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质量守恒定律的实验探究
一．科学探究题（共25小题）
1．为验证质量守恒定律，某兴趣小组做了以下实验进行探究。
实验一：将10g水加入10g酒精中，一段时间后，称量混合液，质量仍为20g。
（1）该实验 　 　（填“能”或“不能”）验证质量守恒定律，原因是 　 　。
实验二：如图1，用细铜丝吊着一根长玻璃棒，两端分别绕上粗铜丝，并使玻璃棒保持水平，然后用酒精灯给a端铜丝加热1～2分钟。
（2）冷却后，观察到的现象 　 　。
实验三：称取镁条和石棉网的质量为m1（如图2所示），然后在空气中点燃镁条；反应结束后将所得物质与石棉网一起再次称量，质量为m2。
（3）写出镁条燃烧的化学方程式 　 　。
（4）根据质量守恒定律可知：生成氧化镁的质量大于参加反应的镁条的质量；而实验事实是m2＜m1，原因是 　 　。
【微观解释】
（5）由质量守恒定律可知，化学反应前后一定不变的是 　 　（填序号）。
①原子种类 ②原子数目 ③原子质量 ④分子种类
【分析与总结】
（6）根据以上实验可知，验证质量守恒定律时，对于有气体参加的反应，应在 　 　容器中进行实验。
【拓展实验】兴趣小组按如图3装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物白色固体中还有少量黄色固体。查阅资料得知：镁能与氮气剧烈反应生成黄色的氮化镁（Mg3N2）固体。
【反思与交流】
（7）空气中N2的含量远大于O2的含量，而镁条在空气中燃烧生成的MgO却远多于Mg3N2，原因是 　 　。
（8）图3实验中气球的作用除了使装置密闭之外，还可以防止 　 　。
2．化学实验技能是学习化学和进行探究活动的基础。以下是老师引导学生探究“质量守恒定律”的教学片段，请你参与探究。
【提出问题】化学反应前后各物质的质量总和是否相等。
【猜想假设】
（1）猜想1：不相等；猜想2：　 　。
【实验探究】
（2）甲、乙两组同学用托盘天平分别称量反应前后物质的质量。
甲组 乙组
实验装置（如图）
实验现象 ①有 　 　产生，天平指针 　 　（填“向左”、“向右”或不”）偏转 ②现象：　 　、　 　 天平指针不偏转。
实验结论 猜想1正确。 ③猜想2正确，发生反应的化学方程式为 　 　。
【反思评价】通过讨论同学们认为甲组实验方案不合理。
【得到启示】
（3）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 　 　容器中进行。
【优化装置】
（4）同学们对甲组左盘中的反应装置进行了改进（如图），待完全反应后，将装置置于天平上称量，所得质量较反应前的小。若整个操作过程无差错，则造成上述实验误差的原因可能是 　 　（填字母）。
A．该反应前后原子的种类、数目、质量变少
B．该反应生成物的总质量小于反应物的总质量
C．气球膨胀产生的浮力干扰了实验结果
【得出结论】改进装置后同学们再次进行探究，均得出猜想2正确。
【拓展应用】
（5）硝酸铵（NH4NO3）固体在不同温度下发生不同的分解反应，则下列各物质中不可能是该反应产物的是 　 　（填序号）。
A．NH3
B．H2O
C．SO2
D．N2
3．某化学课外小组同学用如图所示实验探究质量守恒定律：
资料：碳酸钠与稀盐酸能反应生成二氧化碳。
（1）甲同学用A装置研究质量守恒定律时，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 　 　。甲同学经过改进（如图B）当反应结束时，气球完全鼓起，气体并无逸出，但发现指针依然右偏，他感到困惑，你认为出现该实验现象的合理解释最应该是下列各项中的 　 　。
A．该反应前后原子的种类、数目变少
B．该反应生成物的总质量小于反应物的总质量
C．空气的浮力作用干扰了实验结果
D．生成气体的反应不遵守质量守恒定律
（2）乙同学用图C中的镁带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带的质量轻，如果在燃着的镁条上方罩上一个大烧杯，使生成物全部收集起来称量，出现的结果是质量 　 　（填“变大”“变小”或“不变”）。
（3）从微观角度解释质量守恒的原因 　 　。图C中镁带完全燃烧后，丁同学通过仔细观察，发现产物中有少量淡黄色物质。
4．某科学兴趣小组的同学设计了下图系列实验来探究化学反应前后的质量关系。
（1）图甲实验，将装置放在托盘天平上称量，天平平衡后，取下烧杯，将试管中的盐酸倒入烧杯中，重新将装置放回天平。可观察到烧杯中产生气泡，天平指针 　 　（填“偏左”、“偏右”或“指向中间”）。
（2）图乙实验中，气球的作用是 　 　。若取用红磷的量不足，对实验结果 　 　（填“有”或“无”）影响。
（3）图丙实验中，镁条剧烈燃烧，产生大量白烟，写出该反应的化学方程式 　 　。某同学将两份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，实验过程中陶土网上盛接到的固体质量（m）随加热时间（t）变化如下图所示。下列有关分析错误的是 　 　（填字母）。
A．0＜t＜t1时，有氧化镁生成
B．m1与m2质量之差等于反应被消耗的氧气质量
C．m3＜m1是因为散逸的白烟中含氧化镁小颗粒
D．m1与m3质量之差等于散逸走的氧化镁的质量
（4）用图丁所示装置改进实验丙，发现镁条燃烧除生成白色固体外，还有少量的淡黄色固体生成。这种淡黄色固体是什么呢？同学们在老师的指导下进行有关实验探究。
资料：镁能与氮气剧烈反应生成黄色的氮化镁固体；氮化镁可与水剧烈反应产生氮气和另一种化合物，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。氨气极易溶于水，溶于水后形成氨水；当温度升高时，氨气又会从水中选出。
①请设计实验，验证黄色固体是氮化镁：取少量黄色固体于试管中，　 　（写出相应的操作及现象）。
②为了确定氮化镁的化学式，将1.44g镁在N2中充分燃烧，得到淡黄色固体2.00g。氮化镁的化学式为 　 　。
（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。
5．学完质量守恒定律后，小虹和小桥同学想用实验验证“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
【制订计划】小虹同学设计的实验装置和所用的药品如图A所示，小桥同学设计的实验装置和药品如图B所示。
【实验方案A】
（1）小虹同学在底部铺有细沙的锥形瓶中，放入一小堆干燥的红磷。在锥形瓶口的橡胶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红磷接触。将带有玻璃管的橡胶塞安装在锥形瓶上并放在托盘天平上用砝码平衡。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，迅速用胶塞将锥形瓶塞紧，并引燃红磷，随后观察到锥形瓶内红磷燃烧了，瓶上气球的变化是：　 　；冷却后再重新放到天平上，天平指针指向分度盘中央，此反应中小气球在调节装置内气压，防止胶塞弹开的同时，还有一个目的是使装置 　 　。
【实验结论一】小虹同学通过上述实验得出和质量守恒定律一样的结论。
【实验方案B】
（2）小桥同学取下小烧杯并将其倾斜使小试管中的过氧化氢溶液进入小烧杯中，实验过程中发生反应的化学方程式是 　 　。反应进行一段时间后，再把小烧杯放回托盘天平上，天平平指针 　 　（填“偏左”“偏右”“指向分度盘中央”）。
【实验结论二】
（3）小桥认为该反应不遵守质量守恒定律故不能验证质量守恒定律，请判断他的结论是否正确：　 　（填“是”或“否”）。
【交流评价】小虹认为小桥在验证质量守恒定律时，实验装置应密闭，这样就能验证质量守恒定律了。
【拓展延伸】
（4）将化学实验图像化也是帮助我们深入理解原理的好方法。若用本图像来记录小虹同学的实验，则纵坐标不可以表示 　 　。（填字母）
A．装置内氧元素的质量
B．装置内物质总质量
C．装置内的氧分子总数
D．装置内的原子总数
6．化学兴趣小组同学依据教材实验对质量守恒定律进行如下实验探究。
（1）实验一中红热玻璃管的作用是 　 　，实验过程中气球的变化是 　 　。
（2）化学反应前后肯定没有变化的是 　 　（填序号）。
①原子数目
②元素种类
③分子种类
④物质种类
⑤原子种类
⑥物质的总质量
（3）实验二开始前称量打磨干净的镁条与陶土网的质量总和为m1，在空气中点燃镁条，用陶土网收集产物并称量，其质量总和为m2。
①写出镁条燃烧反应方程式 　 　。
②实验中发现m1＞m2，结合实验现象分析，产生这一结果的可能原因是 　 　。
（4）实验三的试剂混合前后质量关系为m前＝m后，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 　 　。
7．【科字探究】在“质量守恒定律”的课堂教学中，甲、乙、丙、丁四个小组的同学分别做了A、B、C、D四个实验。他们都进行了规范的操作、准确的称量和细致的观察。
（1）A实验：在加热铜粉到冷却的过程中，发生了化学反应，请写出化学方程式：　 　，过程中观察到气球的变化是 　 　。该实验过程中，锥形瓶中物质的总质量随时间的变化关系如图所示，正确的是 　 　（填字母）。
（2）丙组同学认为C实验说明了质量守恒，请从微观的角度说明质量守恒的原因：　 　。
（3）乙、丁两组同学得到的结论是：化学反应前后总质量不守恒，这个结论是 　 　（填“错误”或者“正确”）的。老师引导学生分析了B、D两个实验，你认为B实验天平不平衡的原因是 　 　。实验D中理论上镁条燃烧后的固体质量应该比反应前固体增重，原因是 　 　。
（4）通过上述实验，得到的启示是：有气体参加或生成的反应，在验证质量守恒定律时应该在 　 　装置中进行实验。
8．实验是科学探究的重要手段。某兴趣小组对“化学反应前后物质的质量关系”进行探究，实验方案如图：
【分析交流】
（1）方案Ⅰ中，气球的作用是 　 　。
（2）下列有关方案Ⅰ的说法正确的有 　 　（填字母）。
A.实验过程中气球先变大后变小
B.红磷燃烧的现象是产生大量白烟
C.玻璃导管可以用玻璃棒代替
D.细沙的作用是防止红磷燃烧放热，使锥形瓶炸裂
（3）方案Ⅱ中铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，化学反应方程式为 　 　。
两个方案反应前后天平均保持平衡，说明上述两个化学反应前后物质的总质量不变。
