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5. 1783年，拉瓦锡研究水的组成，装置示意图如下，将水蒸气通过灼热的铁管，一段时间后，在出口处收集到一种可燃性气体。实验后称量发现水的质量减少，铁管的质量增加，拉瓦锡研究并判断铁转化为氧化物。下列说法正确的是 （）
A.实验中收集到的可燃性气体可能是氧气
B.铁在该实验中起催化作用
C.实验中水蒸气减少的质量等于铁管增加的质量
D.该实验推翻了“水是单一元素物质”的观点
A.实验中收集到的可燃性气体可能是氧气
B.铁在该实验中起催化作用
C.实验中水蒸气减少的质量等于铁管增加的质量
D.该实验推翻了“水是单一元素物质”的观点
答案
D
解析
【分析】要解决这道题，需结合铁与水蒸气的反应原理、催化剂的定义、质量守恒定律以及水的组成相关知识，逐一分析每个选项：首先明确高温下铁与水蒸气反应生成氢气（可燃）和铁的氧化物，再根据各概念的核心判断选项正误。
【解析】高温下铁与水蒸气发生反应：$\ce{3Fe + 4H_{2}O(g)\xlongequal{高温} Fe_{3}O_{4} + 4H_{2}↑}$，据此分析选项：
1. 选项A：氧气不具有可燃性，实验中收集到的可燃性气体是氢气，不是氧气，A错误；
2. 选项B：铁转化为氧化物，说明铁是该反应的反应物；催化剂在反应前后质量和化学性质不变，而实验中铁管质量增加，说明铁参与了反应，不是催化剂，B错误；
3. 选项C：根据质量守恒定律，参加反应的水蒸气的质量等于生成氢气的质量加上铁管增加的质量（铁结合水中氧元素的质量），因此水蒸气减少的质量不等于铁管增加的质量，C错误；
4. 选项D：实验中水蒸气反应生成了氢气，说明水含有氢元素，结合反应生成的铁的氧化物可知水还含有氧元素，证明水由氢、氧两种元素组成，推翻了“水是单一元素物质”的观点，D正确。
【答案】D
【知识点】铁与水蒸气反应、质量守恒定律、水的组成
【点评】本题以拉瓦锡研究水的组成为背景，考查化学反应原理、核心概念的辨析，需要学生结合实验现象和化学知识逐一分析选项，是对基础知识点的综合应用。
【难度系数】0.5
【解析】高温下铁与水蒸气发生反应：$\ce{3Fe + 4H_{2}O(g)\xlongequal{高温} Fe_{3}O_{4} + 4H_{2}↑}$，据此分析选项：
1. 选项A：氧气不具有可燃性，实验中收集到的可燃性气体是氢气，不是氧气，A错误；
2. 选项B：铁转化为氧化物，说明铁是该反应的反应物；催化剂在反应前后质量和化学性质不变，而实验中铁管质量增加，说明铁参与了反应，不是催化剂，B错误；
3. 选项C：根据质量守恒定律，参加反应的水蒸气的质量等于生成氢气的质量加上铁管增加的质量（铁结合水中氧元素的质量），因此水蒸气减少的质量不等于铁管增加的质量，C错误；
4. 选项D：实验中水蒸气反应生成了氢气，说明水含有氢元素，结合反应生成的铁的氧化物可知水还含有氧元素，证明水由氢、氧两种元素组成，推翻了“水是单一元素物质”的观点，D正确。
【答案】D
【知识点】铁与水蒸气反应、质量守恒定律、水的组成
【点评】本题以拉瓦锡研究水的组成为背景，考查化学反应原理、核心概念的辨析，需要学生结合实验现象和化学知识逐一分析选项，是对基础知识点的综合应用。
【难度系数】0.5
6.某化学兴趣小组用气密性良好的不同装置进行下列实验，验证质量守恒定律。
