專題七規(guī)律探究實驗

一、關(guān)于質(zhì)量守恒定律的實驗

1、紅磷燃燒實驗

實驗裝置

反應(yīng)原理P+O2→P2O5

紅磷燃燒，產(chǎn)生大量，放出大量的熱，氣球，待裝置冷卻后，氣球。

實驗現(xiàn)象

反應(yīng)后的物質(zhì)總質(zhì)量m2與反應(yīng)前的物質(zhì)總質(zhì)量m1相等，天平保持平衡。

（1）氣球變化的原因？

結(jié)論：氣球先脹大是因為，后縮小是因為消耗了錐形瓶內(nèi)氧氣，使瓶內(nèi)

氣體壓強外界大氣壓；

實驗分析（2）氣球的作用是什么？

紅磷燃燒的實驗中要用橡皮塞塞緊錐形瓶。因為紅磷燃燒后產(chǎn)生的五氧化二磷是微小的

固體顆粒，能擴散到空氣中，從而損失五氧化二磷；另外瓶外的空氣也會補充消耗的氧

氣的體積，從而使實驗測定的結(jié)果不準。所以氣球的作用是形成密閉體系并緩沖氣壓。

2、鐵和硫酸銅反應(yīng)實驗

實驗裝置

反應(yīng)原理Fe+CuSO4→FeSO4+Cu

步驟1：鐵釘放在錐形瓶外稱量紙上稱量。

實驗步驟

步驟2:將鐵釘小心放入硫酸銅溶液中，觀察天平的平衡情況。

鐵釘表面覆蓋一層紅色的物質(zhì)，溶液由藍色變?yōu)?，反?yīng)前后，物質(zhì)的總質(zhì)量不

實驗現(xiàn)象

變，天平保持平衡

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3、化學(xué)實驗驗證質(zhì)量守恒定律實驗

實驗方案

實驗步驟：實驗步驟：

1.小燒杯放碳酸鈉粉末，小試管盛稀

1.稱量砂紙打磨鎂條和石棉網(wǎng)質(zhì)m1。

鹽酸放入燒杯稱量總質(zhì)量m1。2.在石棉網(wǎng)上方點燃鎂條。

2.傾斜試管，倒入稀鹽酸，發(fā)生反應(yīng)。

3.實驗完成，稱量m2。

3.實驗完成，稱量m2。

白色粉末溶解，有產(chǎn)產(chǎn)生白色固體(還有少量產(chǎn)生)，

實驗現(xiàn)象

生。天平偏轉(zhuǎn)。天平不平衡，發(fā)出耀眼的白光，放出熱量。

反應(yīng)原理

Na2CO3+HCl→NaCl+H2O+CO2

由于鎂條燃燒，消耗了空氣中的氧氣，生成氧化鎂，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，應(yīng)該是

生成物氧化鎂的質(zhì)量等于反應(yīng)的鎂條和參加反應(yīng)的氧氣質(zhì)量總和，所以實驗理論

結(jié)果應(yīng)該是m2﹥m1。但是在實際反應(yīng)時，鎂條不僅和空氣中的氧氣反應(yīng)，還和

實驗分析空氣中的氮氣發(fā)生反應(yīng)生成氮化鎂（Mg3N2），和二氧化碳反應(yīng)生成氧化鎂和碳，

所以反應(yīng)后固體的質(zhì)量可能增大。但伴隨著白煙現(xiàn)象，如果逸散的白煙質(zhì)量小于

增加的氣體質(zhì)量，m1<m2，若相等，m1=m2，若逸散質(zhì)量大于增加的氣體質(zhì)量，

m1>m2。

所有的化學(xué)反應(yīng)均遵守；有參加或生成（或者有

實驗結(jié)論

煙、霧狀物質(zhì)生成的反應(yīng)），要驗證質(zhì)量守恒定律，必須在密閉容器里進行。

二、有關(guān)金屬活動性順序?qū)嶒?/p>

1、金屬+酸→鹽+H2↑（置換反應(yīng)）反應(yīng)條件：金屬活動性排在H前

稀鹽酸/稀

鎂鋅鐵

硫酸

固體逐漸溶解，產(chǎn)生大量固體逐漸溶解，產(chǎn)生較固體逐漸溶解，無色溶液變

現(xiàn)象

氣泡多氣泡為，產(chǎn)生少量氣泡

Mg+2HCl=MgCl2+H2↑Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑Fe+2HCl=FeCl2+H2↑

方程式Zn+H2SO4=

Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑

ZnSO4+H2↑

（1）根據(jù)金屬與酸混合時是否有氫氣產(chǎn)生將金屬分為兩類：活潑金屬和不活潑金屬：通過金屬與酸能否反

應(yīng)或與酸反應(yīng)的劇烈程度判斷金屬的活動性。鎂>鋅>鐵>銅（不反應(yīng)）

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（2）鐵與稀鹽酸和稀硫酸反應(yīng)生成的鐵的化合物中，鐵化合價為＋2價。有Fe2＋的溶液為。

2、金屬＋鹽→新鹽＋新金屬(置換反應(yīng))

實驗鐵釘+硫酸銅溶液鋁絲+硫酸銅溶液銅絲+硝酸銀溶液

鐵表面有固體銅表面有固體產(chǎn)

