《2025年名师学案九年级化学上册人教版》

9.【核心素养·科学思维】已知某纯净物 4.6 g 在足量的氧气中充分燃烧后,生成 8.8 g 二氧化碳和 5.4 g 水。下列关于该纯净物组成的说法中正确的是(B)
A.只含有碳、氢元素
B.一定含有碳、氢、氧三种元素
C.一定含有碳、氢元素,可能含有氧元素
D.一定含有碳元素,可能含有氢、氧元素

答案： 【解析】：本题主要考查了质量守恒定律的应用以及化合物中元素质量的计算。
首先，根据质量守恒定律，化学反应前后，元素的种类和质量不变。因此，我们可以通过计算生成物中碳元素和氢元素的质量，来推断出反应物中是否含有这两种元素，并进一步判断是否含有氧元素。
二氧化碳中碳元素的质量可以通过以下公式计算：$碳元素质量 = 二氧化碳质量 × \frac{碳的相对原子质量}{二氧化碳的相对分子质量}$，将数据代入得碳元素质量为：$8.8g × \frac{12}{44} = 2.4g$；
水中氢元素的质量可以通过以下公式计算：$氢元素质量 = 水质量× \frac{氢的相对原子质量× 氢的原子个数}{水的相对分子质量}$，将数据代入得氢元素质量为$5.4g × \frac{2}{18} = 0.6g$；
然后，我们将计算出的碳元素和氢元素的质量相加，得到$2.4g + 0.6g = 3g$，这个值小于反应物的质量4.6g，根据质量守恒定律，我们可以推断出反应物中一定还含有氧元素，且氧元素的质量为$4.6g - 3g = 1.6g$。
接下来，我们逐一分析选项：
A. 只含有碳、氢元素 —— 错误，因为已经计算出氧元素的质量为1.6g。
B. 一定含有碳、氢、氧三种元素 —— 正确，符合我们的推断。
C. 一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素 —— 错误，因为已经确定含有氧元素。
D. 一定含有碳元素，可能含有氢、氧元素 —— 错误，因为已经确定含有氢元素和氧元素。
【答案】：B

|实验方案|实验现象|
|实验 1|将装置放在天平上称量,记录质量。再将锥形瓶置于陶土网上,用酒精灯加热,观察到红色粉末逐渐变黑。一段时间后停止加热,冷却后再次放到天平上,天平平衡。|
|实验 2|铁钉表面覆盖一层红色固体,溶液由蓝色变成浅绿色,天平平衡。|
|实验 3|产生大量气泡,天平不平衡。|
(1)能验证质量守恒定律的是实验1、2,实验 3 反应前后天平不平衡的原因是生成的二氧化碳气体逸散到空气中。|
(2)验证质量守恒定律时,有气体参加或者生成的反应必须在密闭容器中进行。

答案： 【解析】：
本题主要考查质量守恒定律的探究实验，涉及实验现象的描述、质量守恒定律的验证条件等知识点。
实验1：铜粉在加热条件下会与氧气反应生成氧化铜，所以会观察到红色粉末逐渐变黑；由于反应在密闭装置中进行，根据质量守恒定律，反应前后物质的总质量不变，所以一段时间后停止加热，冷却后再次放到天平上，天平平衡。
实验2：铁钉与硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，铜是红色固体，硫酸铜溶液呈蓝色，硫酸亚铁溶液呈浅绿色，所以会观察到铁钉表面覆盖一层红色固体，溶液由蓝色变成浅绿色；同样因为反应在敞口容器中进行，没有物质逸出或进入，所以天平平衡。
实验3：碳酸钠与稀盐酸反应会生成氯化钠、水和二氧化碳气体，所以会产生大量气泡；由于生成的二氧化碳气体逸散到空气中，导致反应后装置内物质的总质量减少，所以天平不平衡。
（1）实验1和实验2都是在密闭或相对密闭的体系中进行的，能验证质量守恒定律；而实验3中生成的二氧化碳气体逸散到空气中，使得反应后称量的质量不包含生成的二氧化碳的质量，所以不能验证质量守恒定律。
（2）验证质量守恒定律时，如果有气体参加或者生成，为了确保反应前后物质的总质量能准确称量，必须在密闭容器中进行，这样才能防止气体的逸出或进入对实验结果造成影响。
【答案】：
实验1：红色粉末逐渐变黑；平衡
实验2：红；蓝；浅绿；平衡
实验3：大量气泡
(1)1、2；生成的二氧化碳气体逸散到空气中
(2)密闭容器

2.【实验改进拓展】老师组织同学们对质量守恒定律进行了实验探究.回答相关问题：
甲图　　　　　　　乙图　　　　　　　丙图
(1)第 1 小组设计甲图的实验方案,用电子秤称量,读取加入盐酸前后的质量。比较读数发现反应前后的质量并不相等,其原因是______反应生成的二氧化碳气体逸散到空气中。
(2)第 2 小组设计了乙图方案,以解决第 1 小组遇到的问题。但有同学认为会产生误差,他的理由是气球膨胀后不可忽略______浮力的影响。老师肯定了该同学勇于质疑、精益求精的科学精神。
(3)第 3 小组善于创新,设计了丙图方案,既达成本实验目的,还可以测定空气中氧气的含量。
①连接好装置后,打开弹簧夹,推或拉注射器活塞,松开手后活塞回到原位,说明气密性______好(选填“好”或“不好”)。
②关闭弹簧夹,记录注射器初始读数,强光引燃白磷,冷却后打开弹簧夹。为保证锥形瓶内氧气完全反应,实验应采取的措施是______白磷足量(任答 1 点)；实验中需要测定的数据是锥形瓶(含导管)的容积、______注射器反应前后的体积。

答案： 【解析】
（1）甲图中，盐酸与碳酸钠反应会生成二氧化碳气体，由于装置是敞口的，反应生成的二氧化碳气体逸散到空气中 ，导致反应后称量的质量减少，所以反应前后质量不相等。
（2）乙图中，白磷燃烧会放出大量的热，使锥形瓶内气体膨胀，气球膨胀。气球膨胀后受到的浮力不可忽略，这会对电子秤的称量结果产生影响，从而产生误差。
（3）①连接好装置后，打开弹簧夹，推或拉注射器活塞，松开手后活塞回到原位，这表明装置内的压强在推或拉活塞后能恢复到原来的状态，说明气密性良好。
②为保证锥形瓶内氧气完全反应，可以采取的措施是白磷足量，这样能确保氧气被充分消耗。实验中需要测定的数据是锥形瓶（含导管）的容积、注射器反应前后的体积，通过注射器反应前后体积的变化，结合锥形瓶（含导管）的容积，就可以计算出空气中氧气的含量。
【答案】
(1)反应生成的二氧化碳气体逸散到空气中
(2)浮力
(3)①好
②白磷足量；注射器反应前后的体积