(1)实验一:称量装置和试剂的总质量为 $ m_1 $，保持装置密闭。使红磷燃烧，待装置冷却后，再次称量装置和试剂的总质量为 $ m_2 $，$ m_1 $ 与 $ m_2 $ 的大小关系是 $ m_1 $ （填“＞”“＜”或“=”）$ m_2 $。
(2)实验二:将气球中的碳酸钠粉末倒入稀盐酸后，观察到的现象是 。一段时间后，白色固体消失，受浮力影响电子天平示数减小。
(3)为克服实验二中气球受浮力的影响，在实验三中利用塑料瓶改进实验装置，用电子天平称量装置和试剂的总质量，接下来的实验操作为 ，待反应结束后，再次称量装置和试剂的总质量，电子天平的示数不变。
(4)化学反应遵守质量守恒定律，其微观原因是 。
7.某化学兴趣小组做细铁丝在氧气中燃烧的实验，实验完成后发现生成的黑色固体的质量比细铁丝的质量大，请你用学过的化学知识解释。
。
(1)实验一:称量装置和试剂的总质量为 $ m_1 $，保持装置密闭。使红磷燃烧，待装置冷却后，再次称量装置和试剂的总质量为 $ m_2 $，$ m_1 $ 与 $ m_2 $ 的大小关系是 $ m_1 $ （填“＞”“＜”或“=”）$ m_2 $。
(2)实验二:将气球中的碳酸钠粉末倒入稀盐酸后，观察到的现象是 。一段时间后，白色固体消失，受浮力影响电子天平示数减小。
(3)为克服实验二中气球受浮力的影响，在实验三中利用塑料瓶改进实验装置，用电子天平称量装置和试剂的总质量，接下来的实验操作为 ，待反应结束后，再次称量装置和试剂的总质量，电子天平的示数不变。
(4)化学反应遵守质量守恒定律，其微观原因是 。
7.某化学兴趣小组做细铁丝在氧气中燃烧的实验，实验完成后发现生成的黑色固体的质量比细铁丝的质量大，请你用学过的化学知识解释。
。
答案
解：
(1) =
(2) 有大量气泡产生，气球胀大
(3) 倾斜塑料瓶，使试管中的稀盐酸流出，与塑料瓶内的碳酸钠混合发生反应
(4) 化学反应前后，原子的种类、数目、质量均不发生改变
根据质量守恒定律，细铁丝在氧气中燃烧，是铁和氧气反应生成四氧化三铁，生成的四氧化三铁的质量等于参加反应的细铁丝和氧气的质量总和，因此生成的黑色固体的质量比细铁丝的质量大。
(1) =
(2) 有大量气泡产生，气球胀大
(3) 倾斜塑料瓶，使试管中的稀盐酸流出，与塑料瓶内的碳酸钠混合发生反应
(4) 化学反应前后，原子的种类、数目、质量均不发生改变
根据质量守恒定律，细铁丝在氧气中燃烧，是铁和氧气反应生成四氧化三铁，生成的四氧化三铁的质量等于参加反应的细铁丝和氧气的质量总和，因此生成的黑色固体的质量比细铁丝的质量大。
解析
【分析】
本题围绕质量守恒定律的验证展开，需结合实验装置特点、反应原理及质量守恒定律的相关知识分析各问题：
(1) 实验一为密闭装置，红磷燃烧属于化学变化，根据质量守恒定律，密闭体系内反应前后总质量不变；
(2) 实验二中碳酸钠与稀盐酸反应会生成二氧化碳气体，结合装置特点分析现象；
(3) 实验三的目的是让两种药品接触反应，需明确操作是使稀盐酸与碳酸钠混合，同时要保证装置密闭；
(4) 质量守恒的微观本质从原子的种类、数目、质量变化分析；最后结合细铁丝燃烧的反应解释质量变化。
【解析】
(1) 实验一装置密闭，红磷燃烧时，装置内物质的总质量不会与外界交换，根据质量守恒定律，反应前后总质量相等，故$m_1 = m_2$；
(2) 碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，因此观察到有大量气泡产生，同时装置内气体增多，气球胀大；
