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10. B （2025·重庆）用天平称量铜粉在密闭容器中加热前后的质量（如甲图所示）来验证质量守恒定律。在同一实验中，相同时间内，容器内各种物理量随时间变化的关系如乙图至丁图所示（e点为丁图图像上任意点）。下列说法不正确的是
（
A.b点的固体质量与d点相等
B.b点的气体分子总数比c点少
C.a点的$\ce{N_{2}}$的体积分数比d点大
D.c点与e点的固体中铜的质量分数可能相等
（
C
）A.b点的固体质量与d点相等
B.b点的气体分子总数比c点少
C.a点的$\ce{N_{2}}$的体积分数比d点大
D.c点与e点的固体中铜的质量分数可能相等
答案
10.C 【点拨】A.b点和d点反应均已结束,故b点的固体质量与d点相等,故A正确。B.反应过程中气体分子总数减少,b点是铜粉和氧气恰好完全反应时,c点是在反应进行中,b点的气体分子总数比c点少,故B正确。C.反应过程中氮气的体积分数逐渐增大,a点是反应进行中,d点已经完全反应,所以a点的$\ce{N_{2}}$的体积分数比d点小,故C不正确。D.当c点和e点正好处于同一反应点时,固体中铜的质量分数相等,故D正确。
解析
【分析】
首先明确实验原理：本实验是在密闭容器中加热铜粉，铜和容器内空气中的氧气发生反应$\ce{2Cu + O_{2}\xlongequal{\Delta} 2CuO}$，用于验证质量守恒定律。解题时先梳理各图像的变化逻辑：乙图固体质量随时间上升后不变，是因为铜反应生成氧化铜，固体质量增加，氧气耗尽后反应停止，固体质量不再变化；丙图气体分子总数随时间下降后不变，是因为反应消耗氧气分子，无新气体生成，气体总分子数减少，反应停止后分子数不变；丁图物质总质量全程不变，符合密闭体系的质量守恒规律。接下来逐个分析选项，找出说法不正确的选项即可。
【解析】
铜在密闭容器内加热，发生反应$\ce{2Cu + O_{2}\xlongequal{\Delta} 2CuO}$，结合图像逐一分析选项：
A. 乙图中b点是铜和氧气恰好完全反应的时刻，之后固体质量不再变化；丙图中d点是反应完全结束后的时刻，两点反应均已停止，固体组成完全一致，因此固体质量相等，A选项说法正确。
B. 反应过程中不断消耗氧气分子，气体总分子数持续减少：c点处于反应进行过程中，气体分子总数还未降到最低；b点反应已经完全结束，气体分子总数达到最小值，因此b点的气体分子总数比c点少，B选项说法正确。
C. 容器内的氮气不参与反应，氮气的分子总数始终不变；反应过程中氧气被消耗，容器内气体总分子数不断减小，因此氮气的体积分数随反应进行逐渐增大。a点处于反应进行中，d点反应已经完全结束，因此a点的$\ce{N_{2}}$的体积分数比d点小，C选项说法错误。
D. e点是丁图上的任意点，若e点对应的时刻和c点对应的时刻完全相同，此时固体的组成完全一致，固体中铜的质量分数相等，因此c点与e点的固体中铜的质量分数可能相等，D选项说法正确。
【答案】
C
【知识点】
质量守恒定律，铜的氧化反应，化学图像分析
【点评】
本题以铜加热验证质量守恒的经典实验为载体，结合多维度的变化图像考察学生对反应过程中各物理量变化逻辑的理解，易错点是混淆氮气的体积分数变化趋势，需要学生理清“氮气总量不变、气体总分子数减少”的核心逻辑才能准确判断。
【难度系数】
0.4
首先明确实验原理：本实验是在密闭容器中加热铜粉，铜和容器内空气中的氧气发生反应$\ce{2Cu + O_{2}\xlongequal{\Delta} 2CuO}$，用于验证质量守恒定律。解题时先梳理各图像的变化逻辑：乙图固体质量随时间上升后不变，是因为铜反应生成氧化铜，固体质量增加，氧气耗尽后反应停止，固体质量不再变化；丙图气体分子总数随时间下降后不变，是因为反应消耗氧气分子，无新气体生成，气体总分子数减少，反应停止后分子数不变；丁图物质总质量全程不变，符合密闭体系的质量守恒规律。接下来逐个分析选项，找出说法不正确的选项即可。
【解析】
铜在密闭容器内加热，发生反应$\ce{2Cu + O_{2}\xlongequal{\Delta} 2CuO}$，结合图像逐一分析选项：
A. 乙图中b点是铜和氧气恰好完全反应的时刻，之后固体质量不再变化；丙图中d点是反应完全结束后的时刻，两点反应均已停止，固体组成完全一致，因此固体质量相等，A选项说法正确。
B. 反应过程中不断消耗氧气分子，气体总分子数持续减少：c点处于反应进行过程中，气体分子总数还未降到最低；b点反应已经完全结束，气体分子总数达到最小值，因此b点的气体分子总数比c点少，B选项说法正确。
