專題七規律探究實驗一、關于質量守恒定律的實驗1、紅磷燃燒實驗實驗裝置反應原理P+O2→P2O5實驗現象紅磷燃燒，產生大量，放出大量的熱，氣球，待裝置冷卻后，氣球。反應后的物質總質量m2與反應前的物質總質量m1相等，天平保持平衡。實驗分析（1）氣球變化的原因？結論：氣球先脹大是因為，后縮小是因為消耗了錐形瓶內氧氣，使瓶內氣體壓強外界大氣壓；（2）氣球的作用是什么？紅磷燃燒的實驗中要用橡皮塞塞緊錐形瓶。因為紅磷燃燒后產生的五氧化二磷是微小的固體顆粒，能擴散到空氣中，從而損失五氧化二磷；另外瓶外的空氣也會補充消耗的氧氣的體積，從而使實驗測定的結果不準。所以氣球的作用是形成密閉體系并緩沖氣壓。2、鐵和硫酸銅反應實驗實驗裝置反應原理Fe+CuSO4→FeSO4+Cu實驗步驟步驟1：鐵釘放在錐形瓶外稱量紙上稱量。步驟2:將鐵釘小心放入硫酸銅溶液中，觀察天平的平衡情況。實驗現象鐵釘表面覆蓋一層紅色的物質，溶液由藍色變為，反應前后，物質的總質量不變，天平保持平衡3、化學實驗驗證質量守恒定律實驗實驗方案實驗步驟：1.小燒杯放碳酸鈉粉末，小試管盛稀鹽酸放入燒杯稱量總質量m1。2.傾斜試管，倒入稀鹽酸，發生反應。3.實驗完成，稱量m2。實驗步驟：1.稱量砂紙打磨鎂條和石棉網質m1。2.在石棉網上方點燃鎂條。3.實驗完成，稱量m2。實驗現象白色粉末溶解，有產生。天平偏轉。產生白色固體(還有少量產生)，天平不平衡，發出耀眼的白光，放出熱量。反應原理Na2CO3+HCl→NaCl+H2O+CO2實驗分析由于鎂條燃燒，消耗了空氣中的氧氣，生成氧化鎂，根據質量守恒定律，應該是生成物氧化鎂的質量等于反應的鎂條和參加反應的氧氣質量總和，所以實驗理論結果應該是m2﹥m1。但是在實際反應時，鎂條不僅和空氣中的氧氣反應，還和空氣中的氮氣發生反應生成氮化鎂（Mg3N2），和二氧化碳反應生成氧化鎂和碳，所以反應后固體的質量可能增大。但伴隨著白煙現象，如果逸散的白煙質量小于增加的氣體質量，m1<m2，若相等，m1=m2，若逸散質量大于增加的氣體質量，m1>m2。實驗結論所有的化學反應均遵守；有參加或生成（或者有煙、霧狀物質生成的反應），要驗證質量守恒定律，必須在密閉容器里進行。二、有關金屬活動性順序實驗1、金屬+酸→鹽+H2↑（置換反應）反應條件：金屬活動性排在H前稀鹽酸/稀硫酸鎂鋅鐵現象固體逐漸溶解，產生大量氣泡固體逐漸溶解，產生較多氣泡固體逐漸溶解，無色溶液變為，產生少量氣泡方程式Mg+2HCl=MgCl2+H2↑Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑Fe+2HCl=FeCl2+H2↑Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑（1）根據金屬與酸混合時是否有氫氣產生將金屬分為兩類：活潑金屬和不活潑金屬：通過金屬與酸能否反應或與酸反應的劇烈程度判斷金屬的活動性。鎂>鋅>鐵>銅（不反應）（2）鐵與稀鹽酸和稀硫酸反應生成的鐵的化合物中，鐵化合價為＋2價。有Fe2＋的溶液為。2、金屬＋鹽→新鹽＋新金屬(置換反應)實驗鐵釘+硫酸銅溶液鋁絲+硫酸銅溶液銅絲+硝酸銀溶液現象鐵表面有固體產生，溶液由色逐漸變為色。鋁表面有固體產生，溶液由色逐漸變為色。