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1、 专题12 微观模型图、质量守恒定律 一、质量守恒定律与化学式的推断二、利用质量守恒定律的计算三、质量守恒定律与微观示意图的分析四、化学方程式的书写及判断五、质量守恒定律的验证质量守恒定律的理解及化学式的推断【命题规律】1考查要点：质量守恒定律的微观解释；化学反应过程中的变与不变；利用质量守恒定律书写某未知物质的化学式。 2命题形式：主要以选择题的形式考查，填空及简答题中也有涉及。1质量守恒定律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，这个规律叫做质量守恒定律。2利用原子、分子知识解释质量守恒的原因（1）化学反应的实质化学反应的过程，就是参加反应的各物质（反应物）的
2、原子重新组合而生成其他物质（生成物）的过程。由分子构成的物质在化学反应中的变化过程可表示为：分子原子新分子新物质（2）质量守恒的原因宏观上：化学反应前后元素的种类没有改变，元素的质量也不变，所以反应前后物质的质量总和必然相等。微观上：在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，原子本身的质量也没有改变。所以，化学反应前后物质的质量总和必然相等。（3）理解质量守恒定律要抓住“六个不变”“两个一定变”“两个可能变”。3适用范围（1）质量守恒定律应用于化学变化，不能应用于物理变化。（2）质量守恒定律说的是“质量守恒”而不是其他方面的守恒。（3）化学反应中，各反应物之间要按一定的质量比相互
3、作用，因此参加反应的各物质的质量总和不是任意比例的反应物质量的简单相加。（4）不参加反应的物质质量及不是生成物的物质质量不能计入“总和”中。4质量守恒的根本原因（即本质）：从微观角度分析：化学反应的实质就是反应物的分子分解成原子，原子又重新组合成新的分子，在反应前后原子的种类没变，原子的数目没有增减，原子的质量没有变化，所以化学反应前后各物质的质量总和必然相等。【典例精讲】1（2020河南省卷）氯碱工业是以电解食盐水为基础的基本化学工业，电解食盐水不可能生成的是（ ）AH2BCl2CNaOHDNaNO3【答案】D【解析】根据质量守恒定律，化学反应前后，原子的种类、个数及质量不变，反应物中含Na
4、、Cl、H、O，没有N元素，无法生成NaNO3。故选D。2（2020天津市）现将20 gA和足量B在一定条件下充分反应，生成16 gC和11gD，则参加反应的A和B的质量比是（ ）A20：11B20：7C5：4D16：11【答案】B【解析】由质量守恒定律可知，反应物的质量总和等于生成物的质量总和，参加反应的B物质的质量为，则参加反应的A和B的质量比是，故选B。3（2020江苏扬州）潜艇供氧的一种反应原理为，其中X的化学式是（ ）ANaBNa2OCNa2O2DNaOH【答案】C【解析】根据反应前后原子的种类、数目均不变，反应前碳原子个数为2，氧原子个数为4；反应后钠原子个数为4，碳原子个数为2，
5、氧原子个数为8，由于X前的化学计量数是2，则X的化学式是Na2O2，故选C。4（2020山东临沂）构建化学基本观念是学好化学的基础，下列对化学基本观念的认识错误的是（ ）A元素观：二氧化碳是由碳元素和氧元素组成的B微粒观：保持氧气化学质的最小微粒是氧气分子C变化观：氢气在空气中燃烧生成水D守恒观：24 g镁和32 g氧气反应，一定生成54 g氧化镁【答案】D【解析】A二氧化碳由碳元素和氧元素组成的，选项A正确；B氧气是由氧分子构成的，保持氧气化学性质的最小微粒是氧分子，选项B正确；C氢气在空气中燃烧是氢气和空气中的氧气在点燃的条件下反应生成水，选项C正确；D镁和氧气的反应方程式是：，根据化学方
