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（七）质量守恒定律
实验深度突破：
铜与氧气反应验证质量守恒定律
一、实验原理
△
化学方程式：2Cu+O 2CuO
2
核心逻辑：通过称量反应前后锥形瓶内物质的总质量，验证化学反应遵循质量守恒定律
（反应前后总质量相等）。
二、实验装置与药品
实验仪器：锥形瓶、带导管的橡胶塞（导管一端系气球）、酒精灯、托盘天平、坩埚
钳。
药品：铜粉（或铜片）、细沙。
三、实验步骤
1、称量反应前总质量：
2、在锥形瓶底部铺少量细沙（防止加热时瓶底炸裂），放入铜粉，塞上带气球的橡胶
塞。
3、用托盘天平称量锥形瓶+药品+橡胶塞的总质量，记为M1。
4、加热反应：用酒精灯给锥形瓶均匀加热，观察到铜粉由红色逐渐变为黑色（生成
CuO）。
注意：加热时气球会因气体膨胀而鼓起，冷却后逐渐变瘪（氧气被消耗）。
称量反应后总质量：
5、冷却至室温后，再次称量锥形瓶+药品+橡胶塞的总质量，记为M2。
四、实验现象与结论
现象：铜粉变黑，气球先膨胀后变瘪。
M1=M2（或误差在允许范围内）。
结论：化学反应前后物质的总质量相等，验证质量守恒定律成立。
五、关键注意事项
1、气球的作用：平衡气压（防止瓶内气体膨胀冲开瓶塞），同时密封体系，避免空气
逸出或进入。
2、冷却后称量：避免热胀冷缩对质量测量产生干扰。
3、药品铺细沙：防止加热时锥形瓶局部过热炸裂。
实验误差分析：
若M2M1，可能是未冷却时空气进入瓶内。
微观解释:
铜原子与氧分子反应生成氧化铜分子，原子种类（Cu、O）、数目、质量均不变，故总
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质量守恒。
宏观上，参加反应的铜和氧气的质量总和等于生成的氧化铜的质量。
铁与硫酸铜反应验证质量守恒定律
一、实验用品
仪器：托盘天平（带砝码或电子天平）、锥形瓶（或烧杯）、橡胶塞（或封口膜）、量
筒、镊子。
药品：铁钉（或铁粉）、硫酸铜溶液（蓝色）。
辅助材料：砂纸、细线（可选）。
二、实验步骤（密闭体系）
原理：Fe+CuSO =Cu+FeSO
4 4
步骤：
1、药品准备：
2、用砂纸打磨铁钉表面铁锈和氧化膜，至光亮（确保反应充分）。
3、用量筒量取约50 mL硫酸铜溶液，倒入锥形瓶中。
4、组装装置并称量：
5、将铁钉用细线系住，悬挂于锥形瓶内（不接触溶液，避免提前反应），立即用橡胶
塞密封瓶口。
6、将整个装置放在托盘天平上，称量总质量(M1)（需调平天平，记录数据）。
7、引发反应：倾斜锥形瓶，使铁钉浸入硫酸铜溶液中，轻轻摇晃瓶身（加速反应）。
观察现象，同时保持装置密闭。
8、静置与二次称量：
待溶液颜色不再变化，再次称量装置总质量(M2)。
三、实验现象
反应过程中：
1、铁钉表面：逐渐附着一层红色固体（生成的铜）。
2、溶液颜色：由蓝色逐渐变为浅绿色。
3、无气泡产生（排除气体参与反应的干扰）。
称量结果：天平保持平衡，即(M1=M2)，验证质量守恒定律。
四、关键注意事项
1、装置密封性：必须使用密闭容器（如带塞子的锥形瓶），防止液体溅出或空气影响
（虽无气体参与，但敞口可能因蒸发导致误差）。
若用烧杯，可用封口膜覆盖瓶口，并用橡皮筋扎紧。
2、铁钉处理：铁锈（主要成分为Fe O )）会阻碍反应，需彻底打磨至光亮；
2 3
铁粉反应速率更快，但需用滤纸包裹防止散落。
3、溶液浓度与用量：
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（1）硫酸铜溶液浓度不宜过低，否则反应现象不明显；
（2）铁钉需过量，确保硫酸铜完全反应（若铁钉不足，溶液可能残留蓝色）。
称量时机：
（3）反应放热较少，可无需冷却直接称量，但需待固体完全沉降后再操作（避免晃动
导致质量误差）。
五、误差分析与改进
1、天平不平衡的可能原因：
（1）左盘偏轻：装置未密封，液体蒸发或倾倒时少量溶液溅出；
（2）右盘偏轻：铁钉未打磨，表面氧化物参与反应导致实际铁质量偏小。
改进方案：
（1）用电子天平实时称量，观察反应过程中质量是否恒定；
