1.探究质量守恒定律。
步骤1:在锥形瓶中加入适量$\ce{CuSO_{4}}$溶液,塞好橡胶塞。将几根铁钉用砂纸打磨干净,将盛有$\ce{CuSO_{4}}$溶液的锥形瓶和铁钉一起放在托盘天平上称量,记录所称质量为$m_{1}$。
步骤2:将铁钉浸到$\ce{CuSO_{4}}$溶液中,塞好橡胶塞,观察实验现象。待反应一段时间后溶液颜色改变后,将盛有$\ce{CuSO_{4}}$溶液和铁钉的锥形瓶一起放在托盘天平上称量,记录所称的质量为$m_{2}$。
(1)用砂纸将铁钉打磨干净的作用是。
(2)步骤2中可观察到明显的实验现象是。
(3)$m_{1}=m_{2}$,证明参加反应的$\ce{Fe}$和$\ce{CuSO_{4}}$的质量总和等于。

1. (1) 除去铁钉表面的铁锈
(2) 铁钉表面有红色物质析出,溶液由蓝色变为浅绿色
(3) 生成的Cu和FeSO₄的质量总和
解析:(1)铁钉表面有铁锈,用砂纸将铁钉打磨干净的作用是除去铁钉表面的铁锈;
(2)将铁钉浸到CuSO₄溶液中,铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,现象是铁钉表面有红色物质析出,溶液由蓝色变为浅绿色;
(3)$m_1=m_2$,证明参加反应的Fe和CuSO₄的质量总和等于生成的Cu和FeSO₄的质量总和。

【分析】本题围绕质量守恒定律的探究实验设置问题，需结合实验操作目的、化学反应现象及质量守恒定律的核心内容逐一分析：(1)铁钉表面的铁锈会阻碍铁与硫酸铜的反应，需打磨除去；(2)铁与硫酸铜反应会生成红色铜和浅绿色的硫酸亚铁，对应现象需结合反应物和生成物的颜色；(3)根据质量守恒定律，反应前后总质量相等，由此推导结论。
【解析】
(1)铁钉在空气中易氧化生成铁锈，铁锈会隔绝铁与硫酸铜溶液的接触，阻碍反应进行，因此用砂纸打磨铁钉的作用是除去铁钉表面的铁锈，保证铁能与硫酸铜顺利反应。
(2)铁与硫酸铜发生置换反应，生成红色的铜和浅绿色的硫酸亚铁，因此可观察到铁钉表面有红色物质析出，溶液由蓝色（硫酸铜溶液的颜色）变为浅绿色（硫酸亚铁溶液的颜色）。
(3)根据质量守恒定律，参加化学反应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。实验中反应前后天平平衡（$m_1=m_2$），说明参加反应的$\ce{Fe}$和$\ce{CuSO_4}$的质量总和等于生成的$\ce{Cu}$和$\ce{FeSO_4}$的质量总和。
【答案】(1) 除去铁钉表面的铁锈；(2) 铁钉表面有红色物质析出，溶液由蓝色变为浅绿色；(3) 生成的$\ce{Cu}$和$\ce{FeSO_{4}}$的质量总和
【知识点】质量守恒定律、金属与盐溶液的反应
【点评】本题是初中化学质量守恒定律探究的基础实验题，考查课本实验的核心细节，难度较低，主要巩固学生对实验操作、反应现象及质量守恒定律的理解，属于必掌握的基础题型。
【难度系数】0.8

2.建立基本的化学观念可以让我们更好地理解化学知识。如形成守恒的观念,可以让我们更好地理解质量守恒。
(1)铜粉在空气中加热后,生成物质量比原来铜粉质量大的原因是。
(2)如图,不能用A中实验验证质量守恒定律的原因是。

(3)若用B中试剂验证质量守恒定律,要达到实验目的,该如何改进?。

2. (1) 氧气参加了反应
(2) 酒精与水不能反应
(3) 在密闭装置中进行
解析:(1)铜粉在空气中加热后,生成物质质量比原来铜粉质量大的原因是氧气参加了反应;(2)不能用A中实验验证质量守恒定律,是因为酒精与水不能反应;(3)若用B中试剂验证质量守恒定律,要达到实验目的,应该在密闭装置中进行。