6、程式可以计算出24 g镁与16 g氧气完全反应，生成氧化镁质量40 g，氧气有剩余，不能生成54 g氧化镁，选项D错误。故选D。 方法指导解答此类题型的关键就是理解质量守恒定律，利用化学反应前后同种原子的数目差异或根据元素或化学式前的计量数，推出未知物质中的原子数目，进而推出其化学式。利用质量守恒定律的计算【命题规律】1考查要点：本考点主要以文字叙述形式或图表形式展示化学反应过程中部分物质的质量，要求学生判断：某物质的质量：某些物质间的质量比：某物质的类别，如反应物、生成物、催化剂、单质、化合物等；反应类型。2命题形式：主要以选择题和填空及简答题的形式考查，计算题中也有涉及。【典例精讲】5（2
7、020湖南邵阳）已知某纯净物4.6 g在足量的氧气中充分燃烧后，生成8.8 g二氧化碳和5.4 g水。下列关于该纯净物组成的说法正确的是（）A只含有碳、氢元素B一定含有碳、氢、氧三种元素C一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素D一定含有碳元素，可能含有氢、氧元素【答案】B【解析】根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变。因为该反应的生成物是二氧化碳和水，所以生成物中含有碳、氢、氧三种元素，而反应物氧气中不含碳、氢两种元素，因此该纯净物中一定含有碳、氢两种元素；因为化学反应前后元素的质量不变，所以生成物二氧化碳中碳元素的质量等于该纯净物中碳元素的质量，水中氢元素的质量等于该纯净物中氢元素的质量。
8、因此该纯净物中碳元素的质量=，氢元素的质量=。因为2.4 g+0.6 g=3.0 g4.6 g，所以该纯净物中一定含有氧元素。根据以上分析，该纯净物中一定含有碳、氢、氧三种元素。故选B。 6（2020江苏扬州）一定质量的CH4可与常见物质M反应，同时放出少量热量；将所得产物Cu2O与O2反应又生成M，同时放出较多热量。其反应原理如下图所示。下列说法正确的是（ ） AM中铜元素的质量分数比Cu2O中的高B理论上反应每生成44 gCO2，同时生成18 gH2OC理论上每16 gCH4参与反应，最终消耗64 gO2D过程可将CH4中的部分能量储存于Cu2O中【答案】C【解析】如图所示，CH4与常见物
9、质M反应生成Cu2O、二氧化碳和水，Cu2O与O2反应生成M，则M为CuO，则有：ACuO中铜元素的质量分数为，Cu2O中铜元素的质量分数为，Cu2O中铜元素的质量分数比CuO中的高，A选项说法不正确，不符合题意；B根据反应过程、由元素守恒可知生成物二氧化碳中的碳元素来自于甲烷，水中的氢元素来自于甲烷，44 gCO2中碳元素的质量为，则参加反应的甲烷的质量为，设16g甲烷反应生成水的质量为，由氢元素守恒则有，解得，因此理论上反应每生成44 gCO2，同时生成36 gH2O，B选项说法不正确，不符合题意；C由反应过程可知，CH4与常见物质CuO反应生成Cu2O、二氧化碳和水，反应的方程式为，由方
10、程式可知每16份质量的甲烷与640份质量的氧化铜恰好反应，Cu2O与O2反应生成CuO，反应的方程式为，由方程式可知每32份质量的氧气参与反应生成320份质量的氧化铜，由两个反应之间的关系可知理论上每16份质量的CH4参与反应，最终消耗64份质量的O2，即理论上每16 gCH4参与反应，最终消耗64 gO2，C选项说法正确，符合题意；D过程CH4与常见物质M反应生成Cu2O、二氧化碳和水，该过程释放能量，可将反应物CH4和M中的部分能量储存于Cu2O、二氧化碳和水中，D选项说法不正确，不符合题意。故选C。7（2020湖南株洲）在一个密闭容器中放入P、Q、R、W四种物质，在一定条件下发生化学反应
