Question

某化學課外小組同學，用如圖所示實驗驗證質量守恒定律
（1）甲同學用A裝置探究質量守恒定律，實驗步驟如下：
如圖一將燒杯放在天平上用砝碼平衡，然后傾斜燒杯使硫酸銅溶液與鐵釘接觸，一段時間后再把燒杯放在天平上．
①發生反應的化學方程式為______；
②最后天平的指針______（填序號）（a偏左b．偏右c．不偏轉d．無法預測）
（2）乙同學用B裝置研究質量守恒定律，實驗步驟如下：如圖一將燒杯放在天平上用砝碼平衡，然后傾斜燒杯使鹽酸與碳酸鈉粉末接觸，一段時間后再把燒杯放在天平上．發現天平的指針偏右．
①造成天平的指針向右偏轉的原因是______．
②若將本實驗中的燒杯替換成帶有氣球的錐形瓶，如圖二所示，其他操作不變，最后天平仍不平衡．原因是______可見，在探究質量守恒定律時，若利用有氣體參加或有氣體生成的化學反應來設計實驗，在裝置設計方面應做到______
（3）在化學反應前后，一定不變的是______（填序號）
①元素種類；②原子種類；③原子數目；④分子種類；⑤分子數目；⑥物質的總質量．
（4）應用質量守恒定律可以確定反應物或產物的化學式．在載人宇宙飛船中，一般都安裝盛放過氧化鈉（Na₂O₂）顆粒的裝置，它的作用是再生氧氣，供宇航員呼吸，反應的化學方程式為2 Na₂O₂+2CO₂=2X+O₂．則X的化學式為______．

Answer 1

解：（1）①硫酸銅溶液與鐵釘反應生成硫酸亞鐵和銅，故反應的方程式為：Fe+CuSO₄═FeSO₄+Cu；
②甲同學所做的實驗中，沒有氣體參加或生成，所以左右肯定平衡，故選C；
（2）①乙同學所做的實驗中，有氣體二氧化碳生成，故造成天平的指針向右偏轉的原因是：鹽酸與碳酸鈉粉末反應的裝置不密閉，生成二氧化碳氣體逸出，使左盤內質量減小；
②要想使兩邊相等，只能把生成的氣體收集起來，不讓其出去，也就是說必須在密閉容器中進行了；但本實驗中的燒杯替換成帶有氣球的錐形瓶，最后天平仍不平衡．原因是：反應產生的二氧化碳是氣球膨脹，因此裝置受到的浮力會增大；
可見，在探究質量守恒定律時，若利用有氣體參加或有氣體生成的化學反應來設計實驗，在裝置設計方面應做到：裝置密閉，體積不變；
故答案為：鹽酸與碳酸鈉粉末反應的裝置不密閉，生成二氧化碳氣體逸出，使左盤內質量減小；
反應產生的二氧化碳是氣球膨脹，因此裝置受到的浮力會增大；
裝置密閉，體積不變；
（3）質量守恒的原因：宏觀是因為物質的總質量不變、元素的種類、元素的質量；微觀是因為：原子的種類、原子的數目、原子的質量不變，故在化學反應前后，一定不變的是①②③⑥；
（4）根據反應前后元素的種類不變，可知X中含Na、C、O元素．根據反應前后原子的數目不變，可知X的化學式為Na₂CO₃；
分析：讀題可知：本題（1）（2）是用實驗來驗證質量守恒定律，那么結果不外乎兩個：相等（當沒有氣體參加或不生成氣體時）、不相等 （當有氣體參加或生成氣體時）；
（3）考查的是質量守恒定律的守恒原因，宏觀方面的以及微觀方面的；
（4）用質量守恒定律解決一些常見類型的題目，主要利用守恒的原因來解答．
點評：本題考查的是質量守恒定律的運用，理解微觀上質量守恒的原因、注意反應物或生成物中氣體易被忽略等是正確解答本題的關鍵．