8[2026吉林长春质检,中]质量守恒定律的发现对化学的发展做出重要贡献。同学们进行如下探究:
【提出问题】化学反应中,参加反应的物质质量总和与生成物的质量总和是否相等?
【进行实验】
实验一:1756年,俄国科学家罗蒙诺索夫把锡放在密闭容器里煅烧,生成白色的氧化锡,但容器和容器里物质的总质量,在煅烧前后并没有发生变化。
实验二:1776年,拉瓦锡将45.0份质量的氧化汞加热分解,恰好得到了41.5份质量的汞和3.5份质量的氧气。
实验三:同学们利用红磷燃烧进行实验,装置如图甲所示,结果反应前后质量相等。

【实验分析】
(1)实验一中若放入锡的质量为m,密闭容器内氧气的质量为n,则生成的氧化锡的质量可能。
A.等于m+n B.大于m+n C.小于m+n
(2)实验二中发生反应的微观图示如图乙,该反应中没有发生变化的微粒名称是。

(3)实验三中气球的作用是,若锥形瓶底部不铺细沙,可能导致的结果是。
【交流讨论】
(4)下列关于上述三个实验的共同点描述中,正确的是。
A.三个实验中涉及的反应均属于分解反应
B.三个实验变化前后原子的种类、数目、质量都不变
C.三个实验中所用的试剂均需稍过量,否则影响实验结果
【拓展迁移】某兴趣小组利用科学家们发现的原理开展了相关探究。
(5)第一小组:定性研究。将维生素C在氧气中点燃,分别将干冷的玻璃片和沾有澄清石灰水的玻璃片置于火焰上方,观察现象。通过检验燃烧产物中有水和二氧化碳,能证明维生素C中一定含有的元素是。
(6)第二小组:定量研究。取维生素C 1.76 g,放入足量的氧气中完全燃烧,通过不同的实验装置分别吸收产物,测得生成2.64 g二氧化碳和0.72 g水。根据计算确定维生素C中含氧元素的质量为。

(1)AC (2)汞原子和氧原子 (3)密封和缓冲气压 锥形瓶炸裂 (4)B (5)碳元素、氢元素 (6)0.96 g
【解析】(1)根据质量守恒定律,参加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。若锡和氧气恰好完全反应,则反应生成的氧化锡的质量等于 m+n,若其中一种物质有剩余,则反应生成的氧化锡的质量小于 m+n,故选 AC。(2)化学反应前后原子的种类不变。由微观图示可知,该反应中没有发生变化的微粒名称是汞原子和氧原子。(3)红磷燃烧放热,且会消耗氧气,则实验三中气球的作用是密封和缓冲气压。若锥形瓶底部不铺细沙,磷燃烧时放热会使锥形瓶因受热不均匀而炸裂。(4)实验一中锡与氧气反应生成氧化锡,符合“多变一”的特征,属于化合反应;实验二中氧化汞加热分解生成汞和氧气,符合“一变多”的特征,属于分解反应;实验三中红磷与氧气反应生成五氧化二磷,符合“多变一”的特征,属于化合反应,A 选项不正确。三个实验均发生了化学变化,根据质量守恒定律,化学反应前后原子的种类、数目、质量均不变,B 选项正确。三个实验均是为了探究化学反应中,参加反应的物质质量总和与生成物的质量总和是否相等,实验中所用试剂是否过量均不会影响实验结果,C 选项不正确。故选 B。(5)根据质量守恒定律可知,化学反应前后元素种类不变,生成物二氧化碳和水中共含有碳元素、氧元素、氢元素三种元素,氧气中只含有氧元素一种元素,故另一种反应物维生素 C 中一定含有碳元素和氢元素。(6)根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类和质量不变,二氧化碳中碳元素与水中氢元素的质量总和等于维生素 C 中碳元素与氢元素的质量总和,维生素 C 中碳元素的质量为 $2.64\ \mathrm{g}×(\frac{12}{44}×100\%)=0.72\ \mathrm{g}$,维生素 C 中氢元素的质量为 $0.72\ \mathrm{g}×(\frac{2}{18}×100\%)=0.08\ \mathrm{g}$,则维生素 C 中氧元素的质量为 1.76 g-(0.72 g+0.08 g)=0.96 g。

四、计算题(共8分)
9[2026江苏南通期中,较难]氨气是制备各类含氮化合物的基础原料,在生产和使用过程中会产生氨氮废水,需处理达标后才能排放。
(1)氨的合成:工业上利用$\ce{N_{2} + 3H_{2} \xlongequal[高温高压]{催化剂} 2NH_{3}}$合成氨气。
①获得原料$\ce{N_{2}}$的一种物理方法是。
②催化剂可用$\ce{Fe_{3}O_{4}}$。高温下,部分$\ce{Fe_{3}O_{4}}$被$\ce{H_{2}}$还原为$\ce{FeO}$,转化过程中固体所含铁元素的质量分数(填“升高”或“降低”)。
(2)氨的应用:可用于制造氮肥,如尿素等。尿素[$\ce{CO(NH_{2})_{2}}$]中碳、氢、氧、氮元素的质量比为。
(3)测定氨氮含量:取200 mL氨氮废水,将氮元素完全转化为$\ce{NH_{3}}$,完全吸收所得$\ce{NH_{3}}$需要消耗0.98 g $\ce{H_{2}SO_{4}}$[反应原理:$\ce{2NH_{3} + H_{2}SO_{4} = (NH_{4})_{2}SO_{4}}$]。计算该废水中的氮元素含量(含量以$\ce{g· L^{-1}}$为单位,写出计算过程)。

(1)①分离液态空气 ②升高 (2)3:1:4:7
(3)解:设完全转化所得氨气质量是x。
$2NH_{3}+H_{2}SO_{4}\xlongequal{\ \ }(NH_{4})_{2}SO_{4}$
34 98
x 0.98 g
$\frac{34}{98}=\frac{x}{0.98\ \mathrm{g}}$
x=0.34 g
则 200 mL 氨氮废水中所含氮元素质量为 $0.34\ \mathrm{g}×(\frac{14}{14+3×1}×100\%)=0.28\ \mathrm{g}$,
该废水中的氮元素含量为$\frac{0.28\ \mathrm{g}}{200×10^{-3}\mathrm{L}}=1.4\ \mathrm{g·L}^{-1}$。
答:该废水中的氮元素含量为 $1.4\ \mathrm{g·L}^{-1}$。
【解析】(1)①可通过分离液态空气的方法获得原料 $N_{2}$,该过程中没有生成新物质,是物理变化。②高温下,部分 $Fe_{3}O_{4}$ 被 $H_{2}$ 还原为 FeO,转化过程中固体中铁元素质量不变,固体质量减小,固体所含铁元素的质量分数升高。
(2)尿素中碳、氢、氧、氮元素的质量比为 12:(1×2×2):16:(14×2)=3:1:4:7。