11、，一段时间后，测得有关数据如下表。则关于此反应的认识正确的是（ ）物质PQRW反应前的质量（g）521418反应后的质量（g）20x413A参加化学反应的P和W的质量比为3：2B该反应用化学方程式表示为：C反应后容器中R与Q的质量比为1：2DQ在反应中可能作催化剂【答案】D【解析】AP增加了15 g，W减少了5 g，所以参与反应的质量比=15 g：5 g=3：1，选项A错误；B根据质量守恒定律，5 g+2 g+14 g+18 g=20 g+x+4 g+13 g，x=2 g，说明Q反应前后质量不变，不参与反应，选项B错误；C反应后R质量为4g，Q质量为2g，两者质量比=4 g：2 g=2：1，选
12、项C错误；D根据质量守恒定律计算，Q的质量未发生改变，符合催化剂反应前后质量不变的特点，但是其化学性质是否发生改变，无法判断，因此只能推断可能为催化剂，选项D正确。故选D。8（2020湖北黄冈）将69 g酒精（C2H5OH）点燃，酒精燃烧全部变为CO、CO2和H2O，恢复到室温，测得所得气体中氧元素质量分数为64%，则燃烧所耗氧气的质量为（ ）A136 g B64 g C112 g D48 g【答案】C【解析】燃烧后恢复室温，气体只含二氧化碳和一氧化碳，二氧化碳和一氧化碳中的碳元素全部来自乙醇，气体中氧元素占64%，则碳元素占36%，乙醇中碳元素的质量为，所以反应的气体的质量为，水中的氢元素全
13、部来自乙醇，乙醇中氢元素的质量为，所以生成的水的质量为 ，根据质量守恒定律，消耗的氧气质量为，故选C。9（2020黑龙江龙东）四种物质在一定的条件下充分混合反应，测得反应前后各物质的质量分数如图所示。则有关说法中不正确的（ ）A丁一定是化合物B乙可能是这个反应的催化剂C生成的甲、丙两物质的质量比为8：1D参加反应的丁的质量一定等于生成甲和丙的质量之和【答案】C【解析】A丁发生分解反应，故丁一定是化合物，正确；B乙可能是这个反应的催化剂，正确；C生成的甲、丙两物质的质量比为（19%-17%）：（41%-25%）=8：16=1：2，错误；D根据质量守恒定律，参加反应的丁的质量一定等于生成甲和丙的质
14、量之和，正确。故选C。10（2020辽宁营口）在点燃条件下，甲和乙反应生成丙和丁。它们的微观结构示意图如下所示（其中“”代表氢原子，“”代表碳原子，“”代表氧原子）。下列叙述错误的是（ ）物质甲乙丙丁微观示意图A生成物均为氧化物B甲中碳、氢、氧三种元素的质量比为12：3：8C在该反应中，生成丙和丁的质量比为3：11D在该反应中，甲和乙的分子个数比为1：3【答案】C【解析】根据题意，该反应的方程式为C2H6O+3O22CO2+3H2O。A生成物是水与二氧化碳，两者均是由两种元素组成的化合物，且其中一种是氧元素，因此都是氧化物，故A正确；B甲即为乙醇，则甲中碳、氢、氧三种元素的质量比=（122）：
15、（16）：16=12：3：8，故B正确；C反应中生成丙和丁的质量比等于其相对分子质量和化学计量数乘积的比，即：（316）（244）=54：88=27：44，故C错误；D由反应方程式可知在该反应中，甲和乙两种物质的分子个数比为1：3，故D正确；故选C。 方法指导解答此类题型的关键是利用质量守恒定律的质量关系，结合图表或文字叙述中各物质在反应前后的质量差，先确定反应物和生成物，如果质量没有变化，可能是催化剂，也可能是杂质。未测物质根据所有增加量的和必须等于所有减少量的和来推断其是反应物还是生成物，然后写出反应的字母表达式。再在表达式对应物质下列出各物质质量变化的差，结合质量守恒定律来推导反应的类型
