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6. 新情境 （2026·无锡期中）2025 年 4 月 24 日是第十个“中国航天日”。载人航天器中应用了“萨巴蒂尔反应”和“氧气生成系统”，其微观过程如图所示。下列叙述正确的是（
A.过程①反应前后原子种类改变
B.图中共涉及 3 种单质
C.载人航天器中的循环过程实现了$\ce{CO_{2}}$的消除和$\ce{O_{2}}$的再生
D.过程②生成的$\ce{CH_{4}}$中碳元素的质量比参加反应的$\ce{CO_{2}}$中碳元素的质量大
C
）A.过程①反应前后原子种类改变
B.图中共涉及 3 种单质
C.载人航天器中的循环过程实现了$\ce{CO_{2}}$的消除和$\ce{O_{2}}$的再生
D.过程②生成的$\ce{CH_{4}}$中碳元素的质量比参加反应的$\ce{CO_{2}}$中碳元素的质量大
答案
解析:过程①是化学变化,反应前后原子种类不变,A错误;图中共涉及氢气、氧气两种单质,B错误;根据微观过程图可知,载人航天器中的循环过程实现了$\ce{CO_{2}}$的消除和$\ce{O_{2}}$的再生,C正确;根据微观过程图及质量守恒定律,过程②生成的$\ce{CH_{4}}$中碳元素的质量与参加反应的$\ce{CO_{2}}$中碳元素的质量相等,D错误。
解析
【分析】本题是基于化学反应微观示意图的选择题，解题时需先根据微观粒子的构成识别各物质，再结合化学变化的本质、单质的定义、质量守恒定律等知识点，对每个选项逐一分析判断。首先明确图中各物质：$\ce{CO_{2}}$（黑球+2个灰球）、$\ce{H_{2}}$（2个白球）、$\ce{O_{2}}$（2个灰球）、$\ce{H_{2}O}$（灰球+2个白球）、$\ce{CH_{4}}$（黑球+4个白球）；过程①是$\ce{CO_{2}}$相关的循环，过程②是$\ce{CO_{2}}$与$\ce{H_{2}}$反应生成$\ce{CH_{4}}$和$\ce{H_{2}O}$，过程③是$\ce{H_{2}O}$分解生成$\ce{O_{2}}$和$\ce{H_{2}}$。
【解析】A选项：过程①属于化学变化，根据化学变化的本质，反应前后原子种类不变，故A错误；B选项：单质是由同种元素组成的纯净物，图中涉及的单质为$\ce{H_{2}}$、$\ce{O_{2}}$，共2种，故B错误；C选项：从循环过程可知，宇航员呼吸产生的$\ce{CO_{2}}$被处理，同时过程③生成了$\ce{O_{2}}$，实现了$\ce{CO_{2}}$的消除和$\ce{O_{2}}$的再生，故C正确；D选项：根据质量守恒定律，化学反应前后元素质量不变，$\ce{CH_{4}}$中的碳元素全部来自参加反应的$\ce{CO_{2}}$，因此二者碳元素质量相等，故D错误。
【答案】C
【知识点】化学反应微观示意图、质量守恒定律、单质的判断
【点评】本题以载人航天器的实际应用为背景，将化学知识与科技情境结合，考查基础化学概念和定律，需要准确解读微观示意图，难度适中。
【难度系数】0.5
【解析】A选项：过程①属于化学变化，根据化学变化的本质，反应前后原子种类不变，故A错误；B选项：单质是由同种元素组成的纯净物，图中涉及的单质为$\ce{H_{2}}$、$\ce{O_{2}}$，共2种，故B错误；C选项：从循环过程可知，宇航员呼吸产生的$\ce{CO_{2}}$被处理，同时过程③生成了$\ce{O_{2}}$，实现了$\ce{CO_{2}}$的消除和$\ce{O_{2}}$的再生，故C正确；D选项：根据质量守恒定律，化学反应前后元素质量不变，$\ce{CH_{4}}$中的碳元素全部来自参加反应的$\ce{CO_{2}}$，因此二者碳元素质量相等，故D错误。
【答案】C
【知识点】化学反应微观示意图、质量守恒定律、单质的判断
