Question

18．小劉和小李以“化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物與生成物的質(zhì)量關(guān)系”為課題進(jìn)行科學(xué)探究．他們在反應(yīng)前后都進(jìn)行了規(guī)范的操作、準(zhǔn)確的稱量和細(xì)致的觀察．
提出假設(shè)：物質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化前后總質(zhì)量不變．
設(shè)計并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：小劉設(shè)計的實(shí)驗(yàn)裝置和選用藥品如圖1所示，試回答下列問題：
（1）點(diǎn)燃紅磷后，迅速塞緊瓶塞，待燃燒完畢后再稱量．反應(yīng)中觀察到的現(xiàn)象是天平平衡．
（2）做這個實(shí)驗(yàn)前錐形瓶應(yīng)預(yù)先裝少量的細(xì)砂的原因是：磷燃燒放出的熱量炸裂錐形瓶．
（3）實(shí)驗(yàn)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(jìn)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?jǐn)?shù)約為1/5，白磷燃燒消耗了瓶內(nèi)的氧氣壓強(qiáng)減小．
（4）在實(shí)驗(yàn)設(shè)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(shè)計的實(shí)驗(yàn)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(yīng)（圖B）．反應(yīng)結(jié)束后，再次稱量，質(zhì)量為W₂g，結(jié)果W₂＜W₁．

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
小劉認(rèn)為：在化學(xué)反應(yīng)中，生成物的總質(zhì)量與反應(yīng)物的總質(zhì)量相等；
小李認(rèn)為：在化學(xué)反應(yīng)中，生成物總質(zhì)量與反應(yīng)物的總質(zhì)量不相等．
你認(rèn)為小劉的結(jié)論正確，導(dǎo)致另一個實(shí)驗(yàn)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(rèn)為正確的結(jié)論的原因：反應(yīng)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(shí)驗(yàn)研究化學(xué)反應(yīng)前后反應(yīng)物與生成物之間的質(zhì)量關(guān)系時，必須在密閉體系中進(jìn)行．
結(jié)論應(yīng)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(xué)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(xué)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?yàn)檠鯕庹伎諝怏w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(qiáng)小于外界大氣壓，所以水會進(jìn)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(xué)反應(yīng)都符合質(zhì)量守恒定律解答；依據(jù)氫氣產(chǎn)生浮力進(jìn)行考慮；根據(jù)化學(xué)變化前后原子的種類、數(shù)目不變，由反應(yīng)的化學(xué)方程式I₂O₅+5CO=I₂+5X，推斷反應(yīng)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(xué)式．

解答 解：（1）紅磷燃燒產(chǎn)生大量的白煙，放出熱量，在化學(xué)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(shí)驗(yàn)前錐形瓶應(yīng)預(yù)先裝少量的細(xì)砂的原因是防止磷燃燒放出的熱量炸裂錐形瓶．
（3）因?yàn)檠鯕庹伎諝怏w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(qiáng)小于外界大氣壓，所以水會進(jìn)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?jǐn)?shù)約為1/5，白磷燃燒消耗了瓶內(nèi)的氧氣壓強(qiáng)減�。�
（4）燃燒時瓶內(nèi)氣體受熱膨脹，壓強(qiáng)增大，會把塞子彈起，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗，上方系一癟氣球可以緩沖壓力；
（5）一切化學(xué)反應(yīng)都符合質(zhì)量守恒定律，該反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)，所以一定符合質(zhì)量守恒定律，故小劉的結(jié)論正確，導(dǎo)致另一個實(shí)驗(yàn)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(yīng)有關(guān)系W₂=W₁，但產(chǎn)生的氫氣體積較大，會產(chǎn)生向上的浮力，導(dǎo)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(xué)反應(yīng)的實(shí)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(yīng)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(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)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(shí)驗(yàn)研究化學(xué)反應(yīng)前后反應(yīng)物與生成物之間的質(zhì)量關(guān)系時，必須密閉容器中進(jìn)行；
由反應(yīng)的化學(xué)方程式I₂O₅+5CO=I₂+5X，可判斷反應(yīng)前后I、C、O三種原子的個數(shù)為
    反應(yīng)前  反應(yīng)后
I原子  2      2
C原子  5      0
O原子  10     0
根據(jù)化學(xué)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(xué)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?jǐn)?shù)約為1/5，白磷燃燒消耗了瓶內(nèi)的氧氣壓強(qiáng)減�。�
（4）為了減壓，防止塞子被彈起；
（5）小劉；氫氣球有浮力；反應(yīng)前后原子的種類，數(shù)目和質(zhì)量都沒有改變；密閉；CO₂；

點(diǎn)評 在化學(xué)反應(yīng)中遵循質(zhì)量守恒定律，參加反應(yīng)的物質(zhì)的質(zhì)量等于反應(yīng)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(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，解題時要明確容器內(nèi)的反應(yīng)物與生成物的質(zhì)量變化，從而得出正確結(jié)論．