Question

1．質(zhì)量守恒定律對(duì)于科學(xué)的發(fā)展具有重大的意義．如圖是對(duì)該定律的探究實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)完善：
（1）如圖是四同學(xué)設(shè)計(jì)的探究質(zhì)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(jìn)行調(diào)平后取下，然后再進(jìn)行反應(yīng)，理論上最不合理的設(shè)計(jì)是甲；理由是鹽酸與碳酸鈉反應(yīng)會(huì)生成二氧化碳，裝置沒(méi)有密封，所以導(dǎo)致天平不能平衡，如果按該同學(xué)的設(shè)計(jì)，反應(yīng)后天平指針會(huì)偏右（填“偏左”或“偏右”）；若不改變本組藥品來(lái)驗(yàn)證守恒定律，應(yīng)該將該組的裝置按以上圖丙組改進(jìn)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(yīng)后放在天平上，發(fā)現(xiàn)依然會(huì)有不平衡的現(xiàn)象．若不考慮氣密性．可能的原因是反應(yīng)產(chǎn)生的氣體使氣球膨脹，因此裝置受到的浮力會(huì)增大．
綜上分析在驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律時(shí)，有氣體參加或生成時(shí)要保持裝置密閉，體積不變；
（3）由質(zhì)量守恒定律可知：反應(yīng)前后一定不變的是②④⑤⑥（填序號(hào)）．
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(zhì)的總質(zhì)量 
（4）歡慶節(jié)日會(huì)燃放焰火，一種焰火火藥中所含的硝酸銅在燃放時(shí)產(chǎn)生綠色火焰，發(fā)生如下反應(yīng)：2Cu（NO₃）₂=2CuO+O₂↑+4X↑．X的化學(xué)式為NO₂；硝酸銅中氮元素的化合價(jià)為+5．

Answer 1

分析 （1）做驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)所選用的裝置應(yīng)該考慮到：①如果反應(yīng)物中有氣體參加反應(yīng)，或生成物中有氣體生成，應(yīng)該選用密閉裝置．②如果反應(yīng)物中沒(méi)有氣體參加生成物中也沒(méi)有氣體生成，裝置可不考慮密閉．
（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)合圖示進(jìn)行分析解答；
（3）由質(zhì)量守恒定律的微觀意義可知，即反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變，在化學(xué)反應(yīng)前后一定不變的是：原子種類、數(shù)目、質(zhì)量據(jù)此分析即可．
（4）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)方程式推斷反應(yīng)中生成物X的分子構(gòu)成；根據(jù)化合價(jià)原則求出化學(xué)式中元素的化合價(jià)．

解答 解：（1）理論上最不合理的設(shè)計(jì)是圖甲，鹽酸與碳酸鈉反應(yīng)會(huì)生成二氧化碳，裝置沒(méi)有密封，生成的二氧化碳?xì)怏w散逸到空氣中去了，所以導(dǎo)致天平不能平衡；如果按該同學(xué)的設(shè)計(jì)，反應(yīng)后天平指針會(huì)偏右，若不改變本組藥品來(lái)驗(yàn)證守恒定律．用圖丙中的裝置進(jìn)行驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律，能達(dá)到目的，原因在于裝置是密封的．故應(yīng)將該組的裝置按以上丙圖改進(jìn)最好；
（2）丙中過(guò)氧化氫溶液和二氧化錳反應(yīng)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(yīng)后放在天平上，發(fā)現(xiàn)依然會(huì)有不平衡的現(xiàn)象．若不考慮氣密性．可能的原因是反應(yīng)產(chǎn)生的氣體使氣球膨脹，因此裝置受到的浮力會(huì)增大；綜上分析在驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律時(shí)，由氣體參加或生成時(shí)要保持裝置密閉，體積不變；
（3）由質(zhì)量守恒定律的微觀意義可知，在化學(xué)反應(yīng)前后一定不變的是：原子種類；原子數(shù)目；原子質(zhì)量；物質(zhì)的總質(zhì)量，一定變化的是物質(zhì)的種類或分子的種類，而分子數(shù)量有可能會(huì)發(fā)生變化．
（4）由反應(yīng)的化學(xué)方程式2Cu（NO₃）₂=2CuO+O₂↑+4X↑，可得知反應(yīng)前后各原子的個(gè)數(shù)為：
       反應(yīng)前 反應(yīng)后
銅原子 2         2
氮原子 4          0
氧原子 12       4
根據(jù)化學(xué)變化前后原子的種類、數(shù)目不變，生成物X的4個(gè)分子中含有4個(gè)N原子和8個(gè)O原子，則每個(gè)X分子由1個(gè)N原子和2個(gè)O原子構(gòu)成，物質(zhì)X的化學(xué)式為NO₂；硝酸根為-1價(jià)，設(shè)氮元素的化合價(jià)為x，則x+（-2）×3=-1，x=+5；
故答案為：
（1）甲，鹽酸與碳酸鈉反應(yīng)會(huì)生成二氧化碳，裝置沒(méi)有密封，所以導(dǎo)致天平不能平衡． 偏右；丙；
（2）氣球膨脹；反應(yīng)產(chǎn)生的氣體使氣球膨脹，因此裝置受到的浮力會(huì)增大；裝置密閉，體積不變；
（3）②④⑤⑥；
（4）NO₂，+5．

點(diǎn)評(píng) 在做這種類型題目時(shí)，要求學(xué)生要注意總結(jié)規(guī)律，這樣學(xué)習(xí)化學(xué)，可以達(dá)到事半功倍的效果，長(zhǎng)此以往，同學(xué)們的學(xué)習(xí)能力便會(huì)在潛移默化中得到提高．