【点评】本题以载人航天器的实际应用为背景，将化学知识与科技情境结合，考查基础化学概念和定律，需要准确解读微观示意图，难度适中。
【难度系数】0.5
7. (2025·龙东中考)密闭容器内有甲、乙、丙、丁四种物质,在一定条件下发生化学反应,测得反应前后有关数据如下表:
下列有关此反应的说法正确的是 （
A.表中待测数值是 16
B.物质乙一定是单质
C.物质丙一定是该反应的催化剂
D.反应中甲与丁变化的质量之比为 $8:1$
下列有关此反应的说法正确的是 （
D
）A.表中待测数值是 16
B.物质乙一定是单质
C.物质丙一定是该反应的催化剂
D.反应中甲与丁变化的质量之比为 $8:1$
答案
解析:根据质量守恒定律,化学反应前后物质的总质量不变,则30 g+8 g+2 g+9 g=待测+26 g+2 g+7 g,待测=14 g,反应后甲、丁的质量减小,甲、丁是反应物,乙的质量增加,乙是生成物,丙的质量不变,丙可能是催化剂,也可能是不参与反应的杂质。由分析可知,A、C错误;乙是生成物,根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类不变,则乙一定是由不同种元素组成的化合物,B错误;反应中甲与丁变化的质量之比是(30 g-14 g):(9 g-7 g)=8:1,D正确。
解析
【分析】
要解决这道题，首先利用质量守恒定律计算待测物质的质量，再根据反应前后各物质的质量变化判断反应物、生成物，结合催化剂的特点、物质类别的概念逐一分析选项。核心是先通过总质量守恒求出待测值，再分析各物质的变化情况，进而判断每个选项的正误。
【解析】
根据质量守恒定律，密闭容器内化学反应前后物质的总质量不变，因此：
反应前总质量 = 30g + 8g + 2g + 9g = 49g；
反应后总质量 = 待测 + 26g + 2g + 7g = 待测 + 35g；
则待测 = 49g - 35g = 14g。
接下来分析各物质：
甲：反应前30g，反应后14g，质量减少，是反应物；
乙：反应前8g，反应后26g，质量增加，是生成物；
丙：反应前后均为2g，质量不变，可能是催化剂，也可能是不参与反应的杂质；
丁：反应前9g，反应后7g，质量减少，是反应物。
逐一分析选项：
A. 待测数值是14g，不是16，错误；
B. 乙是生成物，由甲、丁（反应物）反应生成，反应物至少含两种元素，因此乙一定是化合物，不可能是单质，错误；
C. 丙质量不变，可能是催化剂，也可能是不参与反应的杂质，错误；
D. 甲变化的质量为30g - 14g = 16g，丁变化的质量为9g - 7g = 2g，二者质量比为16:2 = 8:1，正确。
【答案】
D
【知识点】
质量守恒定律、催化剂概念、反应物与生成物判断
【点评】
本题是中考常见的基础题型，重点考查质量守恒定律的应用，需要学生熟练掌握总质量守恒的计算方法，以及根据反应前后质量变化判断反应物、生成物，同时结合物质类别、催化剂的概念分析选项，难度适中，能有效考查学生对核心知识点的掌握情况。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，首先利用质量守恒定律计算待测物质的质量，再根据反应前后各物质的质量变化判断反应物、生成物，结合催化剂的特点、物质类别的概念逐一分析选项。核心是先通过总质量守恒求出待测值，再分析各物质的变化情况，进而判断每个选项的正误。
【解析】
根据质量守恒定律，密闭容器内化学反应前后物质的总质量不变，因此：
反应前总质量 = 30g + 8g + 2g + 9g = 49g；
反应后总质量 = 待测 + 26g + 2g + 7g = 待测 + 35g；
则待测 = 49g - 35g = 14g。
接下来分析各物质：
甲：反应前30g，反应后14g，质量减少，是反应物；
乙：反应前8g，反应后26g，质量增加，是生成物；
