8. 某化学实验小组的同学用如图所示的实验来探究质量守恒定律。
（已知：$\ce{Fe + CuSO_{4} \longrightarrow FeSO_{4} + Cu}$）

（第8题图）
（1）A实验中气球的作用是。实验结果：白磷燃烧前后装置总质量（填“变大”“变小”或“不变”）。
（2）利用B实验验证质量守恒定律时，测得生成物的质量比镁条的质量小，原因是。
（3）利用C、D、E实验探究，能成功验证质量守恒定律的是实验，不能验证的实验的原因是。
结论：当用有气体参加或生成的化学反应来验证质量守恒定律时，需在装置中进行，才能判断反应前后物质的总质量是否相等。

（1）缓冲,防止锥形瓶内气体受热膨胀,使橡皮塞被冲开 不变 （2）部分氧化镁扩散到空气中 （3）D C中物质不能发生化学反应,E中反应生成的二氧化碳逸出装置 密闭
〔解析〕（1）A实验中气球起到缓冲作用,防止锥形瓶内气体受热膨胀,瓶内压强过大,使橡皮塞被冲开;由质量守恒定律可知,白磷燃烧前后装置内总质量不变。（2）用B实验验证质量守恒定律,测得生成物的质量比镁条的质量小,原因是部分氧化镁扩散到空气中。（3）C、D、E实验中,能成功验证质量守恒定律的是D实验。不能验证的实验的原因是C中物质不能发生化学反应,E中反应生成的二氧化碳逸出装置。当用有气体参加或生成的化学反应来验证质量守恒定律时,需在密闭装置中进行,才能判断反应前后物质的总质量是否相等。

【分析】
这道题围绕质量守恒定律的验证实验展开，解题时可以逐个分析每个实验的反应特点和装置特征：
1. 分析A实验：白磷燃烧会放出大量热，锥形瓶内空气受热膨胀、压强急剧增大，缺少缓冲结构很容易冲开瓶塞，因此气球的核心作用就是平衡瓶内压强；又因为整套装置是密闭体系，没有物质进出，结合质量守恒定律就能判断总质量的变化情况。
2. 分析B实验：镁条在空气中燃烧生成氧化镁，反应过程中部分生成物会以白烟形式散逸到空气中，没有被称量到，因此会出现测得生成物质量比镁条小的结果。
3. 对比C、D、E实验：首先明确质量守恒定律只适用于化学变化，C中氯化钠溶于水属于物理变化，不发生化学反应，无法验证；D中铁和硫酸铜反应既没有气体参与也没有气体生成，敞口下总质量也不会改变，可以验证；E中碳酸钙和稀盐酸反应生成的二氧化碳会从敞口烧杯逸出，总质量会减小，无法验证。最后总结规律，有气体参与或生成的反应验证质量守恒时，必须保证体系密闭，避免气体进出干扰称量结果。
【解析】
（1）白磷燃烧放热，锥形瓶内气体受热膨胀压强骤升，气球可以起到缓冲作用，防止瓶内压强过大将橡皮塞冲开；该装置为密闭体系，反应前后没有物质进出，根据质量守恒定律，白磷燃烧前后装置的总质量不变。
（2）镁条燃烧生成氧化镁，反应过程中部分氧化镁以白烟的形式扩散到空气中，没有被收集称量，因此测得的生成物质量比原镁条的质量小。
（3）C中氯化钠和水不发生化学反应，属于物理变化，不符合质量守恒定律的适用前提；D中铁和硫酸铜发生置换反应，无气体参与或生成，反应前后总质量不变，可以成功验证质量守恒定律；E中碳酸钙和稀盐酸反应生成二氧化碳气体，气体从敞口烧杯逸出，导致称量得到的总质量减小，无法验证。因此能成功验证的是D实验。综上，当用有气体参加或生成的化学反应来验证质量守恒定律时，需在密闭装置中进行，才能准确判断反应前后物质的总质量是否相等。
【答案】
（1）缓冲，防止锥形瓶内气体受热膨胀，使橡皮塞被冲开 不变
（2）部分氧化镁扩散到空气中
（3）D C中物质不能发生化学反应，E中反应生成的二氧化碳逸出装置 密闭
【知识点】
质量守恒定律
化学变化判断
实验操作规范
【点评】
本题是质量守恒定律验证实验的经典综合题，通过多组不同设计的实验对比，既考查了基础实验部件的作用，也引导学生理解质量守恒定律的适用前提，明确验证有气体参与/生成的反应时密闭体系的必要性，易错点是容易忽略C实验没有发生化学反应，不属于质量守恒定律的研究范畴。
【难度系数】
0.7

9. 新素养 科学探究与实践 为了测定蜡烛中碳、氢两种元素的质量比，某化学兴趣小组的成员设计了如图所示的实验。

实验步骤如下:先分别称量装置Ⅰ中蜡烛、装置Ⅱ、装置Ⅲ的质量。按图示连接好装置，点燃蜡烛，同时从a导管处抽气。一段时间后熄灭蜡烛，再分别称量装置Ⅰ中蜡烛、装置Ⅱ、装置Ⅲ的质量，实验数据如表所示。(提示:浓硫酸只吸收水，氢氧化钠和氧化钙的固体混合物可以吸收水和二氧化碳)

(1) 该实验中测得生成水的质量为g，生成二氧化碳的质量为g。
(2) 由该实验数据计算，蜡烛中碳、氢元素的质量比为(填最简整数比)。
(3) 理论上，装置Ⅱ和装置Ⅲ增加的总质量大于蜡烛减小的质量，其原因是。
(4) 该实验能否准确测出蜡烛燃烧生成的二氧化碳和水的质量?(填“能”或“不能”)，理由是。

