質量守恒定律在初中化學解題中的應用分析

摘" 要：本文對質量守恒定律在初中化學解題中的應用進行了分析，結合實例，具體探討了其在解決化學反應前后的微觀實質、推斷物質的組成、反應中物質的質量、質量比等方面的應用.通過本文的闡述，可以幫助學生更加深入地理解質量守恒定律的重要性和應用，提高化學解題能力，從而更好地掌握化學知識.

關鍵詞：初中化學；質量守恒定律；解題

中圖分類號：G632""" 文獻標識碼：A""" 文章編號：1008-0333（2024）17-0121-03

收稿日期：2024-03-15

作者簡介：楊婭卓（1980.4—），女，甘肅省徽縣人，本科，中小學一級教師，從事初中化學教學研究.

在初中化學中，質量守恒定律是一個基本的原理，它指出在一個封閉系統中，物質的質量在化學反應過程中保持不變［1］.這一定律對于理解化學反應的本質以及解決化學問題具有重要的意義，學生需要掌握并運用這一定律來分析和解決化學問題.

1" "化學反應前后的微觀實質

例1" “碳中和”是指通過吸收或減少與二氧化碳排放量相等的二氧化碳，以實現凈零排放.這是一種用于減少全球變暖和氣候變化的方法，其目標是減少溫室氣體的排放并最終達到零排放.碳中和可以通過植樹造林、碳捕集和儲存技術、減少化石燃料的使用等方式實現.中國政府宣布了碳中和的目標，計劃在2060年前實現碳中和.科學家們將二氧化碳和氫氣在一定條件下反應生成甲醇（一種重要的化工原料）和水，實現這一反應的微觀示意圖如圖1所示.下列說法正確的是（" ）.

A.反應前后元素的化合價都沒有發生改變

B.反應前后分子和原子的個數都不變

C.該反應的化學方程式為：

CO2+4H2CH4O+H2O

D.該反應可以作為減少二氧化碳排放的研究方向

解析" 根據微觀示意圖，反應的化學方程式：CO2+3H2一定條件CH3OH+H2O.根據方程式，反應物中有氫氣，是單質，氫元素是游離態，反應后甲醇和水中含有氫元素，則氫元素變成了的化合態，則元素的化合價一定改變，A不正確；根據質量守恒定律，化學反應前后原子的個數不變，根據方程式該反應中反應前的分子數目是4，反應后的分子數目是2，改變了，B不正確；根據分析，一定條件下二氧化碳和氫氣反應生成甲醇和水，反應的化學方程式：CO2+3H2一定條件CH3OH+H2O，C不正確；該反應將二氧化碳和氫氣轉化成了甲醇和水，減少了二氧化碳的排放，D正確.答案為D.

點評" 該題是運用質量守恒定律解釋微觀反應示意圖，首先對示意圖進行分析，觀察反應前后是否有相同的分子，如有則直接消除，如圖1中可以消除一個氫氣分子.然后根據圖注描寫出反應前后各物質的化學式，并根據示意圖中各個分子的個數，配平化學方程式.最后則可根據書寫的方程式，進行分析推斷.在有些題目中，示意圖中可能并未配平方程式，只是對反應物和生成物進行說明，在解題時，還需要進行反應方程式的配平.

2" 推斷物質的組成

例2" 為了減少二氧化硫（SO2）污染，某市環保部門采取了噴灑微米級顆粒的X粉末的方法，以吸收和減少大氣中的SO2濃度.這種方法是通過X粉末與SO2發生化學反應，將SO2轉化為無害的物質，從而達到凈化空氣的目的，其反應原理為：2X+2SO2+O22CaSO3+2CO2，X的化學式是（" ）.

A．CaO" B．Ca（OH）2" C．Na2CO3" D．CaCO3

解析" 根據質量守恒定律，化學反應前后，原子的數目和種類都不會發生變化.根據反應方程式可知，反應前Ca、S、O、C的原子數分別為0、2、6、0.反應后，有2個Ca原子，2個S原子，10個O原子和2個C原子.由此可知，2X中含有Ca原子2個、C原子2個和O原子6個，因此X的化學式是CaCO3.答案為D.

3" "推算反應中物質的質量及質量比

例3" 已知：2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2.在真空密閉容器中，將13.2 gCO2與一定質量的Na2O2固體充分反應后，收集到氣體M的質量為x g.下列說法正確的是（" ）.

