Question

11．质量守恒定律是物质科学中的一条重要规律，具体表述为：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．某科学兴趣小组的同学设计了如下实验装置（天平略）来验证质量守恒律，请回答下列问题：
（1）天辰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，并引燃白磷（白磷着火点为40℃），实验过程如图所示．
①写出锥形瓶中白磷燃烧反应的方程式4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
②实验中气球的作用是防止气体逸出；
③实验观察到A、C中气球的大小不同，用理化知识解释产生此现象的原因是红磷燃烧消耗氧气，生成固体五氧化二磷，使瓶中压强变小，小于外界大气压，在大气压的作用下，C中气球变小，A内压强等于外界大气压，所以A、C中气球大小不同；
（2）吴洋同学设计了如下图A和B的实验来验证质量守恒定律，志强同学立即反对，认为这两套装置都不能用来验证质量守恒．志强同学认为A实验不行的理由是酒精和水混合不会发生化学变化，所以不能用质量守恒定律解释，认为B实验不行的理由是盐酸和碳酸钙反应生成二氧化碳气体，生成的二氧化碳气体逸出，所以B实验也不适用于验证质量守恒定律；

（3）昊鑫同学将B装置进行改进，如图C所示：
①C中发生的化学反应方程式为：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
②待完全反应后，将装置C置于天平上称量，所得数据较反应前的小．若整个操作过程无任何差错，装置气密性也良好，则造成上述实验误差的原因是气球变大后，受到空气的浮力，方向竖直向上，导致天平称量反应后物质质量的读数偏小．

Answer 1

分析 （1）①根据化学方程式的书写方法进行分析解答；
②根据白磷燃烧放出热量使瓶内压强变大进行解答；
③根据气球的大小与锥形瓶内气体的压强大小有关，若外界大气压大于锥形瓶内气体压强，气球将变小．可根据反应后气体的体积的变化结合压强有关知识进行分析解答；
（2）根据质量守恒定律适用于化学反应以及盐酸和碳酸钙反应生成二氧化碳气体，生成的二氧化碳气体逸出进行解答；
（3）根据盐酸和碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳进行解答．

解答 解：（1）①白磷被引燃后，生成五氧化二磷，发生反应的方程式是4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；故答案为：4P+5O₂$\frac{\underline{\;点燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
②白磷燃烧放出热量使瓶内压强变大，大于外界大气压，从而气球变大，所以气球的作用是防止气体逸出；故填：防止气体逸出；
③观察到A、C中气球的大小不同，解释产生此现象的原因是：内外产生了压强差；即红磷燃烧消耗氧气，生成固体五氧化二磷，使瓶中压强变小，小于外界大气压，在大气压的作用下，C中气球变小，A内压强等于外界大气压，所以A、C中气球大小不同．故答案为：红磷燃烧消耗氧气，生成固体五氧化二磷，使瓶中压强变小，小于外界大气压，在大气压的作用下，C中气球变小，A内压强等于外界大气压，所以A、C中气球大小不同；故
（2）质量守恒定律适用于化学反应，酒精和水混合不会发生化学变化，所以不能用质量守恒定律解释，而盐酸和碳酸钙反应生成二氧化碳气体，生成的二氧化碳气体逸出，所以B实验也不适用于验证质量守恒定律；故填：酒精和水混合不会发生化学变化，所以不能用质量守恒定律解释；盐酸和碳酸钙反应生成二氧化碳气体，生成的二氧化碳气体逸出，所以B实验也不适用于验证质量守恒定律；
（3）①盐酸和碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，发生的化学反应方程式为：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；故填：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
②由于气球体积比较大受到的浮力就比较大，所以气球变大后，受到空气的浮力，方向竖直向上，导致天平称量反应后物质质量的读数偏小．故填：气球变大后，受到空气的浮力，方向竖直向上，导致天平称量反应后物质质量的读数偏小．

点评 本题考查质量守恒定律的实验验验证和实验装置的选择，所以正确理解质量守恒定律和根据反应特点，即反应物和生成物中是否有气体或者烟雾，选择什么样的装置是解决本题的关键．