【分析】
要解决这三个问题，需结合质量守恒定律的适用条件和验证要求分析：(1)铜粉加热时与空气中的氧气反应，生成物包含参加反应的铜和氧气，因此质量比原铜粉大；(2)质量守恒定律仅适用于化学变化，A中酒精与水混合是物理变化，无化学反应发生，无法验证；(3)B中碳酸钠与稀盐酸反应生成二氧化碳气体，敞口装置中气体逸出导致总质量变化，需改为密闭装置防止气体逸出，才能验证质量守恒。
【解析】
(1)铜粉在空气中加热时，铜与空气中的氧气发生化学反应，根据质量守恒定律，生成物的质量等于参加反应的铜的质量与参加反应的氧气的质量之和，因此生成物质量比原来铜粉质量大；
(2)质量守恒定律是针对化学变化的规律，A中酒精与水混合属于物理变化，没有发生化学反应，无法用该实验验证质量守恒定律；
(3)B中碳酸钠与稀盐酸反应会生成二氧化碳气体，若在敞口烧杯中进行，生成的二氧化碳气体会逸散到空气中，导致反应后装置内总质量减小，无法验证质量守恒定律，因此需要将实验装置改为密闭装置，防止气体逸出。
【答案】
(1) 氧气参加了反应；(2) 酒精与水不能反应；(3) 在密闭装置中进行
【知识点】
质量守恒定律、化学变化
【点评】
本题考查质量守恒定律的核心应用，明确其仅适用于化学变化，且有气体参与或生成的反应需在密闭装置中验证，是质量守恒定律基础考点的典型考查形式。
【难度系数】
0.5

任务三 质量守恒定律的微观解释
3.天然气燃烧反应的微观示意图如下图。

据图回答下列问题。
(1)天然气的主要成分是甲烷,构成甲烷的微观粒子是(用符号表示)。
(2)上述反应涉及的氧化物有(填化学式)。
(3)该反应前后,不变的是(填序号)。
①元素种类 ②物质总质量 ③物质种类 ④原子种类 ⑤分子种类 ⑥原子个数
(4)根据上述示意图,请从微观角度描述你获得的关于化学变化的一个信息:。

3. (1) CH₄
(2) CO₂、H₂O
(3) ①②④⑥
(4) 化学反应的实质是分子的分解和原子的重新组合(合理即可)
解析:(1)天然气的主要成分是甲烷,构成甲烷的微观粒子是甲烷分子,甲烷分子用符号CH₄表示。(2)据图可知,甲烷与氧气在点燃条件下反应生成二氧化碳和水。氧化物是氧元素与另外一种元素组成的化合物。二氧化碳是由氧、碳两种元素组成的化合物,属于氧化物;水是由氢、氧两种元素组成的化合物,属于氧化物。所以题述反应涉及的氧化物有二氧化碳和水,化学式分别为CO₂、H₂O。(3)根据质量守恒定律可知,化学反应前后,元素种类和质量不变,物质总质量不变,原子种类、个数、质量不变。分子种类和物质种类一定改变,所以该反应前后,不变的是①②④⑥。(4)根据题图可知,化学反应的实质是分子分解为原子,原子重新组合成新的分子。即化学反应的实质是分子的分解和原子的重新组合。

【分析】
首先根据微观示意图中原子的种类（○为氢原子、●为氧原子、斜线球为碳原子），确定各物质的化学式：反应物为O₂和CH₄，生成物为CO₂和H₂O。再结合题目问题逐一分析：
(1) 甲烷由甲烷分子构成，对应符号为CH₄；
(2) 依据氧化物“两种元素组成且含氧量”的定义，判断反应中的氧化物；
(3) 根据质量守恒定律，明确化学反应前后不变的量；
(4) 从微观角度，结合反应前后粒子的变化，描述化学变化的本质。
【解析】
(1) 天然气主要成分是甲烷，甲烷由甲烷分子构成，甲烷分子的符号为CH₄，故填CH₄；
(2) 氧化物是由两种元素组成且其中一种为氧元素的化合物。该反应中，CO₂由碳、氧两种元素组成，H₂O由氢、氧两种元素组成，均属于氧化物，故填CO₂、H₂O；
(3) 根据质量守恒定律，化学反应前后：①元素种类不变，②物质总质量不变，④原子种类不变，⑥原子个数不变；而③物质种类、⑤分子种类一定改变，因此不变的是①②④⑥；
(4) 从微观示意图可知，反应前后原子的种类、数目不变，化学变化的实质是分子分解为原子，原子重新组合成新的分子，故可描述为：化学反应的实质是分子的分解和原子的重新组合（合理即可）。
【答案】
(1) CH₄；(2) CO₂、H₂O；(3) ①②④⑥；(4) 化学反应的实质是分子的分解和原子的重新组合（合理即可）
【知识点】
质量守恒定律、氧化物、化学变化微观实质
【点评】
本题结合微观示意图考查化学基础知识点，需准确识别微观粒子对应的物质，理解氧化物定义、质量守恒定律的宏观与微观含义，以及化学变化的微观本质，属于基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.6