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探索质量守恒定律
一、质量守恒定律
1. 定义：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. 化学反应前后的六个“不变”：原 子种类不变、原子数目不变、原子质量不变、元素
种类不变、元素质量不变、物质总质量不变。
3. 化学反应前后的两个“一定变”：物质种类一定变、分子种类一定变。
4. 化学反应前后的两个“可能变”：元素化合价可能变、分子数目可能变。
注意：①质量守恒定律只适用于一切化学变化，不适用于物理变化。
②只有参加反应的物质的质量才能计入质量守恒的计算等式中，没有参加反应的剩余物
质的质量不能计入。
③质量守恒的等式两边都是质量总和，所以参加反应的各物质质量和生成的各物质的质
量要算齐全。
④质量守恒定律只适用于质量的计算，不适用于体积的计算。
二、质量守恒定律的应用
1. 解释反应前后物质的质量变化
2. 推断反应物或生成物的组成元素
如，已知酒精在空气中燃烧生成二氧化碳和水，根据这一事实，推断出酒精中肯定含有
什么元素？可能含有什么元素?则可根据质量守恒定律——化学反应前后元素种类不变，得
到如下推断：
酒精+O2 CO2+H2O，由生成物中的元素种类可知：
酒精中一定含有的元素：C、H；可能含有的元素：O。
说明：若要确定是否含有氧元素，则需要定量才可计算。
3. 求反应物或生成物的质量
如，在 A+2B＝C+D 的反应中，5 克 A 跟一定量的 B 恰好完全反应，生成 3 克 C 和 10 克
D，则 B 的质量可直接根据质量守恒定律的定义——参加反应物质质量总和＝反应生成物质
质量总和，求得 m（B）＝3g+10g—5g＝8g。
4. 确定某物化学式
如，要求某反应 2X +5O2＝4CO2 + 2H2O 中 X 的化学式，则可根据质量守恒定律——化学
反应前后原子个数不变，列出反应前后原子的种类和数目。
表格中所差的 C、H 原子即在 X 中，由于 X 前面化学计量数为 2，所以每个 X 中有 2 个
碳原子和 2 个氢原子，即 X 化学式为 C2H2。
5. 根据质量守恒，作简单计算
原子 反应前个数 反应后个数 差值
C 0 4 4
H 0 4 4
O 10 10 0
增加——有空气中的氧气参加了反应
反应后生成物质量 减少——生成物中有气体放出
没有变化——反应前后没有气体参加或者逸出
→2
如，加热 a 克氯酸钾和 b 克二氧化 锰的混合物，完全反应后得剩余固体 c 克，要求生
成的氧气的质量，可根据质量守恒定律——化学反应前后，物质总质量不变，即可求出：
反应前物质总质量＝(a+b)克
反应后物质总质量＝c 克+氧气质量
故，氧气质量＝(a+b-c)克
注意：尽管二氧化锰是本反应的催化剂，反应前后质量不变，不算参加反应的物质质量，
但二氧化锰反应后仍存在于剩余固体中，所以 c 克中已包含了 b 克的二氧化锰质量。本题按
化学反应前后物质总质量不变计算较为简单。
例题 在一个密闭容器中加入四种物质，在一定条件下充分反应，测得反应前后各物质
的质量如下表：
物质 甲 乙 丙 丁
反应前质量/g 3 5 20 7
反应后质量/g 10 5 8 待测
通过分析、判断，下列说法不正确的是（ ）
A. 测得反应后丁物质的质量为 12g
B. 乙物质一定是催化剂
C. 反应 中甲、丙、丁的质量比为 7∶12∶5
D. 该反应是分解反应
解析：根据反应前后质量的变化判断是反应物还是生成物，甲反应前是 3g，反应后为 10g，
质量增加了 7g，是生成物，丙反应前是 20g，反应后为 8g，质量减少了 12g，是反应物，而
