质量守恒定律也称质量守恒定律、物质不灭定律。是俄国科学家罗蒙诺索夫于1756年最早发现的。拉瓦锡通过大量的定量试验,发现了在化学反应中,参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量总和。即任何一种化学反应,其反应前后的质量总是不会变的。物质质量既不会增加也不会减少,只会由一种形式转化为另一种形式。前提条件是,一个物体在作用时必须在密闭的环境下,质量才会相同,假如是在大气中,质量会发生变化。它是自然界普遍存在的基本定律之一。
质量守恒定律视频_质量守恒定律 -定义
在化学反应中,参加反应前各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量总和。这个规律就叫做质量守恒定律(lawofconservationofmass)。它是自然界普遍存在的基本定律之一。在任何与周围隔绝的体系中,不论发生何种变化或过程,其总质量始终保持不变。或者说,任何变化包括化学反应和核反应都不能消除物质,只是改变了物质的原有形态或结构,所以该定律又称物质不灭定律。
质量守恒定律视频_质量守恒定律 -适用范围
①质量守恒定律适用的范围是化学变化而不是物理变化;
②质量守恒定律揭示的是质量守恒而不是其他方面的守恒。物体体积不一定守恒;
③质量守恒定律中“参加反应的”不是各物质质量的简单相加,而是指真正参与了反应的那一部分质量,反应物中可能有一部分没有参与反应;
④质量守恒定律的推论:化学反应中,反应前各物质的总质量等于反应后各物质的总质量。
质量守恒定律视频_质量守恒定律 -微观解释
质量守恒定律
在化学反应过程中,反应前后原子的种类没有改变,原子的数目没有增减,原子的质量也没有变化。所以化学反应前后各物质的质量总和必然相等;
①化学变化中的“一定不变”:原子种类、原子数目、原子质量、元素种类、反应前后各物质的总质量一定不变;
②化学变化中的“一定改变”;分子种类、物质种类一定改变;
③化学变化中的“可能改变”:分子数目可能改变。
质量守恒定律视频_质量守恒定律 -宏观解释
自然界的基本定律之一。在任何与周围隔绝的物质系统(孤立系统)中,不论发生何种变化或过程,其总质量保持不变。18世纪时法国化学家拉瓦锡从实验上推翻了燃素说之后,这一定律始得公认。20世纪初以来,发现高速运动物体的质量随其运动速度而变化,又发现实物和场可以互相转化,因而应按质能关系考虑场的质量。质量概念的发展使质量守恒原理也有了新的发展,质量守恒和能量守恒两条定律通过质能关系合并为一条守恒定律,即质量和能量守恒定律。质量守恒定律在19世纪末作了最后一次检验,那时候的精密测量技术已经高度发达。结果表明,在任何化学反应中质量都不会发生变化(哪怕是最微小的)。例如,把糖溶解在水里,则溶液的质量将严格地等于糖的质量和水的质量之和。实验证明,物体的质量具有不变性。不论如何分割或溶解,质量始终不变。在任何化学反应中质量也保持不变。燃烧前炭的质量与燃烧时空气中消耗的氧的质量之和准确地等于燃烧后所生成物质的质量。
质量守恒定律视频_质量守恒定律 -实验验证
科学实验
质量守恒定律20世纪初,德国和英国化学家分别做了精确度极高的实验,以求能得到更精确的实验结果,反应前后的质量变化小于一千万分之一,这个误差是在实验误差允许范围之内的,因此质量守恒定律是建立在严谨的科学实验基础之上的。质量守恒定律就是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。
例如,把铁钉放在硫酸铜溶液(蓝色)里,当反应结束(会有明显的反应现象)后,剩余物质的质量将严格地等于铁钉的质量和硫酸铜溶液的质量之和。实验证明,物体的质量具有不变性。不论如何分割或溶解,质量始终不变。在任何化学反应中质量也保持不变。燃烧前碳的质量与燃烧时空气中消耗的氧的质量之和准确地等于燃烧后所生成物质的质量。
验证方案
