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质量守恒定律的验证
一、质量守恒定律的验证
实验名称 红磷在锥形瓶中燃烧 铁钉放入硫酸铜溶液中
实验装置
反应原理 4P＋5O22P2O5 Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
实验现象 白磷燃烧，产生大量白烟 ，放出大量的热，气球鼓起，冷却后气球变瘪，最终天平平衡 铁钉表面有红色固体析出，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色 ，实验结束后天平平衡。
实验解释 （1）实验时气球先鼓起后变瘪的原因：①由于红磷燃烧放出大量的热，使锥形瓶内气体温度升高，锥形瓶内压强增大，导致气球膨胀；②红磷燃烧消耗锥形瓶内的氧气，瓶内气体减少，冷却后瓶内压强减小，所以气球变瘪。（2）锥形瓶底部铺一层细沙的目的：防止红磷燃烧时锥形瓶底部受热不均匀而炸裂。（3）气球的作用：①调节锥形瓶内的压强，起缓冲作用；②密封作用，防止实验时锥形瓶内外的物质发生交换。（4）在称量反应后的物质质量时，必须等锥形瓶（或烧杯）冷却至室温后再称量，以免称量前后因温度不同对实验结果产生影响。 实验前，铁钉要进行除锈处理
实验结论 （1）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的各物质的质量总和。（2）物质在发生化学反应前后，各物质的质量总和相等，是因为在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有改变，所以各物质的质量总和相等。
实验装置改进 用如图所示装置验证质量守恒定律的优点是 装置简单，操作方便，现象明显
实验名称 碳酸钠粉末和稀盐酸反应 镁条在空气中燃烧
实验装置
反应原理 Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑ 2Mg＋O2 2MgO
实验现象 烧杯中有大量气泡产生，实验结束后天平指针向右偏转。 镁条燃烧，发出耀眼的白光，产生少量白烟，生成白色固体，反应前后用天平称量时，指针有可能向左或向右偏转，也可能不偏转。
实验解释 在敞口烧杯中进行，反应生成的气体逸散到空气中，烧杯中物质的质量减少，故实验结束后天平指针向右偏转 在空气中进行，由于参与反应的氧气和生成的白烟的质量无法称量，故反应前后用天平称量时，指针有可能向左或向右偏转，也可能不偏转。
实验结论 （1）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的各物质的质量总和。（2）物质在发生化学反应前后，各物质的质量总和相等，是因为在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有改变，所以各物质的质量总和相等。
实验装置改进
一、实验要求：必须发生化学反应且有明显现象。
实例解释：
（1）铁生锈后固体质量增加，该反应遵守质量守恒定律吗 请解释原因。
答：遵守。铁生锈是铁和空气中的氧气、水等发生化学反应的过程，参加反应的铁、氧气和水等物质的质量之和与反应后生成铁锈的质量相等，故铁生锈后固体质量会增加。
（2）如图所示，药品混合后天平的指针不偏转，甲同学认为实验已达到目的，而乙同学认为该实验并不能验证质量守恒定律，其理由是什么
答：硝酸钠溶液和氯化钡溶液混合不发生化学反应，质量守恒定律只适用于化学反应。
二、实验装置：如有气体参加或生成，则必须在密闭容器中进行。
【红磷在锥形瓶中燃烧】
1．二百多年前，拉瓦锡用定量实验研究了氧化汞的分解和合成反应中各物质质量之间的变化关系，发现反应前后各物质的质量总和没有改变。现阶段，同学们设计了如下实验方案，验证质量守恒定律。请根据提示，补全实验内容：
【实验方案】
实验方法：如图所示，称量反应前装有红磷的锥形瓶和玻璃管的总质量为，取下锥形瓶，将玻璃管下端在酒精灯火焰上灼烧至红热，迅速用橡胶塞将锥形瓶塞紧，引燃红磷。待锥形瓶冷却后，重新放到托盘上称量，称得总质量为。
(1)实验现象：红磷燃烧，产生大量 ，放热，气球 冷却后称量时总质量。
(2)实验原理： (用化学方程式表示)。
(3)实验结论： 。
【问题与交流】
(4)得出实验结论的微观原因是化学反应前后 。
2．在用红磷探究质量守恒定律的实验中，同学将橡皮塞上的细玻璃管下端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，并引燃红磷，实验过程如图所示。请回答下列问题：
(1)红磷燃烧的现象是 ，反应化学方程式是 。
(2)A中瓶底铺细沙的作用是 ，气球的作用是 。
(3)红磷刚引燃，立即将锥形瓶放到天平上称量，天平不平衡，结论是：质量不守恒。待锥形瓶冷却后，重新放到托盘天平上称量，天平保持平衡，结论是：质量守恒。你认为结论正确的是 （填“前一种”或“后一种”）。而导致另一种结论错误的原因是： 。
(4)C图中气球比A中气球更瘪的原因是 。
【铁钉放入硫酸铜溶液中】
3．西汉时《淮南万毕术》记载：“曾青得铁则化为铜”。学习小组进行系列探究：
【实验一】模拟实验。将打磨光亮的铁钉放入硫酸铜溶液中，实验观察到：铁钉表面有红色固体析出，溶液变为浅绿色，同时出现小气泡。
(1)铁钉表面有红色固体析出的原因是 （用化学方程式表示）。
(2)铁钉需要打磨的理由是 。
(3)学习小组对“出现小气泡”这一异常现象进行研究，经查阅资料可知，硫酸铜溶液呈酸性，铁与酸性溶液反应会产生氢气。请你设计实验检验硫酸铜溶液是否呈酸性： 。（写出操作、现象及结论）
【实验二】为探究硫酸铜溶液酸性强弱的影响因素，小组同学利用打磨光亮的铁钉与不同的硫酸铜溶液进行以下实验。并记录了现象。
实验 不同的硫酸铜溶液 浅绿色 有无红色固体 有无气泡
① 2%硫酸铜冷溶液 较慢 有 无
② 2%硫酸铜热溶液 较快 有 无
③ 4%硫酸铜冷溶液 较慢 有 无
④ 4%硫酸铜热溶液 较快 有 有
(4)由实验推知：硫酸铜溶液酸性强弱与 和 有关。
【实验三】为探究铁与硫酸铜溶液反应过程中酸性强弱变化及其原因，将打磨好的铁钉放入30mL4%硫酸铜溶液中，插入pH传感器检测溶液pH变化（如图1），置于密闭容器后，同时插入氧气传感器检测容器内氧气的含量变化（如图2）。
(5)由图1可知，铁与硫酸铜溶液反应过程中，溶液的酸性 （填“增强”或“减弱”）；由图2分析，氧气含量变化的原因可能是 。
(6)有同学配制了30mL4%热的硫酸铜溶液，放入光亮的铁钉，用pH传感器测密闭容器中溶液pH变化（如图3）。分析图3，说明 。
【反思与结论】
(7)通过上述探究实验得出：利用铁钉和硫酸铜溶液验证质量守恒定律时装置需要 。
4．我国是全球最早使用“湿法炼铜”技术的国家，在化学史上具有重要地位。浸铜是指将铁放入硫酸铜溶液中使之发生反应的生产过程。
(1)写出浸铜过程发生反应的化学方程式 ，该反应的基本类型是 反应。
某小组模拟浸铜实验，将硫酸铜溶液倒入盛有铁钉(已打磨)的试管中，观察到有红色固体析出及溶液变成浅绿色外，还有气泡产生。
【查阅资料】亚铁离子易被氧气氧化产生氢离子。
任务一：探究硫酸铜溶液的酸碱性。
【提出问题】为什么会产生气泡？生成的气体是什么呢？
【作出假设】
(2)硫酸铜溶液呈酸性，铁与酸性溶液反应产生氢气。
实验操作 实验现象 实验结论
用蘸取硫酸铜溶液滴在试纸上，再与标准比色卡比较读数。 (填“>”、“=”或“<”)7 硫酸铜溶液呈酸性
用拇指堵住试管，收集一会儿气体之后，将燃着的木条伸入试管中。 发出尖锐的爆鸣声 生成的气体是氢气
任务二：探究铁钉与硫酸铜溶液反应过程中的变化情况。
操作①：将硫酸铜溶液倒入盛有铁钉(已打磨)的烧杯中并将传感器放入其中，一段时间后得出变化曲线(如图1)，操作②：将硫酸铜溶液倒入盛有铁钉(已打磨)的密闭容器中并将溶解氧传感器放入其中，一段时间后得出溶解氧浓度变化曲线(如图2)。
(3)根据图1和图2可知，随着铁与硫酸铜溶液反应的进行，溶液的酸性 (填“增强”或“减弱”)，其原因是 。
小组同学用煮沸后迅速冷却的蒸馏水配制成硫酸铜溶液，重复操作①的实验，一段时间后得出变化曲线(如图3)。
(4)用煮沸后迅速冷却的蒸馏水来配制硫酸铜溶液的目的是 。
【反思总结】
(5)用铁与硫酸铜溶液反应来验证质量守恒定律时，反应 (填“是”或“否”)需要在密闭容器中进行。
5．某化学兴趣小组将铁钉放在硫酸铜溶液中，得到了紫红色的铜，但把金属钠放到硫酸铜溶液中，实验并非如想象的有紫红色铜析出，而是生成一种蓝色沉淀，并放出气体，同学们非常好奇，于是进行实验探究。
【提出问题】金属钠放到硫酸铜溶液中到底发生了怎样的化学反应？
【猜想与假设】
猜想一：只发生了钠与硫酸铜反应；
猜想二：只发生了钠与水反应；
猜想三：发生了钠与水反应后，生成的物质再与硫酸铜反应。
【查阅资料】钠是非常活泼的金属，能与水发生剧烈反应，并放出气体，生成的溶液显碱性。
【设计并进行实验】
(1)实验一：把一小块擦干净的金属钠放到装有少量蒸馏水的试管中，点燃生成的气体，听到“噗”的一声后燃烧起来，说明有 （填气体的化学式）生成。
实验二：在剩余的溶液中滴加硫酸铜溶液，发现有蓝色沉淀。
【实验总结】
(2)实验一中发生的化学反应属于四大基本反应类型中的 反应；实验二中发生反应的化学方程式是 ；由此可知，猜想 是正确的。
【实验拓展】