C. 容器内的氮气不参与反应，氮气的分子总数始终不变；反应过程中氧气被消耗，容器内气体总分子数不断减小，因此氮气的体积分数随反应进行逐渐增大。a点处于反应进行中，d点反应已经完全结束，因此a点的$\ce{N_{2}}$的体积分数比d点小，C选项说法错误。
D. e点是丁图上的任意点，若e点对应的时刻和c点对应的时刻完全相同，此时固体的组成完全一致，固体中铜的质量分数相等，因此c点与e点的固体中铜的质量分数可能相等，D选项说法正确。
【答案】
C
【知识点】
质量守恒定律，铜的氧化反应，化学图像分析
【点评】
本题以铜加热验证质量守恒的经典实验为载体，结合多维度的变化图像考察学生对反应过程中各物理量变化逻辑的理解，易错点是混淆氮气的体积分数变化趋势，需要学生理清“氮气总量不变、气体总分子数减少”的核心逻辑才能准确判断。
【难度系数】
0.4
二、非选择题
11. A (1)在反应$\ce{S + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}SO_{2}}$中,若生成$m$个$\ce{SO_{2}}$分子,则参加反应的氧原子个数为________。
(2)一定质量的镁条在空气中完全燃烧后,生成的固体的质量________(填“小于”“大于”或“等于”)镁条的质量,这与质量守恒定律________(填“矛盾”或“不矛盾”)。
(3)某可燃物燃烧后生成的产物中有二氧化碳、二氧化硫和一氧化碳,则该可燃物中一定含有________元素,可能含有________元素。
(4)有A、B、C三种物质各4g组成的混合物,在一定条件下,所发生的反应的化学方程式为$\ce{C + B\xlongequal{}A + D}$,反应后的物质中只有5g A、5g D和若干克B,根据质量守恒定律,可知参加反应的B、C的质量比为________。
11. A (1)在反应$\ce{S + O_{2}\xlongequal{\mathrm{点燃}}SO_{2}}$中,若生成$m$个$\ce{SO_{2}}$分子,则参加反应的氧原子个数为________。
(2)一定质量的镁条在空气中完全燃烧后,生成的固体的质量________(填“小于”“大于”或“等于”)镁条的质量,这与质量守恒定律________(填“矛盾”或“不矛盾”)。
(3)某可燃物燃烧后生成的产物中有二氧化碳、二氧化硫和一氧化碳,则该可燃物中一定含有________元素,可能含有________元素。
(4)有A、B、C三种物质各4g组成的混合物,在一定条件下,所发生的反应的化学方程式为$\ce{C + B\xlongequal{}A + D}$,反应后的物质中只有5g A、5g D和若干克B,根据质量守恒定律,可知参加反应的B、C的质量比为________。
答案
11.(1)2m (2)大于 不矛盾 (3)碳、硫 氧 (4)1:2
解析
【分析】
本题全部依托质量守恒定律的核心规律来求解，解题思路可以逐个小问梳理：
1. 第(1)小问：利用化学反应前后原子数目守恒的规律，直接从生成物二氧化硫的氧原子总数推导反应物中参与反应的氧原子总数，不需要额外计算。
2. 第(2)小问：镁条燃烧是镁和氧气共同反应生成氧化镁，生成物质量包含了参与反应的氧气质量，因此对比镁条质量会更大，判断是否符合质量守恒时，要注意不能遗漏参与反应的气体反应物的质量。
3. 第(3)小问：利用化学反应前后元素种类不变的规律，已知反应物中的氧气只提供氧元素，因此产物里特有的其他元素一定来自可燃物，氧元素则无法确定是否来自可燃物。
4. 第(4)小问：先算出反应前所有物质的总质量，再根据反应后已知生成物的质量算出剩余B的质量，进而得到参与反应的B和C的实际质量，最后求质量比即可。
【解析】
(1) 根据化学反应前后原子的种类、数目不变，生成$m$个$\ce{SO_{2}}$分子，每个$\ce{SO_{2}}$分子含有2个氧原子，生成物中氧原子总个数为$2m$，全部来自参与反应的氧气，因此参加反应的氧原子个数为$2m$。
(2) 镁条燃烧的反应为$\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{点燃} 2MgO}$，生成的氧化镁的质量等于参与反应的镁条和氧气的质量之和，因此生成的固体质量大于原镁条的质量；该反应完全符合质量守恒定律，只是常规称量时没有计入参与反应的氧气质量，因此和质量守恒定律不矛盾。