（2）若用铁粉，可将铁粉装入小试管中，倾斜试管使铁粉倒入硫酸铜溶液（避免粉末
洒出）。
六、微观解释
微观解释：反应中Fe原子置换出Cu² ，原子种类（Fe、Cu、S、O）和数目均不变，离
⁺
子重新组合后总质量守恒。
宏观上，参加反应的铁和硫酸铜的质量总和等于生成的铜和硫酸亚铁的质量。
七、中考常考点
装置选择：判断是否需要密闭（无气体参与时敞口可简化，但教材推荐密闭）。
现象描述：“铁钉变红，溶液变浅绿”是核心得分点。
方程式书写：注意产物为硫酸亚铁，非硫酸铁。
误差讨论：分析敞口操作是否影响结论（通常不影响，但需强调理论上应密闭）。
盐酸与碳酸钠反应验证质量守恒定律
一、实验用品
仪器：托盘天平（或电子天平）、锥形瓶（带橡胶塞）、小试管、镊子、量筒。
药品：稀盐酸（约3-5%浓度）、碳酸钠粉末（或颗粒）。
辅助材料：砂纸（若使用金属仪器需打磨）、细线（可选）。
二、实验步骤（密闭体系，防止气体逸出）
原理：Na CO +2HCl=2NaCl+H O+CO ↑
2 3 2 2
关键：因有气体生成，必须用密闭装置防止质量损失。
步骤：
1、药品分装：
2、用量筒量取10-15mL稀盐酸，倒入锥形瓶中。
3、用镊子取少量碳酸钠粉末（约2-3g），放入小试管中（避免直接接触盐酸）。
4、组装装置并称量：
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5、将小试管用细线悬挂于锥形瓶内（确保不接触盐酸），迅速用橡胶塞密封瓶口。
6、将整个装置放在托盘天平上，称量总质量(M1)（调平天平，记录数据）。
7、引发反应：倾斜锥形瓶，使稀盐酸流入小试管中与碳酸钠接触，轻轻摇晃锥形瓶
（加速反应）。
8、观察现象的同时保持装置密闭。
9、静置与二次称量：待反应停止（不再有气泡产生），再次称量装置总质量(M2)。
三、实验现象
反应过程中：
1、剧烈反应，气泡产生（生成的CO 气体）。
2
2、碳酸钠粉末逐渐溶解消失。
3、溶液仍为无色透明（产物NaCl溶液为无色）。
称量结果：
1、若装置完全密闭：天平保持平衡，(M1=M2)，验证质量守恒定律。
2、若装置漏气：天平指针向右偏转（(M2M1)（因反应物包含氧气质量）。
若白烟部分逸散：(M2)可能接近(M1)或略大（实际操作中难以完全收集，易导致误
差）。
方案2（密闭）：
天平平衡，(M1=M2)（氧气参与反应但未逸出，总质量守恒）。
四、关键注意事项
安全操作：
1、燃烧时不可直视火焰（强光可能损伤眼睛），需佩戴护目镜或用滤光片遮挡。夹持
镁条的坩埚钳需干燥，避免接触水导致烫伤。
2、减少产物逸散：敞口实验时，可在陶土网上方倒扣烧杯（留缝隙通气），减少白烟
飘落损失。
3、称量动作要迅速，避免燃烧后的高温固体与空气进一步反应（如吸收 CO 生成
2
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MgCO ）。
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装置选择：
最佳方案：使用带玻璃导管的锥形瓶（导管末端套气球），既能平衡气压，又能收集白
烟（气球膨胀后冷却会收缩，吸入部分白烟）。
五、误差分析与改进
天平不平衡的常见原因：
1、白烟（MgO）逸散到空气中，导致M2MO )。
2
3、装置评价：对比敞口与密闭装置的科学性，强调气体参与反应需用密闭体系。
化学反应中原子的种类、数目、质量均守恒，因此宏观上反应前后物质总质量不变，符
合质量守恒定律。密闭条件下：反应前后总质量相等，验证质量守恒定律；敞口条件
下：需考虑气体参与或生成的质量，不能直接通过天平称量判断守恒，需结合理论分
析。
中考命题探秘
一、考情分析
质量守恒定律作为初中化学的核心内容之一，在中考里占据着重要位置，尤其是与之相
关的实验，更是中考考查的重点，它全面检验学生对化学知识的理解与运用能力。回顾
近几年各地中考真题，质量守恒定律实验的考查频率相当高。几乎每年都会涉及这一考