(3)该兴趣小组又将一小块擦干净的金属钠放入盛有FeCl3溶液的烧杯中，观察到与钠在硫酸铜溶液中类似的实验现象（生成一种红褐色沉淀，并放出气体），请尝试猜测红褐色沉淀可能是什么物质，并写出其对应的化学式 。
【反思交流】
(4)在金属活动性顺序中，活动性较强的金属 （填“一定”或“不一定”）能将位于其后面的金属从它的盐溶液中置换出来。
【镁条在空气中燃烧】
6．某兴趣小组为验证质量守恒定律，在老师指导下做了镁条在空气中燃烧的实验。
【进行实验】
(1)取一段用砂纸打磨好的镁条，用坩埚钳夹持，用酒精灯外焰加热。观察到镁条在空气中剧烈燃烧，发出 ，放出大量的热，生成 色固体。
【提出质疑】
(2)小明发现燃烧产物的质量大于反应物镁条的质量，认为这个反应不遵循质量守恒定律。你 （填“同意”或“不同意”）小明的观点。
【实验探究】兴趣小组按如图所示装置进行实验，验证了质量守恒定律，却意外发现产物中还有少量黄色固体。
【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】
①点燃条件下镁能与氮气反应生成黄色的氮化镁（）固体；
②氮化镁可与水剧烈反应产生氨气，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
【作出猜想】黄色固体是氮化镁。
【实验探究】
(3)请设计实验，验证猜想。
实验操作 实验现象 实验结论
取足量的黄色固体加入试管，然后滴入少量的 ，并将 放在试管口 ， 。 猜想正确
【拓展延伸】
(4)如果用上图装置（气密性良好）和药品（足量）测定空气中氧气含量 填“大于”、“小于”或“等于”）。
【反思交流】
(5)①请写出镁条与氮气反应的化学方程式 。
②空气中氮气的含量远大于氧气的含量，而镁条在空气中燃烧生成的氧化镁却远多于氮化镁，这是为什么呢？请结合物质性质给出合理的解释： 。
7．化学兴趣小组为验证质量守恒定律，做了镁条在空气中燃烧的实验如图1。
(1)请写出镁条燃烧的符号表达式 。
(2)镁条完全燃烧后，称量发现陶土网上的燃烧产物的质量反而比反应前镁条的质量小，出现这样实验结果的原因可能是：________（多选，填字母）。
A．燃烧增加了氧元素的质量
B．部分燃烧产物散逸到空气中
C．部分产物粘在坩埚钳上
D．部分镁条与除氧气外的另外物质反应生成其他固体
【实验反思】
(3)探究化学反应前后物质的总质量关系时，有气体参加或生成一般需要在 容器中进行。
【改进实验】小红按如图2装置改进实验，验证了质量守恒定律，还发现产物中有少量黄色固体。
【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】①氧化镁为白色固体；②镁条能在氮气中燃烧生成黄色的氮化镁（Mg3N2）固体；③氮化镁可与水反应生成氨气，氨气能使酚酞溶液变红。
【做出猜想】猜想1：氧化镁；猜想2：氮化镁（Mg3N2）；猜想3：氯化镁（MgCl2）
(4)上述猜想中，你认为缺乏科学依据的是猜想 。
【碳酸钠和稀盐酸】
8．某校化学小组以“探究反应前后物质的质量关系”为主题进行项目式学习。通过化学实验证明“质量守恒定律”，确定以“稀盐酸和碳酸钠反应”为研究对象进行探究，所有装置如图所示，请回答下列问题：（说明：稀盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、二氧化碳和水）
(1)根据实验目的，同学们应该测量的数据是 （填“只有反应前”或“只有反应后”或“反应前、后”）整个反应装置的质量。
(2)实验步骤如下：
①调节托盘天平平衡。先把游码调整到0刻度，发现指针向左偏转，需再把右边螺母向 （填“左”或“右”）旋转，直至托盘天平平衡。
②按如下图方式放好仪器，将碳酸钠粉末放入烧杯中，稀盐酸放入小试管中，调节天平平衡。
③将稀盐酸倒入烧杯里，观察到的现象是有气泡产生，固体不断减少，天平不平衡，发生反应的化学方程式是 。
④当反应结束时，发现天平不平衡，天平的指针向 （填“左”或“右”或“不”）偏，产生此现象的原因是 。
(3)反应结束后，天平不平衡。化学小组的同学得出实验结论：“稀盐酸和碳酸钠反应”不遵循质量守恒定律。化学小组的同学们得出的结论 （填“正确”或“不正确”）。
9．为了验证质量守恒定律，化学兴趣小组设计了如图所示的实验，反应前天平平衡。然后将试管中的稀盐酸倒入盛有碳酸钠粉末的烧杯中，使其充分反应后，再称量。
(1)碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，写出反应的化学方程式 。
(2)反应后天平指针向 偏转。
(3)若用此实验验证质量守恒定律，装置应该如何改进： 。
【变装置】
10．某兴趣小组为验证质量守恒定律，在老师指导下做了镁条在空气中燃烧的实验。
(1)取一段用砂纸打磨好的镁条，用坩埚钳夹持，用酒精灯外焰加热。观察到镁条在空气中剧烈燃烧，发出耀眼白光，产生大量白烟，写出该反应的化学方程式 。
【提出质疑】
(2)小明发现燃烧产物的质量大于反应物镁条的质量，认为这个反应不遵循质量守恒定律。你 （填“同意”或“不同意”）小明的观点。
【实验探究】兴趣小组按如图所示装置进行实验，验证了质量守恒定律，却意外发现产物中还有少量黄色固体。
【提出问题】黄色固体是什么呢
【查阅资料】①镁能与氮气反应生成黄色的氮化镁固体；
②氮化镁可与水剧烈反应产生氨气，氨气能使湿润
的红色石蕊试纸变蓝。
【作出猜想】黄色固体是氮化镁。
【实验探究】
(3)请设计实验，验证猜想。
实验操作 实验现象 实验结论
取足量的黄色固体加入试管，然后滴入少量的 ，并将 放在试管口 产生气泡， 。 猜想正确
【反思交流】
(4)请写出镁条与氮气反应的化学方程式： 。
(5)小组同学通过交流反思得到启示：验证质量守恒定律时，有气体参与或生成的反应需要在 装置中进行。
【综合应用】
11．某化学课外小组同学用如图所示实验探究质量守恒定律。
(1)甲同学用A装置研究质量守恒定律时，碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，该反应的化学方程式为 ，反应一段时间后发现天平的指针偏右。造成天平的指针向右偏转的原因是 。
(2)乙同学用B实验说明了质量守恒定律，B实验能在敞口容器中进行的原因是 。
(3)丙同学用图C中镁条在空气中燃烧的实验来探究质量守恒定律时，发现一定质量的镁完全燃烧后留下的固体质量比反应前镁条的质量轻，联系实验现象，可能的原因是 。如果在燃着的镁条上方罩上一个罩子，使生成物全部收集起来称量，出现的结果是生成物的质量比镁条的质量 (填“大”、“小”或“相等”)。
12．化学兴趣小组同学依据教材实验对质量守恒定律进行了如下实验探究。
(1)实验一中加热铜粉时的现象是 ；充分反应并冷却后，天平仍保持平衡，从微观角度解释其原因 ；若该实验中使用的铜粉量不足，对实验结果 （填“有”或“无”）影响。
(2)实验二开始一段时间后，可观察到 ，最终天平指针 （填“向左”“向右”或“不”）偏转。
(3)实验三开始前称量打磨干净的长镁条与陶土网的质量总和为，点燃后用陶土网收集产物并称量，质量为。
①镁条在空气中燃烧时发生反应的文字表达式为 ；
②理论上与的差值表示 （填化学式）的质量；
③实际上最终称量的质量，产生这一结果的可能原因是 。
(4)实验四的试剂混合前后质量关系为，小明同学认为该实验可验证质量守恒定律，小红同学认为不能，原因是 。
(5)对比实验一和实验三的结果可知，对于有气体参与的反应，在用其验证质量守恒定律时，对反应装置的要求是 。对比实验二和实验四的结果可知，质量守恒定律的适用范围是 。
13．学习完质量守恒定律后，虹桥化学实验小组想通过实验验证“参加化学反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和”，进行了如下科学探究活动，请回答下列问题及填写相关空白。
【验证结论】参加化学反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和
【实验探究】小虹、小桥、小棒设计的实验装置和选用的药品分别如图A、B、C所示。
(1)小虹同学将药品装入底部铺有细沙的锥形瓶，塞好连接有玻璃管和气球的橡胶塞，放在托盘天平上称量，使天平平衡，然后取下锥形瓶，将橡胶塞上的玻璃管放到酒精灯火焰上灼烧至红热后，迅速 ，并将红磷引燃。随后锥形瓶内的实验现象是：暗红色固体燃烧， ，产生大量白烟，生成白色固体。待锥形瓶冷却后，再重新放到托盘天平上称量，发现天平平衡。小虹认为实验中 的质量总和等于反应后生成的五氧化二磷的质量。此实验中细沙的作用是 。
(2)小桥同学实验中的化学方程式为 ；如B图所示，小桥同学把盛有盐酸的小试管小心地放入装有碳酸钠粉末的小烧杯中，将小烧杯放在托盘天平上用砝码平衡，称量质量为15g，充分反应后再把小烧杯放回托盘天平上称量，其质量为 （填“大于”、“小于”、“等于”）15g。
(3)小棒将铁钉浸入硫酸铜溶液中，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锥形瓶再次放在托盘天平上称量，天平平衡，烧杯内发生化学反应的现象为：银白色固体表面有紫红色固体生成，溶液由 。
【反思与评价】
(4)由上述实验得到启示，探究有气体参加或有气体生成的反应验证质量守恒定律时，在装置设计方面应做到 。
【实验改进】
14．某化学兴趣小组同学们学习了“空气中氧气含量的测定”实验后，对实验进行了改进和拓展探究：
【实验回顾】图1是测定空气中氧气含量的常规装置，请回答有关问题：
(1)红磷燃烧的化学方程式为 。