A．若x=4.8，氣體M中含有CO2

B．若x=4.8，生成的Na2CO3的質量為15.9 g

C．若x=7.6，Na2O2反應后可能有剩余

D．若x=7.6，氣體M中CO2與O2的質量比為11∶8

解析" 設正好完全反應時參加反應的Na2O2的質量為z g，生成碳酸鈉的質量為y g，生成氧氣的質量為x g

2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2

156" "88""" "212" 32

z" 13.2 g""" "y" ""x

15688=z13.2 g，88212=13.2y，8832=13.2x

z=23.4 g，y=31.8 g，x=4.8 g

根據上述質量關系計算可知，若x=4.8，二氧化碳完全反應，氣體M中不含有CO2，故A選項說法錯誤；

根據上述質量關系計算可知，若x=4.8，生成的Na2CO3的質量為31.8 g，故B選項說法錯誤；設未完全反應時，生成氧氣的質量為m g，參加反應的二氧化碳的質量為n g

2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2氣體質量的差量

88""""""" 32" 88-32

n""""""" "m" 13.2 g-7.6 g

m=3.2 g，n=8.8 g

根據上述質量關系計算可知，參加反應的二氧化碳的質量有剩余，則Na2O2已經完全反應，反應后沒有剩余，故C選項說法錯誤；

根據分析C質量關系計算可知，剩余氣體的質量為7.6 g時，有氧氣的質量為3.2 g，則二氧化碳的質量為7.6 g-3.2 g=4.4 g，氣體M中CO2與O2的質量比為4.4 g：3.2 g=11：8，故選項D說法正確，答案為D.

例4" 在某一密閉容器中，進行某個化學反應，并測量出反應前（t0）、反應中（t1）、反應后（t2）三個時刻各個物質的質量分數，說法正確的是

（" ）.

A.該反應為化合反應

B．當反應結束后，丙和丁的質量比為54：7

C．在t1時刻時，乙物質和丁物質反應的質量比為7：11

D．如果丙物質是銅、丁物質是二氧化碳，則甲物質為單質，乙物質為化合物

解析" 密閉容器發生反應，遵循質量守恒定律，首先根據質量變化，分析反應物和生成物.甲物質，其質量分數由40%降至0%，所以甲為反應物.同理，乙的質量分數減少，乙為反應物；丙和丁物質的質量分數增加，為生成物.

該反應兩種物質反應生成了兩種物質，既不是化合反應也不是分解反應，故A錯誤.

當反應結束后，丙的質量分數為54%，丁的質量分數39%，所以兩者的質量比為54%∶39%=

54∶39，故B錯誤.

甲物質在反應后，質量分數成為0，所以反應前到t1時刻，t1時刻到反應后，甲物質的變化是1∶1，乙的質量分數反應后減少了21%-7%=14%，則t1時刻，乙反應的質量是7%.反應前丁的質量分數為1-22%-21%-40%=17%，丁的質量分數增加了39%-17%=22%，即t1時刻，丁增加了11%，參加反應乙物質和丁物質的質量比為7%∶11%=7∶11，故C正確.

如果丙物質是銅、丁物質是二氧化碳，則反應物之一是氧化銅，根據反應前后物質質量分數的變化，可知參加反應的甲物質和乙物質的質量比為40%∶14%=80∶28，由化學方程式CO+CuO高溫Cu+CO2，可以得出CO和CuO按比例反應時，其質量比正好為80∶28.因此該反應是CO和CuO發生的反應，甲和乙都是化合物，故D錯誤.答案為C.

點評" 例3考查質量守恒的相關計算問題，解題思路一般為：①根據題意，設未知量，一般求什么設什么；②寫出反應化學方程式；③根據化學方程式，把各物質的質量比列在相應的化學式下面；④把已知條件和代求未知量列在相應物質的質量下面；⑤列比例式進行求解.例4結合餅狀圖，對質量守恒的相關計算進行考查.求解的關鍵在于根據圖像所呈現的變化，正確判斷出反應物和生成物，并標注出反應前后各物質的質量關系，然后結合所學知識進行推斷.

4" 分析質量守恒相關圖像

例5" 下列圖3中的圖像能正確反映對應變化關系的是（" ）.

A.（a）表示在盛有空氣的密閉容器中點燃紅磷

B.（b）表示一氧化碳和過量氧氣在密閉容器中完全反應

C.（c）表示加熱一定質量的高錳酸鉀固體

解析" 紅磷燃燒放熱，氣壓增大，完全反應后溫

度降低，氧氣消耗，氣壓減小，但是不能減小到0，A選項不正確;一氧化碳燃燒生成二氧化碳，每2個一氧化碳分子和1個氧分子反應生成2個二氧化碳分子，反應后分子數減少，B選項正確;加熱一定質量的高錳酸鉀固體，其受熱分解為錳酸鉀、MnO2和O2.隨著反應的進行，固體的質量會減少，但固體中錳元素的質量保持不變，因此錳元素的質量分數會不斷增大，C選項錯誤.因此答案為B.

點評" 本題考查質量守恒的圖像相關問題.首先明確圖像橫縱坐標代表的意義，然后根據文字描述，判斷具體的化學反應，并分析該反應的特征，最后結合質量守恒定律的“變”與“不變”進行判斷.

5" 結束語

通過對實際教學案例的研究發現，質量守恒定律不僅是化學學科中的重要定律，更是解決化學問題的有力工具.在教學實踐中，教師應注重引導學生理解并靈活應用這一定律，從而提高學生的解題能力和化學素養.未來的教學過程中，還需進一步探索更多有效的教學策略，以幫助學生更好地掌握質量守恒定律，提升整體的化學學習效果.

參考文獻：［1］ 林賽珠.質量守恒定律在初中化學解題中的應用分析［J］.數理化解題研究，2021（23）：108-109.

［責任編輯：季春陽］