一、质量守恒定律实验探究
【例 1】下列四幅图中的实验，能验证质量守恒定律的是()

AB

A中红磷燃烧在密闭容器中进行，反应前后物质总质量不变，能验证质量守恒定律；B中硫酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，无气体逸出，反应前后质量守恒，能验证；C中过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成氧气，氧气逸出，反应后质量减小，不能验证；D中酒精与水混合是物理变化，质量守恒定律适用于化学变化，不能验证。

二、质量守恒定律及其应用
【例 2】未来，我们可以利用太阳能技术制取甲醇，其步骤如下：①利用太阳能分解水制取“氢气”；②制甲醇 $ a\ \mathrm{H}_2 + b\ \mathrm{CO}_2 \xlongequal{一定条件} c\ \mathrm{CH}_3\mathrm{OH} $(甲醇) $ + d\ \mathrm{H}_2\mathrm{O} $。下列说法中，错误的是()

A.步骤②的化学方程式中，$ 2b = c + d $
B.上述过程中的水可以循环利用
C.氢气属于绿色无污染能源
D.步骤①发生反应的化学方程式为 $ \mathrm{H}_2\mathrm{O} \xlongequal{太阳能} \mathrm{H}_2 + \mathrm{O}_2 $

D

对于选项A，根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变，在步骤②的化学方程式中，反应前碳原子数为$b$，氧原子数为$2b$，氢原子数为$2a$；反应后碳原子数为$c$，氧原子数为$c + d$，氢原子数为$2(2c + d)（CH_3OH中氢原子个数为4c ，H_2O中氢原子个数为2d）$，由碳原子数相等可得$b = c$，由氧原子数相等$2b=c + d$，将$b = c$代入$2b=c + d$也成立，所以该选项正确。
对于选项B，步骤①中水分解生成氢气，步骤②反应又生成水，所以水可以循环利用，该选项正确。
对于选项C，氢气燃烧产物是水，对环境无污染，属于绿色无污染能源，该选项正确。
对于选项D，步骤①利用太阳能分解水制取氢气，化学方程式为$2H_2O\xlongequal{太阳能}2H_2\uparrow+O_2\uparrow$，原选项化学方程式没有配平且氢气、氧气没有标注气体符号，所以该选项错误。

练习 1 根据质量守恒定律，完成下列填空：
(1)物质 $ \mathrm{XY} $ 与 $ \mathrm{Y}_2 $ 能发生如下反应：$ 2\mathrm{XY} + \mathrm{Y}_2 \xlongequal{} \mathrm{Z} $，则 $ \mathrm{Z} $ 的化学式为(用 $ \mathrm{X} $、$ \mathrm{Y} $ 表示)。
(2)在一定条件下，$ 4.2\ \mathrm{g} $ 单质 $ \mathrm{M} $ 与 $ 2.8\ \mathrm{g} $ 氮气 $ (\mathrm{N}_2) $ 恰好完全反应生成 $ \mathrm{M}_3\mathrm{N} $，则 $ \mathrm{M} $ 的相对原子质量是。

(1)X₂Y₄；(2)7

(1)根据质量守恒定律，反应前后原子种类和数目不变。反应前X原子个数为2，Y原子个数为2×1 + 2 = 4，故Z的化学式为X₂Y₄。
(2)设M的相对原子质量为x，反应方程式为6M + N₂ = 2M₃N。参加反应的N₂质量为2.8g，其物质的量为2.8g÷28g/mol = 0.1mol，由方程式可知M的物质的量为0.6mol，M的质量为4.2g，所以x = 4.2g÷0.6mol = 7g/mol，即M的相对原子质量为7。

三、质量守恒定律模型表达
【例 3】已知某两种物质在光照条件下能发生化学反应，其微观示意图如下(说明：一种小球代表一种元素的原子)。则下列说法中正确的是()


A.图中的反应物都是单质
B.图中共有 $ 4 $ 种物质
C.该反应属于化合反应
D.该图不符合质量守恒定律

B

A.反应物中一种分子由不同原子构成（化合物），一种分子由同种原子构成（单质），并非都是单质，A错误；B.图中反应物有2种分子，生成物有2种分子，共4种物质，B正确；C.该反应反应物2种，生成物2种，不属于化合反应，C错误；D.所有化学反应均遵循质量守恒定律，D错误。

练习 2 “●●”“●○”“●●”分别表示 $ \mathrm{A} $、$ \mathrm{B} $、$ \mathrm{C} $ 三种物质的分子。下图形象地表示了某化学反应前后反应物与生成物分子及其数目的变化。

(1)该反应的化学方程式中，$ \mathrm{A} $、$ \mathrm{B} $、$ \mathrm{C} $ 前面的化学计量数之比为。
（2）从微观角度分析，化学反应前后各物质的质量总和相等的原因是。

(1)2:1:2；(2)化学反应前后原子的种类、数目和质量都没有发生改变。

(1)由图可知，反应前有3个A分子、1个B分子，反应后有2个C分子和1个A分子，说明参加反应的A分子为2个，B分子为1个，生成的C分子为2个，故A、B、C前面的化学计量数之比为2:1:2。
(2)化学反应前后原子的种类、数目和质量都没有发生改变。