【查阅资料】
①CuSO4是易溶于水的白色固体粉末
②CuSO4溶液和NaOH溶液反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠溶液
③CuSO4溶液和Ba（NO3）2溶液反应生成硫酸钡沉淀和硝酸铜溶液
【实验探究】CuSO4可以作为过氧化氢分解的催化剂
（4）若实验中用15%H2O2溶液，反应会非常剧烈。为了让反应不至于过快，控制反应速率，在添加液体时，需要用到的玻璃仪器是 　 　。
（5）要证明CuSO4对H2O2分解具有催化作用，除需证明CuSO4能改变H2O2分解的速率外，还需证明CuSO4在化学反应前后的质量和 　 　不变。
9．以下是老师引导学生探究“质量守恒定律”的教学片段，请你参与探究并帮忙填写空格（包括表中的空格）。
【提出问题】化学反应前后各物质的质量总和是否相等？
【猜想与假设】猜想1：不相等；猜想2：相等。
【实验探究】甲、乙两组同学用托盘天平分别称量反应前后物质的质量。
甲组 乙组
实验方案
实验现象 烧杯内产生大量气泡，天平指针向 　 　偏转（选填“左”或“右”） 铁钉表面有 　 　析出，溶液颜色发生改变，天平指针没有偏转
结论 猜想1正确 猜想2正确该反应的化学方程式 　 　
【反思评价】究竟哪种猜想正确？通过讨论，同学们发现甲组中有气体逸出，导致指针向右偏转。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，凡是有气体生成或参加的反应一定要在 　 　中进行。
【得出结论】同学们利用改进后的最佳装置进行再次探究，均得出猜想二正确。
最终得出结论是：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。
【微观解释】解释：化学反应前后，　 　，所以质量守恒。
【优化装置】同学们对甲组左盘中的反应装置进行了如下三种改进，你认为最佳装置是 　 　（填序号），从另外两种装置中任选一种指出其不足 　 　。
10．某学习小组准备设计实验验证质量守恒定律。
【实验方案】如图所示。
【进行实验】
（1）实验A，红磷燃烧，反应后天平平衡。气球的作用是 　 　。
（2）实验B，铁钉与硫酸铜溶液反应的化学方程式为 　 　。反应后天平平衡。
（3）实验C，观察到的现象是 　 　，反应的化学方程式为 　 　。反应前称量镁条的质量为m1，反应结束后称量残留固体物质的质量为m2。
【分析讨论】
（4）实验C中，若m1小于m2，原因是 　 　；若m1大于m2，原因是 　 　。
（5）由三组实验可知，实验验证质量守恒定律时应注意的是 　 　。
【实验结论】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。
11．初三某化学兴趣小组同学依据教材实验对化学反应前后质量变化进行了探究。
【查阅资料】碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体。
【实验装置设计】甲、乙、丙小组同学分别设计如图装置：
【讨论与探究】
（1）甲小组实验中在锥形瓶底部加入少量沙子，其目的是 　 　，小气球的作用是 　 　，白磷燃烧的化学方程式为 　 　。
（2）请根据乙组和丙组设计的“质量守恒定律”的实验装置进行探究，并按要求完成实验。
①乙组实验结束后可观察到天平 　 　（“是”或“否”）平衡；原因是 　 　；此反应 　 　（填“遵守”或“不遵守”）质量守恒定律。
②丙组通过对过氧化氢溶液分解反应前后各物质质量总和的测定，得出参加化学反应的各物质的质量总和 　 　（填“大于”、“等于”或“小于”）反应后生成的各物质的质量总和，该反应中二氧化锰起 　 　作用。
【实验结论】通过三组实验探究，同学们得出结论：化学反应都遵守质量守恒定律。
【实验分析】
（3）化学反应的过程是 　 　重新组合的过程，即在一切化学反应中，反应前后原子的 　 　没有改变，原子的 　 　没有增减，原子的 　 　也没有变化，所以化学反应遵守质量守恒定律。
【反思与交流】
（4）通过甲、乙、丙小组实验的探究，可以得到的启示是：有 　 　参加反应或生成的反应，在验证质量守恒定律时必须在 　 　中进行实验。
12．质量守恒定律是定量研究化学变化的重要依据。某小组以“再探质量守恒”为主题开展项目式学习。
任务一：回归教材、复习旧知
回顾课本中有关对“化学反应前后物质的质量关系”的实验探究方案（如图1所示）：
（1）方案A 中红磷量不足 　 　（填“会”或“不会”）对实验结果产生影响。
（2）方案 B中发生反应的化学方程式为 　 　。
两个方案反应前后天平均保持平衡，说明上述两个反应前后物质的总质量。
任务二：发现问题、拓展延伸
方案 A 中因有氧气参加反应，故采用密闭装置。但方案 B中铁与硫酸铜反应，反应物和生成物都没有气体，为什么也要用密闭装置呢？
于是在老师的指导下，小组同学再次实验，并使用pH传感器测定锥形瓶内溶液 pH，其数据如图2。那么导致溶液酸性改变的原因是什么呢？
【提出猜想】
猜想甲：硫酸铜溶液和铁作用所致；
猜想乙：硫酸铜溶液和空气作用所致；
猜想丙：硫酸铜溶液、铁及空气共同作用所致。
【进行实验】
（3）为验证上述猜想，现提供如下用品：用煮沸并迅速冷却的蒸馏水配成 4%的硫酸铜溶液、洁净的铁钉、pH 传感器等，实验过程如下表，请完成表格中①、②两处填空。
实验序号 实验1 实验2 实验3
实验内容（部分仪器略去） 　 　
pH数据图 pH先减小后略增大 pH略增大 pH不变
实验结论 猜想 　 　成立
【反思拓展】
（4）通过以上探究活动，请分析方案B中用橡胶塞形成密闭装置的原因可能是 　 　。
13．质量守恒定律的发现，对化学的发展做出重要贡献。
【提出问题】化学反应中，参加反应的物质质量总和与生成物的质量总和是否相等？
【进行实验】在质量守恒定律的课堂教学中，甲、乙、丙三个小组的同学分别做了A、B、C三个实验，他们都进行了规范的操作、准确的称量和细致的观察。
【现象与结论】分析如图1实验中的三个实验
（1）实验①过程中观察到气球的变化是 　 　。
（2）实验②结束后，天平指针指向 　 　（填“左”“中间”或“右”），原因是 　 　。
（3）实验③中，在一根用细铜丝吊着的长玻璃棒两端分别绕上等长的粗铜丝，并使玻璃棒保持水平，用酒精灯给a端铜丝加热1～2分钟。冷却后，观察到 　 　。
【实验反思】通过上述实验，你得到的启示是有气体参加或生成的反应，在验证质量守恒定律时应该注意 　 　。
【拓展迁移】利用如图2装置对“蔗糖的组成”进行探究。实验开始先通入一会儿氮气，然后关闭弹簧夹，点燃酒精灯给蔗糖加强热。
实验原理：蔗糖隔绝空气受热发生分解反应
【定性实验】
（4）实验开始先通入一会儿氮气的目的是 　 　。
（5）实验时观察到干冷的小烧杯内壁有无色液滴，说明蔗糖中含有 　 　元素。
（6）实验结束观察到玻璃管中残留有黑色固体，小组同学猜测该黑色固体是单质碳，并继续利用如图所示装置，另选试剂进行验证。完成下表：
实验过程 实验现象 现象分析（用化学方程式表示） 实验结论
小烧杯中加入足量的澄清石灰水，往玻璃管中通入氧气，点燃酒精灯加热。 玻璃管中黑色固体燃烧。 C+O2CO2。 黑色固体是单质碳
烧杯内①　 　。 ②　 　。
【定量实验】
（7）用定量方法准确测量出34.2g蔗糖与足量氧气反应后生成52.8g二氧化碳和19.8g水，则34.2g蔗糖中氧元素质量为 　 　g，蔗糖中碳、氢元素的质量比为 　 　（最简整数比）。
【实验结论】蔗糖是由碳、氢、氧三种元素组成的。
14．某学习小组准备设计实验验证质量守恒定律。
【实验方案】如图所示。
【进行实验】
（1）实验A，红磷燃烧，该反应的化学方程式为 　 　，反应后天平平衡。气球的作用是 　 　。
（2）实验B，铁钉与硫酸铜溶液反应的化学方程式为 　 　，反应后天平平衡。
（3）实验C，观察到的现象是 　 　，反应的化学方程式为 　 　。反应前称量镁条的质量为m1，反应结束后称量残留固体物质的质量为m2。
【分析讨论】（4）实验C中，若m1大于m2，可能的原因是 　 　。
（5）由三组实验可知，实验验证质量守恒定律时应注意的是 　 　。
【实验结论】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。
【实验分析】（6）在化学反应中反应前后原子的种类、数目与 　 　均不变，所以质量守恒。
15．某初中化学兴趣小组的同学们在老师的指导下验证质量守恒定律，进行了如下探究活动：
【实验目的】验证化学反应前后物质的质量关系
【实验方案】经小组讨论后，甲、乙两个小组分别设计了如图所示实验方案：
【探究活动1】甲组同学取下小烧杯并将其倾斜，使小试管中的盐酸进入小烧杯中，观察现象。反应进行一段时间后，再把小烧杯放在托盘天平上，发现天平的指针（1）　 　（填“偏左”、“偏右”或“指向分度盘中央”）。发生反应的化学方程式为（2）　 　。
得出结论：该化学反应前后各物质的质量总和不相等，该实验不能验证质量守恒定律。
【评价交流】乙组同学认为甲组同学所选择的药品不恰当，其理由是（3）　 　。若使用的实验装置不变，请你选择另外两种药品进行实验来达到实验目的，这两种药品可以是（4）　 　（填化学式）。
【探究活动2】乙组同学取下锥形瓶，加热玻璃管，迅速用胶塞将锥形瓶塞紧，并引燃红磷，随后锥形瓶内的实验现象是：暗红色固体燃烧，发光、放热，发出（5）　 　，生成白色固体。冷却后再把锥形瓶重新放到天平上，天平指针（6）　 　（填“偏左”、“偏右”或“指向分度盘中央”）。实验中玻璃管的作用是（7）　 　。
得出结论：该化学反应前后各物质质量总和相等，验证了质量守恒定律。
【拓展应用】如图图像中，能够体现探究活动2过程中容器内部物质或元素质量与时间关系的是（8）　 　（填字母序号）。
16．在探究化学反应前后物质质量关系时，某中学化学兴趣小组的同学进行了以下实验，请回答下列问题。
【实验一】
（1）小南同学把盛有盐酸的小试管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。取下小烧杯并将其倾斜，使盐酸与碳酸钠粉末反应（如图1）。请写出发生反应的化学方程式①　 　。一段时间后，他再把小烧杯放在托盘天平上，观察到天平指针偏②　 　（填“左”或“右”），于是他得出此反应前后参加化学反应的各物质的质量总和，大于反应后生成的各物质的质量总和的结论。请你对他的实验方案和结论进行评价③　 　。
【实验二】