在底部铺有细沙的锥形瓶口,放入一粒火柴大的白磷。在锥形瓶口的橡皮塞上安装一根玻璃管,在其上端系牢一个小气球,并使玻璃管下端能与白磷接触。将锥形瓶与玻璃管放在托盘天平上用砝码平衡。然后,取下锥形瓶。将橡皮塞上的玻璃管放到酒精灯火焰上灼烧至红热后,迅速用橡皮塞将锥形瓶塞紧,白磷引燃。待锥形瓶冷却后,重新放到托盘天平上,观察天平是否平衡。
磷+氧气点燃=五氧化二磷(P+O2点燃P2O5)
配平:4P+5O2=2(P2O5)(条件:点燃)
P4+5O2=P4O10(条件:点燃)
实验现象白磷燃烧发黄光,并且产生大量白烟,放出热量,并且,天平平衡。这与红磷燃烧相同。
实验注意
1.白磷的取用及其注意事项:白磷是一种易自燃而又有剧毒的物质,通常把它贮存在水里,切割白磷也在水中进行。取白磷,要用镊子,不可用手接触,表面的水分可用滤纸吸干,接触过的东西上往往有磷的碎粒,不能随便乱放,白磷的碎粒和吸过白磷表面水分的滤纸,一定要烧掉以保证安全。
2.气球的作用:系气球的目的是为了防止由于白磷燃烧,放出大量热量,气体膨胀造成瓶塞被冲开。瓶内气体膨胀时,气球被吹大,冷却时气球缩进瓶内,起保护作用。
3.误差分析:由于点燃白磷时需将橡皮塞上的玻璃管取出,放到酒精灯火焰上灼烧至红热后,再用橡皮塞将锥形瓶塞紧,这一操作会因为锥形瓶内空气受热膨胀和白磷燃烧产生的白烟逸出而造成实验时托盘天平不平衡。
方案二在100mL烧杯中加入30mL的稀硫酸铜溶液,用砂纸将几根铁钉打磨干净,将盛有硫酸铜溶液的烧杯和铁钉一起放在托盘天平上称量,记录所称的质量m1。
将铁钉浸到硫酸铜溶液中,观察实验现象。待反应一段时间后溶液颜色改变时,将盛有硫酸铜溶液和铁钉的烧杯放在托盘天平上称量,记录所称的质量m2。比较反应前后的质量。
质量守恒定律,即在化学反应中,参加反应的各物质的总和等于反应后生成的各物质总和。
微观解释:在化学反应前后,原子的种类,数目,质量均不变。
关系公式
自从爱因斯坦(Einstein)提出狭义相对论和质能关系公式(E=mc2)以后,说明物质可以转变为辐射能,辐射能可以转变为物质。这个结论对质量守恒定律在化学中的应用有何影响呢?实验结果证明1000g硝化甘油爆炸之后,放出的能量为8.0×106J。根据质能关系公式计算,产生这些能量的质量是8.9×10-8g,与原来1000g相比,差别小到不能用现在实验技术所能测定。从实用观点来看,可以说在化学反应中,质量守恒定律是完全正确的。
质量守恒定律视频_质量守恒定律 -化学方程式
定义
用化学式来表示化学反应的式子。
书写原则
①必须以客观事实为依据;
②必须遵守质量守恒定律;
书写方法
①正确书写反应物和生成物的化学式;
②配平化学方程式,然后将连线改为等号;
③注明化学反应的条件及生成物的状态等。
配平化学方程式的方法
观察法、最小公倍数法、奇数配偶数法等。
化学方程式的读法
从左到右,先读反应物,后读生成物,反应物中“+”号读成“跟”、“与”或“和”。生成物中“+”读“和”。“==”读成“生成”。条件读“在……条件下反应”。
化学方程式表示的意义
①表示反应物、生成物以及反应条件;
②表示反应物、生成物各物质之间的质量比;
③表示反应物、生成物的各粒子的相对数量关系。
质量守恒定律视频_质量守恒定律 -应用领域
物理应用
在物理上,质量守恒主要应用于解决热学问题以及功能转换,而质量守恒也可以用于化学方面,如方程式的配平,以及化学元素物质的量计算,主要遵循下列规则。六个不变:
宏观:1.反应前后物质总质量不变;2.元素的种类不变;3.各元素对应原子的总质量不变;
微观:4.原子的种类不变;5.原子的数目不变;6.原子的质量不变。
两个一定改变:
宏观:物质种类改变。
微观:物质的粒子构成方式一定改变。
两个可能改变:
宏观:元素的化合价可能改变。
微观:分子总数可能会改变。
综合应用
(1)根据质量守恒定律:化学反应前后元素的种类和数目相等,推断反应物或生成物的化学式。(2)已知某反应物或生成物质量,根据化学方程式中各物质的质量比,可求出生成物或反应物的质量。
应用实例
质量守恒定律与化学方程式的综合应用:
