方法点拨
活动 探究化学反应前后物质的质量关系

| 实验设计 | 实验现象 | 分析与结论 |
| --- | --- | --- |
| 加热铜粉（标注：气球、玻璃导管、铜粉） | ①铜粉加热后变为色；②玻璃导管上的气球先变后变；③反应前后质量 | ①符号表达式：；②玻璃导管上端系一个小气球的作用是；③结论：反应前后物质的总质量 |
| 铁丝与硫酸铜溶液反应（标注：硫酸铜溶液、铁丝） | ①现象：铁丝表面有色固体生成，溶液由色变为色；②反应前后质量 | ①符号表达式：；②结论：反应前后物质的总质量 |
续表

| 实验设计 | 实验现象 | 分析与结论 |
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| 盐酸与碳酸钠溶液反应 | ①现象：烧杯中有大量产生；②反应后天平 | ①符号表达式：；②结论：反应前后物质的总质量；③分析：反应时有大量的逸出，如果把气体收集起来，反应前后各物质的总质量仍然 |

①铜粉加热后变为黑色；②玻璃导管上的气球先变大后变小；③反应前后质量相等
①符号表达式：Cu+O₂$\stackrel{加热}{→}$CuO；②玻璃导管上端系一个小气球的作用是形成密闭体系并调节瓶内气压；③结论：反应前后物质的总质量相等
①铁丝表面有红色固体生成，溶液由蓝色变为浅绿色；②反应前后质量相等
①符号表达式：Fe+CuSO₄→Cu+FeSO₄；②结论：反应前后物质的总质量相等
①烧杯中有大量气泡产生；②反应后天平向右倾斜
①符号表达式：Na₂CO₃+HCl→NaCl+H₂O+CO₂；②结论：反应前后物质的总质量不相等；③反应时有大量的气体逸出，如果把气体收集起来，反应前后各物质的总质量仍然相等

【分析】
本题围绕探究化学反应前后物质质量关系的三个实验展开，需结合各反应的特征现象、反应原理及质量守恒定律的内涵逐一分析：首先回忆铜与氧气加热反应的物质颜色变化、装置内气压变化，明确气球的作用；再掌握铁丝与硫酸铜置换反应的现象及无气体参与时的质量守恒特点；最后理解盐酸与碳酸钠反应生成气体时，敞口体系因气体逸出导致天平不平衡，但总质量仍符合质量守恒定律的本质。
【解析】
1. 加热铜粉实验：
铜为红色，加热后与氧气反应生成黑色氧化铜，故铜粉变为黑色；反应放热使装置内空气受热膨胀，气球先变大，冷却后氧气被消耗，气压减小，气球变小；该反应在密闭体系（气球）中进行，反应前后质量相等。
符号表达式：$\ce{Cu + O_{2}\stackrel{加热}{→}CuO}$；玻璃导管上端系小气球是为了形成密闭体系，防止气体逸出，同时调节瓶内气压；结论：反应前后物质的总质量相等。
2. 铁丝与硫酸铜反应：
铁与硫酸铜发生置换反应，生成红色的铜，硫酸铜溶液为蓝色，生成的硫酸亚铁溶液为浅绿色；反应无气体生成，反应前后质量相等。
符号表达式：$\ce{Fe + CuSO_{4}→Cu + FeSO_{4}}$；结论：反应前后物质的总质量相等。
3. 盐酸与碳酸钠反应：
盐酸与碳酸钠反应生成二氧化碳气体，故烧杯中有大量气泡产生；反应在敞口烧杯中进行，气体逸出，天平向右倾斜；符号表达式：$\ce{Na_{2}CO_{3} + HCl→NaCl + H_{2}O + CO_{2}}$；结论：反应前后物质的总质量看似不相等，实际因气体逸出，若将气体收集，反应前后各物质的总质量仍然相等，符合质量守恒定律。
【答案】
①铜粉加热后变为黑色；②玻璃导管上的气球先变大后变小；③反应前后质量相等
①符号表达式：$\ce{Cu + O_{2}\stackrel{加热}{→}CuO}$；②玻璃导管上端系一个小气球的作用是形成密闭体系并调节瓶内气压；③结论：反应前后物质的总质量相等
①铁丝表面有红色固体生成，溶液由蓝色变为浅绿色；②反应前后质量相等
①符号表达式：$\ce{Fe + CuSO_{4}→Cu + FeSO_{4}}$；②结论：反应前后物质的总质量相等
①烧杯中有大量气泡产生；②反应后天平向右倾斜
①符号表达式：$\ce{Na_{2}CO_{3} + HCl→NaCl + H_{2}O + CO_{2}}$；②结论：反应前后物质的总质量不相等；③反应时有大量的气体逸出，如果把气体收集起来，反应前后各物质的总质量仍然相等
【知识点】
质量守恒定律、化学实验现象、化学符号表达式书写
【点评】
本题通过三个典型实验全面考查质量守恒定律的探究，涵盖有气体参与/生成、无气体参与的反应，帮助学生理解质量守恒定律的本质，明确密闭体系对验证质量守恒的重要性，是初中化学的基础重点实验内容。
【难度系数】
0.6