反应都遵守质量守恒定律，造成反应前后质量不相等的原因可能是反应装置气密性不好，使得部分物质进入装置或逸散出装置，造成质量发生变化。
例　同学们学习了质量守恒定律后。在实验室设计并完成了如图1实验，以验证质量守恒定律。
(1)①实验步骤：a.　连接仪器，检查装置气密性　。
b.装入铜粉，用电子天平称量总质量。
c.将锥形瓶置于陶土网上，用酒精灯外焰加热。
②实验原理：加热时，锥形瓶中反应的化学方程式为　2Cu＋O22CuO　。
③实验现象：　固体由红色变为黑色　，气球先变大后变小，电子天平两次示数相等。
④实验结论：反应前后物质的总质量相等，遵守质量守恒定律。
⑤实验完毕，清洗，整理仪器。
⑥问题交流：该实验的注意事项是　装置的气密性要良好(或冷却至室温后再称量质量，或冷却后再洗涤仪器，合理即可)　。
(2)如图2所示，反应前，托盘天平的指针指向刻度盘的中间；两种物质反应后，托盘天平的指针　向右　(填“向左”“向右”或“不”)偏转，原因是　铁钉与稀硫酸反应生成的氢气逸散到空气中，烧杯内物质的总质量减小　。
　
(3)图3能否用于验证质量守恒定律，请说明原因：　不能，稀盐酸与硫酸钠不反应　。
【得到启示】(4)设计实验验证质量守恒定律时，一定要发生　化学反应　，且有气体参与或生成的反应需在　密闭体系　内进行。
【拓展延伸】
(5)为了加深对质量守恒定律的理解，该实验小组以“镁条在空气中燃烧”实验进行了再探究：
①镁条在空气中燃烧时观察到的现象是　发出耀眼的白光，放出大量的热，生成一种白色固体　。
②根据质量守恒定律，镁条在空气中燃烧后的质量　大于　(填“大于”“等于”或“小于”)镁条的质量，原因是　生成氧化镁的质量等于参加反应的镁和氧气的质量之和　。
(6)同学们利用内有过滤网的带盖塑料杯，设计图4实验验证质量守恒定律。实验前试剂和装置的总质量为m1，倒立杯子充分反应后称量总质量为m2，打开杯盖后称量总质量为m3，三者的关系为m1＝m2＞m3，下列说法不正确的是　C　(填字母)。
图4
A.m1＝m2，说明该反应遵守质量守恒定律
B.m1＞m3，是因为打开杯盖后气体逸出
C.白醋是否过量，影响对质量守恒定律的验证结果
(吉林)化学兴趣小组用气密性良好的不同装置进行下列实验，验证质量守恒定律。
(1)实验一：称量装置和试剂的总质量为m1，保持装置密闭，使红磷燃烧，待装置冷却后，再次称量装置和试剂的总质量为m2，m1与m2的大小关系：m1　＝　m2。
(2)实验二：将气球中的碳酸钠粉末倒入锥形瓶中，观察到的现象是　产生气泡，气球膨胀，电子天平示数减小　。
(3)为克服实验二中气球受浮力的影响，在实验三中利用硬塑料瓶改进实验装置，用电子天平称量装置和试剂的总质量，接下来的实验操作是　倾斜硬塑料瓶，使稀盐酸和碳酸钠混合　，待反应结束后，再次称量装置和试剂的总质量，电子天平示数不变。
(4)化学反应遵守质量守恒定律，其微观原因是　反应前后原子种类、个数和质量都不变　。
【板书设计】

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