Question

12．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）甲同学用图A所示实验：在瓶中先铺一层细沙，再引燃白磷．为什么？防止锥形瓶底部炸裂；，此实验中气球的主要用缓冲作用，防止气体膨胀（防止瓶内压强增大，将胶塞冲出）．实验过程中产生的现象是磷燃烧产生白烟，气球先变大后缩小，天平仍然平衡
（2）乙同学用B装置研究质量守恒定律时，实验步骤如下：如图将烧杯放在天平上用砝码平衡，然后倾斜烧杯使盐酸与碳酸钠粉末接触，一段时间后再把烧杯放在天平上，发现天平的指针偏右．
①造成天平的指针向右偏转的原因是产生的二氧化碳气体逸散到空气中
②若将本实验中的烧杯替换成带有气球的锥形瓶，如图2所示，其他操作不变，最后天平仍不平衡．原因可能是反应产生了向上的浮力，从而影响了称量质量（3）丙同学认为C实验说明了质量守恒．请你从原子的角度说明为什么？化学反应前后原子的种类、数目和质量没有发生改变
（4）丁同学用图D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，联系实验现象，可能的原因是坩埚钳中残留一部分的氧化镁．如果在燃着的镁条上方罩上罩，使生成物全部收集起来称量，出现的结果是偏大（填“偏大”、偏小“或”不变“）．
（5）综上所述，A、B、C、D所示四个实验中能用质量守恒定律解释的是实验ABCD．（填“A”、“B”或“C”，下同）；上述现象能用来验证质量守恒定律的是实验AC．可见，在探究质量守恒定律时，若利用有气体参加或有气体生成的化学反应来设计实验，在装置设计方面应做到装置密闭，体积不变．

Answer 1

分析 （1）考虑白磷燃烧放热，瓶内压强增大，熟记白磷燃烧实验过程中产生的现象；
（2）①考虑产生的二氧化碳气体逸散到空气中；
②考虑最后天平仍不平衡．原因可能是反应产生了向上的浮力，理解质量守恒定律的内容；
（4）考虑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，联系实验现象，可能的原因是 坩埚钳中残留一部分的氧化镁．结合质量守恒定律，分析如果在燃着的镁条上方罩上罩，使生成物全部收集起来称量，出现的偏大结果；
（5）考虑在探究质量守恒定律时，若利用有气体参加或有气体生成的化学反应来设计实验，在装置设计方面应做到装置密闭，体积不变．

解答 解：（1）甲同学用图A所示实验：在瓶中先铺一层细沙，再引燃白磷，防止锥形瓶底部炸裂；此实验中气球的主要用缓冲作用，防止气体膨胀（防止瓶内压强增大，将胶塞冲出）．实验过程中产生的现象是磷燃烧产生白烟，气球先变大后缩小，天平仍然平衡
（2）将烧杯放在天平上用砝码平衡，然后倾斜烧杯使盐酸与碳酸钠粉末接触，一段时间后再把烧杯放在天平上，发现天平的指针偏右．
①造成天平的指针向右偏转的原因是产生的二氧化碳气体逸散到空气中
②若将本实验中的烧杯替换成带有气球的锥形瓶，其他操作不变，最后天平仍不平衡．原因可能是反应产生了向上的浮力，从而影响了称量质量；
（3）从原子的角度说明：化学反应前后原子的种类、数目和质量没有发生改变
（4）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，联系实验现象，可能的原因是坩埚钳中残留一部分的氧化镁．如果在燃着的镁条上方罩上罩，使生成物全部收集起来称量，出现的结果是偏大．
（5）综上所述，A、B、C、D所示四个实验中能用质量守恒定律解释的是实验 ABCD；上述现象能用来验证质量守恒定律的是实验AC．可见，在探究质量守恒定律时，若利用有气体参加或有气体生成的化学反应来设计实验，在装置设计方面应做到装置密闭，体积不变．
故答案为：
（1）防止锥形瓶底部炸裂；缓冲作用，防止气体膨胀（防止瓶内压强增大，将胶塞冲出）；磷燃烧产生白烟，气球先变大后缩小，天平仍然平衡；
（2）产生的二氧化碳气体逸散到空气中； 浮力；
（3）化学反应前后原子的种类、数目和质量没有发生改变； 
（4）坩埚钳中残留一部分的氧化镁（或实验过程中随白烟漂走一部分氧化镁等）； 偏大； 
（5）ABCD； AC；装置密闭，体积不变．

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、进行相关方面计算、实验的基础．