丙：反应前后均为2g，质量不变，可能是催化剂，也可能是不参与反应的杂质；
丁：反应前9g，反应后7g，质量减少，是反应物。
逐一分析选项：
A. 待测数值是14g，不是16，错误；
B. 乙是生成物，由甲、丁（反应物）反应生成，反应物至少含两种元素，因此乙一定是化合物，不可能是单质，错误；
C. 丙质量不变，可能是催化剂，也可能是不参与反应的杂质，错误；
D. 甲变化的质量为30g - 14g = 16g，丁变化的质量为9g - 7g = 2g，二者质量比为16:2 = 8:1，正确。
【答案】
D
【知识点】
质量守恒定律、催化剂概念、反应物与生成物判断
【点评】
本题是中考常见的基础题型，重点考查质量守恒定律的应用，需要学生熟练掌握总质量守恒的计算方法，以及根据反应前后质量变化判断反应物、生成物，同时结合物质类别、催化剂的概念分析选项，难度适中，能有效考查学生对核心知识点的掌握情况。
【难度系数】
0.6
8. (2025·扬州期中)工业制取硫酸时,需将$\ce{SO_{2}}$和$\ce{O_{2}}$反应转化成$\ce{SO_{3}}$。一定条件下,在密闭容器中进行反应,反应一段时间前后各物质的质量如图所示,图中有一处被墨迹遮盖(图中黑色区域)。下列说法不正确的是（
A.参加反应的$\ce{SO_{2}}$质量为$\quantity{16}{g}$
B.反应中$\ce{SO_{2}}$和$\ce{O_{2}}$的分子个数比为$4:1$
C.图中A物质可能是该反应的催化剂
D.被墨迹遮挡的数字应该是6
B
）A.参加反应的$\ce{SO_{2}}$质量为$\quantity{16}{g}$
B.反应中$\ce{SO_{2}}$和$\ce{O_{2}}$的分子个数比为$4:1$
C.图中A物质可能是该反应的催化剂
D.被墨迹遮挡的数字应该是6
答案
解析:根据质量守恒定律,参与反应的二氧化硫的质量为20 g-4 g=16 g,反应后氧气的质量为(20 g+10 g+0 g)-(4 g+20 g)=6 g,参加反应的氧气的质量为10 g-6 g=4 g,参加反应的二氧化硫和氧气的分子个数比为$\dfrac{16\ \mathrm{g}}{64}:\dfrac{4\ \mathrm{g}}{32} ≠ 4:1$,A、D正确,B错误;图中A物质反应前后质量没有变化,可能是该反应的催化剂,C正确。
解析
【分析】本题考查质量守恒定律的应用，解题时需先依据反应前后总质量相等，求出被墨迹遮挡的氧气反应后的质量；再计算参加反应的$\ce{SO_{2}}$和$\ce{O_{2}}$的质量，结合相对分子质量计算二者分子个数比；同时根据反应前后质量不变的物质可能是催化剂，逐一分析选项。
【解析】根据质量守恒定律，反应前后物质总质量相等。反应前总质量为$\ce{20g(SO_{2}) + 10g(O_{2}) + 0g(SO_{3}) + A的质量}$，反应后总质量为$\ce{4g(SO_{2}) + 反应后O_{2}的质量 + 20g(SO_{3}) + A的质量}$，因此反应后$\ce{O_{2}}$的质量$=20+10+0 -4 -20=6\ \mathrm{g}$，即被遮挡数字为6，D正确。参加反应的$\ce{SO_{2}}$质量$=20\ \mathrm{g}-4\ \mathrm{g}=16\ \mathrm{g}$，A正确；参加反应的$\ce{O_{2}}$质量$=10\ \mathrm{g}-6\ \mathrm{g}=4\ \mathrm{g}$。$\ce{SO_{2}}$的相对分子质量为64，$\ce{O_{2}}$的相对分子质量为32，二者分子个数比为$\dfrac{16\ \mathrm{g}}{64}:\dfrac{4\ \mathrm{g}}{32}=2:1≠4:1$，故B错误。A物质反应前后质量不变，可能是该反应的催化剂，C正确。
【答案】B
【知识点】质量守恒定律、化学方程式计算、催化剂
