浅析质量守恒定律及应用

质量守恒定律是化学变化中存在一条基本规律，它的应用范围是化学变化，它揭示了物质之间反应时，反应物与生成物间的质量关系。即“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。”理解并掌握这条规律应从两方面着手，一是微观方面：原子是化学变化中最小微粒，化学反应实质是反应物的原子重新结合的过程，因此反应前后，原子有三个不变-原子种类、原子个数、原子质量均不变，从而使反应前后各物质的总质量不变，这是质量守恒的根本原因之所在。二是宏观方面，对于“参加反应的各物质质量”，“生成的各物质质量”，与“质量总和”这三点的理解，没有参加反应的（剩余的）物质的质量，不是生成的（原物质中就含有的）物质的质量，均不能加到总和里去，而质量总和必须包括所有参加反应的或生成的各物质的总质量。对于反应前后元素质量守恒，原因在于反应前后原子种类、原子数目、原子质量均不变就决定了，反应前后元素种类不变，参加反应的反应物中某一元素，质量之和，一定等于生成物中该元素质量之和。利用此结论解决一些计算题能起到事半功倍，耳目一新的效果。下面通过一些例子，加以说明质量守恒定律的应用。

一、解释化学反应前后质量变化

例1：铁丝在氧气中燃烧后生成物，的质量比原铁丝的质量增大了，试解释这种现象。

例2：用高锰酸钾加热制氧后剩余固体质量比高锰酸钾质量减轻了，试加以说明。

解析：铁丝在氧气中燃烧，是铁与氧气反应生成了四氧化三铁，根据质量守恒定律，生成物四氧化三铁质量等于参加反应的铁和氧气的质量之和，所以生成物四氧化三铁质量大于金属铁的质量。同样道理，利用高锰酸钾制取氧气，是高锰酸钾分解生成了固体锰酸钾和二氧化锰还生成了气体氧气，根据质量守恒定律，参加反应的高锰酸钾质量等于生成固体和气体质量之和，所以剩余固体比高锰酸钾质量小。

二、用来判定反应物、生成物、物质间质量比及反应类型

例3：在一密闭容器中，有甲乙丙丁四种物质，在一定条件下存在某个反应，测得反应前后各物质的质量如下表

对该反应，下列描述正确的是：

A：该反应中，甲丙丁的质量比为1：16：13，

B：乙在该反应中一定是催化剂

C：待测质量一定为4g

D：该反应是分解反应

解析：从;甲丙丁反应前后质量变化，可推测甲为反应物，参加反应甲的质量为（20-2）g，丙丁是生成物，生成的质量分别为（32-20）g，（26-20）g;该反应中，甲丙丁的质量比为（20-2）g：（32-20）g：（26-20）g即3：2：1;由质量守恒定律可知，乙既不是反应物也不是生成物，反应后乙的质量仍为mg，在反应中可能是催化剂;由于该反应是甲生成丙和丁，所以该反应的反应类型为分解反应。

三、确定物质的化学式和定性判断物质的组成

例4：光合作用可看成如下反应

测有机物中一定含有 元素。

例5：二甲醚（CH3OCH3）可由一氧化碳和物质X在一定条件下制得，反应的化学方程式为

则X的化学式为

解析：以上例题中涉及到元素种类，原子种类，及原子个数的问题，只要应用反应前后原子个数、原子种类（元素种类）没有变化这个规律，就能解决此类问题。但必须注意是：一、例4的反应式不是化学方程式，不能反映反应前后原子总数相等的关系，不要用化学式中的原子个数去定量推断有机物中含有什么元素，只能根据元素种类不变作定性判断。二、例5是根据化学方程式判断X的化学式，必须根据反应前后原子种类和各类原子总数守恒来求解，求解过程中还有一点要注意，计算所得的原子个数要除以化学式前的化学计量数，方能求得正确答案。

四、进行有关计算

例6：质量为mg的铁锌铝混合物，加入到质量为Mg稀硫酸中，恰好完全反应，将所得溶液蒸发得固体质量为ng。求反应生成氢气的质量。

例7：用一氧化碳还原混有铁粉的氧化铁充分反应后，冷却，称量剩余固体，发现质量减少了3g。问此混合物中含有氧化铁多少克？

解析：化学反应前后，原子种类、数目、质量均没有发生改变，所以反应后生成固体【FeSO4、InSO4、A12（SO4）3】中SO4根的质量为（n-m）g，根据质量守恒定律，与质量为（n-m）g SO4根结合的氢元素，被置换出来变成氢气，生成氢气的质量为（n-m）/48g。例7这个问题可以利用化学方程式进行计算，但相对来说比较繁，如果利用反应前后元素的质量守恒，减少的质量就是参加反应的氧化铁中氧元素的质量。根据化学式的计算就能求得答案。解题过程很简单。解题过程为：

混合物中氧化铁质量=■=3g×■=10g

运用质量守恒定律可以简捷解决一些化学计算问题，使复杂的或繁琐的问题简单化。在运用质量守恒定律解决问题时，掌握化学反应是前提条件，弄清什么是反应物什么是生成物，它们的质量有什么变化，这是关键之所在。否则，在解决问题时就会出现差错。