銅表面有固體產生，溶液由色逐漸變為色。化學方程式Fe+CuSO4=Cu+FeSO42Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3CuCu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2活動性比較鐵>銅鋁＞銅銅＞銀（1）反應條件：參加反應的金屬活動性必須強于鹽中金屬的活動性(K、Ca、Na除外)，且鹽必須可溶現象的描述重點：金屬表面生成固體的顏色，溶液顏色的變化。（2）通過金屬與金屬化合物溶液是否反應判斷金屬的活動性。3、總結：比較金屬活動性的方法：金屬+氧氣金屬+酸金屬+金屬化合物溶液能反應>不能反應反應劇烈>反應不劇烈能反應>不能反應反應劇烈>反應不劇烈A+BC=B+AC能反應,A＞B；不能反應，A＜B4、常見金屬在溶液中的活動性順序：(巧記：嫁給那美女；身體細纖輕；總共一百斤)鉀鈣鈉鎂鋁鋅鐵錫鉛(氫)銅汞銀鉑金KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu（1）實驗表明了金屬活動性強弱順序（前強后弱），即在金屬活動性順序中，金屬的位置越靠前，它在水溶液中就越容易失去電子變成離子，其活動性就；金屬的位置，其陽離子在水溶液中就比較容易獲得電子變成原子，其活動性就。

（2）可用來判斷金屬與酸能否發生置換反應（氫前置換氫），只有排在氫的金屬，才能置換出酸中的氫，而排在氫后面的金屬不能置換出酸中的氫。

（3）可用來判斷金屬與金屬化合物溶液（即鹽溶液）能否發生（前置后，鹽可溶，K、Ca、Na不能夠），排在金屬活動性順序中的金屬一般能把排在后面的金屬從其鹽溶液里出來。

（4）利用金屬與酸或鹽溶液之間的置換反應是否發生，通過具體的實驗及其現象的分析，反過來可以反推金屬的活動性順序，具體的推斷方法是這樣的：

①利用金屬與酸能否發生，來反推金屬的活動性順序，例如，把鐵和銅分別放在稀鹽酸中時，鐵的表面上有氣泡冒出，這說明鐵位居金屬活動性順序中氫的前面；而銅的表面無明顯的現象，這說明銅位居金屬活動性順序中氫的后面；由此可推得鐵活潑性比銅的要強。

②利用金屬與鹽溶液能否發生，來反推金屬的活動性順序。例如，把鐵釘放在硫酸銅溶液中，過一會兒，發現鐵釘表面上出現了一層紅色物質（即銅）；由此可推得鐵活潑性比銅的要強。題型01關于質量守恒定律的實驗典例分析【例1】如圖所示進行實驗，分別稱量質量后，將A和C中試管內的液體倒入燒杯中，一段時間后再次稱量質量。（1）能驗證化學反應前后物質質量相等的實驗是（填序號）。（2）B中示數變小，從微粒的角度解釋其原因。變式訓練【變式1-1】下列是初中化學中的一些重要實驗，請回答：（1）A實驗中可以用紅磷的原因是。（2）B中玻璃棒的作用是引流；濾液仍然渾濁的一種原因可能是。（3）C中反應后天平不平衡，該反應是否遵守質量守恒定律（填“是”或“否”）。從微觀的角度解釋質量守恒的原因。【變式1-2】興趣小組同學進行如圖所示的實驗。已知：Fe+CuSO4═Cu+FeSO4。（1）A中反應前稱得質量為m1，反應后稱得質量為m2，m1m2（填“＞”“＝”或“＜”）。（2）B中反應的化學方程式為，反應前后天平不能保持平衡的原因是。