乙的质量在反应前后不变，根据质量守恒定律，可判断丁为生成物，且生成的质量为 12g-7g
＝5g，故丁的待测值为 7g+5g＝12g，故反应可表示为：丙＝甲+丁 ；
A. 测得反应后丁物质的质量为 12g，正确；
B. 乙的质量在反应前后不变，而是否能改变化学反应速率并不知道，故只能说乙物质
可能是催化剂，不是一定，乙还可能是不参加反应的杂质，错误；
C. 反应中甲、丙、丁的质量比为 7∶12∶5，正确；
D. 该反应由一种物质生成两种物质，是分解反应，正确，故选 B。
答案：B
点拨：质量守恒的表格题中一般给出的数据是反应前质量和反应后质量。但能代入质量
守恒定律等式计算的是参加反应的质量，所以所给数据均不能代入质量守恒等式计算，应先
计算反应前后质量差△m，才是参加反应的质量。因此为了解题准确快速，可做如下图的笔
记，反应后质量增加的记为正值，为生成物，反应后质量减少的记为负值，为反应物，反应
前后质量不变的记为 0，可能为催化剂，也可能为不参加反应的杂质。各物质的△m 之和为 0。
遇到这类题目首先要想到“见表格求差值”。3
【易错警示】
易错点：微观示意图相关的化学反应计算
失分点：根据化学反应微观示意图，计算反应物和生成物的质量比或分子个数比。
错因：不配平化学反应方程式直接计算。
夺分法：先根据微观示意图写出正确的化学反应方程式，再进行反应相关的计算。
例题 下图表示治理汽车尾气所涉及反应的微观过程。下列说法正确的是（ ）
A. 图中涉及的物质均为氧化物 B. 反应物和生成物均含有毒气体
C. 生成单质与化合物的质量比为 7∶22 D. 生成物的分子个数比为 1∶1
解析：根据题中的图示及微观结构示意图可知 A 图中涉及的物质均为氧化物是错误的叙
述，因为反应后产生的氮气属于单质；B. 反应物和生成物均含有毒气体是错误的叙述，生
成物中并没有有毒气体；C. 根据原子种类和数目守恒，写出方程式：2CO+2NO＝N2+2CO2，可
知生成物为单质 N2 和化合物 CO2，其质量比为：（14×2）∶（12+160）×2＝28∶88＝7∶22
是正确的叙述；D. 生成物的分子个数比为 1∶1，是错误的叙述，生成物的分子个数比为1∶2，
故选 C。
答案：C
点拨：口诀：见小球写化学式，见反应配平方程式（根据原子种类和数目不变），然后
再计算。
（答题时间：30 分钟）
1. m g 红磷在含 n g 氧气的空气中燃烧，生成 p g 五氧化二磷，则（ ）
A. p＝m+n B. p＞m+n C. P＜m+n D. P≤m+n4
2. 下列说法错误的是（ ）
A. 一切化学反应都是遵循质量守恒定律的
B. 镁在空气中燃烧，虽然生成氧化镁的质量比镁大，但该反应也遵循质量守恒定律
C. 高锰酸钾加热后，试管中残留物比反应物质量小，但该反应也是遵循质量守恒定律
的
D. 水蒸发为水蒸气，质量没有改变，由此可说明化学变化是符 合质量守恒定律的
3. 某物质和二氧化碳反应后只生成碳酸钠和氧气，则该物质中（ ）
A. 只含氧元素
B. 一定含钠元素和氧元素
C. 只含钠元素
D. 一定含钠元素，可能含有氧元素
4. 已知反应 3A＋2B→2C＋D，A、B 两物质完全反应时的质量比为 3∶4，若生成 C 和 D 共
140g，则反应消耗 B 的质量是（ ）
A. 60g B. 80g C. 90g D. 120g
5. 硫 酸 氢 钠 是 一 种 化 合 物 。 它 的 固 体 与 过 氧 化 钠 粉 末 加 热 时 发 生 如 下 反 应 ：
2Na2O2+2NaHSO4 2Na2SO4+2X+O2↑，则 X 的化学式为（ ）
A. Na2S B. Na2SO4 C. Na D. NaOH
6. 汽车尾气中的 CO 在四氧化三钴（Co3O4）纳米棒的催化作用下，低温即与氧气反应