(2)该实验的原理：红磷燃烧消耗了空气中的氧气，瓶内的气压 (填“增大”或“减小”)，烧杯中的水倒吸进入瓶内，进入瓶内水的体积就是被消耗的氧气的体积。
(3) (填“能”或“不能”)用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，因为 。
【实验改进】为了更好地测量实验数据，兴趣小组的同学用图2改进的装置进行实验。
(4)小明在实验过程中观察到固体的实验现象是 ；小气球在实验过程中的变化是 (填“膨胀”“变瘪”或“先膨胀后变瘪”)。
(5)反应前测得具支试管中空气的体积为44mL，注射器中空气体积为36mL。实验结束后停止加热，待试管冷却至室温，将气球内的气体全部挤入注射器内，待注射器活塞稳定后，注射器内剩下气体的体积为24mL。本实验计算测得空气中氧气的体积分数为 。
(6)图2实验结果与实际空气中氧气的含量相比偏小，可能的原因是 。(写一个即可)
15．某学习小组同学按课本实验(如图所示)验证质量守恒定律。
【实验现象及数据分析】
①实验一加热铜粉，观察到红色粉末变为黑色，气球最终变瘪；反应前装置质量m1=反应后装置质量m2。
②实验二中锥形瓶内观察到铁丝表面生成红色固体，溶液变为浅绿色；反应前装置质量m1=反应后装置质量m2。
③实验三观察到产生大量气泡，实验四镁条燃烧产生大量白烟。这两个实验都测得反应前装置质量ml与反应后装置质量m2不相等。
【实验反思】
(1)上述实验中能直接用于验证质量守恒定律的是实验 。
(2)实验一中橡胶塞和小气球的作用为 和调节锥形瓶中气压。
(3)根据以上实验，结合所学内容，小组成员总结出验证质量守恒定律时需要满足以下条件：①质量守恒定律只适用于化学变化；②有气体参与或生成的反应必须在 中进行。
【实验意外现象分析】
(4)学习小组同学用不同质量的镁条做实验四，发现反应前装置质量ml与反应后装置质量m2不相等的异常现象：镁条质量较大的实验，其原因是 ；镁条质量较小的实验，其原因是 。
【实验改进】
(5)为使实验三能验证质量守恒定律，小组同学对该实验进行如下改进：
【装置改进】①将实验三天平左盘装置换成如图密闭装置(溶液吸收反应产生的二氧化碳气体)，可用于验证质量守恒定律。
【试剂改进】②在不改变装置的情况下，选择 的化学反应进行实验。
16．下面是探究“质量守恒定律”的教学片段，请你参与探究并回答问题。
提出问题：学反应前后各物质的质量总和是否相等？
[查阅资料]氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳气体；稀盐酸与碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳；硫酸铜和氢氧化钠反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠。
猜想与假设：猜想1，不相等；猜想2，相等。
(1)实验探究：甲、乙两组同学分别设计了以下实验，比较反应前后物质的质量。
甲组 乙组
实验方案(反应后略)
实验现象 有气泡产生，天平指针向右偏转 有蓝色沉淀生成天平指针没有偏转
结论 猜想1正确反应的化学方程式： 猜想2正确反应的化学方程式：
(2)反思评价：
究竟哪种猜想正确？通过讨论，同学们发现甲组实验过程中有气体溢出，导致指针向右偏转。同学们从该实验得到启示：在探究化学反应前后各物质的质量总和是否相等时，凡有气体生成或参加的反应，一定要在 中进行。
(3)改进装置：
同学们经过讨论，对甲组实验中天平左盘上的反应装置提出如图所示的三种改进方案，你认为最佳方案是 (填序号)。另外两种装置中任选一种指出不足： 。
(4)得出结论：
同学们利用改进后的装置再次进行探究，均得出猜想二正确。进一步分析发现，反应体系中各仪器和未参加反应的物质的质量在反应前后均保持不变，最终得出结论： 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。
(5)解释应用：解释：化学反应前后，原子的种类、数目、质量均不变，所以反应前后各物质的总质量守恒。应用：某物质在空气中燃烧，生成水和二氧化碳，则该固体物质中一定含有 (填元素符号，下同)元素，可能含有 元素。
【情境应用】
17．经过一段时间的化学学习，某校兴趣小组基于真实情景进行研究性学习，开启了项目式化学之旅。
任务一：调查空气污染原因及寻求防治污染的方法。
(1)引起空气污染的原因很多，经走访与调查发现当地的PM2.5问题尤为显著，请写出一条能改善此问题的措施： 。
任务二：野外饮用水的获取
场景1：位于深山峡谷之中，只有浑浊的江水可用。
场景2：位于孤悬海岛之上，只有海水可用。
(2)在两种场景中，将这里水转换成饮用水主要方法是否相同 （填“相同”、“不相同”），原因是 。
任务三：验证质量守恒定律。
(3)实验一：称量装置和药品的总质量为m1，保持装置密闭。使红磷燃烧、待装置冷却后。再次称量装置和药品的总质量为m2，m1与m2的大小关系是：m1 m2；红磷燃烧的化学方程式是 。
(4)为克服实验二中气球受浮力的影响，在实验三中利用硬塑料瓶改进实验装置，用电子天平称量装置和药品的总质量，接下来的实验操作是 ，待反应结束后，再次称量装置和药品的总质量，电子天平示数不变。
任务四：再探质量守恒定律。
(5)将两份m1g的镁条和足量氧气分别置于密闭装置和开放装置中充分反应，实验过程中固体的质量（m）随加热时间（t）变化如图所示。下列有关分析正确的是______。
A．0B．m1与m2质量之差等于反应被消耗的氧气质量
C．m1与m3质量之差等于散逸走的氧化镁的质量
D．m3E．若将镁条换成红磷，则不能得到如图所示的变化趋势
18．化学是一门以实验为基础的自然科学。请回答下列问题：
Ⅰ.实验帮助我们研究微粒的性质
(1)如图是水和空气压缩的实验，实验中容易被压缩的是注射器 （填“A”或“B”）。此实验说明微粒间有间隔 。
Ⅱ.实验帮助我们研究物质燃烧条件
如图，薄铜片上白磷燃烧，红磷和水中白磷不燃烧。
(2)此现象说明可燃物燃烧的条件之一是 ；
(3)烧杯中热水的作用是加热铜片 。
Ⅲ.实验帮助我们研究质量守恒定律
某同学设计如下图所示实验装置验证质量守恒定律。
(4)上述装置能用于验证质量守恒定律的是 （填“甲”“乙”或“丙”）；
(5)请你选择一个实验方案，说明其不能验证质量守恒定律的理由： 。
Ⅳ.质量守恒定律的应用
某化学兴趣小组同学做镁条在空气中燃烧的实验时，发现镁条燃烧除生成白色固体（MgO）外，还有少量淡黄色固体生成。为探究淡黄色固体的成分，该兴趣小组在老师的指导下进行如下探究。
实验步骤 实验现象 实验结论
将淡黄色固体投入盛有足量水的烧杯中 产生白色沉淀，并有刺激性的氨味气体产生 上述反应产生的白色沉淀为Mg(OH)2，生成的气体为NH3
【查阅资料】
反应过程中没有任何元素化合价改变。
(6)该淡黄色固体中一定含有镁元素和 元素，从元素守恒角度写出判断依据：因为化学反应前后 不变，反应后生成物中有Mg、N、H、O四种元素。
(7)若该淡黄色物质仅由两种元素组成，其化学式为： ；
(8)空气中氮气和氧气的体积比约为 ，但镁条在空气中燃烧只生成少量淡黄色固体，由此得出的一个结论是： 。
答案和解析
一、质量守恒定律的验证
实验名称 红磷在锥形瓶中燃烧 铁钉放入硫酸铜溶液中
实验装置
反应原理 4P＋5O22P2O5 Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
实验现象 白磷燃烧，产生大量白烟 ，放出大量的热，气球鼓起，冷却后气球变瘪，最终天平平衡 铁钉表面有红色固体析出，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色 ，实验结束后天平平衡。
实验解释 （1）实验时气球先鼓起后变瘪的原因：①由于红磷燃烧放出大量的热，使锥形瓶内气体温度升高，锥形瓶内压强增大，导致气球膨胀；②红磷燃烧消耗锥形瓶内的氧气，瓶内气体减少，冷却后瓶内压强减小，所以气球变瘪。（2）锥形瓶底部铺一层细沙的目的：防止红磷燃烧时锥形瓶底部受热不均匀而炸裂。（3）气球的作用：①调节锥形瓶内的压强，起缓冲作用；②密封作用，防止实验时锥形瓶内外的物质发生交换。（4）在称量反应后的物质质量时，必须等锥形瓶（或烧杯）冷却至室温后再称量，以免称量前后因温度不同对实验结果产生影响。 实验前，铁钉要进行除锈处理
实验结论 （1）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的各物质的质量总和。（2）物质在发生化学反应前后，各物质的质量总和相等，是因为在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有改变，所以各物质的质量总和相等。
实验装置改进 用如图所示装置验证质量守恒定律的优点是 装置简单，操作方便，现象明显
实验名称 碳酸钠粉末和稀盐酸反应 镁条在空气中燃烧
实验装置
反应原理 Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑ 2Mg＋O22MgO
实验现象 烧杯中有大量气泡产生，实验结束后天平指针向右偏转。 镁条燃烧，发出耀眼的白光，产生少量白烟，生成白色固体，反应前后用天平称量时，指针有可能向左或向右偏转，也可能不偏转。
实验解释 在敞口烧杯中进行，反应生成的气体逸散到空气中，烧杯中物质的质量减少，故实验结束后天平指针向右偏转 在空气中进行，由于参与反应的氧气和生成的白烟的质量无法称量，故反应前后用天平称量时，指针有可能向左或向右偏转，也可能不偏转。