題型02有關金屬活動性順序實驗典例分析【例2】驗證金屬Cu、Mg、Zn和Ag活動性順序的四個實驗如圖所示，根據實驗回答下列問題：（1）上述四個實驗，沒有必要做的實驗是。（2）實驗三中，發生反應的化學方程式為。（3）將四個實驗后的所有物質倒入一個燒杯中，過濾，得到無色濾液和固體，在固體中加入稀鹽酸有氣泡，則固體可能含有的金屬是。（填化學式）變式訓練【變式2-1】金屬活動性順序表的應用十分廣泛，按要求做題。（1）KCaNaMgAlFeSnPb（H）CuHgPtAu。（補充完整）（2）農業上為什么不能用鐵制容器盛放波爾多液（含硫酸銅）？（用化學方程表示）（3）用實驗驗證Zn、Cu、Ag三種金屬的活動性順序，請寫出一種可行方案所需的物質。【變式2-2】小明為驗證Cu、Ag、Mg三種金屬的活動性順序，做了以下兩組實驗。（1）能達到實驗目的的是（填“甲”或“乙”）。（2）圖甲中鎂片與稀硫酸發生反應的實驗現象是，化學方程式為。（3）圖乙中反應的化學方程式為。（4）以上實驗最終驗證了Cu、Ag、Mg三種金屬的活動性順序，請再設計一種方案驗證Cu、Ag、Mg三種金屬的活動性順序，你選擇的藥品是。1．金屬及其金屬制品對人類社會的發展有著及其重要的作用。（1）假黃金（銅鋅合金）的外觀與黃金極為相似，市場上不法分子以假亂真，禍害消費者。某同學用化學知識，將其放入稀鹽酸中鑒別其真偽，觀察到現象是。（2）鋁、鐵、銅是日常生活中經常接觸到的三種金屬，對鋁、鐵、銅三種金屬的活動性順序進行探究，能達到目的一組試劑是（填序號）。A.Cu、FeCl2溶液、AlCl3溶液B.Fe、AlCl3溶液、CuCl2溶液C.Cu、Fe、AlCl3溶液（3）將過量的鐵粉加入含有硫酸銅、硫酸鋁的混合溶液中，充分反應后過濾，濾渣為，濾液中的陽離子。2．金屬制品與我們的日常生活密不可分。（1）有鐵、銅、鎂、銀四種金屬，其中不能與稀硫酸發生反應的是；（2）為驗證Fe、Cu、Ag三種金屬的活動性強弱，某同學選用如下試劑組進行實驗，其中不合理的一組是（填序號）；①Fe、CuSO4溶液、Ag②FeSO4溶液、Cu、AgNO3溶液③Fe、Cu、AgNO3溶液（3）金屬活動性Fe＞Cu，Fe+CuSO4═FeSO4+Cu。非金屬與金屬類似，活動性Cl2＞Br2＞I2，請寫出將Cl2通入NaBr溶液中發生反應的化學方程式為。3．根據圖所示實驗回答下列問題。（1）實驗一中，集氣瓶底放水的作用是。（2）實驗二中，向冷水和熱水中分別加入等質量的品紅，分析觀察到的實驗現象，可以得出的實驗結論。（3）實驗三結束后，天平指針向右偏，該實驗（選填“遵循”或“不遵循”）質量守恒定律，天平不平衡的原因是。4．質量守恒定律是化學反應遵循的普遍規律。如圖能用于驗證質量守恒定律的是實驗（填“1”或“2”）；從微觀角度分析，化學反應中質量守恒的原因是：在化學反應前后，原子的不變；實驗2中反應的化學方程式為。5．如圖1是測定空氣中氧氣含量的實驗，兩個注射器組成的密閉系統內共有50mL空氣。給裝有紅磷的玻璃管加熱。同時交替推動兩個注射器的活塞，至玻璃管內的固體較長時間內無進一步變化時停止。停止加熱后，將氣體全部推至一個注射器內。如圖2是驗證質量守恒定律實驗。根據如圖所示的實驗回答問題。