生成物质 X，反应化学方程式是 2CO+O2 2X。下列关于该反应的说法，正确的是（ ）
A. 基本反应类型是氧化反应 B. 物质 X 的化学式是 CO2
C. 反应后四氧化三钴的质量减少了 D. 无法降低汽车尾气对大气的污染
*7. 如下图所示：3 个甲分子与 1 个乙分子反应生成两个丙分子。根据图示，所得信息正
确的是（ ）
A. 物质甲的化学式为 H6 B. 该图示不符合质量守
恒定律
C. 化学反应中，分子是最小的微粒 D. 该反应为化合反应
8. 在一个密闭容器中放入 X、Y、Z、W 四种物质，在一定条件下发生化学反应，一段时间
后，测得有关数据如下表。则下列说法正确的是（ ）
A. 该反应用化学方程式表示为：3X+Y＝2Z+W
B. Y 为反应的催化剂
C. m＝1
D. 反应后容器中 Z 与 Y 的质量比为 1︰6
9. 发射神舟六号飞船的火箭，使用的是一种固体燃料，它燃烧的化学方程式为
3Al+3NH4ClO4 Al2O3+AlCl3+3NO↑+6X↑，则 X 的化学式为（ ）
A. H2O B. NH3 C. NO2 D. NO
物质 X Y Z W
反应前的质量（g） 2 1 16 16
反应后的质量（g） 17 m 6 115
10. 在一密闭容器中，盛放 A、B、C 三种物质各 30g，经电火花引燃，充分反应后，各物
质质量变化如下：
物质 A B C 新物 D
反应前物质的质量(g) 30 30 30 0
反应后物质的质量(g) 待测 33 0 22
关于此反应，下列认识不正确的是（ ）
A. C 物质中所含有的元素种类是 A、B、D 三种物质中所有元素种类之和
B. 变化后待测的 A 质量为 5g
C. 该变化的基本反应类型是分解反应
D. A 物质有可能是单质
*11. 某化学反应的微观过程如图，则下列说法中，不合理的是（ ）
A. 该反应属于氧化反应
B. 甲、乙两物质参加反应的 质量比为 13:16
C. 物质丁的化学式是 H2O
D. 反应前后氧元素的化合价发生了改变
12. 下图是通过白磷燃 烧来验证质量守恒定律的实验，下列说法错误的是（ ）
A. 反应前锥形瓶内白磷和氧气的总质量一定等于反应后生成五氧化二磷的质量
B. 白磷燃烧结束，锥形瓶应冷却后再放在天平上称量
C. 实验过程中气球先变大后变瘪
D. 瓶底的细砂起隔热作用6
1. D 解析：若恰好完全反应，那么它们的质量关系是：p＝m+n；若红磷过量或氧气过量，
那么 p＜m+n。故选 D。
2. D 解析：质量守恒定律的适用范围是化学变 化，A 正确；镁在空气中燃烧，由于反应
前没有称量到参加反应的氧气的质量，故生成氧化镁的质量比镁大，B 正确；高锰酸钾加热
后生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，氧气会逸散到空气中，故残留物比反应物质量小，C 正确；
水蒸发为水蒸气属物理变化，不能用质量守恒定律来解释，D 错误。故选 D。
3. D 解析：依据质量守恒定律化学反应前后原子的种类不变，可知生成物中含有钠元素、
碳元素和氧元素，故该物质中一定含有钠元素，由于反应物 CO2 中也有氧元素，故不确定该
物质中是否含氧，描述为可能含有氧元素。故选 D。
4.B 解析：依据质量守恒定律化学反应前后物质的总质量不变，生成物的质量 140g，那
么反应物的质量也为 140g，现 A、B 两物质完全反应时的质量比为 3∶4，即 A 的质量为
60g，B 的质量为 80g。故选 B。
5.D 解析：从反应的化学方程式 2Na2O2+2NaHSO4 2Na2SO4+2X+O2↑可以知道反应后