16、、质量比等。质量守恒定律与微观示意图的分析【命题规律】1考查要点：此考点主要考查内容有：化学反应前后物质质量、原子、分子的种类和数目的变（或不变）；物质类别的判断；反应类型；化学方程式的书写；元素种类的判断等。2命题形式：以选择题和填空题为主。【典例精讲】11（2020山东德州）化学是在分子、原子层次上研究物质性质、组成、结构与变化规律的科学。下面是某反应的微观示意图，根据图示得到的信息正确的是（ ）A氧化汞由汞原子和氧分子构成B反应前后原子的数目没有增减C反应前后分子的种类没有改变D生成汞和氧气的质量比是2：1【答案】B【解析】A氧化汞由氧化汞分子构成，错误，不符合题意；B原子是化学变化中的
17、最小微粒，在化学反应过程中原子不发生变化，因此反应前后原子的数目没有增减，正确，符合题意；C由图片可知反应前是由氧化汞分子变成了氧分子和汞原子，分子的种类发生了变化，错误，不符合题意；D生成汞和氧气的质量比是（4201）：（416）=201：16，错误，不符合题意。故选B。 12（2020广东广州）某种火箭在发射时，其燃料发生反应的微粒种类变化示意图如下。下列说法正确的是（ ）A该反应为置换反应B反应前后都存在N2分子C每个甲分子中含有6个原子D反应生成丙和丁的质量比为28：18【答案】C【解析】据图可知，该反应的化学方程式为：。A置换反应是一种单质与一种化合物反应生成另一种单质与另一种化合物
18、的反应。该反应的反应物是两种化合物，不属于置换反应，选项错误；B氮气是生成物，反应后存在N2分子，反应前不存在N2分子，选项错误；C甲的化学式为N2O4，每个甲分子中含有2个氮原子，4个氧原子，共6个原子，选项正确；D生成丙和丁的质量比为（3214）：（418）=7：6，选项错误；故选C。 13（2020湖北十堰）甲和乙在一定条件下反应生成丙和丁，微观示意图如下。有关说法正确的是（ ）A反应前后分子的种类、数目均不变B反应前后各元素的化合价均不变C该反应属于置换反应D参加反应的甲和乙分子个数比为5：4【答案】D【解析】由在点燃条件下甲与一定量的乙反应生成丙和丁的微观示意图可知，该反应是氨气燃烧
19、生成了一氧化氮和水，化学方程式是：4NH3 + 5O2 4NO +6H2O 。A由微粒的变化可知，反应前后分子个数发生了改变，选项错误；B单质中元素的化合价为0，化合物中元素的化合价代数和为零，反应前氧、氮的化合价分别是0、-3，反应后氧、氮的化合价分别是-2、+2，化合价改变，选项错误；C该反应由一种单质和一种化合物反应生成了另两种化合物，不属于置换反应，选项错误； D由方程式可知，参加反应的甲与乙的分子数目比为5：4，选项正确。故选D。 14（2020湖南衡阳）某化学反应的微观示意图如图所示。下列有关该化学反应的说法正确的是（ ）A化学反应前后原子种类不变B该反应是置换反应C甲、乙、丙、丁
20、四种物质都是化合物D参加反应的甲、乙分子个数比为l：1【答案】A【解析】A由图可知，该反应的反应物中含有碳、氢、氧三种原子，反应后的生成物中也含有碳、氢、氧三种原子，化学反应前后原子种类不变，选项正确；B该反应的生成物丙与丁均属于化合物，不符合置换反应的特点，不属于置换反应，选项错误；C由图可知，该反应中的甲、丙、丁属于化合物，而乙是氧气，属于单质，选项错误；D由图可知，该反应是甲烷和氧气在点燃的条件下反应生成水和二氧化碳，反应的化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O，则参加反应的甲、乙分子个数比为1：2，选项错误，故选A。15（2020四川宜宾）下图是某化学反应的微观示意图。下列说法错误
