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10.在实验中经常出现实验现象与理论的“不配合”,理性思考这些现象有助于提高我们的科学素养。如图所示的是某同学验证质量守恒定律的两个实验,请回答相关问题(提示:碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水与二氧化碳)。
(1) 跨学科·物理 该同学在用装置A验证质量守恒定律时,将气球中的碳酸钠抖落,与稀盐酸充分反应后,发现天平的指针并没有停在中间,而是
(2)该同学改用装置B重新进行实验,当吸滤瓶中的白磷燃烧并冒出大量白烟时,“砰”的一声,橡胶塞冲出,瓶中的白烟也随之冒出。重新塞上橡胶塞,此时却发现天平仍然平衡,出现实验现象与理论“不配合”的原因是
为了避免在实验过程中橡胶塞被冲出,该同学打开吸滤瓶支管上的夹子,并接上一个小气球,实验过程中气球的变化是
(3)当实验现象与理论“不配合”时,可采取的做法是
A.否定相应的理论
B.放弃实验,直接认同相应理论
C.查阅资料,了解理论的使用条件
(1) 跨学科·物理 该同学在用装置A验证质量守恒定律时,将气球中的碳酸钠抖落,与稀盐酸充分反应后,发现天平的指针并没有停在中间,而是
偏右
(选填“偏右”或“偏左”),出现实验现象与理论“不配合”的原因是气球膨胀后受到的空气的浮力增大
。(2)该同学改用装置B重新进行实验,当吸滤瓶中的白磷燃烧并冒出大量白烟时,“砰”的一声,橡胶塞冲出,瓶中的白烟也随之冒出。重新塞上橡胶塞,此时却发现天平仍然平衡,出现实验现象与理论“不配合”的原因是
逸出的白烟的质量恰好等于进入吸滤瓶中的空气的质量
。为了避免在实验过程中橡胶塞被冲出,该同学打开吸滤瓶支管上的夹子,并接上一个小气球,实验过程中气球的变化是
先变大后变小
。(3)当实验现象与理论“不配合”时,可采取的做法是
C
(填字母)。A.否定相应的理论
B.放弃实验,直接认同相应理论
C.查阅资料,了解理论的使用条件
答案
10.(1)偏右 气球膨胀后受到的空气的浮力增大
(2)逸出的白烟的质量恰好等于进入吸滤瓶中的空气的质量 先变大后变小
(3)C
(2)逸出的白烟的质量恰好等于进入吸滤瓶中的空气的质量 先变大后变小
(3)C
解析
【分析】
要解决本题，需结合质量守恒定律的验证要求，分析实验装置的特点、反应产生的现象对天平平衡的影响：
1. 针对装置A，碳酸钠与稀盐酸反应生成二氧化碳气体会使气球膨胀，需考虑空气浮力对天平平衡的作用；
2. 针对装置B，白磷燃烧时橡胶塞冲出，需分析逸出物质与进入物质的质量关系，以及接气球后瓶内压强变化对气球的影响；
3. 最后依据科学探究的原则，判断实验与理论不配合时的正确做法。
【解析】
(1) 装置A中，碳酸钠与稀盐酸反应生成二氧化碳气体，使气球膨胀；根据阿基米德原理，膨胀的气球受到空气的浮力增大，导致天平左盘受到的向下压力减小，因此天平指针偏右。
(2) 装置B中，橡胶塞冲出时，瓶中的白烟（五氧化二磷）逸出，同时外界空气进入瓶中，逸出的白烟质量恰好等于进入吸滤瓶中的空气质量，因此天平仍然平衡；当吸滤瓶支管接上小气球后，白磷燃烧放热使瓶内压强增大，气球先膨胀，反应结束后温度降低、瓶内氧气被消耗，压强减小，气球又变小，故气球变化为先变大后变小。
(3) 当实验现象与理论不配合时，不能否定理论或放弃实验，应查阅资料了解理论的使用条件，故选C。
【答案】
(1) 偏右；气球膨胀后受到的空气的浮力增大
(2) 逸出的白烟的质量恰好等于进入吸滤瓶中的空气的质量；先变大后变小
(3) C
【知识点】
质量守恒定律的应用；化学实验的探究与分析
【点评】
本题围绕质量守恒定律的验证实验展开，考查学生对实验细节的分析能力，需关注浮力、气体逸出等因素对实验结果的影响，同时引导学生树立科学探究的正确态度，遇到问题应理性分析、明确理论的适用条件。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需结合质量守恒定律的验证要求，分析实验装置的特点、反应产生的现象对天平平衡的影响：
1. 针对装置A，碳酸钠与稀盐酸反应生成二氧化碳气体会使气球膨胀，需考虑空气浮力对天平平衡的作用；
2. 针对装置B，白磷燃烧时橡胶塞冲出，需分析逸出物质与进入物质的质量关系，以及接气球后瓶内压强变化对气球的影响；
3. 最后依据科学探究的原则，判断实验与理论不配合时的正确做法。
【解析】
(1) 装置A中，碳酸钠与稀盐酸反应生成二氧化碳气体，使气球膨胀；根据阿基米德原理，膨胀的气球受到空气的浮力增大，导致天平左盘受到的向下压力减小，因此天平指针偏右。
(2) 装置B中，橡胶塞冲出时，瓶中的白烟（五氧化二磷）逸出，同时外界空气进入瓶中，逸出的白烟质量恰好等于进入吸滤瓶中的空气质量，因此天平仍然平衡；当吸滤瓶支管接上小气球后，白磷燃烧放热使瓶内压强增大，气球先膨胀，反应结束后温度降低、瓶内氧气被消耗，压强减小，气球又变小，故气球变化为先变大后变小。
(3) 当实验现象与理论不配合时，不能否定理论或放弃实验，应查阅资料了解理论的使用条件，故选C。
【答案】
(1) 偏右；气球膨胀后受到的空气的浮力增大
(2) 逸出的白烟的质量恰好等于进入吸滤瓶中的空气的质量；先变大后变小
(3) C
【知识点】
质量守恒定律的应用；化学实验的探究与分析