(1)根据质量守恒定律,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。利用这一定律可以解释反应前后物质的质量变化及用质量差确定某反应物或生成物的质量。
(2)根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类和质量不变,由此可以推断反应物或生成物的组成元素。
(3)根据质量守恒定律:化学反应前后元素的种类和原子的数目相等,推断反应物或生成物的化学式。
(4)已知某反应物或生成物质量,根据化学方程式中各物质的质量比,可求出生成物或反应物的质量。
质量守恒定律视频_质量守恒定律 -发展历史
质量守恒定律1756年俄国M.V.罗蒙诺索夫首先测定化学反应中物质的重量关系,将锡放在密闭容器中燃烧,反应前后重量没有变化,由此得出结论:“参加反应的全部物质的重量,常等于全部反应产物的重量。”
1774年法国A.-L.拉瓦锡重复类似的实验,并得出同样的结论。由于罗蒙诺索夫和拉瓦锡时代所用的天平不够精密,所以后来又有不少科学家用更精确的方法证明这一定律。例如19世纪中叶,比利时分析化学家J.-S.斯塔用银和碘制备碘化银,所得碘化银的质量与碘和银的总质量只相差0.002%。19世纪末,H.H.兰多尔特用很精密的天平再一次证明这一定律的正确性。
1777年法国的拉瓦锡做了同样的实验,也得到同样的结论,这一定律才获得公认。但要确切证明或否定这一结论,都需要极精确的实验结果,而拉瓦锡时代的工具和技术(小于0.2%的质量变化就觉察不出来)不能满足严格的要求。因为这是一个最基本的问题,所以不断有人改进实验技术以求解决。
1908年德国化学家朗道耳特(Landolt)及1912年英国化学家曼莱(Manley)做了精确度极高的实验,所用的容器和反应物质量为1000g左右,反应前后质量之差小于0.0001g,质量的变化小于一千万分之一。这个差别在实验误差范围之内,因此科学家一致承认了这一定律。
20世纪以来,人们发现原子核裂变所产生的能量远远超过最剧烈的化学反应。1000g235U裂变的结果,放出的能量为8.23×1016J,与产生这些辐射能相等的质量为0.914g,和原来1000g相比,质量变化已达到千分之一。于是人们对质量守恒定律就有了新的认识。在20世纪以前,科学家承认两个独立的基本定律:质量守恒定律和能量守恒定律。现在科学家则将这两个定律合而为一,称它为质能守恒定律。
质量守恒定律视频_质量守恒定律 -题型总结
1.剖析法理解内涵。
质量守恒定律的内容是: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。其中,“参加”“化学反应”“质量总和”是三个关键词。剖析三个关键词的含义是理解定律内涵的常用方法。“参加”一词的含义是:未参加反应的反应物的质量不能列入反应物的质量总和之中,否则会使算出的生成物的质量总和比实际总质量偏大。如,2g氢气在8g氧气中充分燃烧,生成水的质量就不是10g,而是9g,因为,氢、氧化合时两者的质量比固定为1:8,2g氢气在上述反应中有1g氢气没有参加反应。“化学反应”的含义是:质量守恒定律是揭示化学变化前后物质之间质量关系的规律,化学变化以外的质量变化现象,不可以用质量守恒定律解释。“质量总和”的含义是:质量守恒不是说反应物的质量等于生成物的质量,而是指化学反应前后物质的总质量相等。
2.线索法理解实质。
质量守恒定律与原子的概念、化学变化的微观实质之间存有内在联系,因此,可以用下列线索去理解质量守恒定律的实质:原子概念→化学变化的微观实质→化学变化前后物质总质量守恒。这一线索的具体内容是:原子是化学变化中的最小粒子,因此,化学变化的过程,实质上是反应物的原子重新构成新物质的分子或直接构成新物质的过程,在这一过程中,原子的种类、数目、质量都没有发生变化,所以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。