21、的是（ ）A使用催化剂可加快该反应速率B的化学式为C2H4O2C反应前后原子和分子的数目均未改变D和的水溶液均呈酸性【答案】C【解析】A反应中催化剂将反应物吸附在自身的表面，加快了反应的速率，故正确，不符合题意；B由分子的结构图可知，的化学式为C2H4O2，故正确，不符合题意；C该反应中原子的数目、种类不变，而分子的种类改变，数目由2个变为1个，故错误，符合题意；D是乙酸，是二氧化碳，它们的水溶液都显酸性，故正确，不符合题意；故选C。 方法指导解答反应微观示意图题的技巧：1抵消化学反应前后相同的物质（即由相同小球组成，且结构也相同的物质）。2若小球代表的原子已知，则可以根据反应示意图，配平后写
22、出反应的化学方程式；若小球代表的原子未知，则根据原子的种类和数目不变进行配平，然后根据反应特征判断基本反应类型。3根据化学方程式或质量守恒定律判断元素的种类、原子的种类和个数、分子的种类和个数是否发生变化。4利用化学反应中小球的组合形式判断化学反应的实质。化学方程式的书写及判断【命题规律】1考查要点：本考点考查的内容包括：化学方程式的书写；判断化学方程式的正误；化学方程式与反应类型的判断：微观示意图与化学方程式的综合考查。2命题形式：题型主要有选择题和填空题。【典例精讲】16（2020陕西省卷）关于以下三个反应的相关说法正确的是（ ） A三种反应物均可在食品加工中用作膨松剂B用加热的方法无法区
23、分 NaHCO3和NH4HCO3C充分加热等质量的三种反应物生成CO2的质量相等D三个反应均属于分解反应【答案】D【解析】A三种反应物均可分解生成二氧化碳气体，碳酸氢钠、碳酸氢铵既能在加热条件下分解，又不生成有毒或有腐蚀性物质，碳酸钙分解生成的氧化钙是对人健康不利的物质，选项错误；B用加热的方法可以区分NaHCO3和NH4HCO3，产生刺激性气味，最后无固体剩余的是碳酸氢铵，有固体剩余，且生成无色无味气体的为碳酸氢钠，选项错误；C由方程式可知，生成44份质量的二氧化碳，需要100份质量的碳酸钙、168份质量的碳酸氢钠、79份质量的碳酸氢铵，充分加热等质量的三种反应物生成CO2的质量不相等，选项
24、错误； D三个反应都由一种物质生成几种物质的反应，属于分解反应，选项正确。故选D。 17（2020四川甘孜）下列化学方程式正确的是（ ）ABCD【答案】A【解析】A氧化铁与硫酸反应生成硫酸铁和水，化学方程式：，符合题意；B银的活动性没有铜强，所以银不能置换硝酸铜溶液中的铜，化学方程式错误，不符合题意；C氧化铜与硫酸反应生成硫酸铜和水，化学方程式是：，不符合题意；D铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，正确的化学方程式应为Fe+2HClFeCl2+H2，不符合题意。故选A。 18（2020湖南湘西）下列化学反应中不属于置换反应的是（ ）AFe+H2SO4=FeSO4 +H2BCO+CuOCu+CO2C
25、Cl2+2NaI=2NaCl +I2DFe + CuSO4=FeSO4+ Cu【答案】B【解析】A该反应符合“一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物”的反应，属于置换反应，不符合题意；B该反应反应物是两种化合物，不属于置换反应，符合题意；C该反应符合“一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物”的反应，属于置换反应，不符合题意；D该反应符合“一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物”的反应，属于置换反应，不符合题意；故选B。 19（2020江苏苏州）下列指定反应的化学方程式正确的是（ ）A镁条燃烧：B铜绿分解：C氨水中和硫酸：D酒精完全燃烧：【答案】D【解析