（1）圖1實驗反應的化學方程式為，交替推動兩個注射器的活塞的原因是。（2）注射器內的氣體體積理論上應該減少約mL。上述實驗只是粗略測定空氣中氧氣含量的一種方法，你認為造成該實驗不夠精確的可能原因是。（寫出一種即可）（3）若將紅磷換成木炭粉，該實驗（選填“可以”或“不可以”）成功。（4）圖2實驗中涉及到的化學反應方程式為，該實驗（選填“能”或“不能”）驗證質量守恒定律，原因是。6．在“質量守恒定律”的課堂學習中，同學們設計了如圖所示的實驗來驗證質量守恒定律。回答下列問題：【實驗驗證】（1）A實驗反應前后鋅片和硫酸銅溶液的總質量（填“相等”或“不相等”），由此可知化學反應前后物質總質量（填“相等”或“不相等”），A實驗（填“是”或“否”）遵守質量守恒定律。（2）B實驗中天平指針會向（填“左”或“右”）偏轉，原因是。【微觀解釋】（3）由質量守恒定律可知，化學反應前后一定不變的是（填序號）。A.原子種類B.原子數目C.原子質量D.分子種類【綜合應用】（4）12g碳在空氣中完全燃燒后，生成二氧化碳的質量（填“大于”、“小于”或“等于”）12g。（5）結合本實驗得出，有氣體參加或氣體生成的反應，在驗證質量守恒定律時，實驗應在中進行。7．同學們用如圖所示實驗驗證質量守恒定律。請根據下圖回答相關問題：（1）實驗前稱量，實驗一右盤中砝碼的質量是25g，游碼的示數是2.6g，則天平左盤中物質的質量是g。（2）紅磷燃燒過程中錐形瓶中觀察到的現象為，實驗過程中小氣球的變化為。（3）待紅磷燃燒后冷卻至室溫，再次將錐形瓶放到托盤天平上稱量，發現托盤天平不能保持平衡，造成這種現象的原因可能是。（4）實驗二中化學反應前后天平（填“平衡”或“不平衡”），原因是（用化學方程式解釋）。8．驗證質量守恒定律：小明同學欲通過化學實驗證明“質量守恒定律”，確定以“稀鹽酸與碳酸鈣反應”為研究對象，設計的實驗裝置如圖所示。（1）根據實驗目的，小明應該測量的數據是（填“只有反應前”、“只有反應后”、“反應前、后”）整個反應裝置（包括錐形瓶、氣球和藥品）的質量。（2）實驗步驟如下：①按如圖方式放好儀器，使天平平衡，記錄稱量數據。②將碳酸鈣粉末全部倒入錐形瓶中，觀察到錐形瓶中液體里出現的現象之一是，氣球的現象為。相關反應的化學方程式為。③當反應結束時，氣球已經完全鼓起，小明發現天平的指針已經向右偏了。小明又重新稱量，記錄了數據。他感到困惑：其他操作均正常，實驗現象與數據為何與預測結果不符？你認為出現該實驗現象的合理解釋最應該是下列各項中的（填序號）。a.該反應前后原子的種類、數目變少b.該反應生成物的總質量小于反應物的總質量c.空氣的浮力作用干擾了實驗結果d.生成氣體的反應不遵守質量守恒定律應用質量守恒定律：（3）在2A+3B═C+2D反應中，36gA與56gB恰好完全反應生成28gC和一定質量的D，若物質C的相對分子質量為14，則物質C和物質D的相對分子質量之比為。A.7：1B.7：8C.7：16D.7：329．質量守恒定律的發現對化學的發展做出了重要貢獻。【查閱資料】Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑（1）如圖所示，上述實驗中遵守質量守恒定律的是（填序號）；（2）實驗③中的實驗現象是玻璃棒（填“左端下沉”、“右端下沉”或“保持平衡”）；（3）實驗②不能用于驗證質量守恒定律，其原因是；（4）微觀角度解釋質量守恒定律：化學反應前后一定不變的是（填序號）。