小英同学从资料中得知:质量守恒定律的发现经历了漫长、曲折的过程。
(实验回顾)
1756年,俄国化学家罗蒙诺索夫将金属锡放在密闭容器里煅烧,冷却后在密闭容器里称量,发现总质量和煅烧前没有变化。
1774年,拉瓦锡将45.0份质量的氧化汞加热分解,恰好得到了41.5份质量的汞和3.5份质量的氧气,得到了与罗蒙诺索夫相同的结论。拉瓦锡还通过这个实验研究了 ,成就了化学史上的另一经典实验。
(实验重现)
小英同学在老师的指导下,将铁粉、活性炭粉、食盐按一定比例加水混合后,涂在用铁片折成的连续的Z形架表面,然后放入盛满氧气的集气瓶中。通过如图所示装置对“化学反应中,反应物与生成物的质量关系”进行实验探究,实验过程中做到操作规范、准确称量和细致观察。
(1)证明化学反应发生且体现质量守恒定律的现象有: , 。
(2)此实验用氧气替代空气的主要目的是 。
(3)实验室里现有过氧化氢溶液、二氧化锰粉末,以及下列仪器:
①写出编号仪器的名称:B 。
②利用上述药品、仪器制取少量纯净氧气,其简易制取装置应选择的仪器有 (填序号),反应的化学方程式为 ;能否组装一套制氧气的装置,以控制反应的发生和停止?
(填“能”或“否”),并说明理由: 。
(总结与反思)
1663年,英国化学家波义耳将金属汞放在密闭容器里煅烧,冷却后称量时打开了盖,得出的结论是物质的总质量增加了。导致波义耳与质量守恒定律失之交臂。你认为质量增大的原因是
。
(实验回顾) 空气的成分(或空气中氧气的含量或空气中氧气约占总体积的五分之一等,合理即可)
(实验重现) (1)铁片上的物质变红(或有红色物质生成) 天平平衡(或质量不变)
(2)加快反应速率(或增大反应物的浓度,合理即可)
(3)①锥形瓶
②CDHIA 2H2O22H2O+O2↑ 否
二氧化锰是粉末状,无法实现固液分离
(总结与反思)有空气进入(合理即可)
解析:(实验回顾)1774年,拉瓦锡将45.0份质量的氧化汞加热分解,恰好得到了41.5份质量的汞和3.5份质量的氧气,还通过这个实验研究了空气的成分(或空气中氧气的含量或空气中氧气约占总体积的五分之一),成就了化学史上的另一经典实验。(实验重现)(1)证明化学反应发生且体现质量守恒定律的现象有:铁片上的物质变红(或有红色物质生成),天平平衡(或质量不变)。(2)由空气中氧气约占五分之一可知,此实验用氧气替代空气的主要目的是:增大反应物浓度,加快反应速率。(3)②利用上述药品、仪器制取少量纯净氧气,制取少量气体选择试管盛装药品即可,收集纯净的气体需选择排水法,故简易制取装置应选择的仪器有CDHIA;过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解生成水和氧气,反应的化学方程式为2H2O22H2O+O2↑;因为二氧化锰是粉末状,无法实现固液分离,所以不能组装一套制氧气的装置,以控制反应的发生和停止。(总结与反思)导致波义耳与质量守恒定律失之交臂,质量增大的原因是:有空气进入了容器中。
质量相等的四种物质:①H2O2、②KMnO4、③KClO3、④H2O完全分解后所制得氧气的质量由大到小的顺序为 (填序号,下同);四种金属:①Zn、②Mg、③Al、④Fe分别投入质量相等且足量的稀硫酸中,充分反应后所得四种溶液的质量相等,则投入金属的质量由小到大的顺序为 。
④①③② ①④②③
解析:根据所给物质写出这4个反应的化学方程式,按O2的化学计量数为1进行配平;计算每种物质与O2的质量比,然后比较得出答案。
2H2O22H2O+O2↑;
68 32
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑;
316 32
KClO3KCl+O2↑;
81.7 32
2H2O2H2↑+O2↑
36 32
生成32 g的O2所需4种物质的质量分别为68 g、316 g、81.7 g、36 g,所以等质量的4种物质完全分解后所制得氧气的质量由大到小的顺序为④①③②。将Zn、Mg、Al、Fe四种金属分别投入质量相等且足量的稀硫酸中,反应结束后溶液的质量仍相等,说明溶液增加的质量相等,即加入的金属与生成的氢气的质量差相等,设锌的质量为a,镁的质量为x,铝的质量为y,铁的质量为z,则:
Zn~H2↑
65 2
a a
Mg~H2↑
24 2
x x
2Al~3H2↑
54 6
y y
Fe~H2↑
56 2
z z
则a-a=x-x=y-y=z-z,
即a=x=y=z,故a<z<x<y,
即m(Zn)<m(Fe)<m(Mg)<m(Al)。
根据如图所示的实验回答问题。
图示为通过红磷燃烧前后质量的测定验证质量守恒定律的实验。用红热的玻璃管引燃红磷,实验现象是:红磷燃烧,产生 ,放出大量热。实验中气球的作用除了使装置密闭之外,还可以防止 ;实验时若取用红磷的量不足,对实验的结果 (填“有”或“没有”)影响。
大量白烟 气体膨胀冲开瓶塞 没有
解析:红磷燃烧时产生大量白烟,放出大量热,导致锥形瓶内气体压强增大,气球胀大,所以气球除了使装置密闭之外,还有平衡大气压,防止瓶塞弹出的作用;根据质量守恒定律可知,参加化学反应的物质的总质量和生成的各物质总质量相等,由于装置密闭,所以与红磷的量无关。
(2019·丰台二模)2019年北京世园会中国馆主体为钢结构,拼装钢材杆件达到1.2万多根,所有杆件均为现场拼装焊接。
(1)用一氧化碳和赤铁矿(主要成分Fe2O3)炼铁的化学方程式是 。
(2)用氧气乙炔焊机焊接钢件时,要先调整乙炔(C2H2)和氧气的比例。乙炔充分燃烧的化学方程式为2C2H2+5O24CO2+2H2O,请计算26 kg 乙炔充分燃烧时,参加反应的氧气质量是 kg。
(1)3CO+Fe2O33CO2+2Fe
(2)80
解析:(1)用一氧化碳和赤铁矿(主要成分Fe2O3)炼铁,生成的是铁和二氧化碳,反应的化学方程式是3CO+Fe2O33CO2+2Fe。
(2)设参加反应的氧气质量为x。
2C2H2+5O24CO2+2H2O
52 160
26 kg x
解得x=80 kg。
(2019·石景山二模)洁厕灵(有效成分为盐酸)和管道疏通剂(主要成分为氢氧化钠)不能混合使用的原因是
(用化学方程式表示)。
NaOH+HClNaCl+H2O
解析:洁厕灵(有效成分为盐酸)和管道疏通剂(主要成分为氢氧化钠)不能混合使用的原因是盐酸与氢氧化钠反应生成氯化钠和水,化学方程式为NaOH+HClNaCl+H2O。
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