Question

24、某課外興趣小組的同學設計了如下三個實驗來驗證質(zhì)量守恒定律：

實驗I：稱量鎂條，在空氣中點燃，待反應結(jié)束后，將生成物全部收回再稱量．
實驗II：將裝有稀鹽酸的小試管放入裝有鋅粒的燒杯中，稱量，然后將鹽酸與鋅粒接觸，過一會在稱量．
實驗III：將裝有氫氧化鈉溶液的試管放入盛有硫酸銅的錐形瓶中，并在錐型瓶口塞上橡皮塞，稱量，然后設法將兩種溶液接觸（有藍色氫氧化銅沉淀和硫酸鈉生成）過一會再稱量．數(shù)據(jù)見下表：

（1）在實驗I中，反應后的質(zhì)量比反應前明顯增加，請用質(zhì)量守恒定律加以解釋

根據(jù)質(zhì)量守恒定律，參加反應的鎂帶和氧氣的質(zhì)量總和，等于反應后生成的氧化鎂的質(zhì)量，由于空氣中的氧氣參與了反應，因．

此，生成氧化鎂的質(zhì)量比原來鎂帶的質(zhì)量增加了．

．
（2）實驗II中發(fā)生反應的化學方程式為

Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑

，該反應屬于基本反應類型中的

置換．

反應．
（3）這三個實驗中，實驗III正確反映了反應物與生成物之間的質(zhì)量關系．請從分子、原子的角度解釋反應前后質(zhì)量相等的原因

化學反應前后原子的種類、數(shù)目和質(zhì)量沒有發(fā)生改變．

．
（4）實驗I、II不能正確反映反應物和生成物之間的質(zhì)量關系，選一例說明實驗設計中的不當之處，并提出改進思路

實驗I應將鎂條放在密閉的金屬容器中引燃，再稱量．

．

Answer 1

分析：（1）實驗I鎂條燃燒，鎂條與空氣中的氧氣發(fā)生化合反應生成白色固體氧化鎂；反應前所稱量為金屬鎂的質(zhì)量，反應后所稱量的質(zhì)量為金屬氧化物氧化鎂的質(zhì)量；
（2）根據(jù)金屬的活動性，金屬鋅可以與稀鹽酸發(fā)生置換反應，生成氯化鋅和氫氣；
（3）反應前后質(zhì)量之所以守恒，是由于化學變化是一個“分子破裂成原子，原子重新組合成分子”的過程，此過程中，原子種類、原子個數(shù)、原子的質(zhì)量都不改變；
（4）質(zhì)量守恒是指參加反應的物質(zhì)的總質(zhì)量不變，而實驗I在反應前沒有測定參加反應氧氣的質(zhì)量，實驗II沒有稱量放出氣體質(zhì)量的質(zhì)量，因此，不能說明反應前后質(zhì)量不變．

解答：解：（1）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，生成的白色固體氧化鎂的質(zhì)量應為參加反應的鎂的質(zhì)量與參加反應的氧氣的質(zhì)量總和；而反應前所稱量的質(zhì)量只是金屬鎂的質(zhì)量，而反應后稱量的則是金屬氧化物氧化鎂的質(zhì)量，所以才出現(xiàn)了反應后固體質(zhì)量“增加”的現(xiàn)象；
故答案為：根據(jù)質(zhì)量守恒定律，參加反應的鎂帶和氧氣的質(zhì)量總和，等于反應后生成的氧化鎂的質(zhì)量，由于空氣中的氧氣參與了反應，因此，生成氧化鎂的質(zhì)量比原來鎂帶的質(zhì)量增加了；
（2）金屬鋅的活動性們于氫之前，可與稀鹽酸反應生置換反應而生成氯化鋅，同時放出氫氣；
故答案為：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；置換；
（3）化學變化是一個“分子破裂成原子，原子重新組合成分子”的過程，此過程中，原子種類、原子個數(shù)、原子的質(zhì)量都不改變，所以，化學變化前后雖然物質(zhì)發(fā)生了改變，但構(gòu)成物質(zhì)（分子）的原子既不減少也不改變，變化前后總質(zhì)量不變；
故答案為：化學反應前后原子的種類、數(shù)目和質(zhì)量沒有發(fā)生改變；
（4）可把實驗I中的鎂條放在一密閉的容器進行點燃，稱量點燃前后容器內(nèi)物質(zhì)的總質(zhì)量，以說明質(zhì)量守恒；可把實驗II放在密閉容器內(nèi)放出，使得產(chǎn)生的氫氣不能逸出，以稱量反應前后的總質(zhì)量；
故答案為：實驗I應將鎂條放在密閉的金屬容器中引燃，再稱量（實驗II使用密閉容器使產(chǎn)生的氣體不能逸出，再進行稱量）．

點評：驗證質(zhì)量守恒定律時，有氣體參加的實驗必須密封，若不密封因氣體質(zhì)量的影響而造成所得的生成物的質(zhì)量與反應物的質(zhì)量不相等，不能得出質(zhì)量守恒的結(jié)論．