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量守恒定律：

實驗I：稱量鎂條，在空氣中點燃，待反應結束后，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．數據見下表：

（1）在實驗I中，反應后的質量比反應前明顯增加，請用質量守恒定律加以解釋

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

此，生成氧化鎂的質量比原來鎂帶的質量增加了．

．
（2）實驗II中發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量關系．請從分子、原子的角度解釋反應前后質量相等的原因

化學反應前后原子的種類、數目和質量沒有發生改變．

．
（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量，反應后所稱量的質量為金屬氧化物氧化鎂的質量；
（2）根據金屬的活動性，金屬鋅可以與稀鹽酸發生置換反應，生成氯化鋅和氫氣；
（3）反應前后質量之所以守恒，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、原子的質量都不改變；
（4）質量守恒是指參加反應的物質的總質量不變，而實驗I在反應前沒有測定參加反應氧氣的質量，實驗II沒有稱量放出氣體質量的質量，因此，不能說明反應前后質量不變．

解答：解：（1）根據質量守恒定律，生成的白色固體氧化鎂的質量應為參加反應的鎂的質量與參加反應的氧氣的質量總和；而反應前所稱量的質量只是金屬鎂的質量，而反應后稱量的則是金屬氧化物氧化鎂的質量，所以才出現了反應后固體質量“增加”的現象；
故答案為：根據質量守恒定律，參加反應的鎂帶和氧氣的質量總和，等于反應后生成的氧化鎂的質量，由于空氣中的氧氣參與了反應，因此，生成氧化鎂的質量比原來鎂帶的質量增加了；
（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、原子的質量都不改變，所以，化學變化前后雖然物質發生了改變，但構成物質（分子）的原子既不減少也不改變，變化前后總質量不變；
故答案為：化學反應前后原子的種類、數目和質量沒有發生改變；
（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物質的總質量，以說明質量守恒；可把實驗II放在密閉容器內放出，使得產生的氫氣不能逸出，以稱量反應前后的總質量；
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使用密閉容器使產生的氣體不能逸出，再進行稱量）．

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