Question

1．质量守恒定律对于科学的发展具有重大的意义．如图是对该定律的探究实验，请完善：
（1）如图是四同学设计的探究质量守恒定律的装置图，他们先分别把装置放到托盘天平上进行调平后取下，然后再进行反应，理论上最不合理的设计是甲；理由是盐酸与碳酸钠反应会生成二氧化碳，装置没有密封，所以导致天平不能平衡，如果按该同学的设计，反应后天平指针会偏右（填“偏左”或“偏右”）；若不改变本组药品来验证守恒定律，应该将该组的装置按以上图丙组改进最好；
（2）丙、丁两组产生的共同现象是气球膨胀，它们反应后放在天平上，发现依然会有不平衡的现象．若不考虑气密性．可能的原因是反应产生的气体使气球膨胀，因此装置受到的浮力会增大．
综上分析在验证质量守恒定律时，有气体参加或生成时要保持装置密闭，体积不变；
（3）由质量守恒定律可知：反应前后一定不变的是②④⑤⑥（填序号）．
①分子种类②原子种类③分子数目④原子数目⑤元素种类⑥物质的总质量 
（4）欢庆节日会燃放焰火，一种焰火火药中所含的硝酸铜在燃放时产生绿色火焰，发生如下反应：2Cu（NO₃）₂=2CuO+O₂↑+4X↑．X的化学式为NO₂；硝酸铜中氮元素的化合价为+5．

Answer 1

分析 （1）做验证质量守恒定律的实验时所选用的装置应该考虑到：①如果反应物中有气体参加反应，或生成物中有气体生成，应该选用密闭装置．②如果反应物中没有气体参加生成物中也没有气体生成，装置可不考虑密闭．
（2）根据实验现象结合图示进行分析解答；
（3）由质量守恒定律的微观意义可知，即反应前后原子的种类和数目不变，在化学反应前后一定不变的是：原子种类、数目、质量据此分析即可．
（4）根据化学变化前后原子的种类、数目不变，由反应的化学方程式推断反应中生成物X的分子构成；根据化合价原则求出化学式中元素的化合价．

解答 解：（1）理论上最不合理的设计是图甲，盐酸与碳酸钠反应会生成二氧化碳，装置没有密封，生成的二氧化碳气体散逸到空气中去了，所以导致天平不能平衡；如果按该同学的设计，反应后天平指针会偏右，若不改变本组药品来验证守恒定律．用图丙中的装置进行验证质量守恒定律，能达到目的，原因在于装置是密封的．故应将该组的装置按以上丙图改进最好；
（2）丙中过氧化氢溶液和二氧化锰反应产生氧气，使气球膨胀；丁中白磷燃烧放热，使气球膨胀；丙、丁两组产生的共同现象是气球膨胀；它们反应后放在天平上，发现依然会有不平衡的现象．若不考虑气密性．可能的原因是反应产生的气体使气球膨胀，因此装置受到的浮力会增大；综上分析在验证质量守恒定律时，由气体参加或生成时要保持装置密闭，体积不变；
（3）由质量守恒定律的微观意义可知，在化学反应前后一定不变的是：原子种类；原子数目；原子质量；物质的总质量，一定变化的是物质的种类或分子的种类，而分子数量有可能会发生变化．
（4）由反应的化学方程式2Cu（NO₃）₂=2CuO+O₂↑+4X↑，可得知反应前后各原子的个数为：
       反应前 反应后
铜原子 2         2
氮原子 4          0
氧原子 12       4
根据化学变化前后原子的种类、数目不变，生成物X的4个分子中含有4个N原子和8个O原子，则每个X分子由1个N原子和2个O原子构成，物质X的化学式为NO₂；硝酸根为-1价，设氮元素的化合价为x，则x+（-2）×3=-1，x=+5；
故答案为：
（1）甲，盐酸与碳酸钠反应会生成二氧化碳，装置没有密封，所以导致天平不能平衡． 偏右；丙；
（2）气球膨胀；反应产生的气体使气球膨胀，因此装置受到的浮力会增大；装置密闭，体积不变；
（3）②④⑤⑥；
（4）NO₂，+5．

点评 在做这种类型题目时，要求学生要注意总结规律，这样学习化学，可以达到事半功倍的效果，长此以往，同学们的学习能力便会在潜移默化中得到提高．