（2）小岗同学向底部铺有细沙的锥形瓶中，放入一小堆干燥的红磷。在锥形瓶口的橡胶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红磷接触。将锥形瓶和玻璃管放在托盘天平上称量，记录所称的质量m1。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。待锥形瓶冷却后，重新放到托盘天平上，记录所称的质量m2。由于m1＝m2，于是他认为此反应前后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。该实验中发生反应的化学方程式为①　 　，玻璃管的作用为②　 　。红磷燃烧初期，锥形瓶内压强③　 　（填“大于”或“等于”或“小于”）外界大气压强。
【实验反思】通过多次实验和查阅资料，同学们验证了质量守恒定律。同时他们还知道了，物质在发生化学反应前后，各物质的质量总和相等的原因是：在化学反应中，反应前后原子的（3）　 　没有改变。
17．现代社会随着生活水平的提高，儿童“三高”比例不断提高，各类儿童食品中大量添加糖。其中蔗糖是生活中常用的一种糖。某兴趣小组对“蔗糖的组成”进行探究。
【提出问题】蔗糖的组成元素有哪些？
【查阅资料】
①蔗糖受热时会发生分解反应；
②铜可以和氧气加热后反应会生成氧化铜。
【进行实验】兴趣小组成员进行了下述两种不同的实验方案：
（1）实验一（如图1）
实验步骤 实验现象 实验结论
1.打开甲仪器的活塞； 2.待排尽装置中空气后，加热蔗糖。 b中玻璃管右端有小液滴产生，c中澄清石灰水变浑浊。 蔗糖在氧气中加热，生成 　 　。
（2）实验二（如图2）
实验步骤 实验现象 实验结论
1.先用酒精灯加热铜丝处，并反复推拉注射器活塞； 2.再将酒精灯移置蔗糖处加热。 铜丝表面生成 　 　色的物质，蔗糖固体变少，玻璃管右侧端有小液滴生成。 蔗糖受热分解，其中一种生成物是水。
【解释与结论】
分析以上表格中的实验内容，回答下列问题：
（3）根据质量守恒定律，化学变化前后，元素种类 　 　。（填“变多”、“变少”或“不变”）
（4）依据实验一的结论分析，能否确定蔗糖中含有氧元素 　 　（填“能”或“不能”）。
（5）补全实验二步骤1铜表面变色的化学方程式 　 　；实验中铜丝需足量的目的是 　 　。
（6）综合实验一和实验二的实验探究，分析得出蔗糖是由 　 　元素组成的。
18．Ⅰ.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实验是铁与硫酸铜反应生成铜与硫酸亚铁，该反应的化学方程式为 　 　，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“一样”）。
Ⅱ.质量守恒定律的发现对化学的发展做出了重要贡献。如图是验证质量守恒定律的改进实验——红磷在空气中燃烧，电阻丝通电后铜丝会发热，热量传递到燃烧匙，引燃红磷。在实验过程中固体变化如图所示。
（1）0～t1时间内固体质量没有发生变化，是否满足质量守恒定律？　 　（填“是”或“否”），请说明原因：　 　。
（2）写出t1～t2时间内发生的化学反应方程式 　 　。
（3）t1～t2时间内，固体质量增加，是否满足质量守恒定律？　 　（填“是”或“否”）；参加反应的红磷的质量与氧气的质量比为 　 　 （最简整数比）；参加反应的红磷质量是 　 　。
（4）请从微观的角度谈谈质量守恒的原因 　 　。
19．物质发生化学变化的前后，总质量是否发生改变？是增加、减小还是不变呢？甲、乙、丙三位同学按下面的步骤进行探究：
（1）提出假设：物质发生化学变化前后总质量不变。
（2）设计并进行实验，甲设计的实验装置和选用的药品如图中A所示，发生反应化学方程式为 　 　。乙设计的实验装置和选用的药品如B所示，他们在反应前后都进行了规范的操作，准确的称量和细致的观察。丙进行了图C所示的实验，在一根用细铜丝吊着的长玻璃棒两端，分别绕上粗铜丝，并使玻璃棒保持水平。然后，用酒精灯给a端铜丝加热数分钟。停止加热后冷却，他观察到的现象是 　 　。
（3）实验结论：
甲认为在化学反应中，反应后生成的生成物的总质量与参加反应的反应物的总质量相等；乙、丙认为在化学反应中，反应后生成的生成物的总质量与参加反应的反应物的总质量不相等。
（4）大家一致认为甲的结论正确，如果用乙丙实验证明质量守恒定律应如何改进 　 　。
20．哈47中学化学兴趣小组的同学以“化学反应中的反应物与生成物的质量关系”为课题，进行科学探究活动。
【提出问题】化学反应中参加反应的物质质量总和与生成物的质量总和是否相等？
【实验探究】同学们分别设计实验装置和药品完成A、B实验，他们在反应前后都进行了规范的操作、准确的称量和细致的观察。
【实验探究】
（1）将实验A中烧杯倾斜，使小试管中硫酸铜溶液进入烧杯中，一段时间后观察到烧杯内银白色固体表面有紫红色固体生成，溶液由蓝色变为 　 　，天平平衡。将实验B中烧杯倾斜，使小试管中盐酸进入烧杯中，反应结束后，观察到天平指针 　 　（填“向左”或“向右”）偏转。
【讨论交流】
（2）实验B的天平不平衡的原因是：在烧杯中，碳酸钠与稀盐酸反应生成气体，气体逸出，　 　，所以天平不平衡。所以B实验不能得出正确结论。
【结论】
（3）化学反应中参加反应的物质质量总和与生成物的质量总和相等。请从具体的反应物和生成物的角度分析实验A中天平平衡的原因：参加反应的硫酸铜与铁的总质量等于 　 　。
【总结归纳】
（4）结合本实验，完成化学反应前后物质的质量关系实验设计流程图。
21．化学小组的同学为验证质量守恒定律分别设计了三个实验，请你参与探究。
【提出问题】化学反应前后各物质的质量总和是否相等？
【作出猜想】猜想1：不相等；猜想2：相等
【进行实验】
（1）三组同学用托盘天平分别称量反应前后物质的总质量。
组别 第一组 第二组 第三组
实验装置
实验现象 无明显现象，天平指针不偏转 有蓝色沉淀产生，天平指针 　 　（填“向左”、“向右”或“不”）偏转 固体溶解，产生气泡，天平指针向右偏转
实验结论 猜想2正确 猜想2正确 猜想1正确
【实验分析】
（2）有同学认为第一组实验不能验证质量守恒定律，原因是 　 　。
（3）第三组实验产生气泡的原因是 　 　（用化学方程式解释）。
【反思评价】通过讨论，同学们发现第三组中有气体逸出，导致指针向右偏转。
【优化装置】
（4）同学们对第三组实验天平左盘中的反应装置进行了如下三种改进，你认为最佳装置是 　 　（填字母）。
【实验结论】同学们利用改进后的最佳装置进行再次探究，得出猜想2正确。
【得到启示】
（5）在探究质量守恒定律时，凡有气体生成或参加的反应一定要在 　 　装置中进行。
【拓展应用】
（6）硝酸铵（NH4NO3）固体在不同温度下会发生不同的分解反应，下列物质不可能是该反应生成物的是 　 　（填序号）。
①NH3
②H2O
③CO2
④N2
22．为验证质量守恒定律，某兴趣小组做了以下实验进行探究。
实验一：将10g水加入10g酒精中，一段时间后，称量混合液，质量仍为20g。
（1）该实验 　 　（填“能”或“不能”）验证质量守恒定律，原因是 　 　。
实验二：如图1，用细铜丝吊着一根长玻璃棒，两端分别绕上粗铜丝，并使玻璃棒保持水平，然后用酒精灯给a端铜丝加热1～2分钟。
（2）冷却后，观察到铜丝变黑、玻璃棒 　 　（填“a”或“b”）端下沉。
实验三：称取镁条和石棉网的质量为m1（如图2所示），然后在空气中点燃镁条；反应结束后将所得物质与石棉网一起再次称量，质量为m2。
（3）写出镁条燃烧的化学方程式 　 　，该反应属于 　 　反应（填基本反应类型）。
（4）根据质量守恒定律可知：生成氧化镁的质量大于参加反应的镁条的质量；而实验事实是m2＜m1，可能原因是 　 　。
【分析与总结】
（5）根据以上实验可知，验证质量守恒定律时，对于有气体参加的反应，应在 　 　容器中进行实验。
【拓展实验】
兴趣小组按如图3装置改进实验，验证了质量守恒定律。
【反思与交流】
（6）图3实验中气球的作用有 　 　（填序号）。
A.使装置密闭
B.可缓冲气压
C.防止橡皮塞被弹飞
23．化学反应遵循质量守恒定律。
探究一：验证质量守恒定律
智慧小组做了镁条在空气中燃烧的实验。
（1）实验前，用砂纸打磨镁条的目的是 　 　，镁条燃烧的化学方程式是 　 　。
（2）镁条在空气中完全燃烧后其固体质量变化如图所示，则：M2与M1质量差表示的质量是 　 　。通过称量发现：在陶土网上收集到的产物的质量小于镁条的质量。你认为出现这一实验结果的原因是 　 　。
（3）小灿按如图所示的改进装置验证质量守恒定律，发现白色固体中含有少量黄色固体。
[提出问题]黄色固体是什么？
[查阅资料]①氧化镁为白色固体；
②镁能与氮气剧烈反应生成黄色的氮化镁（Mg3N2）；
③氮化镁可与水反应生成氨气，氨气能使酚酞溶液变红。
[作出猜想]黄色固体是氮化镁。
[实验探究]
实验操作 实验现象及结论
如图，取燃烧产物于烧杯B中，加入适量 　 　，然后用大烧杯罩住小烧杯A和B。 现象：　 　。 结论：燃烧产物中含氮化镁。
[反思与交流]①为什么化学反应前后各物质的质量总和相等？请从微观角度解释 　 　。
②空气中氮气的含量远大于氧气的含量，可是镁条在空气中燃烧的产物氧化镁却远多于氮化镁，你认为可能的原因是 　 　。
24．化学小组同学设计如图所示实验装置验证质量守恒定律。
【设计实验】
（1）实验一：将底部铺有铜粉的锥形瓶（瓶口系有气球）称量后放在陶土网上，用酒精灯加热，反应一段时间后停止加热，待装置冷却后再次称量，天平示数 　 　（选填“不变”或“改变”），该反应的文字表达式为 　 　。
（2）实验二：在锥形瓶中放入用砂纸打磨的铁丝，再放入盛有硫酸铜溶液的小试管，塞紧橡胶塞称量，取下锥形瓶并倾斜，使小试管中的硫酸铜溶液流入锥形瓶，反应一段时间后，再次称量，天平示数 　 　（选填“改变”或“不变”）。
（3）实验三：在烧杯中加入碳酸钠粉末，再放入盛有稀盐酸的小试管，将烧杯放在天平左盘称量，取下烧杯将其倾斜，使小试管中的稀盐酸流入烧杯，反应一段时间后观察到的现象是 　 　，再次称量，反应后的总质量小于反应前的总质量。
【反思交流】
（4）实验一中气球的作用是 　 　。
（5）实验二中用砂纸打磨铁丝的目的是 　 　。
（6）实验三中反应后的总质量小于反应前的总质量的原因是 　 　。
【探究总结】
（7）结合上述实验，同学们讨论后得知在验证质量守恒定律时，对于有气体参加或生成的反应，应注意 　 　。
25．兴趣小组对“化学反应前后物质的质量关系”进行探究，实验方案如图：
【分析交流】
（1）方案A中红磷燃烧的现象为 　 　。