实验结论 （1）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的各物质的质量总和。（2）物质在发生化学反应前后，各物质的质量总和相等，是因为在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有改变，所以各物质的质量总和相等。
实验装置改进
一、实验要求：必须发生化学反应且有明显现象。
实例解释：
（1）铁生锈后固体质量增加，该反应遵守质量守恒定律吗 请解释原因。
答：遵守。铁生锈是铁和空气中的氧气、水等发生化学反应的过程，参加反应的铁、氧气和水等物质的质量之和与反应后生成铁锈的质量相等，故铁生锈后固体质量会增加。
（2）如图所示，药品混合后天平的指针不偏转，甲同学认为实验已达到目的，而乙同学认为该实验并不能验证质量守恒定律，其理由是什么
答：硝酸钠溶液和氯化钡溶液混合不发生化学反应，质量守恒定律只适用于化学反应。
二、实验装置：如有气体参加或生成，则必须在密闭容器中进行。
【红磷在锥形瓶中燃烧】
1．二百多年前，拉瓦锡用定量实验研究了氧化汞的分解和合成反应中各物质质量之间的变化关系，发现反应前后各物质的质量总和没有改变。现阶段，同学们设计了如下实验方案，验证质量守恒定律。请根据提示，补全实验内容：
【实验方案】
实验方法：如图所示，称量反应前装有红磷的锥形瓶和玻璃管的总质量为，取下锥形瓶，将玻璃管下端在酒精灯火焰上灼烧至红热，迅速用橡胶塞将锥形瓶塞紧，引燃红磷。待锥形瓶冷却后，重新放到托盘上称量，称得总质量为。
(1)实验现象：红磷燃烧，产生大量 ，放热，气球 冷却后称量时总质量。
(2)实验原理： (用化学方程式表示)。
(3)实验结论： 。
【问题与交流】
(4)得出实验结论的微观原因是化学反应前后 。
【答案】(1) 白烟 先膨胀后变瘪
(2)
(3)化学反应前后各物质质量总和相等
(4)原子的种类、数目、质量不变
【详解】（1）红磷燃烧，产生大量白烟，放出热量；
红磷燃烧放出热量，装置内气体受热膨胀使压强增大，故气球膨胀，由于红磷燃烧消耗氧气，反应结束后冷却至室温，装置内压强低于初始压强，故气球变瘪，因此气球先膨胀后变瘪；
（2）红磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷，化学方程式为；
（3）冷却后称量时总质量，说明化学反应前后各物质质量总和相等；
（4）得出实验结论的微观原因是：化学反应前后原子的种类、数目、质量不变。
2．在用红磷探究质量守恒定律的实验中，同学将橡皮塞上的细玻璃管下端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，并引燃红磷，实验过程如图所示。请回答下列问题：
(1)红磷燃烧的现象是 ，反应化学方程式是 。
(2)A中瓶底铺细沙的作用是 ，气球的作用是 。
(3)红磷刚引燃，立即将锥形瓶放到天平上称量，天平不平衡，结论是：质量不守恒。待锥形瓶冷却后，重新放到托盘天平上称量，天平保持平衡，结论是：质量守恒。你认为结论正确的是 （填“前一种”或“后一种”）。而导致另一种结论错误的原因是： 。
(4)C图中气球比A中气球更瘪的原因是 。
【答案】(1) 产生白烟，放热
(2) 防止锥形瓶受热不均而炸裂 调节气压，防止瓶塞被冲开
(3) 后一种 白磷燃烧放热，气球膨胀产生向上的浮力，至天平不平衡
(4)白磷燃烧消耗了锥形瓶中的氧气，导致锥形瓶中的气体压强减小，在外界大气压作用下，气球更瘪了
【详解】（1）红磷燃烧产生大量白烟并放出热量；
红磷燃烧过程中是红磷与空气中的氧气反应生成了五氧化二磷，方程式为：；
（2）红磷燃烧放出大量的热，为防止锥形瓶受热不均而炸裂，锥形瓶底部要铺细沙；
红磷燃烧放出大量的热，瓶中气体受热膨胀，为防止瓶塞被冲开，将玻璃棒改为玻璃导管，并系上气球；
（3）一切化学反应均遵守质量守恒定律。后一种猜想正确。开始得出质量不守恒的原因是白磷燃烧放热，气球膨胀产生向上的浮力，从而导致称量的质量偏小；
（4）A是开始时气球的状态，C是反应后气球的状态，气球变瘪了，原因是白磷燃烧消耗了锥形瓶中的氧气，导致锥形瓶中的气体压强减小，在外界大气压作用下，气球更瘪了。
【铁钉放入硫酸铜溶液中】
3．西汉时《淮南万毕术》记载：“曾青得铁则化为铜”。学习小组进行系列探究：
【实验一】模拟实验。将打磨光亮的铁钉放入硫酸铜溶液中，实验观察到：铁钉表面有红色固体析出，溶液变为浅绿色，同时出现小气泡。
(1)铁钉表面有红色固体析出的原因是 （用化学方程式表示）。
(2)铁钉需要打磨的理由是 。
(3)学习小组对“出现小气泡”这一异常现象进行研究，经查阅资料可知，硫酸铜溶液呈酸性，铁与酸性溶液反应会产生氢气。请你设计实验检验硫酸铜溶液是否呈酸性： 。（写出操作、现象及结论）
【实验二】为探究硫酸铜溶液酸性强弱的影响因素，小组同学利用打磨光亮的铁钉与不同的硫酸铜溶液进行以下实验。并记录了现象。
实验 不同的硫酸铜溶液 浅绿色 有无红色固体 有无气泡
① 2%硫酸铜冷溶液 较慢 有 无
② 2%硫酸铜热溶液 较快 有 无
③ 4%硫酸铜冷溶液 较慢 有 无
④ 4%硫酸铜热溶液 较快 有 有
(4)由实验推知：硫酸铜溶液酸性强弱与 和 有关。
【实验三】为探究铁与硫酸铜溶液反应过程中酸性强弱变化及其原因，将打磨好的铁钉放入30mL4%硫酸铜溶液中，插入pH传感器检测溶液pH变化（如图1），置于密闭容器后，同时插入氧气传感器检测容器内氧气的含量变化（如图2）。
(5)由图1可知，铁与硫酸铜溶液反应过程中，溶液的酸性 （填“增强”或“减弱”）；由图2分析，氧气含量变化的原因可能是 。
(6)有同学配制了30mL4%热的硫酸铜溶液，放入光亮的铁钉，用pH传感器测密闭容器中溶液pH变化（如图3）。分析图3，说明 。
【反思与结论】
(7)通过上述探究实验得出：利用铁钉和硫酸铜溶液验证质量守恒定律时装置需要 。
【答案】(1)
(2)除去表面的氧化物
(3)
取适量硫酸铜溶液于试管中，滴加适量紫色石蕊试剂，若石蕊变红说明硫酸铜溶液呈酸性（用玻璃棒蘸取硫酸铜溶液，滴在置于玻璃板上的pH试纸上，待显色后与标准比色卡进行比较，读出数值，若pH<7说明硫酸铜溶液呈酸性）
(4) 温度 浓度（顺序不影响即可）
(5) 增强 铁（或者生成的硫酸亚铁溶液）会与氧气发生反
(6)热的硫酸铜溶液呈酸性，铁与之反应后会释放出氢气，使酸性减弱
(7)密闭
【详解】（1）铁钉表面有红色固体析出的原因是铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，反应的化学方程式是Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；
（2）铁钉需要打磨的理由是除去表面的氧化物，以防止氧化膜影响实验的进行；
（3）石蕊试液遇酸性物质变红色，若溶液显酸性，溶液的pH小于7，设计实验检验硫酸铜溶液是否呈酸性可使用石蕊试液或pH试纸测定溶液的pH，实验方案：取适量硫酸铜溶液于试管中，滴加适量紫色石蕊试剂，若石蕊变红说明硫酸铜溶液呈酸性（或用玻璃棒蘸取硫酸铜溶液，滴在置于玻璃板上的pH试纸上，待显色后与标准比色卡进行比较，读出数值，若pH＜7说明硫酸铜溶液呈酸性）。
（4）实验②④中，除了硫酸铜溶液的浓度不同，温度相同，推知硫酸铜溶液酸性强弱与溶液的浓度有关；实验③④中，除了温度不同，硫酸铜溶液浓度相同，推知酸铜溶液酸性强弱与温度有关；由实验推知：硫酸铜溶液酸性强弱与温度和浓度有关；
（5）由图1可知，铁与硫酸铜溶液反应过程中，溶液的pH减小，酸性增强：由图2分析可知，随着反应的进行，氧气的含量不断降低，氧气含量变化的原因可能是铁或者生成的硫酸亚铁溶液会与氧气发生反应。
（6）有同学配制了30mL4%热的硫酸铜溶液，放入光亮的铁钉，用pH传感器测密闭容器中溶液pH变化（如图3），根据图示可知。随着反应的进行，溶液pH增大，酸性减弱，氢离子被消耗，说明热的硫酸铜溶液呈酸性，铁与之反应后会释放出氢气，使酸性减弱；
（7）根据以上分析可知，铁钉放入硫酸铜溶液会产生气泡，为防止气体逸出，影响实验结果，利用铁钉和硫酸铜溶液验证质量守恒定律时装置需要密闭。
4．我国是全球最早使用“湿法炼铜”技术的国家，在化学史上具有重要地位。浸铜是指将铁放入硫酸铜溶液中使之发生反应的生产过程。
(1)写出浸铜过程发生反应的化学方程式 ，该反应的基本类型是 反应。
某小组模拟浸铜实验，将硫酸铜溶液倒入盛有铁钉(已打磨)的试管中，观察到有红色固体析出及溶液变成浅绿色外，还有气泡产生。
【查阅资料】亚铁离子易被氧气氧化产生氢离子。
任务一：探究硫酸铜溶液的酸碱性。
【提出问题】为什么会产生气泡？生成的气体是什么呢？
【作出假设】
(2)硫酸铜溶液呈酸性，铁与酸性溶液反应产生氢气。
实验操作 实验现象 实验结论
用蘸取硫酸铜溶液滴在试纸上，再与标准比色卡比较读数。 (填“>”、“=”或“<”)7 硫酸铜溶液呈酸性
用拇指堵住试管，收集一会儿气体之后，将燃着的木条伸入试管中。 发出尖锐的爆鸣声 生成的气体是氢气
任务二：探究铁钉与硫酸铜溶液反应过程中的变化情况。
操作①：将硫酸铜溶液倒入盛有铁钉(已打磨)的烧杯中并将传感器放入其中，一段时间后得出变化曲线(如图1)，操作②：将硫酸铜溶液倒入盛有铁钉(已打磨)的密闭容器中并将溶解氧传感器放入其中，一段时间后得出溶解氧浓度变化曲线(如图2)。