（1）1.8 4.4 （2）6:1 （3）蜡烛燃烧时,氧气也参与反应 （4）不能 空气中水蒸气和二氧化碳也分别被吸收到装置Ⅱ和装置Ⅲ中
〔解析〕（1）浓硫酸有很强的吸水性,可以吸收蜡烛燃烧后产生的水蒸气。氢氧化钠和氧化钙的固体混合物可以吸收蜡烛燃烧后生成的二氧化碳气体,所以装置Ⅱ和装置Ⅲ增加的质量分别是水和二氧化碳的质量,反应后生成的水的质量为 $184.1\ \mathrm{g}-182.3\ \mathrm{g}=1.8\ \mathrm{g}$,反应后生成的二氧化碳的质量为 $216.6\ \mathrm{g}-212.2\ \mathrm{g}=4.4\ \mathrm{g}$。（2）碳元素的质量为 $4.4\ \mathrm{g}× (\dfrac{12}{44}× 100\%)=1.2\ \mathrm{g}$,氢元素的质量为 $1.8\ \mathrm{g}× (\dfrac{2}{18}× 100\%)=0.2\ \mathrm{g}$。蜡烛中碳元素和氢元素的质量比为 $1.2\ \mathrm{g}:0.2\ \mathrm{g}=6:1$。（3）蜡烛的燃烧需要氧气,氧气来自空气,根据质量守恒定律,参加反应的各物质的质量总和等于生成的各物质的质量总和,消耗的蜡烛的质量$+$氧气的质量$=$水的质量$+$二氧化碳的质量,装置Ⅱ和装置Ⅲ增加的总质量大于蜡烛减小的质量,是因为有氧气的参加。（4）该实验不能准确测出蜡烛燃烧生成的二氧化碳和水的质量,原因是空气中的水蒸气和二氧化碳也分别被吸收到装置Ⅱ和装置Ⅲ中。

【分析】
我们可以按步骤梳理解题思路：1. 先结合题干给出的试剂作用，明确装置Ⅱ中浓硫酸专门吸收蜡烛燃烧生成的水，因此装置Ⅱ反应前后的质量差就是生成水的质量；装置Ⅲ的氢氧化钠和氧化钙固体混合物专门吸收生成的二氧化碳，其反应前后的质量差就是生成二氧化碳的质量，直接做差即可得到第一问的结果。2. 根据质量守恒定律，蜡烛中的碳元素全部转化到生成的二氧化碳中，氢元素全部转化到生成的水中，分别计算出二氧化碳里的碳元素质量、水里的氢元素质量，二者的比值就是蜡烛中碳氢元素的质量比。3. 从质量守恒的反应质量关系分析，蜡烛燃烧是蜡烛和氧气共同参与的反应，生成物总质量等于消耗的蜡烛质量加上参与反应的氧气质量，因此装置Ⅱ和Ⅲ的总增重（也就是生成物总质量）必然大于蜡烛减少的质量。4. 结合实验操作判断误差来源：实验从a导管抽气，会把外界空气抽入整套装置，空气中本身含有的水蒸气和二氧化碳也会被装置Ⅱ、Ⅲ吸收，因此会干扰测量结果，无法准确测出生成的水和二氧化碳的质量。
【解析】
(1) 由题给实验数据，装置Ⅱ反应前质量为182.3g，反应后为184.1g，因此生成水的质量 = $184.1\ \mathrm{g}-182.3\ \mathrm{g}=1.8\ \mathrm{g}$；装置Ⅲ反应前质量为212.2g，反应后为216.6g，因此生成二氧化碳的质量 = $216.6\ \mathrm{g}-212.2\ \mathrm{g}=4.4\ \mathrm{g}$。
(2) 蜡烛中的碳元素全部来自生成的二氧化碳，因此碳元素质量：$m(C)=4.4\ \mathrm{g} × \frac{12}{44} × 100\% =1.2\ \mathrm{g}$；
蜡烛中的氢元素全部来自生成的水，因此氢元素质量：$m(H)=1.8\ \mathrm{g} × \frac{2}{18} × 100\% =0.2\ \mathrm{g}$；
蜡烛中碳、氢元素质量比为$1.2\ \mathrm{g}:0.2\ \mathrm{g}=6:1$。
(3) 根据质量守恒定律，蜡烛燃烧的反应中，参加反应的蜡烛和氧气的质量总和等于生成的水和二氧化碳的质量总和，装置Ⅱ和Ⅲ增加的总质量就是生成水和二氧化碳的总质量，等于蜡烛减少的质量加上参与反应的氧气的质量，因此总质量大于蜡烛减小的质量。
(4) 实验过程中从a导管抽气时，外界空气中含有的水蒸气和二氧化碳也会分别被装置Ⅱ的浓硫酸、装置Ⅲ的固体混合物吸收，会导致测得的水和二氧化碳的质量偏大，因此不能准确测出蜡烛燃烧生成的二氧化碳和水的质量。
【答案】
（1）1.8 4.4 （2）6:1 （3）蜡烛燃烧时，氧气也参与反应 （4）不能 空气中水蒸气和二氧化碳也分别被吸收到装置Ⅱ和装置Ⅲ中
【知识点】
质量守恒定律，化学式元素质量计算，实验误差分析
【点评】
本题以蜡烛元素组成测定的探究实验为载体，综合考察了质量守恒定律的应用、元素质量计算和实验误差判断，核心是明确各装置的功能，结合反应的质量关系推导结论，易错点是容易忽略通入的空气中本身含有的水和二氧化碳对实验结果的干扰。
【难度系数】
0.6