1. 某兴趣小组用铁钉与硫酸铜溶液反应验证质量守恒定律时,发现铁钉表面有气泡产生、溶液没有变成浅绿色的异常现象,请你和兴趣小组一起探究,并回答问题。

【查阅资料】1.硫酸亚铁与氧气和水能发生反应,使得溶液中的氢离子浓度增加

2溶液中氢离子浓度越大,酸性越强

(1) 探究一:铁钉表面产生的是什么气体?

【做出猜想】

猜想一:二氧化硫;猜想二:氧气;猜想三:氢气。

做出猜想的依据是

(2) 【进行实验】

实验步骤

实验现象

实验结论

①小芳用手在冒气泡的试管口轻轻扇动,使少量气体进入鼻孔

猜想一不正确

②小刚用带火星的木条伸入收集该气体的试管中

木条不复燃

猜想二不正确

③小明将收集该气体的试管移近酒精灯火焰,松开拇指

猜想三正确

(3) 【实验分析】

硫酸铜溶液呈酸性,溶液中含有氢离子,该气体可看成由稀硫酸与铁钉反应产生的,请用化学方程式表示该气体产生的原因

(4) 探究二:铁和硫酸铜溶液反应的最佳条件是什么?

【实验探究】

分别用蒸馏水配置4%和2%的硫酸铜的冷、热溶液,各取5mL分别加入4支试管中,放入用砂纸打磨过的相同铁钉,比较反应现象,记录如下表:

实验编号

硫酸铜溶液

变为浅绿色

有红色固体

无气泡

符合标准现象

1

2%硫酸铜冷溶液

√较慢

2

2%硫酸铜热溶液

√较快

3

4%硫酸铜冷溶液

√缓慢

4

4%硫酸铜热溶液

√较快

×

×

①为探究反应物浓度对实验的影响,可选择实验进行对照(填实验编号)

②结合表格数据分析,铁和硫酸铜溶液反应的最佳条件是

(5) 探究三:反应中溶液pH值为什么减小?

结合探究一中氢气产生的原理,兴趣小组的同学推测,随着反应的进行,溶液中氢离子浓度应该减小,pH值应该逐渐增大,于是利用如图1装置,用pH传感器测量溶液pH值的变化,同时测定了该装置中氧气含量的变化,结果如图2、图3所示,试分析溶液pH值下降的原因

(6)  【反思与交流】

结合以上探究综合分析

①探究二中配置硫酸铜溶液的蒸馏水应该

②利用铁与硫酸铜反应验证质量守恒定律时,应注意

【考点】
验证质量守恒定律;
【答案】

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1. 某兴趣小组同学用图所示实验验证质量守恒定律。 

已知: 

(1) 若用图装置做实验,将橡皮塞上的玻璃管放到酒精灯火焰上灼烧至红热后,将玻璃管下端接触到白磷,并迅速塞紧橡皮塞。之后观察到锥形瓶内的现象是  。反应的化学方程式为  ,玻璃管除了导气的作用外还有  的作用,小气球的作用除了密闭装置还有  的作用。 
(2) 某同学按图装置对质量守恒定律进行实验探究,观察到反应后天平不平衡,该反应  填“遵守”或“不遵守”质量守恒定律,反应后天平不平衡的原因是  。 
(3) 将图装置改成图装置气密性良好 , 将充分反应后的锥形瓶放回左盘,发现指针没有停在中间,而是  填“偏右”或“偏左” , 你认为可能的原因是  。 
(4) 小华将图改成图装置,已知氢氧化钠溶液能与二氧化碳反应生成碳酸钠和水,该装置  填“能”或“不能”验证质量守恒定律。 
(5) 某超市卖的纯碱产品往往含有少量的氯化钠 , 化学兴趣小组的同学通过实验来测定该纯碱样品中纯碱的质量分数。查阅资料知纯碱和稀盐酸反应,生成氯化钠、水和二氧化碳,他们取纯碱样品放入烧杯中,逐滴加入稀盐酸至不再产生气泡为止,无固体剩余,共消耗盐酸 , 称得反应后溶液的质量为。则生成二氧化碳  。样品中纯碱的质量分数为  结果精确到
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3. 以下是老师引导学生探究“质量守恒定律”的教学片段,请你参与探究并帮忙填写空格。

【提出问题】化学反应前后各物质的质量总和是否相等?

【猜想与假设】猜想 1:不相等;猜想 2:相等。

【实验探究】甲、乙两组同学用托盘天平分别称量反应前后物质的质量。


甲组

乙组

实验方案(反应后略)

实验现象

有气泡产生,天平指针向右偏转

铁钉表面有红色物质析出,溶液颜色发生改变,天平指针没有偏转

结论

猜想 1正确

猜想 2正确

(1) 【反思评价】究竟哪种猜想正确?通过讨论,同学们发现甲组中有气体逸出,导致指针向右偏转。得到启示:在探究化学反应前后各物质的质量总和是否相等时,凡有气体生成或参加的反应一定要在中进行。
(2) 【优化装置】同学们对甲组左盘中的反应装置进行了如下三种改进,你认为最佳装置是(填标号)。

(3) 【得出结论】同学们利用改进后的最佳装置进行再次探究,均得出猜想 2正确。进一步分析发现,反应体系中器材和未参加反应的物质的质量在反应前后保持不变,最终得出结论:的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。
(4) 【反思、应用和启示】

①反思:化学反应前后,原子的种类、数目、都不变,所以质量守恒。

②应用:某固体物质受热会发生分解反应,生成氧化铜、水和二氧化碳三种物质,则该固体物质一定由元素组成。

③质量守恒定律的发现过程,给我们的启示是(填标号)。

A.分析问题应该全面、严谨

B.实验的成功与否,取决于药品的选择

C.定量方法是科学研究的重要方法

D.科学研究既要尊重事实,也要勇于创新

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