(3)根据图1和图2可知，随着铁与硫酸铜溶液反应的进行，溶液的酸性 (填“增强”或“减弱”)，其原因是 。
小组同学用煮沸后迅速冷却的蒸馏水配制成硫酸铜溶液，重复操作①的实验，一段时间后得出变化曲线(如图3)。
(4)用煮沸后迅速冷却的蒸馏水来配制硫酸铜溶液的目的是 。
【反思总结】
(5)用铁与硫酸铜溶液反应来验证质量守恒定律时，反应 (填“是”或“否”)需要在密闭容器中进行。
【答案】(1) 置换
(2)<
(3) 增强 反应生成的亚铁离子被氧气氧化产生氢离子，氢离子浓度增加，酸性增强
(4)去除水中溶解的氧气
(5)是
【详解】（1）浸铜是指将铁放入硫酸铜溶液，铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，化学方程式为：，该反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，属于置换反应；
（2）根据实验结论硫酸铜溶液呈酸性，则用蘸取硫酸铜溶液滴在 pH 试纸上，再与标准比色卡比较读数，pH＜7；
（3）根据图1，随着铁与硫酸铜溶液反应的进行，溶液的pH逐渐减小，则溶液的酸性增强，根据图2，氧气的含量逐渐减小，故溶液的酸性增强的原因是反应生成的亚铁离子被氧气氧化产生氢离子，氢离子浓度增加，酸性增强；
（4）气体的溶解度随温度的升高而减小，用煮沸后迅速冷却的蒸馏水来配制硫酸铜溶液的目的是去除水中溶解的氧气；
（5）用铁与硫酸铜溶液反应来验证质量守恒定律时，会与空气中的氧气发生反应，所以反应是需要在密闭容器中进行。
5．某化学兴趣小组将铁钉放在硫酸铜溶液中，得到了紫红色的铜，但把金属钠放到硫酸铜溶液中，实验并非如想象的有紫红色铜析出，而是生成一种蓝色沉淀，并放出气体，同学们非常好奇，于是进行实验探究。
【提出问题】金属钠放到硫酸铜溶液中到底发生了怎样的化学反应？
【猜想与假设】
猜想一：只发生了钠与硫酸铜反应；
猜想二：只发生了钠与水反应；
猜想三：发生了钠与水反应后，生成的物质再与硫酸铜反应。
【查阅资料】钠是非常活泼的金属，能与水发生剧烈反应，并放出气体，生成的溶液显碱性。
【设计并进行实验】
(1)实验一：把一小块擦干净的金属钠放到装有少量蒸馏水的试管中，点燃生成的气体，听到“噗”的一声后燃烧起来，说明有 （填气体的化学式）生成。
实验二：在剩余的溶液中滴加硫酸铜溶液，发现有蓝色沉淀。
【实验总结】
(2)实验一中发生的化学反应属于四大基本反应类型中的 反应；实验二中发生反应的化学方程式是 ；由此可知，猜想 是正确的。
【实验拓展】
(3)该兴趣小组又将一小块擦干净的金属钠放入盛有FeCl3溶液的烧杯中，观察到与钠在硫酸铜溶液中类似的实验现象（生成一种红褐色沉淀，并放出气体），请尝试猜测红褐色沉淀可能是什么物质，并写出其对应的化学式 。
【反思交流】
(4)在金属活动性顺序中，活动性较强的金属 （填“一定”或“不一定”）能将位于其后面的金属从它的盐溶液中置换出来。
【答案】(1)H2
(2) 置换 CuSO4+2NaOH=Cu（OH）2↓+Na2SO4 三
(3)Fe（OH）3
(4)不一定
【详解】（1）根据质量守恒定律可知，反应物中的元素有Na、H、O，则生成物中肯定含有有Na、H、O三种元素，而生成物中的气体能燃烧，则说明该气体为H2；
（2）反应物为水和钠，根据反应前后元素的种类不变可知，生成的碱应该为氢氧化钠，即钠和水反应生成氢氧化钠和氢气，该反应为一种单质和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；实验二中发生的反应是氢氧化钠和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，反应的化学方程式为CuSO4+2NaOH=Cu（OH）2↓+Na2SO4，由此可知，猜想三是正确的；
（3）金属钠放入盛有FeCl3溶液的烧杯中，钠先于水反应生成氢氧化钠和氢气，氢氧化钠再与FeCl3溶液反应生成氢氧化铁沉淀和氯化钠，则红褐色沉淀是Fe（OH）3；
（4）综上所述，在金属活动性顺序中，活动性较强的金属不一定能将位于其后面的金属从它的盐溶液中置换出来。
【镁条在空气中燃烧】
6．某兴趣小组为验证质量守恒定律，在老师指导下做了镁条在空气中燃烧的实验。
【进行实验】
(1)取一段用砂纸打磨好的镁条，用坩埚钳夹持，用酒精灯外焰加热。观察到镁条在空气中剧烈燃烧，发出 ，放出大量的热，生成 色固体。
【提出质疑】
(2)小明发现燃烧产物的质量大于反应物镁条的质量，认为这个反应不遵循质量守恒定律。你 （填“同意”或“不同意”）小明的观点。
【实验探究】兴趣小组按如图所示装置进行实验，验证了质量守恒定律，却意外发现产物中还有少量黄色固体。
【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】
①点燃条件下镁能与氮气反应生成黄色的氮化镁（）固体；
②氮化镁可与水剧烈反应产生氨气，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
【作出猜想】黄色固体是氮化镁。
【实验探究】
(3)请设计实验，验证猜想。
实验操作 实验现象 实验结论
取足量的黄色固体加入试管，然后滴入少量的 ，并将 放在试管口 ， 。 猜想正确
【拓展延伸】
(4)如果用上图装置（气密性良好）和药品（足量）测定空气中氧气含量 填“大于”、“小于”或“等于”）。
【反思交流】
(5)①请写出镁条与氮气反应的化学方程式 。
②空气中氮气的含量远大于氧气的含量，而镁条在空气中燃烧生成的氧化镁却远多于氮化镁，这是为什么呢？请结合物质性质给出合理的解释： 。
【答案】(1) 耀眼的白光 白
(2)不同意
(3) 蒸馏水 湿润的红色石蕊试纸 产生大量的气泡 产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝
(4)大于
(5) 氧气的化学性质比氮气更活泼，镁条更容易与氧气发生反应
【详解】（1）镁条在空气中剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放出大量的热，生成白色固体；
（2）我不同意小明的观点，因为所有的化学变化都遵循质量守恒定律，该反应前后质量不相等的原因是空气中的氧气参加了反应；
（3）取足量的黄色固体加入试管，滴入少量蒸馏水，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，观察到产生大量的气泡，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明燃烧的产物中的黄色固体是氮化镁，即猜想正确。
（4）如果用上图装置（气密性良好）和药品（足量）测定空气中氧气含量，该实验所测得的氧气体积分数大于，是因为氮气约占空气总体积的，镁在点燃条件下与氮气也会发生反应，故填：大于；
（5）①镁条与氮气在点燃的条件下生成氮化镁，反应的化学方程式为；
②空气中氮气的含量远大于氧气的含量，而镁条在空气中燃烧生成的氧化镁却远多于氮化镁，是因为氧气的化学性质比氮气更活泼，镁条更容易与氧气发生反应。
7．化学兴趣小组为验证质量守恒定律，做了镁条在空气中燃烧的实验如图1。
(1)请写出镁条燃烧的符号表达式 。
(2)镁条完全燃烧后，称量发现陶土网上的燃烧产物的质量反而比反应前镁条的质量小，出现这样实验结果的原因可能是：________（多选，填字母）。
A．燃烧增加了氧元素的质量
B．部分燃烧产物散逸到空气中
C．部分产物粘在坩埚钳上
D．部分镁条与除氧气外的另外物质反应生成其他固体
【实验反思】
(3)探究化学反应前后物质的总质量关系时，有气体参加或生成一般需要在 容器中进行。
【改进实验】小红按如图2装置改进实验，验证了质量守恒定律，还发现产物中有少量黄色固体。
【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】①氧化镁为白色固体；②镁条能在氮气中燃烧生成黄色的氮化镁（Mg3N2）固体；③氮化镁可与水反应生成氨气，氨气能使酚酞溶液变红。
【做出猜想】猜想1：氧化镁；猜想2：氮化镁（Mg3N2）；猜想3：氯化镁（MgCl2）
(4)上述猜想中，你认为缺乏科学依据的是猜想 。
【答案】(1)
(2)BC
(3)密闭
(4)3
【详解】（1）镁在燃烧中燃烧生成氧化镁，反应的符号表达式为：；
（2）A、燃烧后的固体物质增加了氧元素的质量，则质量会偏大，故不符合题意；
B、有部分白烟逸散在空气中导致留下的固体质量偏小，故符合题意；
C、部分产物粘在坩埚钳上，会使留下来的固体质量偏小，故符合题意；
D、部分镁条与除氧气外的另外物质反应生成其他固体，会使留下来的固体质量偏大，故符合题意；
故选BC；
（3）探究化学反应前后物质的总质量关系时，如果反应过程中有气体参加或生成，需要在密闭容器内进行；
（4）根据化学反应前后元素种类不变，空气中没有含氯元素的物质，因此不可能生成含氯元素的物质，因此不可能生成氯化镁，所以猜想3缺乏科学依据；
【碳酸钠和稀盐酸】
8．某校化学小组以“探究反应前后物质的质量关系”为主题进行项目式学习。通过化学实验证明“质量守恒定律”，确定以“稀盐酸和碳酸钠反应”为研究对象进行探究，所有装置如图所示，请回答下列问题：（说明：稀盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、二氧化碳和水）