点。从考查内容来看，不仅关注学生对质量守恒定律基本概念的理解，像“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”这一核心内容，还着重考
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查学生对实验细节、实验误差分析以及运用定律解决实际问题的能力。并且该知识点常
与化学方程式书写、化学反应类型判断等知识相互关联，综合考查学生的知识体系构
建。
二、考查形式
1.选择题：常考查对质量守恒定律基本概念的理解，如判断化学反应前后物质质量的变
化情况，根据实验现象判断是否遵循质量守恒定律，比较反应前后各物质质量的大小关
系，分析化学反应中元素化合价的变化是否符合质量守恒定律等。
2.填空题：常利用质量守恒定律推断物质的组成元素，给定化学反应的部分信息，确定
未知物质的化学式，根据质量守恒定律配平化学方程式，填写反应前后物质的质量、元
素质量等相关数据。
3.实验探究题：主要围绕质量守恒定律的实验验证展开。包括实验装置的选择与评价，
判断给定的实验装置能否用于验证质量守恒定律并说明理由；实验操作步骤的考查，如
实验前的准备工作、实验过程中的正确操作方法、实验结束后的处理等；实验现象的描
述与分析，准确描述实验中观察到的现象，并依据质量守恒定律对现象进行解释；实验
误差分析，找出实验过程中可能导致误差的因素，并提出改进措施。
4.计算题：通常将质量守恒定律与化学反应中物质质量的计算紧密结合。例如，根据反
应前后物质质量的变化，计算反应物或生成物的质量；结合化学方程式，利用质量守恒
定律确定混合物中某一物质的质量分数；通过质量守恒定律计算化学反应中各物质的质
量比等。
三、中考所占分值或比例
在各地中考化学试卷中，质量守恒定律实验及相关内容所占分值和比例各有不同。在满
分100分的化学试卷里，这部分内容分值大概在8-15分，约占总分的8%-15%。在一些
将化学与物理等科目合卷的地区，若试卷总分 200分，化学部分占100分左右，那么质
量守恒定律相关内容分值大概在6-12分，约占化学总分的6%-12%。不过，不管具体分
值和比例如何变化，它始终是中考化学考查的重点知识模块。
四、中考预测
1.考查内容创新：未来中考可能会结合前沿科技或生活实际，创设新颖的问题情境来考
查质量守恒定律实验。比如以新型材料的合成、环境保护中的化学反应等为背景，让学
生运用质量守恒定律去分析和解决问题。
2.实验探究深化：实验探究题的难度或许会有所增加，对实验设计的创新性、科学性以
及学生的批判性思维能力提出更高要求。例如，要求学生自主设计实验方案来验证质量
守恒定律，并且要考虑到实验过程中的各种干扰因素，同时还可能会涉及不同实验方案
的对比与评价。
3.跨学科融合趋势：随着教育对学生综合素养的重视，质量守恒定律的考查可能会与物
理学科中的能量守恒、物质的状态变化等知识进行融合，考查学生跨学科解决问题的能
力。
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五、备考建议
1.夯实基础概念：深入理解质量守恒定律的内涵和外延，通过举例、对比等方式，明确
“参加反应”“质量总和”等关键词的含义，能够从微观角度（原子的种类、数目和质
量不变）解释质量守恒定律。
2.重视实验细节：仔细梳理教材中的质量守恒定律实验，掌握实验的原理、装置、步
骤、现象和结论。对实验中的关键操作，如称量的准确性、装置的气密性检查、药品的
取用等，要反复琢磨；同时，要学会分析实验误差产生的原因，并思考改进方法。
3.强化练习巩固：通过有针对性的练习题，加深对质量守恒定律的应用能力。在练习过
程中，注重总结解题方法和技巧，比如如何利用质量守恒定律进行物质化学式的推导、
质量的计算等。对于做错的题目，要认真分析原因，查漏补缺。
4.关注知识拓展：平时多关注化学领域的前沿动态和生活中的化学现象，将质量守恒定
律与实际应用相联系，拓宽知识视野，提高知识迁移能力和解决实际问题的能力。
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