26、】A镁条燃烧生成氧化镁，该化学方程式没有配平，正确的化学方程式为：，故A错误；B铜绿分解生成氧化铜、水和二氧化碳，正确的化学方程式：，故B错误；C氨水中和硫酸生成硫酸铵和水，该化学方程式中硫酸铵的化学式书写错误，正确的化学方程式为：，故C错误；D酒精完全燃烧生成二氧化碳和水，该化学方程式完全正确，故D正确。故选D。20（2020四川眉山）下列有关反应的化学方程式完全正确的是（ ）A铁在氧气中燃烧：B银放入稀盐酸中：C碳酸钠投人稀盐酸中：D氯酸钾分解制氧气：2KClO32KCl+3O2【答案】D【解析】A铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁，正确的化学方程式为，故选项错误；B在金属活动性顺序中，银的位置
27、排在氢的后面，不能与稀盐酸反应，故选项错误；C该化学方程式没有配平，正确的化学方程式应为：Na2CO3+2HCl2NaCl+CO2+H2O，故选项错误；D该化学方程式书写完全正确，故选项正确。故选D。 名师点拨在解答此类题时，首先分析应用的原理是否正确，然后再根据化学方程式的书写规则进行判断。化学方程式的正误判断方法：先看化学式是否正确，再看是否配平，最后看反应条件、气体和沉淀符号是否正确标注。方法指导书写化学方程式要注意三点。首先了要正确书写反应物、生成物的化学式；其次要配平，使每种原子的数目在反应前后相等；最后要注明反应条件、标明生成物的状态。质量守恒定律的验证方案一：红磷燃烧前后质量的测
28、定1.实验装置 2.反应原理：4 P+5O2 4P2O5 （用化学方程式表示）。3.实验现象：红磷燃烧，产生大量 白烟，发光、放热，开始小气球 鼓起 ，冷却后小气球 变瘪 ，反应前后天平指针位置平衡。4.实验结论：参加反应的各物质的质量总和等于生成物的各物质的质量总和。考查热点：（1）锥形瓶底部要铺一层细沙的目的是： 防止锥形瓶炸裂 。（2）气球的作用：调节锥形瓶内的压强，起缓冲作用；起密封作用，防止实验时锥形瓶内外的物质发生交换。（3）天平的使用应遵循左物右码，且称量前后在左右托盘中各放一张相同的纸。（4）红磷燃烧的操作不能再天平上进行，原因是：会烫坏天平；红磷燃烧时气球膨胀变大，气球因受到
29、空气浮力而导致测量不准。方案二：铁钉与硫酸铜溶液反应前后质量的测定1.实验装置图： 2.反应原理：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 （用化学方程式表示）3.实验现象：铁钉表面覆盖一层 红色 固体，溶液由 蓝色 变为 浅绿 色。反应前后天平的指针位置 不变 。4.实验的结论： 参加反应的各物质的质量总和等于生成物的各物质的质量总和。考查热点：（1）实验前应将铁钉表面 用砂纸打磨干净 ，以除去铁钉表面的 氧化物 和污物。（2）实验室配制的硫酸铜溶液常显酸性，若将装置中的橡胶塞去掉，能否验证质量守恒定律？不能，因为硫酸铜溶液常显酸性，可与铁反应生成氢气，而逸出，导致天平不平衡 。21（2020浙江
30、杭州第十三中学期末）如图是探究质量守恒定律的实验装置图，回答下列问题： （1）该实验 （填“能”或“不能”）探究质量守恒定律，原因是 。（2）要用如图继续探究质量守恒定律，若药品不变，改变装置的方法是 ；若装置不变，改变药品，可选用的一组药品是 （举一例）。【答案】（1）不能；二氧化碳气体逸散于空气中；（2）反应在密闭容器中进行；硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液【解析】 （1）烧杯中的现象是固体逐渐减少，产生气体；生成的二氧化碳气体逸散于空气中，因此反应后观察到天平不平衡，该反应遵守质量守恒定律；在反应物不变的前提下，要保持天平平衡，应将反应在密闭容器中进行。故答案为（1）不能；二氧化碳气体逸散于空气中；（2）反应在密闭容器中进行；硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液。