除 2X 外有 4 个钠原子、2 个硫原子、10 个氧原子，而反应前有 6 个钠原子、2 个硫原子、12
个氧原子和 2 个氢原子，根据反应前后原子的种类和数目都不变可知，2X 中含有 2 个钠原
子、2 个氧原子和 2 个氢原子，又因 X 的计量系数为 2，因此 X 化学式为 NaOH。
故选 D。
6.B 解析：因为该反应的生成物是一种，故属于化合反应，虽然也是氧化反应，但氧化
反应并不属于基本反应类型；由质量守恒定律：变化前后元素种类和原子个数都不变，可得
X 的化学式是 CO2；四氧化三钴是催化剂，不是反应物，故质量不变；反应得有毒的一氧化
碳转化为无毒的二氧化碳，降低了对大气的污染。
7. D 解析：根据质量守恒定律反应前后原子的种类和数量不变可知，A 选项，物质甲的
化学式为 H2，因为 3 个甲分子参加反应，故每个分子含 2 个原子；B 选项，该图示符合质量
守恒定律，因为质量守恒定律是用于一切化学变化；C 选项，化学反应中，原子是最小的微
粒；D 选项，该反应的生成物只有一种，故为化合反应，是正确的叙述，故答案选择 D。
8. C 解析：A. 没有相对原子质量，不能确定系数比，选项错误；B. 根据质量守恒定律
可知 Y 不参与反应，但并不一定是催化剂，还有可能是杂质，故选项错误；C. 依据质量守
恒定律可得 2+1+16+16-17-6-11＝1，故选项正确；D. 反应后容器中 Z 与 Y 的质量比为 6︰
1，选项错误。
9. A 解析：根据质量守恒定律的微观解释：化学反应前后，原子的种类、个数都不变，
可知 6X 含有的原子数目分别是 12 个 H 和 6 个 O，故可推出 X 的化学式为 H2O，故选 A。
10. B 解析：根据前后质量的变化，判断是反应物还是生成物，B 反应前是 30g，反应后
为 33g，质量增加了 3g，是生成物，C 反应前是 30g，反应后为 0g，质量减少了 30g，是反
应物，D 反应前是 0g，反应后为 22g，质量增加了 22g，是生成物，根据质量守恒定律，可
判断 A 为生成物，且生成的质量为 30g-3g-22g＝5g，故 A 的待测值为 30g+5g＝35g，故反应
可表示为：C＝A+B+D；A. 反应物 C 物质中所含有的元素种类是生成物 A、B、D 三种物质中
所有元素种类之和，正确；B. 变化后待测的 A 质量为 35g，错误；C. 该变化由一种物质生
成三 种物质，基本反应类型是分解反应，正确；D. 生成物 A 物质有可能是单质，正确，故
选 B。
11. B 解析：根据微观模型图可知，该反应的化学方程式为：2C2H2+5O2＝4CO2+2H2O， 有
=+×
43
3140g =+×
43
4140g7
氧参与，所以该反应为氧化反应，A 正确；在反应中各物质质量成比例，所以甲、乙两物质
参加反应的质量比为：(2×26) : (5×32)＝52:160＝13:40，B 错误；根据在变化前后原子
的种类和个数不变，可以确定物质丁的化学式为 H2O，C 正确；反应前后氧元素的化合价从 0
价变为-2 价，化合价发生了改变，D 正确。故选 B。
12. A 解析 ：A. 反应前锥形瓶内白磷和氧气的总质量一定等于反应后生成五氧化二磷的
质量是错误的叙述，应该为参加反应的白磷和氧气的质量一定等于反应后生成的五氧化二磷
的质量；B. 白磷燃烧结束，锥形瓶应冷却后再放在天平上称量，是正确的叙述，以保证整
体的体积大小不影响质量的称量；C. 实验过程中气球先变大后变瘪是正确的叙述，气体先
受热膨胀，冷却后由于氧气被消耗气体的体积减小；D. 瓶底的细砂起隔热作用是正确的叙
述，以防锥形瓶炸裂，故选 A。
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