(3) 实验三中，试管内的稀盐酸和塑料瓶内的碳酸钠需要接触反应，操作是倾斜塑料瓶，使试管中的稀盐酸流出，与塑料瓶内的碳酸钠混合发生反应，保证装置密闭，避免浮力影响；
(4) 化学反应的微观本质是原子重新组合，反应前后原子的种类、数目、质量均不发生改变，因此总质量守恒；细铁丝在氧气中燃烧是铁与氧气反应生成四氧化三铁，根据质量守恒定律，生成的四氧化三铁的质量等于参加反应的铁和氧气的质量总和，所以生成的黑色固体（四氧化三铁）的质量比细铁丝的质量大。
【答案】
(1) =
(2) 有大量气泡产生，气球胀大
(3) 倾斜塑料瓶，使试管中的稀盐酸流出，与塑料瓶内的碳酸钠混合发生反应
(4) 化学反应前后，原子的种类、数目、质量均不发生改变；根据质量守恒定律，细铁丝在氧气中燃烧，是铁和氧气反应生成四氧化三铁，生成的四氧化三铁的质量等于参加反应的细铁丝和氧气的质量总和，因此生成的黑色固体的质量比细铁丝的质量大。
【知识点】
质量守恒定律；化学实验操作；化学反应微观本质
【点评】
本题通过多个实验考查质量守恒定律的验证，涉及实验现象分析、实验操作改进及质量守恒的微观解释，同时结合细铁丝燃烧的反应解释质量变化，注重对基础知识点的应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题围绕质量守恒定律的验证展开，需结合实验装置特点、反应原理及质量守恒定律的相关知识分析各问题：
(1) 实验一为密闭装置，红磷燃烧属于化学变化，根据质量守恒定律，密闭体系内反应前后总质量不变；
(2) 实验二中碳酸钠与稀盐酸反应会生成二氧化碳气体，结合装置特点分析现象；
(3) 实验三的目的是让两种药品接触反应，需明确操作是使稀盐酸与碳酸钠混合，同时要保证装置密闭；
(4) 质量守恒的微观本质从原子的种类、数目、质量变化分析；最后结合细铁丝燃烧的反应解释质量变化。
【解析】
(1) 实验一装置密闭，红磷燃烧时，装置内物质的总质量不会与外界交换，根据质量守恒定律，反应前后总质量相等，故$m_1 = m_2$；
(2) 碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，因此观察到有大量气泡产生，同时装置内气体增多，气球胀大；
(3) 实验三中，试管内的稀盐酸和塑料瓶内的碳酸钠需要接触反应，操作是倾斜塑料瓶，使试管中的稀盐酸流出，与塑料瓶内的碳酸钠混合发生反应，保证装置密闭，避免浮力影响；
(4) 化学反应的微观本质是原子重新组合，反应前后原子的种类、数目、质量均不发生改变，因此总质量守恒；细铁丝在氧气中燃烧是铁与氧气反应生成四氧化三铁，根据质量守恒定律，生成的四氧化三铁的质量等于参加反应的铁和氧气的质量总和，所以生成的黑色固体（四氧化三铁）的质量比细铁丝的质量大。
【答案】
(1) =
(2) 有大量气泡产生，气球胀大
(3) 倾斜塑料瓶，使试管中的稀盐酸流出，与塑料瓶内的碳酸钠混合发生反应
(4) 化学反应前后，原子的种类、数目、质量均不发生改变；根据质量守恒定律，细铁丝在氧气中燃烧，是铁和氧气反应生成四氧化三铁，生成的四氧化三铁的质量等于参加反应的细铁丝和氧气的质量总和，因此生成的黑色固体的质量比细铁丝的质量大。
【知识点】
质量守恒定律；化学实验操作；化学反应微观本质
【点评】
本题通过多个实验考查质量守恒定律的验证，涉及实验现象分析、实验操作改进及质量守恒的微观解释，同时结合细铁丝燃烧的反应解释质量变化，注重对基础知识点的应用，难度适中。
【难度系数】
0.6