(3) 可燃物燃烧是和仅含氧元素的氧气反应，产物二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳共含C、S、O三种元素，根据反应前后元素种类不变，C、S元素只能来自可燃物，因此可燃物一定含碳、硫元素；O元素可以全部由氧气提供，也可以部分来自可燃物，因此可燃物可能含有氧元素。
(4) 初始混合物总质量为$4\mathrm{g}×3=12\mathrm{g}$，反应后无C剩余，剩余物质为$5\mathrm{g}\ \ce{A}$、$5\mathrm{g}\ \ce{D}$和若干B，因此剩余B的质量为$12\mathrm{g}-5\mathrm{g}-5\mathrm{g}=2\mathrm{g}$；参与反应的B的质量为$4\mathrm{g}-2\mathrm{g}=2\mathrm{g}$，参与反应的C的质量为$4\mathrm{g}$，因此参加反应的B、C质量比为$2\mathrm{g}:4\mathrm{g}=1:2$。
【答案】
(1) $2m$ (2) 大于 不矛盾 (3) 碳、硫 氧 (4) $1:2$
【知识点】
质量守恒定律，原子守恒，元素守恒
【点评】
本题属于质量守恒定律的基础综合应用题，分别从原子数目守恒、元素种类守恒、总质量守恒三个维度考察对定律的理解，整体难度不高，易错点是第(4)小问容易误将剩余的B的质量当成参与反应的B的质量，解题时要注意区分初始质量、参与反应的质量和剩余质量的关系。
【难度系数】
0.7
本题全部依托质量守恒定律的核心规律来求解，解题思路可以逐个小问梳理：
1. 第(1)小问：利用化学反应前后原子数目守恒的规律，直接从生成物二氧化硫的氧原子总数推导反应物中参与反应的氧原子总数，不需要额外计算。
2. 第(2)小问：镁条燃烧是镁和氧气共同反应生成氧化镁，生成物质量包含了参与反应的氧气质量，因此对比镁条质量会更大，判断是否符合质量守恒时，要注意不能遗漏参与反应的气体反应物的质量。
3. 第(3)小问：利用化学反应前后元素种类不变的规律，已知反应物中的氧气只提供氧元素，因此产物里特有的其他元素一定来自可燃物，氧元素则无法确定是否来自可燃物。
4. 第(4)小问：先算出反应前所有物质的总质量，再根据反应后已知生成物的质量算出剩余B的质量，进而得到参与反应的B和C的实际质量，最后求质量比即可。
【解析】
(1) 根据化学反应前后原子的种类、数目不变，生成$m$个$\ce{SO_{2}}$分子，每个$\ce{SO_{2}}$分子含有2个氧原子，生成物中氧原子总个数为$2m$，全部来自参与反应的氧气，因此参加反应的氧原子个数为$2m$。
(2) 镁条燃烧的反应为$\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{点燃} 2MgO}$，生成的氧化镁的质量等于参与反应的镁条和氧气的质量之和，因此生成的固体质量大于原镁条的质量；该反应完全符合质量守恒定律，只是常规称量时没有计入参与反应的氧气质量，因此和质量守恒定律不矛盾。
(3) 可燃物燃烧是和仅含氧元素的氧气反应，产物二氧化碳、二氧化硫、一氧化碳共含C、S、O三种元素，根据反应前后元素种类不变，C、S元素只能来自可燃物，因此可燃物一定含碳、硫元素；O元素可以全部由氧气提供，也可以部分来自可燃物，因此可燃物可能含有氧元素。
(4) 初始混合物总质量为$4\mathrm{g}×3=12\mathrm{g}$，反应后无C剩余，剩余物质为$5\mathrm{g}\ \ce{A}$、$5\mathrm{g}\ \ce{D}$和若干B，因此剩余B的质量为$12\mathrm{g}-5\mathrm{g}-5\mathrm{g}=2\mathrm{g}$；参与反应的B的质量为$4\mathrm{g}-2\mathrm{g}=2\mathrm{g}$，参与反应的C的质量为$4\mathrm{g}$，因此参加反应的B、C质量比为$2\mathrm{g}:4\mathrm{g}=1:2$。
【答案】
(1) $2m$ (2) 大于 不矛盾 (3) 碳、硫 氧 (4) $1:2$
【知识点】
质量守恒定律，原子守恒，元素守恒
【点评】
本题属于质量守恒定律的基础综合应用题，分别从原子数目守恒、元素种类守恒、总质量守恒三个维度考察对定律的理解，整体难度不高，易错点是第(4)小问容易误将剩余的B的质量当成参与反应的B的质量，解题时要注意区分初始质量、参与反应的质量和剩余质量的关系。
【难度系数】
0.7
12.A 用化学方程式表示下列反应。
(1)铁丝在氧气中燃烧：
