Question

11．質量守恒定律是物質科學中的一條重要規律，具體表述為：參加化學反應的各物質的質量總和，等于反應后生成的各物質的質量總和．某科學興趣小組的同學設計了如下實驗裝置（天平略）來驗證質量守恒律，請回答下列問題：
（1）天辰同學將橡皮塞上的細玻璃管下端放到酒精燈火焰上灼燒至紅熱后，迅速用橡皮塞將錐形瓶塞緊，并引燃白磷（白磷著火點為40℃），實驗過程如圖所示．
①寫出錐形瓶中白磷燃燒反應的方程式4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
②實驗中氣球的作用是防止氣體逸出；
③實驗觀察到A、C中氣球的大小不同，用理化知識解釋產生此現象的原因是紅磷燃燒消耗氧氣，生成固體五氧化二磷，使瓶中壓強變小，小于外界大氣壓，在大氣壓的作用下，C中氣球變小，A內壓強等于外界大氣壓，所以A、C中氣球大小不同；
（2）吳洋同學設計了如下圖A和B的實驗來驗證質量守恒定律，志強同學立即反對，認為這兩套裝置都不能用來驗證質量守恒．志強同學認為A實驗不行的理由是酒精和水混合不會發生化學變化，所以不能用質量守恒定律解釋，認為B實驗不行的理由是鹽酸和碳酸鈣反應生成二氧化碳氣體，生成的二氧化碳氣體逸出，所以B實驗也不適用于驗證質量守恒定律；

（3）昊鑫同學將B裝置進行改進，如圖C所示：
①C中發生的化學反應方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
②待完全反應后，將裝置C置于天平上稱量，所得數據較反應前的小．若整個操作過程無任何差錯，裝置氣密性也良好，則造成上述實驗誤差的原因是氣球變大后，受到空氣的浮力，方向豎直向上，導致天平稱量反應后物質質量的讀數偏小．

Answer 1

分析 （1）①根據化學方程式的書寫方法進行分析解答；
②根據白磷燃燒放出熱量使瓶內壓強變大進行解答；
③根據氣球的大小與錐形瓶內氣體的壓強大小有關，若外界大氣壓大于錐形瓶內氣體壓強，氣球將變小．可根據反應后氣體的體積的變化結合壓強有關知識進行分析解答；
（2）根據質量守恒定律適用于化學反應以及鹽酸和碳酸鈣反應生成二氧化碳氣體，生成的二氧化碳氣體逸出進行解答；
（3）根據鹽酸和碳酸鈣反應生成氯化鈣、水和二氧化碳進行解答．

解答 解：（1）①白磷被引燃后，生成五氧化二磷，發生反應的方程式是4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；故答案為：4P+5O₂$\frac{\underline{\;點燃\;}}{\;}$2P₂O₅；
②白磷燃燒放出熱量使瓶內壓強變大，大于外界大氣壓，從而氣球變大，所以氣球的作用是防止氣體逸出；故填：防止氣體逸出；
③觀察到A、C中氣球的大小不同，解釋產生此現象的原因是：內外產生了壓強差；即紅磷燃燒消耗氧氣，生成固體五氧化二磷，使瓶中壓強變小，小于外界大氣壓，在大氣壓的作用下，C中氣球變小，A內壓強等于外界大氣壓，所以A、C中氣球大小不同．故答案為：紅磷燃燒消耗氧氣，生成固體五氧化二磷，使瓶中壓強變小，小于外界大氣壓，在大氣壓的作用下，C中氣球變小，A內壓強等于外界大氣壓，所以A、C中氣球大小不同；故
（2）質量守恒定律適用于化學反應，酒精和水混合不會發生化學變化，所以不能用質量守恒定律解釋，而鹽酸和碳酸鈣反應生成二氧化碳氣體，生成的二氧化碳氣體逸出，所以B實驗也不適用于驗證質量守恒定律；故填：酒精和水混合不會發生化學變化，所以不能用質量守恒定律解釋；鹽酸和碳酸鈣反應生成二氧化碳氣體，生成的二氧化碳氣體逸出，所以B實驗也不適用于驗證質量守恒定律；
（3）①鹽酸和碳酸鈣反應生成氯化鈣、水和二氧化碳，發生的化學反應方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；故填：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑；
②由于氣球體積比較大受到的浮力就比較大，所以氣球變大后，受到空氣的浮力，方向豎直向上，導致天平稱量反應后物質質量的讀數偏小．故填：氣球變大后，受到空氣的浮力，方向豎直向上，導致天平稱量反應后物質質量的讀數偏小．

點評 本題考查質量守恒定律的實驗驗驗證和實驗裝置的選擇，所以正確理解質量守恒定律和根據反應特點，即反應物和生成物中是否有氣體或者煙霧，選擇什么樣的裝置是解決本題的關鍵．