A．分子種類B．原子種類C．分子數目D．原子數目10．質量守恒定律的發現對化學的發展做出了重要貢獻。（1）質量守恒定律的驗證。①如圖1是某同學驗證質量守恒定律的實驗裝置，兩種物質接觸時發生反應的化學方程式為。充分反應后，發現天平指針向右偏轉。②于是同學們對圖1左盤中的反應裝置進行了如圖2的三種改進，你認為最佳裝置是B（填字母）。（2）質量守恒定律的應用。①硅（Si）是太陽能電池和電腦芯片中不可缺少的材料。硅生產過程中的一個重要化學反應為：SiO2+2CSi+2X↑，則X的化學式為。②下列現象能用質量守恒定律解釋的是（填字母）。A．水結成冰前后，質量保持不變B．濕衣服曬干后，質量變小C．蠟燭燃燒后變短11．為驗證銅、銀、鐵的金屬活動性順序，同學們設計了如圖所示的6個實驗。（1）設計①的現象是，說明銅的金屬活動性比鐵。（2）反應⑤的化學方程式為。（3）僅由④和⑥不能得出銅、銀、鐵的金屬活動性順序，理由是。12．分類、類比是學習化學常用的方法，這些方法的運用，對學生學習大有裨益。（1）隨著科學研究的發展，化學實驗的方法也從定性到定量發生了質的轉變，下列實驗中按實驗方法可將A和①（填字母）分為一類，這兩組實驗中都運用了實驗法。A．拉瓦錫探究空氣成分B．探究化學反應前后質量關系C．探究鐵生銹條件D．探究燃燒條件（2）接下來，同學們設計了如下實驗流程利用白銅（主要成分銅和鎳）回收金屬銅和鎳。如圖中，固體A是，要驗證Ni、Zn、Cu的金屬活動性順序，用下列各組藥品進行實驗，不能達到目的的是（填字母）。A．Ni、ZnSO4溶液、CuSO4溶液B．Ni、Cu、ZnSO4溶液C．Zn、Cu、NiSO4溶液13．興趣小組欲探究Fe、Cu、Ag三種金屬的活動性順序，進行了如下實驗：（1）進行實驗前先將金屬打磨干凈的目的是。如圖所示，將四根金屬絲同時插入燒杯中，則甲中發生反應的化學方程式是，乙中的現象是，由此可以得到三種金屬的活動性由弱到強的順序是。（2）若將一定量的鐵加入含有硝酸銀和硝酸銅的混合溶液中，充分反應后過濾，得到的濾液依舊是藍色的，則濾液中一定含有的溶質是（填化學式）。14．分類、類比是學習化學常用的方法。（1）初中化學實驗方法有多種，如對比法、控制變量法、定量實驗法、定性實驗法等，若按實驗方法分類，應將實驗（填字母）分為一類，依據是。A．測定空氣中氧氣含量B．探究鐵生銹的條件C．甲烷在空氣中燃燒D．探究物質燃燒條件（2）查閱資料得到規律：不同種金屬和水反應時，反應條件要求越低，金屬活動性就越強，例如：銫和冷水就能反應2Cs+2H2O＝2CsOH+H2↑，而鎂只能和熱水反應Mg+2H2O＝Mg（OH）2↓+H2↑。根據規律，得出活動性：Cs①（填“強于”或“弱于”）Mg。請類比上述化學方程式，寫出常溫下鈉和水反應的化學方程式②。15．在探究鐵、銅、鋅、銀的金屬活動性順序時，某小組做了如下三個實驗：（所用金屬均已打磨，形狀與大小和稀鹽酸的用量均相同）（1）實驗Ⅰ現象是。（2）一段時間后，可觀察到實驗Ⅱ現象是銅表面有銀白色金屬出現，溶液變藍色，反應的化