(2)铁与硫酸铜溶液反应：
(3)过氧化氢溶液中加入少量二氧化锰制取氧气：
(4)实验室加热纯净物制取氧气：
(5)超氧化钾$\ce{(KO_{2})}$与二氧化碳反应生成碳酸钾和氧气：
(6)一氧化氮是大气污染物之一，目前有一种治理的方法是在$400°C$左右、有催化剂的条件下，氨气$\ce{(NH_{3})}$和一氧化氮反应生成水和一种气体单质：
(1)铁丝在氧气中燃烧：
$\ce{3Fe + 2O_{2}\xlongequal{点燃}Fe_{3}O_{4}}$
。(2)铁与硫酸铜溶液反应：
$\ce{Fe + CuSO_{4}\xlongequal{}FeSO_{4} + Cu}$
。(3)过氧化氢溶液中加入少量二氧化锰制取氧气：
$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
。(4)实验室加热纯净物制取氧气：
$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
。(5)超氧化钾$\ce{(KO_{2})}$与二氧化碳反应生成碳酸钾和氧气：
$\ce{4KO_{2} + 2CO_{2}\xlongequal{}2K_{2}CO_{3} + 3O_{2}}$
。(6)一氧化氮是大气污染物之一，目前有一种治理的方法是在$400°C$左右、有催化剂的条件下，氨气$\ce{(NH_{3})}$和一氧化氮反应生成水和一种气体单质：
$\ce{4NH_{3} + 6NO\xlongequal[400℃]{催化剂}6H_{2}O + 5N_{2}}$
。答案
12.(1)$\ce{3Fe + 2O_{2}\xlongequal{点燃}Fe_{3}O_{4}}$
(2)$\ce{Fe + CuSO_{4}\xlongequal{}FeSO_{4} + Cu}$
(3)$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(4)$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
(5)$\ce{4KO_{2} + 2CO_{2}\xlongequal{}2K_{2}CO_{3} + 3O_{2}}$
(6)$\ce{4NH_{3} + 6NO\xlongequal[400℃]{催化剂}6H_{2}O + 5N_{2}}$
(2)$\ce{Fe + CuSO_{4}\xlongequal{}FeSO_{4} + Cu}$
(3)$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(4)$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
(5)$\ce{4KO_{2} + 2CO_{2}\xlongequal{}2K_{2}CO_{3} + 3O_{2}}$
(6)$\ce{4NH_{3} + 6NO\xlongequal[400℃]{催化剂}6H_{2}O + 5N_{2}}$
解析
【分析】
这是一道化学方程式书写的常规题型，解题的通用思路为：①先根据题目描述准确确定反应物、生成物的种类；②标注正确的反应条件，区分点燃、加热、催化剂等不同反应条件；③依据质量守恒定律配平方程式，保证反应前后各原子的种类、数目完全相等；④最后检查气体、沉淀符号是否需要正确标注。逐个小问梳理思路：
1. 铁丝在氧气中燃烧，反应物为铁和氧气，反应条件是点燃，生成物为四氧化三铁，注意不能错写为氧化铁；
2. 铁和硫酸铜溶液发生置换反应，生成硫酸亚铁和单质铜，注意铁在这类置换反应中生成+2价的亚铁盐，不能错写为+3价的硫酸铁；
3. 过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成水和氧气，生成的氧气是气体，需要标注向上箭头；
4. 题目明确要求加热纯净物制取氧气，排除氯酸钾和二氧化锰的混合物（属于两种物质），因此反应物为高锰酸钾，受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气；
5. 直接给出反应物超氧化钾、二氧化碳，生成物为碳酸钾和氧气，直接配平即可；
6. 先利用质量守恒的元素守恒规律，反应物NH₃和NO中仅含N、H、O三种元素，已知生成物是水，剩余的元素只有氮元素，因此生成的气体单质是N₂，再结合给定的反应条件配平方程式即可。
【解析】