【点评】本题结合柱状图考查质量守恒定律的应用，需准确提取图表数据，通过计算分析各选项，重点考查分子个数比的计算和催化剂的判断，是化学基础题型，需仔细分析数据避免出错。
【难度系数】0.5
【解析】根据质量守恒定律，反应前后物质总质量相等。反应前总质量为$\ce{20g(SO_{2}) + 10g(O_{2}) + 0g(SO_{3}) + A的质量}$，反应后总质量为$\ce{4g(SO_{2}) + 反应后O_{2}的质量 + 20g(SO_{3}) + A的质量}$，因此反应后$\ce{O_{2}}$的质量$=20+10+0 -4 -20=6\ \mathrm{g}$，即被遮挡数字为6，D正确。参加反应的$\ce{SO_{2}}$质量$=20\ \mathrm{g}-4\ \mathrm{g}=16\ \mathrm{g}$，A正确；参加反应的$\ce{O_{2}}$质量$=10\ \mathrm{g}-6\ \mathrm{g}=4\ \mathrm{g}$。$\ce{SO_{2}}$的相对分子质量为64，$\ce{O_{2}}$的相对分子质量为32，二者分子个数比为$\dfrac{16\ \mathrm{g}}{64}:\dfrac{4\ \mathrm{g}}{32}=2:1≠4:1$，故B错误。A物质反应前后质量不变，可能是该反应的催化剂，C正确。
【答案】B
【知识点】质量守恒定律、化学方程式计算、催化剂
【点评】本题结合柱状图考查质量守恒定律的应用，需准确提取图表数据，通过计算分析各选项，重点考查分子个数比的计算和催化剂的判断，是化学基础题型，需仔细分析数据避免出错。
【难度系数】0.5
9. (2026·无锡期中)甲醇($\ce{CH_{3}OH}$)可作为内燃机燃料,当氧气不足时,甲醇燃烧会生成$\ce{CO_{2}}$、$\ce{CO}$和$\ce{H_{2}O}$,6.4 g 甲醇燃烧生成$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$的质量比为$11:7$,则参加反应的氧气的质量是（
A.9.6 g
B.8.0 g
C.7.8 g
D.6.4 g
B
）A.9.6 g
B.8.0 g
C.7.8 g
D.6.4 g
答案
解析:根据质量守恒定律,化学反应前后元素的种类、质量不变。6.4 g 甲醇中碳元素的质量为 $6.4\ \mathrm{g}× (\dfrac{12}{32}× 100\%)=2.4\ \mathrm{g}$
设生成 $\ce{CO_{2}}$ 的质量为 $x$,$\ce{CO}$ 的质量为 $y$,则:
$\begin{cases}\dfrac{12}{44}× 100\% × x+\dfrac{12}{28}× 100\% × y=2.4\ \mathrm{g}\\\dfrac{x}{y}=\dfrac{11}{7}\end{cases}$
解得$\begin{cases}x=4.4\ \mathrm{g}\\y=2.8\ \mathrm{g}\end{cases}$
6.4 g 甲醇中氢元素的质量为 $6.4\ \mathrm{g}× (\dfrac{1× 4}{32}× 100\%)=0.8\ \mathrm{g}$
则生成水的质量为 $0.8\ \mathrm{g}÷ (\dfrac{1× 2}{18}× 100\%)=7.2\ \mathrm{g}$
生成物总质量为 $4.4\ \mathrm{g}+2.8\ \mathrm{g}+7.2\ \mathrm{g}=14.4\ \mathrm{g}$。
则参加反应的氧气的质量为 $14.4\ \mathrm{g}-6.4\ \mathrm{g}=8.0\ \mathrm{g}$。
设生成 $\ce{CO_{2}}$ 的质量为 $x$,$\ce{CO}$ 的质量为 $y$,则:
$\begin{cases}\dfrac{12}{44}× 100\% × x+\dfrac{12}{28}× 100\% × y=2.4\ \mathrm{g}\\\dfrac{x}{y}=\dfrac{11}{7}\end{cases}$
解得$\begin{cases}x=4.4\ \mathrm{g}\\y=2.8\ \mathrm{g}\end{cases}$
6.4 g 甲醇中氢元素的质量为 $6.4\ \mathrm{g}× (\dfrac{1× 4}{32}× 100\%)=0.8\ \mathrm{g}$
则生成水的质量为 $0.8\ \mathrm{g}÷ (\dfrac{1× 2}{18}× 100\%)=7.2\ \mathrm{g}$
生成物总质量为 $4.4\ \mathrm{g}+2.8\ \mathrm{g}+7.2\ \mathrm{g}=14.4\ \mathrm{g}$。
则参加反应的氧气的质量为 $14.4\ \mathrm{g}-6.4\ \mathrm{g}=8.0\ \mathrm{g}$。
解析
【分析】
要解决这道题，需利用质量守恒定律：化学反应前后元素的种类和质量不变。首先，甲醇燃烧生成的$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$中的碳元素全部来自甲醇，因此先计算6.4g甲醇中碳元素的总质量；接着结合题目给出的$\ce{CO_{2}}$与$\ce{CO}$的质量比$11:7$，设两者质量分别为$x$、$y$，根据碳元素质量守恒列方程求解$x$和$y$；再计算甲醇中氢元素的质量，求出生成水的质量；最后根据质量守恒，生成物总质量等于甲醇与参加反应的氧气质量之和，用生成物总质量减去甲醇质量，即可得到氧气的质量。
【解析】
1. 计算6.4g甲醇中碳元素的质量：
甲醇（$\ce{CH_{3}OH}$）的相对分子质量为$12 + 1×4 + 16 = 32$，碳元素的质量分数为$\frac{12}{32}$，则碳元素质量为：
$6.4\ \mathrm{g}×\frac{12}{32} = 2.4\ \mathrm{g}$
2. 设生成$\ce{CO_{2}}$的质量为$x$，$\ce{CO}$的质量为$y$，由题意知$\frac{x}{y} = \frac{11}{7}$，且$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$中碳元素总质量等于甲醇中碳元素质量，因此：
$\frac{12}{44}x + \frac{12}{28}y = 2.4\ \mathrm{g}$
将$y = \frac{7}{11}x$代入上式，解得$x = 4.4\ \mathrm{g}$，$y = 2.8\ \mathrm{g}$
3. 计算6.4g甲醇中氢元素的质量：
氢元素的质量分数为$\frac{4×1}{32}$，则氢元素质量为：
$6.4\ \mathrm{g}×\frac{4}{32} = 0.8\ \mathrm{g}$
4. 计算生成水的质量：
水（$\ce{H_{2}O}$）中氢元素的质量分数为$\frac{2×1}{18}$，则水的质量为：
$0.8\ \mathrm{g}÷\frac{2}{18} = 7.2\ \mathrm{g}$
5. 根据质量守恒定律，参加反应的各物质总质量等于生成物总质量，因此参加反应的氧气质量为：
$4.4\ \mathrm{g} + 2.8\ \mathrm{g} + 7.2\ \mathrm{g} - 6.4\ \mathrm{g} = 8.0\ \mathrm{g}$
【答案】
B
【知识点】
质量守恒定律、元素质量计算
【点评】