（2）方案A中玻璃管上方套一个小气球，小气球的作用是 　 　。
（3）方案B中铁与硫酸铜反应的化学方程式为 　 　。
两个方案反应前后天平均保持平衡，说明上述两个化学反应前后物质的总质量不变。
【发现问题】
方案A中因有氧气参加反应，故采用密闭装置。但方案B中铁与硫酸铜反应，反应物和生成物都没有气体，为什么也要用密闭装置呢？
（4）于是在老师的指导下，小组同学再次实验，并使用pH传感器测定锥形瓶内溶液pH，其数据如图。分析图像可知，反应开始阶段溶液的酸性逐渐 　 　（填“增强”或“减弱”），那么导致这一现象出现的原因又是什么？
【提出猜想】猜想甲：硫酸铜溶液和铁作用所致；
猜想乙：硫酸铜溶液和空气作用所致；
猜想丙：硫酸铜溶液、铁及空气共同作用所致。
【进行实验】
（5）为验证上述猜想，现提供如下用品：用煮沸并迅速冷却的蒸馏水配成4%的硫酸铜溶液、洁净的铁钉、pH传感器等，实验过程如表，请完成表格中①、②两处填空。
实验序号 实验1 实验2 实验3
实验内容
①　 　
实验现象 pH先减小后略增大 pH略增大 pH不变
实验结论 ②猜想 　 　成立
【反思拓展】
（6）分析上面实验探究中为什么使用煮沸并迅速冷却的蒸馏水来配制溶液。
①煮沸的目的是 　 　。
②用蒸馏水的原因是 　 　。
（7）实验2中液体上方放置植物油的作用是 　 　。
（8）根据装置B锥形瓶中溶液的pH＜7这一事实，请分析方案B中用橡胶塞形成密闭装置的原因可能是 　 　。
质量守恒定律的实验探究
参考答案与试题解析
一．科学探究题（共25小题）
1．为验证质量守恒定律，某兴趣小组做了以下实验进行探究。
实验一：将10g水加入10g酒精中，一段时间后，称量混合液，质量仍为20g。
（1）该实验 　不能　（填“能”或“不能”）验证质量守恒定律，原因是 　酒精和水混合属于物理变化　。
实验二：如图1，用细铜丝吊着一根长玻璃棒，两端分别绕上粗铜丝，并使玻璃棒保持水平，然后用酒精灯给a端铜丝加热1～2分钟。
（2）冷却后，观察到的现象 　玻璃棒a端下沉　。
实验三：称取镁条和石棉网的质量为m1（如图2所示），然后在空气中点燃镁条；反应结束后将所得物质与石棉网一起再次称量，质量为m2。
（3）写出镁条燃烧的化学方程式 　　。
（4）根据质量守恒定律可知：生成氧化镁的质量大于参加反应的镁条的质量；而实验事实是m2＜m1，原因是 　一部分镁燃烧产生的白烟逸散到空气中　。
【微观解释】
（5）由质量守恒定律可知，化学反应前后一定不变的是 　①②③　（填序号）。
①原子种类 ②原子数目 ③原子质量 ④分子种类
【分析与总结】
（6）根据以上实验可知，验证质量守恒定律时，对于有气体参加的反应，应在 　密闭　容器中进行实验。
【拓展实验】兴趣小组按如图3装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物白色固体中还有少量黄色固体。查阅资料得知：镁能与氮气剧烈反应生成黄色的氮化镁（Mg3N2）固体。
【反思与交流】
（7）空气中N2的含量远大于O2的含量，而镁条在空气中燃烧生成的MgO却远多于Mg3N2，原因是 　氧气的化学性质比氮气活泼　。
（8）图3实验中气球的作用除了使装置密闭之外，还可以防止 　橡皮塞冲出　。
【分析】化学反应遵循质量守恒定律，即参加反应的物质的质量之和，等于反应后生成的物质的质量之和，是因为化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变。
【解答】解：（1）质量守恒定律适用于化学变化，酒精和水混合过程中，没有新物质生成，属于物理变化，则不能验证质量守恒定律。
（2）铜和氧气反应生成氧化铜，则左侧质量偏大，因此玻璃棒a端下沉。
（3）镁燃烧生成氧化镁，反应的化学方程式为：。
（4）由于镁燃烧时，一部分镁燃烧产生的白烟逸散到空气中，而白烟即生成的氧化镁，因此造成反应后固体质量m2＜m1。
（5）化学反应前后，原子的种类、数目、质量都不变，分子的种类改变，故选①②③。
（6）根据以上实验可知，验证质量守恒定律时，对于有气体参加的反应，应在密闭的容器内进行。
（7）虽然空气中氮气比氧气更多，但由于氧气比氮气活泼，则镁溶于与氧气反应。
（8）图 3 实验中气球的作用除了使装置密闭之外，由于反应放热会使气体膨胀，因此气球还可以防止橡皮塞冲出。
故答案为：（1）不能；酒精和水混合属于物理变化。
（2）玻璃棒a端下沉。
（3）。
（4）一部分镁燃烧产生的白烟逸散到空气中。
（5）①②③。
（6）密闭。
（7）氧气的化学性质比氮气活泼。
（8）橡皮塞冲出。
【点评】化学反应遵循质量守恒定律，即化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变，这是书写化学方程式、判断物质的化学式、判断化学计量数、进行相关方面计算的基础。
2．化学实验技能是学习化学和进行探究活动的基础。以下是老师引导学生探究“质量守恒定律”的教学片段，请你参与探究。
【提出问题】化学反应前后各物质的质量总和是否相等。
【猜想假设】
（1）猜想1：不相等；猜想2：　相等　。
【实验探究】
（2）甲、乙两组同学用托盘天平分别称量反应前后物质的质量。
甲组 乙组
实验装置（如图）
实验现象 ①有 　气体　产生，天平指针 　向右　（填“向左”、“向右”或不”）偏转 ②现象：　铁钉表面有红色物质析出　、　溶液由蓝色变为浅绿色　 天平指针不偏转。
实验结论 猜想1正确。 ③猜想2正确，发生反应的化学方程式为 　Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu　。
【反思评价】通过讨论同学们认为甲组实验方案不合理。
【得到启示】
（3）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 　密闭　容器中进行。
【优化装置】
（4）同学们对甲组左盘中的反应装置进行了改进（如图），待完全反应后，将装置置于天平上称量，所得质量较反应前的小。若整个操作过程无差错，则造成上述实验误差的原因可能是 　C　（填字母）。
A．该反应前后原子的种类、数目、质量变少
B．该反应生成物的总质量小于反应物的总质量
C．气球膨胀产生的浮力干扰了实验结果
【得出结论】改进装置后同学们再次进行探究，均得出猜想2正确。
【拓展应用】
（5）硝酸铵（NH4NO3）固体在不同温度下发生不同的分解反应，则下列各物质中不可能是该反应产物的是 　C　（填序号）。
A．NH3
B．H2O
C．SO2
D．N2
【分析】化学反应遵循质量守恒定律，即参加反应的物质的质量之和，等于反应后生成的物质的质量之和，是因为化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变。
【解答】解：（1）化学反应前后各物质的质量总和是否相等，提出的猜想应该是：猜想1：不相等；猜想2：相等；
（2）甲组：碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，生成的二氧化碳扩散到空气中，导致天平指针向右偏转；
乙组：铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，反应的化学方程式为：Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu，可观察到铁钉表面有红色物质析出，溶液由蓝色变为浅绿色，天平指针不偏转；
（3）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密闭容器中进行；
（4）根据实验结论，化学反应前后各物质的质量总和相等，则反应前后原子的种类、数目、质量均不变。若整个操作过程无差错，则造成上述实验误差的原因可能是气球膨胀产生的浮力干扰了实验结果（碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，装置内压强增大，气球膨胀）；
（5）硝酸铵（NH4NO3）固体在不同温度下发生不同的分解反应，则下列各物质中不可能是该反应产物的是二氧化硫，这是因为反应物中不含有硫元素，不能生成二氧化硫。
故答案为：（1）相等。
（2）气体；向右；铁钉表面有红色物质析出；溶液由蓝色变为浅绿色；Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu。
（3）密闭。
（4）C。
（5）C。
【点评】化学反应遵循质量守恒定律，即化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变，这是书写化学方程式、判断物质的化学式、判断化学计量数、进行相关方面计算的基础。
3．某化学课外小组同学用如图所示实验探究质量守恒定律：
资料：碳酸钠与稀盐酸能反应生成二氧化碳。
（1）甲同学用A装置研究质量守恒定律时，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 　生成的二氧化碳扩散到空气中使得左盘质量减少　。甲同学经过改进（如图B）当反应结束时，气球完全鼓起，气体并无逸出，但发现指针依然右偏，他感到困惑，你认为出现该实验现象的合理解释最应该是下列各项中的 　C　。
A．该反应前后原子的种类、数目变少
B．该反应生成物的总质量小于反应物的总质量
C．空气的浮力作用干扰了实验结果
D．生成气体的反应不遵守质量守恒定律
（2）乙同学用图C中的镁带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带的质量轻，如果在燃着的镁条上方罩上一个大烧杯，使生成物全部收集起来称量，出现的结果是质量 　变大　（填“变大”“变小”或“不变”）。
（3）从微观角度解释质量守恒的原因 　化学反应前后原子的质量、种类、数目不变　。图C中镁带完全燃烧后，丁同学通过仔细观察，发现产物中有少量淡黄色物质。
【分析】化学反应遵循质量守恒定律，即参加反应的物质的质量之和，等于反应后生成的物质的质量之和，是因为化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变。
【解答】解：（1）稀盐酸与碳酸钠反应生成的二氧化碳逸散到空气中，使得左盘质量减少，所以天平的指针偏右；
A.根据质量守恒定律，该反应前后原子的种类、数目不变，此选项错误；
B.根据质量守恒定律，该反应生成物的总质量等于参加反应的反应物的总质量，此选项错误；
C.稀盐酸与碳酸钠反应生成二氧化碳使得气球胀大，进而使空气的浮力作用干扰了实验结果，此选项正确；