(1) 铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，反应条件为点燃，配平后得到方程式：$\ce{3Fe + 2O_{2}\xlongequal{点燃}Fe_{3}O_{4}}$；
(2) 铁与硫酸铜发生置换反应生成硫酸亚铁和铜，无特殊反应条件，方程式为：$\ce{Fe + CuSO_{4}\xlongequal{}FeSO_{4} + Cu}$；
(3) 过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，氧气为气体标注↑，配平后得到：$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$；
(4) 加热纯净物制氧气选择高锰酸钾受热分解，反应条件为加热，生成的氧气标注↑，方程式为：$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；
(5) 超氧化钾和二氧化碳反应生成碳酸钾和氧气，配平后得到：$\ce{4KO_{2} + 2CO_{2}\xlongequal{}2K_{2}CO_{3} + 3O_{2}}$；
(6) 氨气和一氧化氮在催化剂、400℃条件下反应，生成水和氮气，配平后方程式为：$\ce{4NH_{3} + 6NO\xlongequal[400℃]{催化剂}6H_{2}O + 5N_{2}}$。
【答案】
(1)$\ce{3Fe + 2O_{2}\xlongequal{点燃}Fe_{3}O_{4}}$
(2)$\ce{Fe + CuSO_{4}\xlongequal{}FeSO_{4} + Cu}$
(3)$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(4)$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
(5)$\ce{4KO_{2} + 2CO_{2}\xlongequal{}2K_{2}CO_{3} + 3O_{2}}$
(6)$\ce{4NH_{3} + 6NO\xlongequal[400℃]{催化剂}6H_{2}O + 5N_{2}}$
【知识点】
化学方程式书写，质量守恒定律，氧气的实验室制备
【点评】
本题覆盖了初中阶段常见的化合、置换、分解类基础化学反应，同时设置了两道信息型方程式书写题，既考察学生对课本核心反应的记忆熟练度，也考察学生利用质量守恒定律推导未知生成物、配平方程式的能力，易错点集中在生成物判断错误、配平失误、反应条件漏写、气体符号错标漏标几个方面。
【难度系数】
0.75
这是一道化学方程式书写的常规题型，解题的通用思路为：①先根据题目描述准确确定反应物、生成物的种类；②标注正确的反应条件，区分点燃、加热、催化剂等不同反应条件；③依据质量守恒定律配平方程式，保证反应前后各原子的种类、数目完全相等；④最后检查气体、沉淀符号是否需要正确标注。逐个小问梳理思路：
1. 铁丝在氧气中燃烧，反应物为铁和氧气，反应条件是点燃，生成物为四氧化三铁，注意不能错写为氧化铁；
2. 铁和硫酸铜溶液发生置换反应，生成硫酸亚铁和单质铜，注意铁在这类置换反应中生成+2价的亚铁盐，不能错写为+3价的硫酸铁；
3. 过氧化氢在二氧化锰催化下分解生成水和氧气，生成的氧气是气体，需要标注向上箭头；
4. 题目明确要求加热纯净物制取氧气，排除氯酸钾和二氧化锰的混合物（属于两种物质），因此反应物为高锰酸钾，受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气；
5. 直接给出反应物超氧化钾、二氧化碳，生成物为碳酸钾和氧气，直接配平即可；
6. 先利用质量守恒的元素守恒规律，反应物NH₃和NO中仅含N、H、O三种元素，已知生成物是水，剩余的元素只有氮元素，因此生成的气体单质是N₂，再结合给定的反应条件配平方程式即可。
【解析】
(1) 铁丝在氧气中燃烧生成四氧化三铁，反应条件为点燃，配平后得到方程式：$\ce{3Fe + 2O_{2}\xlongequal{点燃}Fe_{3}O_{4}}$；
(2) 铁与硫酸铜发生置换反应生成硫酸亚铁和铜，无特殊反应条件，方程式为：$\ce{Fe + CuSO_{4}\xlongequal{}FeSO_{4} + Cu}$；
(3) 过氧化氢在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，氧气为气体标注↑，配平后得到：$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$；