本题是质量守恒定律的典型应用题型，核心是利用反应前后元素质量不变的规律，结合已知的生成物质量比进行计算，解题步骤清晰，重点考查学生对质量守恒定律的理解和化学计算的基本能力，属于中等难度的常规题。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需利用质量守恒定律：化学反应前后元素的种类和质量不变。首先，甲醇燃烧生成的$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$中的碳元素全部来自甲醇，因此先计算6.4g甲醇中碳元素的总质量；接着结合题目给出的$\ce{CO_{2}}$与$\ce{CO}$的质量比$11:7$，设两者质量分别为$x$、$y$，根据碳元素质量守恒列方程求解$x$和$y$；再计算甲醇中氢元素的质量，求出生成水的质量；最后根据质量守恒，生成物总质量等于甲醇与参加反应的氧气质量之和，用生成物总质量减去甲醇质量，即可得到氧气的质量。
【解析】
1. 计算6.4g甲醇中碳元素的质量：
甲醇（$\ce{CH_{3}OH}$）的相对分子质量为$12 + 1×4 + 16 = 32$，碳元素的质量分数为$\frac{12}{32}$，则碳元素质量为：
$6.4\ \mathrm{g}×\frac{12}{32} = 2.4\ \mathrm{g}$
2. 设生成$\ce{CO_{2}}$的质量为$x$，$\ce{CO}$的质量为$y$，由题意知$\frac{x}{y} = \frac{11}{7}$，且$\ce{CO_{2}}$和$\ce{CO}$中碳元素总质量等于甲醇中碳元素质量，因此：
$\frac{12}{44}x + \frac{12}{28}y = 2.4\ \mathrm{g}$
将$y = \frac{7}{11}x$代入上式，解得$x = 4.4\ \mathrm{g}$，$y = 2.8\ \mathrm{g}$
3. 计算6.4g甲醇中氢元素的质量：
氢元素的质量分数为$\frac{4×1}{32}$，则氢元素质量为：
$6.4\ \mathrm{g}×\frac{4}{32} = 0.8\ \mathrm{g}$
4. 计算生成水的质量：
水（$\ce{H_{2}O}$）中氢元素的质量分数为$\frac{2×1}{18}$，则水的质量为：
$0.8\ \mathrm{g}÷\frac{2}{18} = 7.2\ \mathrm{g}$
5. 根据质量守恒定律，参加反应的各物质总质量等于生成物总质量，因此参加反应的氧气质量为：
$4.4\ \mathrm{g} + 2.8\ \mathrm{g} + 7.2\ \mathrm{g} - 6.4\ \mathrm{g} = 8.0\ \mathrm{g}$
【答案】
B
【知识点】
质量守恒定律、元素质量计算
【点评】
本题是质量守恒定律的典型应用题型，核心是利用反应前后元素质量不变的规律，结合已知的生成物质量比进行计算，解题步骤清晰，重点考查学生对质量守恒定律的理解和化学计算的基本能力，属于中等难度的常规题。
【难度系数】
0.6
10. (2026·遵义月考)在验证质量守恒定律的实验中,某同学充分加热密闭锥形瓶中的铜粉(如图1),同时借助传感器测定锥形瓶内空气中氧气体积分数的变化(如图2)。下列说法合理的是（
A.图1中固体由黑色变为红色,气球先变大后变小
B.由图2可知,200 s时锥形瓶内氮气的体积分数为95.04%
C.图1中装置漏气时测定氧气体积分数变化的图像与图2的相同
D.加热前装置内铜粉和氧气的总质量不一定等于生成氧化铜的质量
D
）A.图1中固体由黑色变为红色,气球先变大后变小
B.由图2可知,200 s时锥形瓶内氮气的体积分数为95.04%
C.图1中装置漏气时测定氧气体积分数变化的图像与图2的相同
D.加热前装置内铜粉和氧气的总质量不一定等于生成氧化铜的质量
答案