D.化学反应都遵循质量守恒定律，生成气体的化学反应遵守质量守恒定律，此选项错误；
（2）镁带在空气中燃烧如果在燃着的镁条上方罩上一个大烧杯，使生成物全部收集起来称量，因为有空气中的氧气参加反应，所以出现的结果是质量变大；
（3）化学反应的实质是分子分成原子，原子重新组合成新的分子，所以化学反应前后原子的种类、数目和质量均不变，因此反应生成物的总质量等于反应物的总质量。
故答案为：（1）生成的二氧化碳扩散到空气中使得左盘质量减少；C。
（2）变大。
（3）化学反应前后原子的质量、种类、数目不变。
【点评】化学反应遵循质量守恒定律，即化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变，这是书写化学方程式、判断物质的化学式、判断化学计量数、进行相关方面计算的基础。
4．某科学兴趣小组的同学设计了下图系列实验来探究化学反应前后的质量关系。
（1）图甲实验，将装置放在托盘天平上称量，天平平衡后，取下烧杯，将试管中的盐酸倒入烧杯中，重新将装置放回天平。可观察到烧杯中产生气泡，天平指针 　偏右　（填“偏左”、“偏右”或“指向中间”）。
（2）图乙实验中，气球的作用是 　平衡装置内外压强，防止瓶塞飞出 　。若取用红磷的量不足，对实验结果 　无　（填“有”或“无”）影响。
（3）图丙实验中，镁条剧烈燃烧，产生大量白烟，写出该反应的化学方程式 　　。某同学将两份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，实验过程中陶土网上盛接到的固体质量（m）随加热时间（t）变化如下图所示。下列有关分析错误的是 　D　（填字母）。
A．0＜t＜t1时，有氧化镁生成
B．m1与m2质量之差等于反应被消耗的氧气质量
C．m3＜m1是因为散逸的白烟中含氧化镁小颗粒
D．m1与m3质量之差等于散逸走的氧化镁的质量
（4）用图丁所示装置改进实验丙，发现镁条燃烧除生成白色固体外，还有少量的淡黄色固体生成。这种淡黄色固体是什么呢？同学们在老师的指导下进行有关实验探究。
资料：镁能与氮气剧烈反应生成黄色的氮化镁固体；氮化镁可与水剧烈反应产生氮气和另一种化合物，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。氨气极易溶于水，溶于水后形成氨水；当温度升高时，氨气又会从水中选出。
①请设计实验，验证黄色固体是氮化镁：取少量黄色固体于试管中，　将产物取少量置于试管中，加入适量水，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口，如果能够看到润湿的红色石蕊试纸变蓝，则证明产物是氮化镁　（写出相应的操作及现象）。
②为了确定氮化镁的化学式，将1.44g镁在N2中充分燃烧，得到淡黄色固体2.00g。氮化镁的化学式为 　Mg3N2　。
（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 　密闭　装置中进行。
【分析】化学反应遵循质量守恒定律，即参加反应的物质的质量之和，等于反应后生成的物质的质量之和，是因为化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变。
【解答】解：（1）由图甲可知，该反应是在敞口烧杯中进行，可观察到烧杯中产生气泡，说明该反应产生气体，根据质量守恒定律可知，反应前各物质的质量总和等于反应后各物质的质量总和，由于生成的气体逸散，没有称量气体质量，所以，反应后天平左边的质量小于天平右边，天平往右偏。
（2）在实验过程中，气球通过调节气压，使氧气能够充分反应，避免因压强过大而导致瓶塞弹出，这种设计确保了实验的顺利进行和结果的准确性。
因为红磷燃烧生成的是固体五氧化二磷，消耗了氧气但未改变物质的总质量，且实验在密闭装置中进行，不会导致气体逸出 ，所以，对实验结果无影响。
（3）镁条（Mg）与氧气（O2）在点燃条件下，生成氧化镁，化学方程式为：。
A.0＜t＜t1时，固体质量增加，镁在氧气中加热生成氧化镁，有氧化镁生成，故选项分析正确，不符合题意；
B.镁在氧气中加热生成氧化镁，m1与m2质量之差等于反应被消耗的氧气质量，故选项分析正确，不符合题意；
C.镁和氧气反应生成的氧化镁容易扩散，m3＜m1是由于散逸的白烟为氧化镁固体小颗粒，故选项分析正确，不符合题意；
D.氧气参加反应，m1与m3质量之差等于散逸走的氧化镁的质量减去反应的氧气的质量，故选项分析错误，符合题意。
（4）①由题干可知，氮化镁可与水剧烈反应产生氮气和另一种化合物，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，将产物取少量置于试管中，加入适量水，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口，如果能够看到润湿的红色石蕊试纸变蓝，则证明产物是氮化镁。
②反应的氮气质量是2.00g﹣1.44g＝0.56g，氮化镁中镁原子和氮原子个数比是，因此，氮化镁的化学式为Mg3N2。
（5）为了避免参加反应的或生成的气体逃逸，对验证质量守恒定律产生影响，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。
故答案为：（1）偏右。
（2）平衡装置内外压强，防止瓶塞飞出 ；无。
（3）；D。
（4）将产物取少量置于试管中，加入适量水，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口，如果能够看到润湿的红色石蕊试纸变蓝，则证明产物是氮化镁；Mg3N2。
（5）密闭。
【点评】化学反应遵循质量守恒定律，即化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变，这是书写化学方程式、判断物质的化学式、判断化学计量数、进行相关方面计算的基础。
5．学完质量守恒定律后，小虹和小桥同学想用实验验证“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
【制订计划】小虹同学设计的实验装置和所用的药品如图A所示，小桥同学设计的实验装置和药品如图B所示。
【实验方案A】
（1）小虹同学在底部铺有细沙的锥形瓶中，放入一小堆干燥的红磷。在锥形瓶口的橡胶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红磷接触。将带有玻璃管的橡胶塞安装在锥形瓶上并放在托盘天平上用砝码平衡。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，迅速用胶塞将锥形瓶塞紧，并引燃红磷，随后观察到锥形瓶内红磷燃烧了，瓶上气球的变化是：　先变大后变瘪　；冷却后再重新放到天平上，天平指针指向分度盘中央，此反应中小气球在调节装置内气压，防止胶塞弹开的同时，还有一个目的是使装置 　密闭　。
【实验结论一】小虹同学通过上述实验得出和质量守恒定律一样的结论。
【实验方案B】
（2）小桥同学取下小烧杯并将其倾斜使小试管中的过氧化氢溶液进入小烧杯中，实验过程中发生反应的化学方程式是 　2H2O22H2O+O2↑　。反应进行一段时间后，再把小烧杯放回托盘天平上，天平平指针 　偏右　（填“偏左”“偏右”“指向分度盘中央”）。
【实验结论二】
（3）小桥认为该反应不遵守质量守恒定律故不能验证质量守恒定律，请判断他的结论是否正确：　否　（填“是”或“否”）。
【交流评价】小虹认为小桥在验证质量守恒定律时，实验装置应密闭，这样就能验证质量守恒定律了。
【拓展延伸】
（4）将化学实验图像化也是帮助我们深入理解原理的好方法。若用本图像来记录小虹同学的实验，则纵坐标不可以表示 　C　。（填字母）
A．装置内氧元素的质量
B．装置内物质总质量
C．装置内的氧分子总数
D．装置内的原子总数
【分析】（1）根据红磷燃烧放热，导致压强增大，气球膨胀，完全反应后冷却至室温，氧气消耗，导致压强减小，气球收缩进行分析；
（2）根据过氧化氢分解生成水和氧气，由于反应过程中产生了氧气，装置没有密封进行分析；
（3）根据反应生成的氧气逸出装置，如果是密封装置，则天平指针不偏转进行分析；
（4）根据纵坐标不会随着横坐标的变化而变化进行分析。
【解答】解：（1）红磷燃烧放热，导致压强增大，气球膨胀，完全反应后冷却至室温，氧气消耗，导致压强减小，气球收缩，瓶上气球的变化是先膨胀后缩小；若刚刚实验中玻璃管上方没有系小气球，那么在瓶内红磷燃烧时，将其放在天平上，由于红磷燃烧放热，导致瓶内部分气体膨胀逸出，导致天平指针偏右；此反应中小气球在调节装置内气压，防止胶塞弹开的同时，还有一个目的是使装置密封；
（2）小桥同学取下小烧杯并将其倾斜使小试管中的过氧化氢溶液进入小烧杯中，过氧化氢分解生成水和氧气，实验过程中发生反应的化学方程式是2H2O22H2O+O2↑，由于反应过程中产生了氧气，装置没有密封，所以天平指针向右偏转；
（3）他的结论不正确，天平的指针偏右，是因为反应生成的氧气逸出装置，如果是密封装置，则天平指针不偏转；
（4）由图像可知，纵坐标不会随着横坐标的变化而变化，
A、装置内氧元素的质量不变，不符合题意；
B、装置内物质总质量不变，不符合题意；
C、装置内的氧分子总数增多，符合题意；
D、装置内的原子总数不变，不符合题意。
故选：C。
故答案为：（1）先变大后变瘪；密闭；
（2）2H2O22H2O+O2↑；偏右；
（3）否；
（4）C。
【点评】本题主要考查质量守恒定律的实验探究等，注意完成此题，可以从题干中抽取有用的信息，结合已有的知识进行解题。
6．化学兴趣小组同学依据教材实验对质量守恒定律进行如下实验探究。
（1）实验一中红热玻璃管的作用是 　使温度达到红磷着火点　，实验过程中气球的变化是 　先变大后变小　。
（2）化学反应前后肯定没有变化的是 　①②⑤⑥　（填序号）。
①原子数目
②元素种类
③分子种类
④物质种类
⑤原子种类
⑥物质的总质量
（3）实验二开始前称量打磨干净的镁条与陶土网的质量总和为m1，在空气中点燃镁条，用陶土网收集产物并称量，其质量总和为m2。
①写出镁条燃烧反应方程式 　2Mg+O22MgO　。
②实验中发现m1＞m2，结合实验现象分析，产生这一结果的可能原因是 　部分氧化镁以白烟形式逸散到空气中　。
（4）实验三的试剂混合前后质量关系为m前＝m后，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 　水与蔗糖不发生化学变化　。
