Question

1．質量守恒定律對于科學的發(fā)展具有重大的意義．如圖是對該定律的探究實驗，請完善：
（1）如圖是四同學設計的探究質量守恒定律的裝置圖，他們先分別把裝置放到托盤天平上進行調平后取下，然后再進行反應，理論上最不合理的設計是甲；理由是鹽酸與碳酸鈉反應會生成二氧化碳，裝置沒有密封，所以導致天平不能平衡，如果按該同學的設計，反應后天平指針會偏右（填“偏左”或“偏右”）；若不改變本組藥品來驗證守恒定律，應該將該組的裝置按以上圖丙組改進最好；
（2）丙、丁兩組產(chǎn)生的共同現(xiàn)象是氣球膨脹，它們反應后放在天平上，發(fā)現(xiàn)依然會有不平衡的現(xiàn)象．若不考慮氣密性．可能的原因是反應產(chǎn)生的氣體使氣球膨脹，因此裝置受到的浮力會增大．
綜上分析在驗證質量守恒定律時，有氣體參加或生成時要保持裝置密閉，體積不變；
（3）由質量守恒定律可知：反應前后一定不變的是②④⑤⑥（填序號）．
①分子種類②原子種類③分子數(shù)目④原子數(shù)目⑤元素種類⑥物質的總質量 
（4）歡慶節(jié)日會燃放焰火，一種焰火火藥中所含的硝酸銅在燃放時產(chǎn)生綠色火焰，發(fā)生如下反應：2Cu（NO₃）₂=2CuO+O₂↑+4X↑．X的化學式為NO₂；硝酸銅中氮元素的化合價為+5．

Answer 1

分析 （1）做驗證質量守恒定律的實驗時所選用的裝置應該考慮到：①如果反應物中有氣體參加反應，或生成物中有氣體生成，應該選用密閉裝置．②如果反應物中沒有氣體參加生成物中也沒有氣體生成，裝置可不考慮密閉．
（2）根據(jù)實驗現(xiàn)象結合圖示進行分析解答；
（3）由質量守恒定律的微觀意義可知，即反應前后原子的種類和數(shù)目不變，在化學反應前后一定不變的是：原子種類、數(shù)目、質量據(jù)此分析即可．
（4）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推斷反應中生成物X的分子構成；根據(jù)化合價原則求出化學式中元素的化合價．

解答 解：（1）理論上最不合理的設計是圖甲，鹽酸與碳酸鈉反應會生成二氧化碳，裝置沒有密封，生成的二氧化碳氣體散逸到空氣中去了，所以導致天平不能平衡；如果按該同學的設計，反應后天平指針會偏右，若不改變本組藥品來驗證守恒定律．用圖丙中的裝置進行驗證質量守恒定律，能達到目的，原因在于裝置是密封的．故應將該組的裝置按以上丙圖改進最好；
（2）丙中過氧化氫溶液和二氧化錳反應產(chǎn)生氧氣，使氣球膨脹；丁中白磷燃燒放熱，使氣球膨脹；丙、丁兩組產(chǎn)生的共同現(xiàn)象是氣球膨脹；它們反應后放在天平上，發(fā)現(xiàn)依然會有不平衡的現(xiàn)象．若不考慮氣密性．可能的原因是反應產(chǎn)生的氣體使氣球膨脹，因此裝置受到的浮力會增大；綜上分析在驗證質量守恒定律時，由氣體參加或生成時要保持裝置密閉，體積不變；
（3）由質量守恒定律的微觀意義可知，在化學反應前后一定不變的是：原子種類；原子數(shù)目；原子質量；物質的總質量，一定變化的是物質的種類或分子的種類，而分子數(shù)量有可能會發(fā)生變化．
（4）由反應的化學方程式2Cu（NO₃）₂=2CuO+O₂↑+4X↑，可得知反應前后各原子的個數(shù)為：
       反應前 反應后
銅原子 2         2
氮原子 4          0
氧原子 12       4
根據(jù)化學變化前后原子的種類、數(shù)目不變，生成物X的4個分子中含有4個N原子和8個O原子，則每個X分子由1個N原子和2個O原子構成，物質X的化學式為NO₂；硝酸根為-1價，設氮元素的化合價為x，則x+（-2）×3=-1，x=+5；
故答案為：
（1）甲，鹽酸與碳酸鈉反應會生成二氧化碳，裝置沒有密封，所以導致天平不能平衡． 偏右；丙；
（2）氣球膨脹；反應產(chǎn)生的氣體使氣球膨脹，因此裝置受到的浮力會增大；裝置密閉，體積不變；
（3）②④⑤⑥；
（4）NO₂，+5．

點評 在做這種類型題目時，要求學生要注意總結規(guī)律，這樣學習化學，可以達到事半功倍的效果，長此以往，同學們的學習能力便會在潛移默化中得到提高．