Question

24、某课外兴趣小组的同学设计了如下三个实验来验证质量守恒定律：

实验I：称量镁条，在空气中点燃，待反应结束后，将生成物全部收回再称量．
实验II：将装有稀盐酸的小试管放入装有锌粒的烧杯中，称量，然后将盐酸与锌粒接触，过一会在称量．
实验III：将装有氢氧化钠溶液的试管放入盛有硫酸铜的锥形瓶中，并在锥型瓶口塞上橡皮塞，称量，然后设法将两种溶液接触（有蓝色氢氧化铜沉淀和硫酸钠生成）过一会再称量．数据见下表：

（1）在实验I中，反应后的质量比反应前明显增加，请用质量守恒定律加以解释

根据质量守恒定律，参加反应的镁带和氧气的质量总和，等于反应后生成的氧化镁的质量，由于空气中的氧气参与了反应，因．

此，生成氧化镁的质量比原来镁带的质量增加了．

．
（2）实验II中发生反应的化学方程式为

Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑

，该反应属于基本反应类型中的

置换．

反应．
（3）这三个实验中，实验III正确反映了反应物与生成物之间的质量关系．请从分子、原子的角度解释反应前后质量相等的原因

化学反应前后原子的种类、数目和质量没有发生改变．

．
（4）实验I、II不能正确反映反应物和生成物之间的质量关系，选一例说明实验设计中的不当之处，并提出改进思路

实验I应将镁条放在密闭的金属容器中引燃，再称量．

．

Answer 1

分析：（1）实验I镁条燃烧，镁条与空气中的氧气发生化合反应生成白色固体氧化镁；反应前所称量为金属镁的质量，反应后所称量的质量为金属氧化物氧化镁的质量；
（2）根据金属的活动性，金属锌可以与稀盐酸发生置换反应，生成氯化锌和氢气；
（3）反应前后质量之所以守恒，是由于化学变化是一个“分子破裂成原子，原子重新组合成分子”的过程，此过程中，原子种类、原子个数、原子的质量都不改变；
（4）质量守恒是指参加反应的物质的总质量不变，而实验I在反应前没有测定参加反应氧气的质量，实验II没有称量放出气体质量的质量，因此，不能说明反应前后质量不变．

解答：解：（1）根据质量守恒定律，生成的白色固体氧化镁的质量应为参加反应的镁的质量与参加反应的氧气的质量总和；而反应前所称量的质量只是金属镁的质量，而反应后称量的则是金属氧化物氧化镁的质量，所以才出现了反应后固体质量“增加”的现象；
故答案为：根据质量守恒定律，参加反应的镁带和氧气的质量总和，等于反应后生成的氧化镁的质量，由于空气中的氧气参与了反应，因此，生成氧化镁的质量比原来镁带的质量增加了；
（2）金属锌的活动性们于氢之前，可与稀盐酸反应生置换反应而生成氯化锌，同时放出氢气；
故答案为：Zn+2HCl=ZnCl₂+H₂↑；置换；
（3）化学变化是一个“分子破裂成原子，原子重新组合成分子”的过程，此过程中，原子种类、原子个数、原子的质量都不改变，所以，化学变化前后虽然物质发生了改变，但构成物质（分子）的原子既不减少也不改变，变化前后总质量不变；
故答案为：化学反应前后原子的种类、数目和质量没有发生改变；
（4）可把实验I中的镁条放在一密闭的容器进行点燃，称量点燃前后容器内物质的总质量，以说明质量守恒；可把实验II放在密闭容器内放出，使得产生的氢气不能逸出，以称量反应前后的总质量；
故答案为：实验I应将镁条放在密闭的金属容器中引燃，再称量（实验II使用密闭容器使产生的气体不能逸出，再进行称量）．

点评：验证质量守恒定律时，有气体参加的实验必须密封，若不密封因气体质量的影响而造成所得的生成物的质量与反应物的质量不相等，不能得出质量守恒的结论．