【分析】化学反应遵循质量守恒定律，即参加反应的物质的质量之和，等于反应后生成的物质的质量之和，是因为化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变。
【解答】解：（1）实验一中红热玻璃管的作用是使温度达到红磷的着火点，实验过程中气球的变化是先变大（红磷燃烧放热，气体膨胀）后变小（完全反应后温度降低，氧气消耗，气压减小）。
（2）化学反应前后肯定没有变化的是原子数目、元素种类、原子种类、物质的总质量。
（3）①镁条燃烧反应方程式是2Mg+O22MgO。
②实验中发现m1＞m2，结合实验现象分析，产生这一结果的可能原因是部分氧化镁以白烟形式逸散到空气中。
（4）实验三的试剂混合前后质量关系为m前＝m后，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，原因是水与蔗糖不发生化学变化。
故答案为：（1）使温度达到红磷着火点；先变大后变小。
（2）①②⑤⑥。
（3）①2Mg+O22MgO；②部分氧化镁以白烟形式逸散到空气中。
（4）水与蔗糖不发生化学变化。
【点评】化学反应遵循质量守恒定律，即化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变，这是书写化学方程式、判断物质的化学式、判断化学计量数、进行相关方面计算的基础。
7．【科字探究】在“质量守恒定律”的课堂教学中，甲、乙、丙、丁四个小组的同学分别做了A、B、C、D四个实验。他们都进行了规范的操作、准确的称量和细致的观察。
（1）A实验：在加热铜粉到冷却的过程中，发生了化学反应，请写出化学方程式：　2Cu+O22CuO　，过程中观察到气球的变化是 　先变大后变小　。该实验过程中，锥形瓶中物质的总质量随时间的变化关系如图所示，正确的是 　b　（填字母）。
（2）丙组同学认为C实验说明了质量守恒，请从微观的角度说明质量守恒的原因：　反应前后原子种类、个数和质量都不变　。
（3）乙、丁两组同学得到的结论是：化学反应前后总质量不守恒，这个结论是 　错误　（填“错误”或者“正确”）的。老师引导学生分析了B、D两个实验，你认为B实验天平不平衡的原因是 　反应生成的氧气逸出装置　。实验D中理论上镁条燃烧后的固体质量应该比反应前固体增重，原因是 　氧气参加反应转化到固体中　。
（4）通过上述实验，得到的启示是：有气体参加或生成的反应，在验证质量守恒定律时应该在 　密封　装置中进行实验。
【分析】化学反应遵循质量守恒定律，即参加反应的物质的质量之和，等于反应后生成的物质的质量之和，是因为化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变。
【解答】解：（1）加热时铜和氧气反应生成氧化铜，反应的化学方程式：2Cu+O22CuO，过程中观察到气球的变化是先变大（加热时气体膨胀，气压增大，导致气球膨胀）后变小（完全反应后温度降低，氧气消耗，气球缩小）。该实验过程中，锥形瓶中物质的总质量随时间的变化关系如图所示，正确的是b（反应前后总质量不变）。
故答案为：2Cu+O22CuO；先变大后变小；b。
（2）丙组同学认为C实验说明了质量守恒，是因为反应前后原子种类、个数和质量都不变。
故答案为：反应前后原子种类、个数和质量都不变。
（3）乙、丁两组同学得到的结论是：化学反应前后总质量不守恒，这个结论是错误的。老师引导学生分析了B、D两个实验，B实验天平不平衡的原因是反应生成的氧气逸出装置。实验D中理论上镁条燃烧后的固体质量应该比反应前固体增重，原因是氧气参加反应转化到固体中。
故答案为：错误；反应生成的氧气逸出装置；氧气参加反应转化到固体中。
（4）通过上述实验，得到的启示是：有气体参加或生成的反应，在验证质量守恒定律时应该在密封装置中进行实验。
故答案为：密封。
【点评】化学反应遵循质量守恒定律，即化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变，这是书写化学方程式、判断物质的化学式、判断化学计量数、进行相关方面计算的基础。
8．实验是科学探究的重要手段。某兴趣小组对“化学反应前后物质的质量关系”进行探究，实验方案如图：
【分析交流】
（1）方案Ⅰ中，气球的作用是 　形成密封装置，平衡装置内外压强，防止瓶塞飞出　。
（2）下列有关方案Ⅰ的说法正确的有 　ABD　（填字母）。
A.实验过程中气球先变大后变小
B.红磷燃烧的现象是产生大量白烟
C.玻璃导管可以用玻璃棒代替
D.细沙的作用是防止红磷燃烧放热，使锥形瓶炸裂
（3）方案Ⅱ中铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，化学反应方程式为 　Fe+CuSO4═FeSO4+Cu　。
两个方案反应前后天平均保持平衡，说明上述两个化学反应前后物质的总质量不变。
【查阅资料】
①CuSO4是易溶于水的白色固体粉末
②CuSO4溶液和NaOH溶液反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠溶液
③CuSO4溶液和Ba（NO3）2溶液反应生成硫酸钡沉淀和硝酸铜溶液
【实验探究】CuSO4可以作为过氧化氢分解的催化剂
（4）若实验中用15%H2O2溶液，反应会非常剧烈。为了让反应不至于过快，控制反应速率，在添加液体时，需要用到的玻璃仪器是 　分液漏斗或注射器　。
（5）要证明CuSO4对H2O2分解具有催化作用，除需证明CuSO4能改变H2O2分解的速率外，还需证明CuSO4在化学反应前后的质量和 　化学性质　不变。
【分析】化学反应遵循质量守恒定律，即参加反应的物质的质量之和，等于反应后生成的物质的质量之和，是因为化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变。
【解答】解：（1）方案Ⅰ中，气球的作用是形成密封装置，平衡装置内外压强，防止瓶塞飞出。
故答案为：形成密封装置；平衡装置内外压强，防止瓶塞飞出。
（2）A.实验过程中气球先变大（红磷燃烧放热，气体膨胀）后变小（完全反应后氧气消耗，温度降低），故选项正确。
B.红磷燃烧的现象是产生大量白烟，故选项正确。
C.玻璃导管不能用玻璃棒代替，是因为玻璃棒不能起到平衡装置内外压强的作用，故选项不正确。
D.细沙的作用是防止红磷燃烧放热，使锥形瓶炸裂，故选项正确。
故答案为：ABD。
（3）方案Ⅱ中铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，化学反应方程式为Fe+CuSO4═FeSO4+Cu。
故答案为：Fe+CuSO4═FeSO4+Cu。
（4）若实验中用15%H2O2溶液，反应会非常剧烈。为了让反应不至于过快，控制反应速率，在添加液体时，需要用到的玻璃仪器是分液漏斗或注射器，是因为分液漏斗和注射器都能够控制液体药品流量，从而控制反应速率。
故答案为：分液漏斗或注射器。
（5）要证明CuSO4对H2O2分解具有催化作用，除需证明CuSO4能改变H2O2分解的速率外，还需证明CuSO4在化学反应前后的质量和化学性质不变。
故答案为：化学性质。
【点评】化学反应遵循质量守恒定律，即化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变，这是书写化学方程式、判断物质的化学式、判断化学计量数、进行相关方面计算的基础。
9．以下是老师引导学生探究“质量守恒定律”的教学片段，请你参与探究并帮忙填写空格（包括表中的空格）。
【提出问题】化学反应前后各物质的质量总和是否相等？
【猜想与假设】猜想1：不相等；猜想2：相等。
【实验探究】甲、乙两组同学用托盘天平分别称量反应前后物质的质量。
甲组 乙组
实验方案
实验现象 烧杯内产生大量气泡，天平指针向 　右　偏转（选填“左”或“右”） 铁钉表面有 　红色固体　析出，溶液颜色发生改变，天平指针没有偏转
结论 猜想1正确 猜想2正确该反应的化学方程式 　Fe+CuSO4═FeSO4+Cu　
【反思评价】究竟哪种猜想正确？通过讨论，同学们发现甲组中有气体逸出，导致指针向右偏转。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，凡是有气体生成或参加的反应一定要在 　密封装置　中进行。
【得出结论】同学们利用改进后的最佳装置进行再次探究，均得出猜想二正确。
最终得出结论是：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。
【微观解释】解释：化学反应前后，　原子种类、个数和质量都不变　，所以质量守恒。
【优化装置】同学们对甲组左盘中的反应装置进行了如下三种改进，你认为最佳装置是 　B　（填序号），从另外两种装置中任选一种指出其不足 　A不足之处：反应生成的二氧化碳充满气球，导致浮力增大，不能验证质量守恒定律或C不足之处：反应生成二氧化碳，导致瓶内气压增大，可能导致瓶塞飞出　。
【分析】化学反应遵循质量守恒定律，即参加反应的物质的质量之和，等于反应后生成的物质的质量之和，是因为化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变。
【解答】解：【实验探究】
甲组 乙组
实验方案
实验现象 烧杯内产生大量气泡，天平指针向右偏转 铁钉表面有红色固体析出，溶液颜色发生改变，天平指针没有偏转
结论 猜想1正确 猜想2正确该反应的化学方程式是Fe+CuSO4═FeSO4+Cu
故答案为：右；红色固体；Fe+CuSO4═FeSO4+Cu。
【反思评价】
在探究化学反应前后各物质的质量总和是否相等时，凡是有气体生成或参加的反应一定要在密封装置中进行。
故答案为：密封装置。
【微观解释】
解释：化学反应前后，原子种类、个数和质量都不变，所以质量守恒。
故答案为：原子种类、个数和质量都不变。
【优化装置】
最佳装置是B，另外两种装置中不足之处：A不足之处：反应生成的二氧化碳充满气球，导致浮力增大，不能验证质量守恒定律C不足之处：反应生成二氧化碳，导致瓶内气压增大，可能导致瓶塞飞出。
故答案为：B；A不足之处：反应生成的二氧化碳充满气球，导致浮力增大，不能验证质量守恒定律或C不足之处：反应生成二氧化碳，导致瓶内气压增大，可能导致瓶塞飞出。
【点评】化学反应遵循质量守恒定律，即化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变，这是书写化学方程式、判断物质的化学式、判断化学计量数、进行相关方面计算的基础。