(1)根据实验目的，同学们应该测量的数据是 （填“只有反应前”或“只有反应后”或“反应前、后”）整个反应装置的质量。
(2)实验步骤如下：
①调节托盘天平平衡。先把游码调整到0刻度，发现指针向左偏转，需再把右边螺母向 （填“左”或“右”）旋转，直至托盘天平平衡。
②按如下图方式放好仪器，将碳酸钠粉末放入烧杯中，稀盐酸放入小试管中，调节天平平衡。
③将稀盐酸倒入烧杯里，观察到的现象是有气泡产生，固体不断减少，天平不平衡，发生反应的化学方程式是 。
④当反应结束时，发现天平不平衡，天平的指针向 （填“左”或“右”或“不”）偏，产生此现象的原因是 。
(3)反应结束后，天平不平衡。化学小组的同学得出实验结论：“稀盐酸和碳酸钠反应”不遵循质量守恒定律。化学小组的同学们得出的结论 （填“正确”或“不正确”）。
【答案】(1)反应前、后
(2) 右 Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ 右 稀盐酸和碳酸钠反应生成的二氧化碳逸出，导致反应后物质的质量减少
(3)不正确
【详解】（1）质量守恒定律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。为了验证质量守恒定律，需要测量反应前、后物质的总质量。
（2）①调节托盘天平平衡。先把游码调整到0刻度，发现指针向左偏转，需再把右边螺母向右旋转，直至托盘天平平衡。
③碳酸钠和稀盐酸中的氯化氢反应生成氯化钠、水和二氧化碳，该反应的化学方程式为Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑。
④当反应结束时，发现天平不平衡，天平的指针向右偏，原因是稀盐酸和碳酸钠反应生成的二氧化碳逸出，导致反应后物质的质量减少。
（3）稀盐酸和碳酸钠反应生成二氧化碳，由于装置不密闭，导致二氧化碳逸出，天平不平衡，但化学反应都遵循质量守恒定律，故化学小组的同学们得出的结论不正确。
9．为了验证质量守恒定律，化学兴趣小组设计了如图所示的实验，反应前天平平衡。然后将试管中的稀盐酸倒入盛有碳酸钠粉末的烧杯中，使其充分反应后，再称量。
(1)碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，写出反应的化学方程式 。
(2)反应后天平指针向 偏转。
(3)若用此实验验证质量守恒定律，装置应该如何改进： 。
【答案】(1)
(2)右
(3)把装置中的烧杯换成密闭容器
【详解】（1）盐酸与碳酸钠反应生成氯化钠、水、二氧化碳，反应的化学方程式为：；
（2）盐酸与碳酸钠反应生成氯化钠、水、二氧化碳，而烧杯是敞开的，所以生成的二氧化碳逸散到空气中使质量减小，故指针向右偏转；
（3）若用此实验验证质量守恒定律，可以把装置中的烧杯换成密闭容器，使生成的气体不逸散到空气中。
【变装置】
10．某兴趣小组为验证质量守恒定律，在老师指导下做了镁条在空气中燃烧的实验。
(1)取一段用砂纸打磨好的镁条，用坩埚钳夹持，用酒精灯外焰加热。观察到镁条在空气中剧烈燃烧，发出耀眼白光，产生大量白烟，写出该反应的化学方程式 。
【提出质疑】
(2)小明发现燃烧产物的质量大于反应物镁条的质量，认为这个反应不遵循质量守恒定律。你 （填“同意”或“不同意”）小明的观点。
【实验探究】兴趣小组按如图所示装置进行实验，验证了质量守恒定律，却意外发现产物中还有少量黄色固体。
【提出问题】黄色固体是什么呢
【查阅资料】①镁能与氮气反应生成黄色的氮化镁固体；
②氮化镁可与水剧烈反应产生氨气，氨气能使湿润
的红色石蕊试纸变蓝。
【作出猜想】黄色固体是氮化镁。
【实验探究】
(3)请设计实验，验证猜想。
实验操作 实验现象 实验结论
取足量的黄色固体加入试管，然后滴入少量的 ，并将 放在试管口 产生气泡， 。 猜想正确
【反思交流】
(4)请写出镁条与氮气反应的化学方程式： 。
(5)小组同学通过交流反思得到启示：验证质量守恒定律时，有气体参与或生成的反应需要在 装置中进行。
【答案】(1)
(2)不同意
(3) 蒸馏水 湿润的红色石蕊试纸 石蕊试纸变蓝
(4)
(5)密闭
【详解】（1）镁条在空气中剧烈燃烧，生成氧化镁，化学方程式：，故填：。
（2） 我不同意小明的观点，因为所有的化学变化都遵循质量守恒定律，该反应前后质量不相等的原因是空气中的氧气参加了反应，故填：不同意。
（3） 取少量燃烧后的产物于试管中，滴入少量蒸馏水，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，观察到产生大量的气泡，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明燃烧的产物中含Mg3N2，即猜想正确，故填：蒸馏水：湿润的红色石蕊试纸：石蕊试纸变蓝。
（4）镁条与氮气在点燃的条件下生成氮化镁，反应的化学方程式为：，故填：。
（5）根据以上实验，我们发现验证质量守恒定律时，有气体参与或生成的反应需要在密闭装置中进行，故填：密闭。
【综合应用】
11．某化学课外小组同学用如图所示实验探究质量守恒定律。
(1)甲同学用A装置研究质量守恒定律时，碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，该反应的化学方程式为 ，反应一段时间后发现天平的指针偏右。造成天平的指针向右偏转的原因是 。
(2)乙同学用B实验说明了质量守恒定律，B实验能在敞口容器中进行的原因是 。
(3)丙同学用图C中镁条在空气中燃烧的实验来探究质量守恒定律时，发现一定质量的镁完全燃烧后留下的固体质量比反应前镁条的质量轻，联系实验现象，可能的原因是 。如果在燃着的镁条上方罩上一个罩子，使生成物全部收集起来称量，出现的结果是生成物的质量比镁条的质量 (填“大”、“小”或“相等”)。
【答案】(1) 装置敞口，反应生成的二氧化碳气体逸散到空气中，使左盘烧杯内物质质量减少
(2)反应前后均无气体参与
(3) 燃烧时有白烟生成逸散到空气中 大
【详解】（1）碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，该反应的化学方程式为；
反应一段时间后发现天平的指针偏右。造成天平的指针向右偏转的原因是装置敞口，反应生成的二氧化碳气体逸散到空气中，使左盘烧杯内物质质量减少，导致左盘质量减小，则天指针向右偏转；
（2）B实验铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，反应前后质量不变，天平保持平衡，说明了质量守恒定律，B实验能在敞口容器中进行的原因是反应前后均无气体参与；
（3）用图C中镁条在空气中燃烧的实验来探究质量守恒定律时，发现一定质量的镁完全燃烧后留下的固体质量比反应前镁条的质量轻，联系实验现象，可能的原因是燃烧时有白烟生成逸散到空气中，导致质量减小；
由于镁带与氧气发生反应生成氧化镁，参加反应的镁和氧气的质量和等于生成氧化镁的质量，根据质量守恒定律，最终生成物的质量比镁条的质量大。
12．化学兴趣小组同学依据教材实验对质量守恒定律进行了如下实验探究。
(1)实验一中加热铜粉时的现象是 ；充分反应并冷却后，天平仍保持平衡，从微观角度解释其原因 ；若该实验中使用的铜粉量不足，对实验结果 （填“有”或“无”）影响。
(2)实验二开始一段时间后，可观察到 ，最终天平指针 （填“向左”“向右”或“不”）偏转。
(3)实验三开始前称量打磨干净的长镁条与陶土网的质量总和为，点燃后用陶土网收集产物并称量，质量为。
①镁条在空气中燃烧时发生反应的文字表达式为 ；
②理论上与的差值表示 （填化学式）的质量；
③实际上最终称量的质量，产生这一结果的可能原因是 。
(4)实验四的试剂混合前后质量关系为，小明同学认为该实验可验证质量守恒定律，小红同学认为不能，原因是 。
(5)对比实验一和实验三的结果可知，对于有气体参与的反应，在用其验证质量守恒定律时，对反应装置的要求是 。对比实验二和实验四的结果可知，质量守恒定律的适用范围是 。
【答案】(1) 红色固体逐渐变黑 反应前后原子的种类、数目和质量均不发生变化 无
(2) 铁丝表面附着一层红色物质，溶液由蓝色变为浅绿色 不
(3) 镁+氧气氧化镁 部分生成物逸散到空气中（合理即可）
(4)水与蔗糖混合不发生化学反应
(5) 容器密闭 发生化学变化
【详解】（1）加热铜粉即铜粉与空气中氧气在加热条件下反应生成氧化铜，氧化铜是黑色粉末，所以实验一中加热铜粉时的现象是红色固体逐渐变黑。由于反应前后原子的种类、数目和质量均不发生变化，所以充分反应并冷却后，天平仍保持平衡。铜粉量不足，锥形瓶内空气中的氧气不能耗尽，由于锥形瓶是密封的，剩余气体不能逸出，所以对实验结果没有影响。故填：红色固体逐渐变黑；反应前后原子的种类、数目和质量均不发生变化；无。
（2）由于铁丝与硫酸铜溶液反应生成铜和硫酸亚铁溶液，所以实验二开始一段时间后，可观察到铁丝表面附着一层红色物质，溶液由蓝色变为浅绿色，反应过程中既没有气体参加反应，也没有气体生成，所以最终天平指针不偏转。故填：铁丝表面附着一层红色物质，溶液由蓝色变为浅绿色；不。
（3）①镁条在空气中燃烧即镁条与空气中氧气在点燃条件下反应生成氧化镁，发生反应的文字表达式为。故填：。
②由于镁条与空气中氧气在点燃条件下反应生成氧化镁，所以参加反应镁条与氧气的质量和等于反应生成的氧化镁的质量，所以理论上m2与m1的差值表示参加反应的氧气的质量，氧气的化学式为O2。故填：O2。
③由于部分生成物逸散到空气中，所以实际上最终称量的质量m1>m2。故填：部分生成物逸散到空气中（合理即可）。
