關于質量守恒定律理解和應用的一些“小Case”

鐘華

【摘要】 不矜細行，終累大德，小問題預見大智慧，本文從學生對質量守恒定律內容的理解和應用出現的問題出發，解決學生在細節的把握上常出現的“小Case”，從而幫助學生學習博大而精深的質量守恒定律，引領學生對化學反應的認識開始從“質”到“量”的過渡。

【關鍵詞】 質量守恒定律 “不守恒”現象 守恒實質 應用

【中圖分類號】 G633.8 【文獻標識碼】 A 【文章編號】 1992-7711（2016）04-010-01

一、明確質量守恒定律的內容

參加化學反應的各物質的質量總和，等于反應后生成的各物質的質量總和，這個規律叫做質量守恒定律。它是自然界普遍存在的基本定律之一 。定律內容讓學生記住比較容易，但要真正理解還有很難，同時質量守恒定律還蘊含著深刻的哲學思想，正如恩格斯在《自然辯證法》的導言中最后一段話表述了這樣一種哲學信仰：“物質雖然在某個時候一定以鐵的必然性毀滅，……，而在另外的某個地方和某個時候一定又以同樣的鐵的必然性把它重新產生出來。”所以質量守恒定律又叫物質不滅定律。

二、理解質量守恒定律時應注意的問題

1. 質量守恒定律的適用范圍：適用于一切化學變化，而不包括物理變化。學生在解決具體問題時，比如判斷某個現象是否符合質量守恒定律，只需要判斷該變化是否是化學變化，只要是化學變化，一定符合質量守恒定律。

2. 理解“參加反應”的涵義： 對于反應物來說，一定要強調指“參加反應”的物質，而不是各物質質量的簡單相加，一定不要把沒有參加反應的物質（催化劑或反應剩余的物質）質量計算在反應前的物質的質量總和中。

3. 理解“反應生成”的涵義： 對于化學反應后物質來說，一定要強調是指“反應后生成”的物質，原來就有的物質的質量不能計算在生成物的質量總和中。

4. 理解各物質質量總和： 各物質的質量總和，包括氣態、液態和固態的物質，不能漏掉任何一種反應物或生成物的質量，比如碳酸鈉和稀鹽酸反應有氣體放出，如果實驗在敞口容器中進行，稱量反應前各物質質量和反應后剩余物質的質量，會發現反應后剩余物質量減輕，在學生的認識中就會出現“不守恒”的現象。實際上這個化學變化是符合質量守恒定律的，只是因為在敞口容器實驗（圖1），氣體逸散，質量未被稱量，如果改進實驗在密閉容器（圖2）中進行，稱量到氣體的質量，反應前后質量總和仍相等；同樣，白磷燃燒的實驗仍需要在密閉容器（圖3）中進行。若選擇有氣體參加或有氣體生成的化學反應來證明質量守恒定律，則反應一定要在密閉容器內進行。這樣才能稱量到各物質質量的總和，

5. 定律強調的是質量守恒：質量守恒定律強調的是質量守恒而不包括其它方面（ 如： 體積或其它物理量） 的守恒.如100mL水和100mL酒精混合，體積小于200mL，應用分子之間有間隔解釋。

6. 微觀角度理解質量守恒定律： 化學反應的實質是分子分成原子，原子重新組合成新分子，也就是說，在一切化學反應中，反應前后原子不變，有關原子的種類、原子的數目、原子的質量都沒有變化；而元素是一類原子的總稱，所以元素的種類、元素的質量不變；而物質又由元素組成，所以參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后的各物質的質量總和（圖4）——即質量守恒定律。

三、質量守恒定律的應用

1. 推斷物質的化學式

（2014.重慶）蓄電池白天充電時發生的反應為：2PbSO4 +2H2O= Pb +X +2H2SO4，則X的化學式為（ ） 。

解析： 根據質量守恒定律，反應前后各原子的數目相等，可知，反應物中鉛、硫、氫、氧原子的個數依次為2、2、4、10，而生成物中鉛、硫、氧、氫原子的個數為1、2、4、8，相對比生成物比反應物少了，所以缺少的1 個鉛原子2個氧原子必在 X 中，即X 的化學式為PbO2 .

2. 運用質量守恒定律解答“不守恒”現象

（1）高錳酸鉀受熱分解后，剩余固體的質量比原反應物的質量減小，不符合質量守恒定律，是否正確？

解析：根據質量守恒定律：參加化學反應的各物質質量的總和等于反應生成的各物質質量總和，質量守恒定律適合所有的化學反應，有些反應表面上不符合質量守恒定律，那是忽略了某些氣體反應物或生成物的質量。高錳酸鉀受熱分解后的產物是錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，所以由質量守恒定律可知高錳酸鉀的質量等于錳酸鉀、二氧化錳、氧氣的質量之和，反應中氧氣逸散到空氣中，所以反應剩余的質量比原反應物的質量小。所以該說法是錯的。

[參考文獻]

[1] 許林.質量守恒定律中的哲學意蘊.化學教與學，2012（04）.

[2] 馬亞樓.質量守恒定律的理解與應用.數理化學習，2014（06）.