10．某学习小组准备设计实验验证质量守恒定律。
【实验方案】如图所示。
【进行实验】
（1）实验A，红磷燃烧，反应后天平平衡。气球的作用是 　缓解压强　。
（2）实验B，铁钉与硫酸铜溶液反应的化学方程式为 　Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu　。反应后天平平衡。
（3）实验C，观察到的现象是 　发出耀眼的白光，产生白烟，放热　，反应的化学方程式为 　　。反应前称量镁条的质量为m1，反应结束后称量残留固体物质的质量为m2。
【分析讨论】
（4）实验C中，若m1小于m2，原因是 　逸散的白烟的质量小于消耗的氧气的质量　；若m1大于m2，原因是 　逸散的白烟的质量大于消耗的氧气的质量　。
（5）由三组实验可知，实验验证质量守恒定律时应注意的是 　对于有气体参加或生成的反应，装置需要密闭　。
【实验结论】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。
【分析】化学反应遵循质量守恒定律，即参加反应的物质的质量之和，等于反应后生成的物质的质量之和，是因为化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变。
【解答】解：（1）红磷燃烧放热，装置中的压强增大，气球膨胀，但当红磷熄灭并冷却后，装置中的气体减小，气球又变瘪，则气球的作用为缓解压强。
（2）铁和硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，反应的化学方程式为：Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu。
（3）镁在氧气中燃烧，发出耀眼的白光，产生白烟，放热；
镁燃烧生成氧化镁，反应的化学方程式为：。
（4）实验C中，若逸散的白烟的质量小于消耗的氧气的质量，则反应后质量增大；
若逸散的白烟的质量大于消耗的氧气的质量，则反应后质量减小。
（5）由于气体的质量无法称量，则验证质量守恒定律时，若反应有气体参加或生成，装置需要密闭。
故答案为：（1）缓解压强。
（2）Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu。
（3）发出耀眼的白光，产生白烟，放热； 。
（4）逸散的白烟的质量小于消耗的氧气的质量；逸散的白烟的质量大于消耗的氧气的质量。
（5）对于有气体参加或生成的反应，装置需要密闭。
【点评】化学反应遵循质量守恒定律，即化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变，这是书写化学方程式、判断物质的化学式、判断化学计量数、进行相关方面计算的基础。
11．初三某化学兴趣小组同学依据教材实验对化学反应前后质量变化进行了探究。
【查阅资料】碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体。
【实验装置设计】甲、乙、丙小组同学分别设计如图装置：
【讨论与探究】
（1）甲小组实验中在锥形瓶底部加入少量沙子，其目的是 　防止锥形瓶局部受热不均而炸裂　，小气球的作用是 　形成密封装置；平衡装置内外压强，防止瓶塞飞出　，白磷燃烧的化学方程式为 　4P+5O22P2O5　。
（2）请根据乙组和丙组设计的“质量守恒定律”的实验装置进行探究，并按要求完成实验。
①乙组实验结束后可观察到天平 　否　（“是”或“否”）平衡；原因是 　反应生成的二氧化碳逸出装置　；此反应 　遵守　（填“遵守”或“不遵守”）质量守恒定律。
②丙组通过对过氧化氢溶液分解反应前后各物质质量总和的测定，得出参加化学反应的各物质的质量总和 　等于　（填“大于”、“等于”或“小于”）反应后生成的各物质的质量总和，该反应中二氧化锰起 　催化　作用。
【实验结论】通过三组实验探究，同学们得出结论：化学反应都遵守质量守恒定律。
【实验分析】
（3）化学反应的过程是 　原子　重新组合的过程，即在一切化学反应中，反应前后原子的 　种类　没有改变，原子的 　个数　没有增减，原子的 　质量　也没有变化，所以化学反应遵守质量守恒定律。
【反思与交流】
（4）通过甲、乙、丙小组实验的探究，可以得到的启示是：有 　气体　参加反应或生成的反应，在验证质量守恒定律时必须在 　密封装置　中进行实验。
【分析】化学反应遵守质量守恒定律，是因为反应前后原子种类、个数和质量都不变。
【解答】解：（1）甲小组实验中在锥形瓶底部加入少量沙子，其目的是防止锥形瓶局部受热不均而炸裂，小气球的作用是形成密封装置；平衡装置内外压强，防止瓶塞飞出，白磷燃烧的化学方程式为4P+5O22P2O5。
故答案为：防止锥形瓶局部受热不均而炸裂；形成密封装置；平衡装置内外压强，防止瓶塞飞出；4P+5O22P2O5。
（2）①乙组实验结束后可观察到天平不平衡；原因是反应生成的二氧化碳逸出装置；此反应遵守质量守恒定律。
故答案为：否；反应生成的二氧化碳逸出装置；遵守。
②丙组通过对过氧化氢溶液分解反应前后各物质质量总和的测定，得出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，该反应中二氧化锰起催化作用。
故答案为：等于；催化。
（3）化学反应的过程是原子重新组合的过程，即在一切化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，原子的个数没有增减，原子的 质量也没有变化，所以化学反应遵守质量守恒定律。
故答案为：原子；种类；个数；质量。
（4）通过甲、乙、丙小组实验的探究，可以得到的启示是：有气体参加反应或生成的反应，在验证质量守恒定律时必须在密封装置中进行实验。
故答案为：气体；密封装置。
【点评】本题主要考查质量守恒定律方面的知识，比较简单。
12．质量守恒定律是定量研究化学变化的重要依据。某小组以“再探质量守恒”为主题开展项目式学习。
任务一：回归教材、复习旧知
回顾课本中有关对“化学反应前后物质的质量关系”的实验探究方案（如图1所示）：
（1）方案A 中红磷量不足 　不会　（填“会”或“不会”）对实验结果产生影响。
（2）方案 B中发生反应的化学方程式为 　Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu　。
两个方案反应前后天平均保持平衡，说明上述两个反应前后物质的总质量。
任务二：发现问题、拓展延伸
方案 A 中因有氧气参加反应，故采用密闭装置。但方案 B中铁与硫酸铜反应，反应物和生成物都没有气体，为什么也要用密闭装置呢？
于是在老师的指导下，小组同学再次实验，并使用pH传感器测定锥形瓶内溶液 pH，其数据如图2。那么导致溶液酸性改变的原因是什么呢？
【提出猜想】
猜想甲：硫酸铜溶液和铁作用所致；
猜想乙：硫酸铜溶液和空气作用所致；
猜想丙：硫酸铜溶液、铁及空气共同作用所致。
【进行实验】
（3）为验证上述猜想，现提供如下用品：用煮沸并迅速冷却的蒸馏水配成 4%的硫酸铜溶液、洁净的铁钉、pH 传感器等，实验过程如下表，请完成表格中①、②两处填空。
实验序号 实验1 实验2 实验3
实验内容（部分仪器略去） 　4%的硫酸铜　
pH数据图 pH先减小后略增大 pH略增大 pH不变
实验结论 猜想 　丙　成立
【反思拓展】
（4）通过以上探究活动，请分析方案B中用橡胶塞形成密闭装置的原因可能是 　防止溶液酸性增大，与铁钉反应产生氢气，使装置质量减小，无法验证质量守恒定律　。
【分析】化学反应遵循质量守恒定律，即参加反应的物质的质量之和，等于反应后生成的物质的质量之和，是因为化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变。
【解答】解：（1）质量守恒定律是参加反应的物质的总质量与生成物的总质量相等，故方案A中红磷量不足不会对实验结果产生影响；
（2）方案B中发生反应为铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，该反应的化学方程式为：Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu；
（3）该实验中，根据控制变量法，应控制硫酸铜溶液的体积和溶质质量分数相同，故实验2中加入5mL 4%的硫酸铜溶液；
由图2可知，锥形瓶内溶液的pH先逐渐减小后略增大，实验1中硫酸铜溶液与铁、空气接触，pH先减小后略增大，实验2中硫酸铜溶液只与铁接触，pH略增大，实验3中硫酸铜溶液与空气接触，pH不变，实验1、2对比可知，导致溶液酸性改变与空气有关；实验1、3对比可知，导致溶液酸性改变与铁有关，故导致溶液酸性改变的原因是：硫酸铜溶液、铁及空气共同作用所致，故猜想丙成立；
（4）装置B中硫酸铜与铁和空气接触，可能会导致溶液酸性增强，酸性溶液与铁反应产生氢气，如果在敞口容器中，氢气会逸出，导致装置质量减小，无法验证质量守恒定律。
故答案为：（1）不会。
（2）Fe+CuSO4＝FeSO4+Cu。
（3）4%的硫酸铜；丙。
（4）防止溶液酸性增大，与铁钉反应产生氢气，使装置质量减小，无法验证质量守恒定律。
【点评】化学反应遵循质量守恒定律，即化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变，这是书写化学方程式、判断物质的化学式、判断化学计量数、进行相关方面计算的基础。
13．质量守恒定律的发现，对化学的发展做出重要贡献。
【提出问题】化学反应中，参加反应的物质质量总和与生成物的质量总和是否相等？
【进行实验】在质量守恒定律的课堂教学中，甲、乙、丙三个小组的同学分别做了A、B、C三个实验，他们都进行了规范的操作、准确的称量和细致的观察。
【现象与结论】分析如图1实验中的三个实验
（1）实验①过程中观察到气球的变化是 　先变大后变小　。
（2）实验②结束后，天平指针指向 　右　（填“左”“中间”或“右”），原因是 　石灰石的主要成分碳酸钙与稀盐酸反应生成的二氧化碳逸出，左盘质量减少　。
（3）实验③中，在一根用细铜丝吊着的长玻璃棒两端分别绕上等长的粗铜丝，并使玻璃棒保持水平，用酒精灯给a端铜丝加热1～2分钟。冷却后，观察到 　a端铜丝表面变黑，a端铜丝下降，b端铜丝上升　。
【实验反思】通过上述实验，你得到的启示是有气体参加或生成的反应，在验证质量守恒定律时应该注意 　装置密封　。
【拓展迁移】利用如图2装置对“蔗糖的组成”进行探究。实验开始先通入一会儿氮气，然后关闭弹簧夹，点燃酒精灯给蔗糖加强热。