（4）由于水与蔗糖混合不发生化学反应，质量守恒定律只适用于化学变化，所以实验四的试剂混合前后质量关系为m前=m后，但该实验不可验证质量守恒定律。故填：水与蔗糖混合不发生化学反应。
（5）对比实验一和实验三的结果可知，对于有气体参与的反应，在用其验证质量守恒定律时，对反应装置的要求是容器密闭。对比实验二和实验四的结果可知，质量守恒定律的适用范围是发生化学变化。故填：容器密闭；发生化学变化。
13．学习完质量守恒定律后，虹桥化学实验小组想通过实验验证“参加化学反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和”，进行了如下科学探究活动，请回答下列问题及填写相关空白。
【验证结论】参加化学反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和
【实验探究】小虹、小桥、小棒设计的实验装置和选用的药品分别如图A、B、C所示。
(1)小虹同学将药品装入底部铺有细沙的锥形瓶，塞好连接有玻璃管和气球的橡胶塞，放在托盘天平上称量，使天平平衡，然后取下锥形瓶，将橡胶塞上的玻璃管放到酒精灯火焰上灼烧至红热后，迅速 ，并将红磷引燃。随后锥形瓶内的实验现象是：暗红色固体燃烧， ，产生大量白烟，生成白色固体。待锥形瓶冷却后，再重新放到托盘天平上称量，发现天平平衡。小虹认为实验中 的质量总和等于反应后生成的五氧化二磷的质量。此实验中细沙的作用是 。
(2)小桥同学实验中的化学方程式为 ；如B图所示，小桥同学把盛有盐酸的小试管小心地放入装有碳酸钠粉末的小烧杯中，将小烧杯放在托盘天平上用砝码平衡，称量质量为15g，充分反应后再把小烧杯放回托盘天平上称量，其质量为 （填“大于”、“小于”、“等于”）15g。
(3)小棒将铁钉浸入硫酸铜溶液中，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锥形瓶再次放在托盘天平上称量，天平平衡，烧杯内发生化学反应的现象为：银白色固体表面有紫红色固体生成，溶液由 。
【反思与评价】
(4)由上述实验得到启示，探究有气体参加或有气体生成的反应验证质量守恒定律时，在装置设计方面应做到 。
【答案】(1) 用橡胶塞将锥形瓶塞紧 放热，产生黄白色火焰 参加反应的红磷和氧气 隔热，防止红磷燃烧放热炸裂锥形瓶底部
(2) 小于
(3)蓝色变为浅绿色
(4)密闭
【详解】（1）将药品装入底部铺有细沙的锥形瓶，塞好连接有玻璃管和气球的橡胶塞，放在托盘天平上称量，使天平平衡，然后取下锥形瓶，将橡胶塞上的玻璃管放到酒精灯火焰上灼烧至红热后，迅速用橡胶塞将锥形瓶塞紧，并将红磷引燃；随后锥形瓶内红磷燃烧的实验现象是：暗红色固体燃烧，放热，产生黄白色火焰，产生大量白烟，生成白色固体；
待锥形瓶冷却后，再重新放到托盘天平上称量，发现天平平衡，实验中参加反应的红磷和氧气的质量总和等于反应后生成的五氧化二磷的质量；
此实验中细沙的作用是隔热，防止红磷燃烧放热炸裂锥形瓶底部；
（2）B中碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，化学方程式为：；
充分反应后再把小烧杯放回托盘天平上称量，其质量为小于15g，因为碳酸钠和盐酸反应生成的二氧化碳气体逸出，导致反应后质量减小；
（3）铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，可观察到银白色固体表面有紫红色固体生成，溶液由蓝色变为浅绿色；
（4）由上述实验得到启示，探究有气体参加或有气体生成的反应验证质量守恒定律时，在装置设计方面应做到密闭。
【实验改进】
14．某化学兴趣小组同学们学习了“空气中氧气含量的测定”实验后，对实验进行了改进和拓展探究：
【实验回顾】图1是测定空气中氧气含量的常规装置，请回答有关问题：
(1)红磷燃烧的化学方程式为 。
(2)该实验的原理：红磷燃烧消耗了空气中的氧气，瓶内的气压 (填“增大”或“减小”)，烧杯中的水倒吸进入瓶内，进入瓶内水的体积就是被消耗的氧气的体积。
(3) (填“能”或“不能”)用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，因为 。
【实验改进】为了更好地测量实验数据，兴趣小组的同学用图2改进的装置进行实验。
(4)小明在实验过程中观察到固体的实验现象是 ；小气球在实验过程中的变化是 (填“膨胀”“变瘪”或“先膨胀后变瘪”)。
(5)反应前测得具支试管中空气的体积为44mL，注射器中空气体积为36mL。实验结束后停止加热，待试管冷却至室温，将气球内的气体全部挤入注射器内，待注射器活塞稳定后，注射器内剩下气体的体积为24mL。本实验计算测得空气中氧气的体积分数为 。
(6)图2实验结果与实际空气中氧气的含量相比偏小，可能的原因是 。(写一个即可)
【答案】(1)
(2)减小
(3) 不能 木炭燃烧生成二氧化碳气体，装置内压强无明显变化
(4) 红色粉末逐渐变黑 先膨胀后变瘪
(5)15%
(6)铜粉量不足
【详解】（1）红磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，反应的化学方程式为：；
（2）红磷燃烧消耗了空气中的氧气，瓶内的气压减小，烧杯中的水倒吸进入瓶内，进入瓶内水的体积就是被消耗的氧气的体积；
（3）不能用木炭代替红磷测定空气中氧气的含量，因为木炭燃烧消耗氧气，生成二氧化碳气体，装置内压强没有明显变化；
（4）铜与氧气在加热条件下生成氧化铜，观察到红色粉末逐渐变黑；
加热玻璃管时，装置中的温度升高，压强增大，则气球会膨胀，但铜加热消耗氧气，则冷却后，气球又变瘪，则现象为气球先膨胀后变瘪；
（5）由于注射器移动的体积为消耗的氧气的体积，则测得空气中氧气的体积分数为；
（6）若结果偏小，可能原因为铜粉的量不足，不能将装置内氧气耗尽，也可能是装置漏气，在冷却至室温的过程中，外界空气进入，占据了一定的体积，也可能是未冷却至室温就读数，气体受热膨胀，占据了一定的体积。
15．某学习小组同学按课本实验(如图所示)验证质量守恒定律。
【实验现象及数据分析】
①实验一加热铜粉，观察到红色粉末变为黑色，气球最终变瘪；反应前装置质量m1=反应后装置质量m2。
②实验二中锥形瓶内观察到铁丝表面生成红色固体，溶液变为浅绿色；反应前装置质量m1=反应后装置质量m2。
③实验三观察到产生大量气泡，实验四镁条燃烧产生大量白烟。这两个实验都测得反应前装置质量ml与反应后装置质量m2不相等。
【实验反思】
(1)上述实验中能直接用于验证质量守恒定律的是实验 。
(2)实验一中橡胶塞和小气球的作用为 和调节锥形瓶中气压。
(3)根据以上实验，结合所学内容，小组成员总结出验证质量守恒定律时需要满足以下条件：①质量守恒定律只适用于化学变化；②有气体参与或生成的反应必须在 中进行。
【实验意外现象分析】
(4)学习小组同学用不同质量的镁条做实验四，发现反应前装置质量ml与反应后装置质量m2不相等的异常现象：镁条质量较大的实验，其原因是 ；镁条质量较小的实验，其原因是 。
【实验改进】
(5)为使实验三能验证质量守恒定律，小组同学对该实验进行如下改进：
【装置改进】①将实验三天平左盘装置换成如图密闭装置(溶液吸收反应产生的二氧化碳气体)，可用于验证质量守恒定律。
【试剂改进】②在不改变装置的情况下，选择 的化学反应进行实验。
【答案】(1)一和二
(2)形成封闭装置
(3)密闭
(4) 镁在空气中燃烧不仅与氧气反应，还与空气中氮气反应生成了氮化镁 燃烧时部分氧化镁随白烟飞散
(5)不产生（或不消耗）气体
【详解】（1）结合[实验现象及数据分析]，能直接用于验证质量守恒定律的是实验一和实验二，实验三中碳酸钠与盐酸反应生成的二氧化碳扩散到空气中，无法称量生成二氧化碳的质量，实验四中镁与氧气在点燃的条件下生成氧化镁，无法测量参加反应氧气的质量，故填：一和二；
（2）实验一中橡胶塞和小气球的作用为形成封闭装置和调节锥形瓶中气压（铜与氧气反应放热，装置内压强增大，小气球可以平衡装置的压强，防止塞子被冲出），故填：形成封闭装置；
（3）以上实验，结合所学内容，小组成员总结出验证质量守恒定律时需要满足以下条件：①质量守恒定律只适用于化学变化；②有气体参与或生成的反应必须在密闭的装置中进行，故填：密闭；
（4）镁条质量较大的实验出现m1m2，是因为燃烧时部分氧化镁随白烟飞散，装置整体质量减少，故填：镁在空气中燃烧不仅与氧气反应，还与空气中氮气反应生成了氮化镁；燃烧时部分氧化镁随白烟飞散；
（5）若“不改变装置”，则应选择“不产生（或不消耗）气体的化学反应”（如酸碱中和、铁和硫酸铜溶液反应等）进行实验，以避免因气体逸出或进入而造成称量误差，故填：不产生（或不消耗）气体。
16．下面是探究“质量守恒定律”的教学片段，请你参与探究并回答问题。
提出问题：学反应前后各物质的质量总和是否相等？
[查阅资料]氢氧化钠溶液可以吸收二氧化碳气体；稀盐酸与碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳；硫酸铜和氢氧化钠反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠。
猜想与假设：猜想1，不相等；猜想2，相等。
(1)实验探究：甲、乙两组同学分别设计了以下实验，比较反应前后物质的质量。
甲组 乙组
实验方案(反应后略)
实验现象 有气泡产生，天平指针向右偏转 有蓝色沉淀生成天平指针没有偏转