(4) 加热纯净物制氧气选择高锰酸钾受热分解，反应条件为加热，生成的氧气标注↑，方程式为：$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$；
(5) 超氧化钾和二氧化碳反应生成碳酸钾和氧气，配平后得到：$\ce{4KO_{2} + 2CO_{2}\xlongequal{}2K_{2}CO_{3} + 3O_{2}}$；
(6) 氨气和一氧化氮在催化剂、400℃条件下反应，生成水和氮气，配平后方程式为：$\ce{4NH_{3} + 6NO\xlongequal[400℃]{催化剂}6H_{2}O + 5N_{2}}$。
【答案】
(1)$\ce{3Fe + 2O_{2}\xlongequal{点燃}Fe_{3}O_{4}}$
(2)$\ce{Fe + CuSO_{4}\xlongequal{}FeSO_{4} + Cu}$
(3)$\ce{2H_{2}O_{2}\xlongequal{MnO_{2}}2H_{2}O + O_{2}\uparrow}$
(4)$\ce{2KMnO_{4}\xlongequal{\Delta}K_{2}MnO_{4} + MnO_{2} + O_{2}\uparrow}$
(5)$\ce{4KO_{2} + 2CO_{2}\xlongequal{}2K_{2}CO_{3} + 3O_{2}}$
(6)$\ce{4NH_{3} + 6NO\xlongequal[400℃]{催化剂}6H_{2}O + 5N_{2}}$
【知识点】
化学方程式书写，质量守恒定律，氧气的实验室制备
【点评】
本题覆盖了初中阶段常见的化合、置换、分解类基础化学反应，同时设置了两道信息型方程式书写题，既考察学生对课本核心反应的记忆熟练度，也考察学生利用质量守恒定律推导未知生成物、配平方程式的能力，易错点集中在生成物判断错误、配平失误、反应条件漏写、气体符号错标漏标几个方面。
【难度系数】
0.75
13. C 某兴趣小组为验证质量守恒定律，做了镁条在空气中燃烧的实验。
(1)请写出镁条与氧气反应的化学方程式：$\underline{2Mg + O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}2MgO}$。
(2)小明认为根据质量守恒定律，燃烧产物的质量应大于反应物镁条的质量。镁条完全燃烧后，称量发现陶土网上的燃烧产物质量反而比反应前镁条的质量小，其主要原因是$\underline{部分生成的氧化镁以白烟的形式扩散到空气中，导致称量的产物质量偏小}$。
(3)小红按图甲装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物中还有一些黄色固体。
【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】①氧化镁为白色固体；②镁条能在氮气中燃烧生成黄色的氮化镁($\ce{Mg_{3}N_{2}}$)固体；③氮化镁可与水反应生成氨气，氨气能使酚酞溶液变红。
【作出猜想】黄色固体为氮化镁。
【实验探究】按照图乙所示，取燃烧产物于烧杯B中，加入适量$\underline{水}$，然后用大烧杯罩住小烧杯A和B。观察到$\underline{烧杯A中的酚酞溶液变红}$现象，得出结论：燃烧产物中含$\ce{Mg_{3}N_{2}}$。
【反思与交流】空气中$\ce{N_{2}}$的含量远大于$\ce{O_{2}}$的含量，而镁条在空气中燃烧生成的$\ce{MgO}$却远多于$\ce{Mg_{3}N_{2}}$，请给出合理的解释：$\underline{相同条件下，镁更容易与氧气反应}$。
【拓展延伸】为了证明镁可在氮气中燃烧生成氮化镁，小红又设计了如下方案进行验证。
步骤Ⅰ：用盛水的水槽、无底的废广口瓶、燃烧匙、蒸发皿、橡胶塞等组装成如图丙所示的装置；另准备一只有一根铜丝穿过的橡胶塞，铜丝末端固定一根镁条。
步骤Ⅱ：引燃燃烧匙中足量的红磷，塞好橡胶塞；待充分冷却，观察到广口瓶内水面上升。
步骤Ⅲ：往水槽中加水使广口瓶内外水面相平；点燃镁条，迅速更换橡胶塞，镁条在广口瓶内继续燃烧，放出热量；待冷却后广口瓶内水位继续上升。
①步骤Ⅱ的目的是$\underline{除去广口瓶内空气中的氧气}$；
②写出镁在氮气中燃烧生成氮化镁的化学方程式：$\underline{3Mg + N_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}Mg_{3}N_{2}}$。