解析:铜和氧气在加热的条件下反应生成氧化铜,固体由红色变为黑色;加热时,瓶内气体受热膨胀,气球变大,反应消耗氧气后,瓶内气体减少,气球变小,A错误;由图2可知,200 s时锥形瓶内氧气的体积分数为4.96%,由于锥形瓶内还含有二氧化碳、稀有气体等,故氮气的体积分数小于95.04%,B错误;若图1中装置漏气,外界空气会进入瓶内,导致测定氧气体积分数变化的图像与图2不同,C错误;根据质量守恒定律,参加反应的铜粉和氧气的总质量一定等于生成氧化铜的质量,但装置内铜粉和氧气不一定恰好完全反应,所以不一定等于生成氧化铜的质量,D正确。
解析
【分析】
要解决这道题，需结合铜与氧气反应的性质、质量守恒定律、空气的组成以及装置气密性对实验的影响，逐个分析选项：首先明确铜和氧气加热反应的现象，再依据质量守恒定律的适用范围（仅参加反应的物质质量总和等于生成物质量总和），结合空气的成分特点，以及装置漏气时气体的变化规律，逐一判断选项的正误。
【解析】
铜和氧气在加热条件下反应生成氧化铜，反应的化学方程式为$\ce{2Cu + O_{2}\xlongequal{\Delta} 2CuO}$。
选项A：铜是红色固体，反应生成的氧化铜为黑色固体，因此固体应由红色变为黑色；加热时瓶内气体受热膨胀，气球先变大，反应消耗氧气后瓶内气体减少、压强减小，气球后变小。A选项错误。
选项B：空气的成分按体积计算，除氧气、氮气外，还含有二氧化碳、稀有气体等其他成分。200s时氧气的体积分数为4.96%，因此氮气的体积分数应小于$100\% - 4.96\% = 95.04\%$。B选项错误。
选项C：若装置漏气，外界空气会进入锥形瓶，导致瓶内氧气的体积分数变化与密闭装置不同，测定氧气体积分数的图像和图2不相同。C选项错误。
选项D：根据质量守恒定律，参加反应的铜粉和氧气的总质量一定等于生成氧化铜的质量，但装置内的铜粉和氧气不一定恰好完全反应（可能有剩余），因此加热前装置内铜粉和氧气的总质量不一定等于生成氧化铜的质量。D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
质量守恒定律、铜的化学性质、空气的组成
【点评】
本题围绕铜与氧气反应的实验，综合考查反应现象、质量守恒定律的应用、空气成分及装置气密性的影响，需要学生准确掌握基础知识点，逐一分析选项，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合铜与氧气反应的性质、质量守恒定律、空气的组成以及装置气密性对实验的影响，逐个分析选项：首先明确铜和氧气加热反应的现象，再依据质量守恒定律的适用范围（仅参加反应的物质质量总和等于生成物质量总和），结合空气的成分特点，以及装置漏气时气体的变化规律，逐一判断选项的正误。
【解析】
铜和氧气在加热条件下反应生成氧化铜，反应的化学方程式为$\ce{2Cu + O_{2}\xlongequal{\Delta} 2CuO}$。
选项A：铜是红色固体，反应生成的氧化铜为黑色固体，因此固体应由红色变为黑色；加热时瓶内气体受热膨胀，气球先变大，反应消耗氧气后瓶内气体减少、压强减小，气球后变小。A选项错误。
选项B：空气的成分按体积计算，除氧气、氮气外，还含有二氧化碳、稀有气体等其他成分。200s时氧气的体积分数为4.96%，因此氮气的体积分数应小于$100\% - 4.96\% = 95.04\%$。B选项错误。
选项C：若装置漏气，外界空气会进入锥形瓶，导致瓶内氧气的体积分数变化与密闭装置不同，测定氧气体积分数的图像和图2不相同。C选项错误。
选项D：根据质量守恒定律，参加反应的铜粉和氧气的总质量一定等于生成氧化铜的质量，但装置内的铜粉和氧气不一定恰好完全反应（可能有剩余），因此加热前装置内铜粉和氧气的总质量不一定等于生成氧化铜的质量。D选项正确。
【答案】
D
【知识点】
质量守恒定律、铜的化学性质、空气的组成
【点评】
本题围绕铜与氧气反应的实验，综合考查反应现象、质量守恒定律的应用、空气成分及装置气密性的影响，需要学生准确掌握基础知识点，逐一分析选项，难度适中。
【难度系数】
0.6