实验原理：蔗糖隔绝空气受热发生分解反应
【定性实验】
（4）实验开始先通入一会儿氮气的目的是 　排尽装置内的空气　。
（5）实验时观察到干冷的小烧杯内壁有无色液滴，说明蔗糖中含有 　H、O　元素。
（6）实验结束观察到玻璃管中残留有黑色固体，小组同学猜测该黑色固体是单质碳，并继续利用如图所示装置，另选试剂进行验证。完成下表：
实验过程 实验现象 现象分析（用化学方程式表示） 实验结论
小烧杯中加入足量的澄清石灰水，往玻璃管中通入氧气，点燃酒精灯加热。 玻璃管中黑色固体燃烧。 C+O2CO2。 黑色固体是单质碳
烧杯内①　澄清石灰水变浑浊　。 ②　Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O　。
【定量实验】
（7）用定量方法准确测量出34.2g蔗糖与足量氧气反应后生成52.8g二氧化碳和19.8g水，则34.2g蔗糖中氧元素质量为 　17.6　g，蔗糖中碳、氢元素的质量比为 　72：11　（最简整数比）。
【实验结论】蔗糖是由碳、氢、氧三种元素组成的。
【分析】（1）根据白磷燃烧放出热量造成密闭容器内气体的压强变大，冷却到室温后，气体的压强又减小进行分析；
（2）根据碳酸钙与稀盐酸反应得到氯化钙、水和二氧化碳，二氧化碳逸散到空气中进行分析；
（3）根据铜与氧气加热反应得到氧化铜，固体质量增加来分析；
（4）根据氮气可以排净装置内空气，避免蔗糖与氧气直接反应进行分析；
（5）根据质量守恒定律分析；
（6）根据实验现象得出实验结论；
（7）根据元素的质量守恒列式计算。
【解答】解：（1）白磷在氧气中燃烧，放出热量，造成密闭装置内气体的压强增大，冷却到室温后，气体的压强又减小；因此实验①过程中观察到气球的变化是先变大后变小；
（2）碳酸钙与稀盐酸反应得到氯化钙、水和二氧化碳，二氧化碳逸散到空气中，左盘质量减少，因此实验②结束后，天平指针指向右偏转；
（3）铜与氧气加热反应得到氧化铜（黑色固体），反应前后固体的质量增加；因此实验③中，在一根用细铜丝吊着的长玻璃棒两端分别绕上等长的粗铜丝，并使玻璃棒保持水平，用酒精灯给a端铜丝加热1～2分钟，冷却后，观察到a端铜丝表面变黑，a端铜丝下降，b端铜丝上升；
【实验反思】通过上述实验，我们得到的启示是有气体参加或生成的反应，在验证质量守恒定律时应该注意装置密封；
（4）实验开始先通入一会儿氮气的目的是排尽装置内的空气；
（5）实验时观察到干冷的小烧杯内壁有无色液滴，说明有水生成，因此可以得出蔗糖中含有H、O元素的结论；
（6）小烧杯中加入足量的澄清石灰水，往玻璃管中通入氧气，点燃酒精灯加热，玻璃管中黑色固体燃烧，说明碳与氧气反应得到二氧化碳；烧杯内澄清石灰水变浑浊，反应的方程式为：Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O；实验结论为：黑色固体是单质碳；
（7）根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类和质量不变，则生成二氧化碳中碳元素的质量与蔗糖中碳元素的质量相同，则碳元素的质量为：52.8g100%＝14.4g，生成水中氢元素的质量与蔗糖中氢元素的质量相同，则氢元素的质量为：19.8g100%＝2.2g，则34.2g蔗糖中氧元素质量为：34.2g﹣14.4g﹣2.2g＝17.6g；蔗糖中碳、氢元素的质量比为：14.4g：2.2g＝72：11。
故答案为：
（1）先变大后变小；
（2）右；石灰石的主要成分碳酸钙与稀盐酸反应生成的二氧化碳逸出，左盘质量减少；
（3）a端铜丝表面变黑，a端铜丝下降，b端铜丝上升；
【实验反思】装置密封；
（4）排尽装置内的空气；
（5）H、O；
（6）澄清石灰水变浑浊；Ca（OH）2+CO2＝CaCO3↓+H2O；
（7）17.6；72：11。
【点评】合理设计实验，科学地进行实验、分析实验，是得出正确实验结论的前提，因此要学会设计实验、进行实验、分析实验，为学好化学知识奠定基础。
14．某学习小组准备设计实验验证质量守恒定律。
【实验方案】如图所示。
【进行实验】
（1）实验A，红磷燃烧，该反应的化学方程式为 　4P+5O22P2O5　，反应后天平平衡。气球的作用是 　形成密封装置，平衡装置内外压强，防止瓶塞飞出　。
（2）实验B，铁钉与硫酸铜溶液反应的化学方程式为 　Fe+CuSO4═FeSO4+Cu　，反应后天平平衡。
（3）实验C，观察到的现象是 　剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放热，生成白色固体　，反应的化学方程式为 　2Mg+O22MgO　。反应前称量镁条的质量为m1，反应结束后称量残留固体物质的质量为m2。
【分析讨论】（4）实验C中，若m1大于m2，可能的原因是 　反应生成的部分固体扩散到空气中　。
（5）由三组实验可知，实验验证质量守恒定律时应注意的是 　有气体参加或生成的反应，应该在密封装置中进行　。
【实验结论】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。
【实验分析】（6）在化学反应中反应前后原子的种类、数目与 　质量　均不变，所以质量守恒。
【分析】化学反应遵循质量守恒定律，即参加反应的物质的质量之和，等于反应后生成的物质的质量之和，是因为化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变。
【解答】解：（1）实验A，红磷燃烧生成五氧化二磷，该反应的化学方程式为4P+5O22P2O5，反应后天平平衡。气球的作用是形成密封装置，平衡装置内外压强，防止瓶塞飞出。
故答案为：4P+5O22P2O5；形成密封装置，平衡装置内外压强，防止瓶塞飞出。
（2）实验B，铁钉与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，反应的化学方程式为Fe+CuSO4═FeSO4+Cu，反应后天平平衡。
故答案为：Fe+CuSO4═FeSO4+Cu。
（3）实验C，观察到的现象是剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放热，生成白色固体，反应的化学方程式为2Mg+O22MgO。反应前称量镁条的质量为m1，反应结束后称量残留固体物质的质量为m2。
故答案为：剧烈燃烧，发出耀眼的白光，放热，生成白色固体；2Mg+O22MgO。
（4）实验C中，若m1大于m2，可能的原因是反应生成的部分固体扩散到空气中。
故答案为：反应生成的部分固体扩散到空气中。
（5）由三组实验可知，实验验证质量守恒定律时应注意的是有气体参加或生成的反应，应该在密封装置中进行。
故答案为：有气体参加或生成的反应，应该在密封装置中进行。
（6）在化学反应中反应前后原子的种类、数目与质量均不变，所以质量守恒。
故答案为：质量。
【点评】化学反应遵循质量守恒定律，即化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变，这是书写化学方程式、判断物质的化学式、判断化学计量数、进行相关方面计算的基础。
15．某初中化学兴趣小组的同学们在老师的指导下验证质量守恒定律，进行了如下探究活动：
【实验目的】验证化学反应前后物质的质量关系
【实验方案】经小组讨论后，甲、乙两个小组分别设计了如图所示实验方案：
【探究活动1】甲组同学取下小烧杯并将其倾斜，使小试管中的盐酸进入小烧杯中，观察现象。反应进行一段时间后，再把小烧杯放在托盘天平上，发现天平的指针（1）　偏右　（填“偏左”、“偏右”或“指向分度盘中央”）。发生反应的化学方程式为（2）　Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑　。
得出结论：该化学反应前后各物质的质量总和不相等，该实验不能验证质量守恒定律。
【评价交流】乙组同学认为甲组同学所选择的药品不恰当，其理由是（3）　生成的二氧化碳气体扩散到空气中　。若使用的实验装置不变，请你选择另外两种药品进行实验来达到实验目的，这两种药品可以是（4）　Fe、CuSO4　（填化学式）。
【探究活动2】乙组同学取下锥形瓶，加热玻璃管，迅速用胶塞将锥形瓶塞紧，并引燃红磷，随后锥形瓶内的实验现象是：暗红色固体燃烧，发光、放热，发出（5）　黄白色火焰，产生大量白烟　，生成白色固体。冷却后再把锥形瓶重新放到天平上，天平指针（6）　指向分度盘中央　（填“偏左”、“偏右”或“指向分度盘中央”）。实验中玻璃管的作用是（7）　引燃红磷、导气　。
得出结论：该化学反应前后各物质质量总和相等，验证了质量守恒定律。
【拓展应用】如图图像中，能够体现探究活动2过程中容器内部物质或元素质量与时间关系的是（8）　D　（填字母序号）。
【分析】化学反应遵循质量守恒定律，即参加反应的物质的质量之和，等于反应后生成的物质的质量之和，是因为化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类、总个数不变。
【解答】解：（1）甲组同学取下小烧杯并将其倾斜，使小试管中的盐酸进入小烧杯中，观察现象。反应进行一段时间后，再把小烧杯放在托盘天平上，发现天平的指针偏右。
（2）发生反应的化学方程式为Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑。
（3）乙组同学认为甲组同学所选择的药品不恰当，其理由是生成的二氧化碳气体扩散到空气中。
（4）若使用的实验装置不变，请你选择另外两种药品进行实验来达到实验目的，这两种药品可以是铁和硫酸铜（铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜）。
（5）乙组同学取下锥形瓶，加热玻璃管，迅速用胶塞将锥形瓶塞紧，并引燃红磷，随后锥形瓶内的实验现象是：暗红色固体燃烧，发光、放热，发出黄白色火焰，产生大量白烟，生成白色固体。
（6）冷却后再把锥形瓶重新放到天平上，天平指针指向分度盘中央。
（7）实验中玻璃管的作用是引燃红磷、导气。
（8）如图图像中，能够体现探究活动2过程中容器内部物质或元素质量与时间关系的是D（过程中容器内部物质或元素质量始终不变）。
故答案为：（1）偏右。
（2）Na2CO3+2HCl═2NaCl+H2O+CO2↑。
（3）生成的二氧化碳气体扩散到空气中。
（4）Fe、CuS

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