(1)请写出镁条与氧气反应的化学方程式：$\underline{2Mg + O_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}2MgO}$。
(2)小明认为根据质量守恒定律，燃烧产物的质量应大于反应物镁条的质量。镁条完全燃烧后，称量发现陶土网上的燃烧产物质量反而比反应前镁条的质量小，其主要原因是$\underline{部分生成的氧化镁以白烟的形式扩散到空气中，导致称量的产物质量偏小}$。
(3)小红按图甲装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物中还有一些黄色固体。
【提出问题】黄色固体是什么呢？
【查阅资料】①氧化镁为白色固体；②镁条能在氮气中燃烧生成黄色的氮化镁($\ce{Mg_{3}N_{2}}$)固体；③氮化镁可与水反应生成氨气，氨气能使酚酞溶液变红。
【作出猜想】黄色固体为氮化镁。
【实验探究】按照图乙所示，取燃烧产物于烧杯B中，加入适量$\underline{水}$，然后用大烧杯罩住小烧杯A和B。观察到$\underline{烧杯A中的酚酞溶液变红}$现象，得出结论：燃烧产物中含$\ce{Mg_{3}N_{2}}$。
【反思与交流】空气中$\ce{N_{2}}$的含量远大于$\ce{O_{2}}$的含量，而镁条在空气中燃烧生成的$\ce{MgO}$却远多于$\ce{Mg_{3}N_{2}}$，请给出合理的解释：$\underline{相同条件下，镁更容易与氧气反应}$。
【拓展延伸】为了证明镁可在氮气中燃烧生成氮化镁，小红又设计了如下方案进行验证。
步骤Ⅰ：用盛水的水槽、无底的废广口瓶、燃烧匙、蒸发皿、橡胶塞等组装成如图丙所示的装置；另准备一只有一根铜丝穿过的橡胶塞，铜丝末端固定一根镁条。
步骤Ⅱ：引燃燃烧匙中足量的红磷，塞好橡胶塞；待充分冷却，观察到广口瓶内水面上升。
步骤Ⅲ：往水槽中加水使广口瓶内外水面相平；点燃镁条，迅速更换橡胶塞，镁条在广口瓶内继续燃烧，放出热量；待冷却后广口瓶内水位继续上升。
①步骤Ⅱ的目的是$\underline{除去广口瓶内空气中的氧气}$；
②写出镁在氮气中燃烧生成氮化镁的化学方程式：$\underline{3Mg + N_{2}\stackrel{点燃}{=\!=\!=}Mg_{3}N_{2}}$。
答案
13.(1)$\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{点燃}2MgO}$
(2)部分氧化镁以白烟的形式逸散到了空气中
(3)【实验探究】水 烧杯A中酚酞溶液变红
【反思与交流】氮气化学性质不如氧气活泼
【拓展延伸】①除去空气中的氧气 ②$\ce{3Mg + N_{2}\xlongequal{点燃}Mg_{3}N_{2}}$
(2)部分氧化镁以白烟的形式逸散到了空气中
(3)【实验探究】水 烧杯A中酚酞溶液变红
【反思与交流】氮气化学性质不如氧气活泼
【拓展延伸】①除去空气中的氧气 ②$\ce{3Mg + N_{2}\xlongequal{点燃}Mg_{3}N_{2}}$
解析
【分析】
这是一道围绕镁条燃烧验证质量守恒定律展开的综合探究题，解题时可以顺着设问逻辑逐步推导：
1. 第(1)问属于基础反应方程式书写，回忆镁和氧气的反应条件、产物，完成配平即可。
2. 第(2)问分析产物质量小于镁条的反常现象，结合镁燃烧的实际现象，考虑生成的氧化镁部分散逸、未被全部称量的情况即可。
3. 实验探究部分，结合题干给出的查阅资料信息：氮化镁和水反应生成可使酚酞变红的氨气，因此选择水作为反应物，利用氨气挥发扩散到A烧杯使酚酞变红的现象，证明黄色固体是氮化镁。
4. 反思交流部分，从氧气和氮气的化学活泼性差异入手，解释氧气占比更低却优先和镁反应的原因。
5. 拓展延伸部分，红磷燃烧的作用是消耗装置内的氧气，排除氧气对镁和氮气反应实验的干扰，最后结合反应物、生成物和反应条件写出对应化学方程式。
【解析】
(1) 镁条与氧气在点燃条件下反应生成氧化镁，根据原子守恒配平后得到化学方程式$\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{点燃}2MgO}$。
(2) 镁燃烧生成的氧化镁是细小的白色固体小颗粒，以白烟的形式逸散到空气中，部分产物没有被收集称量，因此测得的燃烧产物质量反而小于反应前镁条的质量。