【点评】
本题围绕质量守恒定律的验证实验展开，考查学生对实验细节的分析能力，需关注浮力、气体逸出等因素对实验结果的影响，同时引导学生树立科学探究的正确态度，遇到问题应理性分析、明确理论的适用条件。
【难度系数】
0.6
11.化学项目小组用图1所示的装置验证质量守恒定律。点燃红磷前电子天平的示数为106.23 g(如图1所示)。验证质量守恒定律后,待白烟完全沉降,取下橡胶塞,片刻后再一起称量,电子天平的示数稳定为106.28 g(如图2所示)。回答下列问题。
(1)仪器甲的名称为
(2)计算参加反应的红磷的质量(结果精确到0.01 g)。
(1)仪器甲的名称为
锥形瓶
(选填“锥形瓶”或“烧杯”)。(2)计算参加反应的红磷的质量(结果精确到0.01 g)。
答案
11.解:(1)锥形瓶
(2)参加反应的氧气质量为 106.28 g-106.23 g=0.05 g。
设参加反应的红磷的质量为x。
$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2P_{2}O_{5}}$
124 160
x 0.05 g
$\dfrac{124}{160}=\dfrac{x}{0.05\ \mathrm{g}}$
$x\approx0.04\ \mathrm{g}$
答:参加反应的红磷的质量约为 0.04 g。
(2)参加反应的氧气质量为 106.28 g-106.23 g=0.05 g。
设参加反应的红磷的质量为x。
$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2P_{2}O_{5}}$
124 160
x 0.05 g
$\dfrac{124}{160}=\dfrac{x}{0.05\ \mathrm{g}}$
$x\approx0.04\ \mathrm{g}$
答:参加反应的红磷的质量约为 0.04 g。
解析
【分析】
第(1)问需依据常见化学仪器的形状特征判断仪器名称，锥形瓶具有瓶口窄、瓶身呈锥形的特征，与图中仪器甲的形态匹配；第(2)问要明确实验质量变化的原因：红磷燃烧消耗瓶内氧气，取下橡胶塞后外界空气补充进入，天平增加的质量就是参加反应的氧气质量，再结合红磷燃烧的化学方程式，利用氧气质量计算参加反应的红磷质量。
【解析】
(1) 仪器甲的瓶口较小、瓶身呈锥形，因此其名称为锥形瓶。
(2) 先计算参加反应的氧气质量：反应后天平示数减去反应前示数，即$106.28\ \mathrm{g} - 106.23\ \mathrm{g} = 0.05\ \mathrm{g}$。
设参加反应的红磷质量为$x$，红磷燃烧的化学方程式为$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2P_{2}O_{5}}$，其中$\ce{P}$的相对原子质量总和为$4×31=124$，$\ce{O_{2}}$的相对分子质量总和为$5×32=160$。
根据化学方程式的质量比关系，列比例式：$\dfrac{124}{160} = \dfrac{x}{0.05\ \mathrm{g}}$，解得$x = \dfrac{124×0.05\ \mathrm{g}}{160} ≈ 0.04\ \mathrm{g}$。
【答案】
(1) 锥形瓶；(2) 0.04 g
【知识点】
常见化学仪器名称、质量守恒定律、根据化学方程式计算
【点评】
本题结合实验装置考查基础化学知识，既要求识别常见仪器，又需理解实验中质量变化的原理，掌握化学方程式计算的基本步骤，属于化学学习中的基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
第(1)问需依据常见化学仪器的形状特征判断仪器名称，锥形瓶具有瓶口窄、瓶身呈锥形的特征，与图中仪器甲的形态匹配；第(2)问要明确实验质量变化的原因：红磷燃烧消耗瓶内氧气，取下橡胶塞后外界空气补充进入，天平增加的质量就是参加反应的氧气质量，再结合红磷燃烧的化学方程式，利用氧气质量计算参加反应的红磷质量。
【解析】
(1) 仪器甲的瓶口较小、瓶身呈锥形，因此其名称为锥形瓶。
(2) 先计算参加反应的氧气质量：反应后天平示数减去反应前示数，即$106.28\ \mathrm{g} - 106.23\ \mathrm{g} = 0.05\ \mathrm{g}$。
设参加反应的红磷质量为$x$，红磷燃烧的化学方程式为$\ce{4P + 5O_{2}\xlongequal{点燃}2P_{2}O_{5}}$，其中$\ce{P}$的相对原子质量总和为$4×31=124$，$\ce{O_{2}}$的相对分子质量总和为$5×32=160$。
根据化学方程式的质量比关系，列比例式：$\dfrac{124}{160} = \dfrac{x}{0.05\ \mathrm{g}}$，解得$x = \dfrac{124×0.05\ \mathrm{g}}{160} ≈ 0.04\ \mathrm{g}$。
【答案】
(1) 锥形瓶；(2) 0.04 g
【知识点】
常见化学仪器名称、质量守恒定律、根据化学方程式计算
【点评】
本题结合实验装置考查基础化学知识，既要求识别常见仪器，又需理解实验中质量变化的原理，掌握化学方程式计算的基本步骤，属于化学学习中的基础题型，难度适中。
【难度系数】
0.6