结论 猜想1正确反应的化学方程式： 猜想2正确反应的化学方程式：
(2)反思评价：
究竟哪种猜想正确？通过讨论，同学们发现甲组实验过程中有气体溢出，导致指针向右偏转。同学们从该实验得到启示：在探究化学反应前后各物质的质量总和是否相等时，凡有气体生成或参加的反应，一定要在 中进行。
(3)改进装置：
同学们经过讨论，对甲组实验中天平左盘上的反应装置提出如图所示的三种改进方案，你认为最佳方案是 (填序号)。另外两种装置中任选一种指出不足： 。
(4)得出结论：
同学们利用改进后的装置再次进行探究，均得出猜想二正确。进一步分析发现，反应体系中各仪器和未参加反应的物质的质量在反应前后均保持不变，最终得出结论： 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。
(5)解释应用：解释：化学反应前后，原子的种类、数目、质量均不变，所以反应前后各物质的总质量守恒。应用：某物质在空气中燃烧，生成水和二氧化碳，则该固体物质中一定含有 (填元素符号，下同)元素，可能含有 元素。
【答案】(1)
(2)密闭容器
(3) B 装置A中，最终气球鼓起，会由于浮力而有误差/装置C中，产生的气体会使装置中的压强增大，进而可能引起瓶塞冲开
(4)参加反应
(5) C、H O
【详解】（1）碳酸钠和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，反应的化学方程式为：；
硫酸铜和氢氧化钠反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，反应的化学方程式为：。
（2）甲组中产生的气体会逸散到空气中，则会使结果偏小，则说明验证质量守恒定律时，凡有气体生成或参加的反应，一定要在密闭容器中进行。
（3）A装置中，气球能收集产生的二氧化碳，但反应后气球膨胀会有浮力的影响，进而影响实验；C装置中，产生的二氧化碳会使装置中的压强增大，可能会使瓶塞冲开；而B装置中，氢氧化钠能吸收产生的二氧化碳，则最佳方案为B装置。
（4）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的各物质的质量总和。
（5）化学反应前后元素的种类不变，二氧化碳中含有碳、氧元素，水中含有氢、氧元素，某物质在空气中燃烧，只消耗氧气，氧气中只含氧元素，则说明该固体物质中一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。
【情境应用】
17．经过一段时间的化学学习，某校兴趣小组基于真实情景进行研究性学习，开启了项目式化学之旅。
任务一：调查空气污染原因及寻求防治污染的方法。
(1)引起空气污染的原因很多，经走访与调查发现当地的PM2.5问题尤为显著，请写出一条能改善此问题的措施： 。
任务二：野外饮用水的获取
场景1：位于深山峡谷之中，只有浑浊的江水可用。
场景2：位于孤悬海岛之上，只有海水可用。
(2)在两种场景中，将这里水转换成饮用水主要方法是否相同 （填“相同”、“不相同”），原因是 。
任务三：验证质量守恒定律。
(3)实验一：称量装置和药品的总质量为m1，保持装置密闭。使红磷燃烧、待装置冷却后。再次称量装置和药品的总质量为m2，m1与m2的大小关系是：m1 m2；红磷燃烧的化学方程式是 。
(4)为克服实验二中气球受浮力的影响，在实验三中利用硬塑料瓶改进实验装置，用电子天平称量装置和药品的总质量，接下来的实验操作是 ，待反应结束后，再次称量装置和药品的总质量，电子天平示数不变。
任务四：再探质量守恒定律。
(5)将两份m1g的镁条和足量氧气分别置于密闭装置和开放装置中充分反应，实验过程中固体的质量（m）随加热时间（t）变化如图所示。下列有关分析正确的是______。
A．0B．m1与m2质量之差等于反应被消耗的氧气质量
C．m1与m3质量之差等于散逸走的氧化镁的质量
D．m3E．若将镁条换成红磷，则不能得到如图所示的变化趋势
【答案】(1)绿色出行；使用无污染的清洁能源如太阳能、风能；植树种草等（合理均可）
(2) 不相同 海水中有氯化钠、氯化镁等可溶性杂质，通过静置、过滤、吸附无法除去钠离子和氯离子
(3) =
(4)倾斜塑料瓶，使盐酸与碳酸钠充分反应
(5)ABD
【详解】（1）绿色出行；使用无污染的清洁能源如太阳能、风能；植树种草等均可改善当地的PM2.5尤为显著的问题；
（2）分析可得，在两种场景中，将这里水转换成饮用水主要方法不相同，是因为海水中有氯化钠、氯化镁等可溶性杂质，通过静置、过滤、吸附无法除去钠离子和氯离子；
（3）由质量守恒定律可知，参加反应的物质的质量和等于反应后生成的各物质的质量和，所以实验中的m1= m2，红磷和氧气在点燃的条件下生成五氧化二磷，反应的化学方程式为：；
（4）接下来的操作是倾斜塑料瓶，使盐酸从试管中流出与碳酸钠接触，盐酸与碳酸钠发生化学反应，验证质量守恒定律；
（5）A、0＜t＜t1时，固体质量增大，说明有氧化镁生成，故选项正确；
B、镁和氧气反应生成氧化镁，m1与m2质量之差等于反应被消耗的氧气质量，故选项正确；
C、镁和氧气反应生成氧化镁容易逸散，m1与m3质量之差应等于散逸走的氧化镁中镁的质量，故选项错误；
D、镁和氧气反应生成氧化镁容易逸散，m3＜m1是因为散逸的白烟中含氧化镁小颗粒，故选项正确；
E、镁和氧气反应生成氧化镁也是固体，也能得到如图所示的变化趋势，故选项错误；
故选：ABD。
18．化学是一门以实验为基础的自然科学。请回答下列问题：
Ⅰ.实验帮助我们研究微粒的性质
(1)如图是水和空气压缩的实验，实验中容易被压缩的是注射器 （填“A”或“B”）。此实验说明微粒间有间隔 。
Ⅱ.实验帮助我们研究物质燃烧条件
如图，薄铜片上白磷燃烧，红磷和水中白磷不燃烧。
(2)此现象说明可燃物燃烧的条件之一是 ；
(3)烧杯中热水的作用是加热铜片 。
Ⅲ.实验帮助我们研究质量守恒定律
某同学设计如下图所示实验装置验证质量守恒定律。
(4)上述装置能用于验证质量守恒定律的是 （填“甲”“乙”或“丙”）；
(5)请你选择一个实验方案，说明其不能验证质量守恒定律的理由： 。
Ⅳ.质量守恒定律的应用
某化学兴趣小组同学做镁条在空气中燃烧的实验时，发现镁条燃烧除生成白色固体（MgO）外，还有少量淡黄色固体生成。为探究淡黄色固体的成分，该兴趣小组在老师的指导下进行如下探究。
实验步骤 实验现象 实验结论
将淡黄色固体投入盛有足量水的烧杯中 产生白色沉淀，并有刺激性的氨味气体产生 上述反应产生的白色沉淀为Mg(OH)2，生成的气体为NH3
【查阅资料】
反应过程中没有任何元素化合价改变。
(6)该淡黄色固体中一定含有镁元素和 元素，从元素守恒角度写出判断依据：因为化学反应前后 不变，反应后生成物中有Mg、N、H、O四种元素。
(7)若该淡黄色物质仅由两种元素组成，其化学式为： ；
(8)空气中氮气和氧气的体积比约为 ，但镁条在空气中燃烧只生成少量淡黄色固体，由此得出的一个结论是： 。
【答案】(1) B 气体微粒间隙比液体微粒间隙大
(2)可燃物燃烧需要温度达到着火点/可燃物与氧气接触
(3)隔绝氧气
(4)乙
(5)甲中水与酒精混合不发生化学变化/丙中装置没有密封，产生的二氧化碳逸出，没有称量全部生成物质量
(6) 氮/N 元素种类不变
(7)Mg3N2
(8) 4∶1 氮气含量多但很稳定，难发生反应
【详解】（1）气体分子的间隔比液体分子的大，所以实验中易被压缩的是注射器B，实验说明：微粒间有空隙，气体微粒间隙比液体微粒间隙大；
（2）铜片上白磷与氧气接触，温度达到着火点，发生燃烧，红磷与氧气接触，温度没有达到着火点，不能发生燃烧，说明可燃物燃烧需要温度达到着火点；铜片上白磷与氧气接触，温度达到着火点，发生燃烧，水中白磷不与氧气接触，温度达到着火点，不能发生燃烧，说明可燃物燃烧需要与氧气接触；
（3）烧杯中的开水可提供热量，使温度达到白磷的着火点，同时可隔绝氧气，使水中的白磷不能接触氧气；
（4）甲中水与酒精混合不发生化学变化；乙中铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，天平保持平衡；丙中稀盐酸与碳酸钠反应生成氯化钠、二氧化碳和水，实验装置没有密封，天平失去平衡；能用于验证质量守恒定律的是乙；
（5）质量守恒定律适用于化学变化，甲中水与酒精混合不发生化学变化；丙中装置没有密封，产生的二氧化碳逸出，没有称量全部生成物质量，两实验均不能验证质量守恒定律；
（6）淡黄色固体与水反应后产生的白色沉淀为Mg(OH)2，生成的气体为NH3，生成物中有Mg、N、H、O四种元素，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，所以淡黄色固体中一定含有镁元素和氮元素
（7）淡黄色固体与水反应后产生的白色沉淀为Mg(OH)2，生成的气体为NH3，反应过程中没有任何元素化合价改变，则镁元素、氮元素反应前后化合价分别为+2、-3价，该淡黄色固体中一定含有Mg、N，若仅由两种元素组成，则化学式为Mg3N2。
（8）空气成分按体积分数计算：氮气约占78%、氧气约占21%、稀有气体约占0.94%、二氧化碳约占0.03%、其它气体和杂质约占0.03%，所以空气中氮气(N2)和氧气(O2)的体积比为78%∶21%≈4∶1。镁条在空气中燃烧只生成少量淡黄色固体，说明氮气含量多但很稳定，难发生反应。
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