(3) 【实验探究】根据题给资料，氮化镁可与水反应生成氨气，氨气溶于水形成的氨水呈碱性，能使酚酞溶液变红，因此需要向B烧杯的燃烧产物中加入适量水；反应生成的氨气不断运动扩散到A烧杯中，可观察到烧杯A中的酚酞溶液变红，即可证明燃烧产物中含有氮化镁。
【反思与交流】相同条件下氮气的化学性质远不如氧气活泼，镁会优先和氧气发生反应，因此即使空气中氮气含量远大于氧气，生成的氧化镁的质量也远多于氮化镁。
【拓展延伸】①步骤Ⅱ中引燃足量红磷，红磷燃烧可以完全除去广口瓶内空气中的氧气，排除后续镁条和氧气反应的干扰，保证后续实验可以验证镁和氮气的反应。②镁和氮气在点燃条件下反应生成氮化镁，配平后得到化学方程式$\ce{3Mg + N_{2}\xlongequal{点燃}Mg_{3}N_{2}}$。
【答案】
(1)$\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{点燃}2MgO}$
(2)部分氧化镁以白烟的形式逸散到了空气中
(3)【实验探究】水 烧杯A中酚酞溶液变红
【反思与交流】氮气化学性质不如氧气活泼
【拓展延伸】①除去空气中的氧气 ②$\ce{3Mg + N_{2}\xlongequal{点燃}Mg_{3}N_{2}}$
【知识点】
质量守恒定律探究，化学方程式书写，物质性质实验
【点评】
本题是质量守恒定律验证的延伸探究题，将基础化学方程式书写、实验现象分析、实验目的推导结合在一起，既考察核心基础知识点，也锻炼学生提取题干给定信息、逻辑推理的能力，易错点是解释镁优先和氧气反应的原因时容易表述不准确，需要从两种气体的化学活泼性差异角度作答。
【难度系数】
0.6
这是一道围绕镁条燃烧验证质量守恒定律展开的综合探究题，解题时可以顺着设问逻辑逐步推导：
1. 第(1)问属于基础反应方程式书写，回忆镁和氧气的反应条件、产物，完成配平即可。
2. 第(2)问分析产物质量小于镁条的反常现象，结合镁燃烧的实际现象，考虑生成的氧化镁部分散逸、未被全部称量的情况即可。
3. 实验探究部分，结合题干给出的查阅资料信息：氮化镁和水反应生成可使酚酞变红的氨气，因此选择水作为反应物，利用氨气挥发扩散到A烧杯使酚酞变红的现象，证明黄色固体是氮化镁。
4. 反思交流部分，从氧气和氮气的化学活泼性差异入手，解释氧气占比更低却优先和镁反应的原因。
5. 拓展延伸部分，红磷燃烧的作用是消耗装置内的氧气，排除氧气对镁和氮气反应实验的干扰，最后结合反应物、生成物和反应条件写出对应化学方程式。
【解析】
(1) 镁条与氧气在点燃条件下反应生成氧化镁，根据原子守恒配平后得到化学方程式$\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{点燃}2MgO}$。
(2) 镁燃烧生成的氧化镁是细小的白色固体小颗粒，以白烟的形式逸散到空气中，部分产物没有被收集称量，因此测得的燃烧产物质量反而小于反应前镁条的质量。
(3) 【实验探究】根据题给资料，氮化镁可与水反应生成氨气，氨气溶于水形成的氨水呈碱性，能使酚酞溶液变红，因此需要向B烧杯的燃烧产物中加入适量水；反应生成的氨气不断运动扩散到A烧杯中，可观察到烧杯A中的酚酞溶液变红，即可证明燃烧产物中含有氮化镁。
【反思与交流】相同条件下氮气的化学性质远不如氧气活泼，镁会优先和氧气发生反应，因此即使空气中氮气含量远大于氧气，生成的氧化镁的质量也远多于氮化镁。
【拓展延伸】①步骤Ⅱ中引燃足量红磷，红磷燃烧可以完全除去广口瓶内空气中的氧气，排除后续镁条和氧气反应的干扰，保证后续实验可以验证镁和氮气的反应。②镁和氮气在点燃条件下反应生成氮化镁，配平后得到化学方程式$\ce{3Mg + N_{2}\xlongequal{点燃}Mg_{3}N_{2}}$。
【答案】
(1)$\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{点燃}2MgO}$
(2)部分氧化镁以白烟的形式逸散到了空气中
(3)【实验探究】水 烧杯A中酚酞溶液变红
【反思与交流】氮气化学性质不如氧气活泼
【拓展延伸】①除去空气中的氧气 ②$\ce{3Mg + N_{2}\xlongequal{点燃}Mg_{3}N_{2}}$
【知识点】
质量守恒定律探究，化学方程式书写，物质性质实验
【点评】
本题是质量守恒定律验证的延伸探究题，将基础化学方程式书写、实验现象分析、实验目的推导结合在一起，既考察核心基础知识点，也锻炼学生提取题干给定信息、逻辑推理的能力，易错点是解释镁优先和氧气反应的原因时容易表述不准确，需要从两种气体的化学活泼性差异角度作答。
【难度系数】
0.6
