Question

18．小劉和小李以“化學反應中，反應物與生成物的質(zhì)量關系”為課題進行科學探究．他們在反應前后都進行了規(guī)范的操作、準確的稱量和細致的觀察．
提出假設：物質(zhì)發(fā)生化學變化前后總質(zhì)量不變．
設計并進行實驗：小劉設計的實驗裝置和選用藥品如圖1所示，試回答下列問題：
（1）點燃紅磷后，迅速塞緊瓶塞，待燃燒完畢后再稱量．反應中觀察到的現(xiàn)象是天平平衡．
（2）做這個實驗前錐形瓶應預先裝少量的細砂的原因是：磷燃燒放出的熱量炸裂錐形瓶．
（3）實驗結(jié)束后（錐形瓶已冷卻到室溫），發(fā)現(xiàn)瓶中紅磷剩余，為了防止紅磷在空氣中燃燒以防污染，將錐形瓶瓶口倒置于盛滿水的水槽中（如圖，瓶口貼緊水面），拔下瓶塞，發(fā)現(xiàn)水進入錐形瓶中約占錐形瓶的容積的$\frac{1}{5}$．原因是：空氣中氧氣的體積分數(shù)約為1/5，白磷燃燒消耗了瓶內(nèi)的氧氣壓強減�。�
（4）在實驗設計中，將玻璃管上方系一癟氣球的目的是：為了減壓，防止塞子被彈起．
（5）小李設計的實驗裝置和選用藥品如圖2所示，將圖A的裝置在托盤天平上稱量，質(zhì)量為W₁g，然后將氣球內(nèi)鋅粉全部倒入瓶內(nèi)，立即產(chǎn)生氣體（氫氣），氣球逐漸脹大，鋅粉全部反應（圖B）．反應結(jié)束后，再次稱量，質(zhì)量為W₂g，結(jié)果W₂＜W₁．

實驗結(jié)論：
小劉認為：在化學反應中，生成物的總質(zhì)量與反應物的總質(zhì)量相等；
小李認為：在化學反應中，生成物總質(zhì)量與反應物的總質(zhì)量不相等．
你認為小劉的結(jié)論正確，導致另一個實驗結(jié)論錯誤的原因是（裝置不漏氣）：氫氣球有浮力．
請從原子的角度分析你認為正確的結(jié)論的原因：反應前后原子的種類，數(shù)目和質(zhì)量都沒有改變
由此可得出結(jié)論：用實驗研究化學反應前后反應物與生成物之間的質(zhì)量關系時，必須在密閉體系中進行．
結(jié)論應用：I₂O₅+5CO=I₂+5X，根據(jù)生成X的多少，可以判斷CO的含量，X的化學式為CO₂．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)紅磷燃燒的現(xiàn)象回答．紅磷是易燃物，在空氣中劇烈燃燒，產(chǎn)生大量白煙．白煙是五氧化二磷的固體小顆粒．在化學變化中遵循質(zhì)量守恒定律，故冷卻后稱量天平是平衡的；
（2）磷燃燒時放出大量的熱，玻璃儀器驟熱會破裂；
（3）根據(jù)因為氧氣占空氣體積的$\frac{1}{5}$，白磷燃燒消耗了瓶內(nèi)的氧氣，生成物是固體，使瓶內(nèi)壓強小于外界大氣壓，所以水會進入瓶內(nèi)解答；
（4）白磷燃燒放出熱量，會使瓶內(nèi)氣壓增大，這里其一個減壓的作用．
（5）依據(jù)化學反應都符合質(zhì)量守恒定律解答；依據(jù)氫氣產(chǎn)生浮力進行考慮；根據(jù)化學變化前后原子的種類、數(shù)目不變，由反應的化學方程式I₂O₅+5CO=I₂+5X，推斷反應中生成物X的分子構(gòu)成，根據(jù)分子的構(gòu)成確定X物質(zhì)的化學式．

解答 解：（1）紅磷燃燒產(chǎn)生大量的白煙，放出熱量，在化學變化中遵循質(zhì)量守恒定律，故冷卻后稱量天平是平衡的；
（2）做這個實驗前錐形瓶應預先裝少量的細砂的原因是防止磷燃燒放出的熱量炸裂錐形瓶．
（3）因為氧氣占空氣體積的$\frac{1}{5}$，白磷燃燒消耗了瓶內(nèi)的氧氣，生成物是固體，使瓶內(nèi)壓強小于外界大氣壓，所以水會進入瓶內(nèi)，占的體積正好是消耗的氧氣的體積．故答案為：$\frac{1}{5}$；空氣中氧氣的體積分數(shù)約為1/5，白磷燃燒消耗了瓶內(nèi)的氧氣壓強減�。�
（4）燃燒時瓶內(nèi)氣體受熱膨脹，壓強增大，會把塞子彈起，導致實驗失敗，上方系一癟氣球可以緩沖壓力；
（5）一切化學反應都符合質(zhì)量守恒定律，該反應是化學反應，所以一定符合質(zhì)量守恒定律，故小劉的結(jié)論正確，導致另一個實驗結(jié)論錯誤的原因是（裝置不漏氣）：根據(jù)質(zhì)量守恒定律，應有關系W₂=W₁，但產(chǎn)生的氫氣體積較大，會產(chǎn)生向上的浮力，導致裝置對托盤的壓力變小，故所得W₂比W₁偏小，故答案為：氫氣球有浮力；
化學反應的實質(zhì)是分子分成原子，原子再重新組合成新的分子，所以反應前后原子的種類沒有改變，原子的數(shù)目沒有增減，原子的質(zhì)量沒有變化，所以，在化學反應中，反應物的質(zhì)量總和與生成物的質(zhì)量總和必然相等．
由此可得出結(jié)論：用實驗研究化學反應前后反應物與生成物之間的質(zhì)量關系時，必須密閉容器中進行；
由反應的化學方程式I₂O₅+5CO=I₂+5X，可判斷反應前后I、C、O三種原子的個數(shù)為
    反應前  反應后
I原子  2      2
C原子  5      0
O原子  10     0
根據(jù)化學變化前后原子的種類、數(shù)目不變，可判斷物質(zhì)X的5個分子中含5個C原子、10個O原子，則每個X的分子由1個C原子、2個O原子構(gòu)成，則物質(zhì)X的化學式為CO₂；
故答案為：（1）天平平衡；
（2）磷燃燒放出的熱量炸裂錐形瓶；
（3）$\frac{1}{5}$；空氣中氧氣的體積分數(shù)約為1/5，白磷燃燒消耗了瓶內(nèi)的氧氣壓強減�。�
（4）為了減壓，防止塞子被彈起；
（5）小劉；氫氣球有浮力；反應前后原子的種類，數(shù)目和質(zhì)量都沒有改變；密閉；CO₂；

點評 在化學反應中遵循質(zhì)量守恒定律，參加反應的物質(zhì)的質(zhì)量等于反應后生成的物質(zhì)的質(zhì)量．該題以白磷為例考查質(zhì)量守恒定律的探究，旨在考查不規(guī)范操作對實驗結(jié)果的影響，解題時要明確容器內(nèi)的反應物與生成物的質(zhì)量變化，從而得出正確結(jié)論．