鋁表面有固體產(chǎn)生，

現(xiàn)象產(chǎn)生，溶液由色生，溶液由色逐漸變?yōu)?/p>

溶液由色逐漸變?yōu)樯?/p>

逐漸變?yōu)樯Ｉ?/p>

Fe+CuSO4

化學(xué)方程式2Al+3CuSO4=Al2(SO4)3+3CuCu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2

=Cu+FeSO4

活動性比較鐵>銅鋁＞銅銅＞銀

（1）反應(yīng)條件：參加反應(yīng)的金屬活動性必須強于鹽中金屬的活動性(K、Ca、Na除外)，且鹽必須可溶

現(xiàn)象的描述重點：金屬表面生成固體的顏色，溶液顏色的變化。

（2）通過金屬與金屬化合物溶液是否反應(yīng)判斷金屬的活動性。

3、總結(jié)：比較金屬活動性的方法：

金屬+氧氣金屬+酸金屬+金屬化合物溶液

能反應(yīng)>不能反應(yīng)能反應(yīng)>不能反應(yīng)A+BC=B+AC

反應(yīng)劇烈>反應(yīng)不劇烈反應(yīng)劇烈>反應(yīng)不劇烈能反應(yīng),A＞B；不能反應(yīng)，A＜B

4、常見金屬在溶液中的活動性順序：(巧記：嫁給那美女；身體細纖輕；總共一百斤)

鉀鈣鈉鎂鋁鋅鐵錫鉛(氫)銅汞銀鉑金

KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu

（1）實驗表明了金屬活動性強弱順序（前強后弱），即在金屬活動性順序中，金屬的位置越靠前，它在水

溶液中就越容易失去電子變成離子，其活動性就；金屬的位置，其陽離子在水溶液中就

比較容易獲得電子變成原子，其活動性就。

（2）可用來判斷金屬與酸能否發(fā)生置換反應(yīng)（氫前置換氫），只有排在氫的金屬，才能置換出酸中

的氫，而排在氫后面的金屬不能置換出酸中的氫。

（3）可用來判斷金屬與金屬化合物溶液（即鹽溶液）能否發(fā)生（前置后，鹽可溶，K、Ca、Na不

能夠），排在金屬活動性順序中的金屬一般能把排在后面的金屬從其鹽溶液里出來。

（4）利用金屬與酸或鹽溶液之間的置換反應(yīng)是否發(fā)生，通過具體的實驗及其現(xiàn)象的分析，反過來可以反推

金屬的活動性順序，具體的推斷方法是這樣的：

①利用金屬與酸能否發(fā)生，來反推金屬的活動性順序，例如，把鐵和銅分別放在稀鹽酸中時，鐵

的表面上有氣泡冒出，這說明鐵位居金屬活動性順序中氫的前面；而銅的表面無明顯的現(xiàn)象，這說明銅位

居金屬活動性順序中氫的后面；由此可推得鐵活潑性比銅的要強。

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②利用金屬與鹽溶液能否發(fā)生，來反推金屬的活動性順序。例如，把鐵釘放在硫酸銅溶液中，

過一會兒，發(fā)現(xiàn)鐵釘表面上出現(xiàn)了一層紅色物質(zhì)（即銅）；由此可推得鐵活潑性比銅的要強。

題型01關(guān)于質(zhì)量守恒定律的實驗

典例分析

【例1】如圖所示進行實驗，分別稱量質(zhì)量后，將A和C中試管內(nèi)的液體倒入燒杯中，一段時間后再次稱

量質(zhì)量。

（1）能驗證化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量相等的實驗是（填序號）。

（2）B中示數(shù)變小，從微粒的角度解釋其原因。

變式訓(xùn)練

【變式1-1】下列是初中化學(xué)中的一些重要實驗，請回答：

（1）A實驗中可以用紅磷的原因是。

（2）B中玻璃棒的作用是引流；濾液仍然渾濁的一種原因可能是。

（3）C中反應(yīng)后天平不平衡，該反應(yīng)是否遵守質(zhì)量守恒定律（填“是”或“否”）。從微觀的角度

解釋質(zhì)量守恒的原因。

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【變式1-2】興趣小組同學(xué)進行如圖所示的實驗。

已知：Fe+CuSO4═Cu+FeSO4。

（1）A中反應(yīng)前稱得質(zhì)量為m1，反應(yīng)后稱得質(zhì)量為m2，m1m2（填“＞”“＝”或“＜”）。

（2）B中反應(yīng)的化學(xué)方程式為，反應(yīng)前后天平不能保持平衡的原因

是。

題型02有關(guān)金屬活動性順序?qū)嶒?/p>

典例分析

【例2】驗證金屬Cu、Mg、Zn和Ag活動性順序的四個實驗如圖所示，根據(jù)實驗回答下列問題：

（1）上述四個實驗，沒有必要做的實驗是。

（2）實驗三中，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

（3）將四個實驗后的所有物質(zhì)倒入一個燒杯中，過濾，得到無色濾液和固體，在固體中加入稀鹽酸有氣

泡，則固體可能含有的金屬是。（填化學(xué)式）

變式訓(xùn)練

【變式2-1】金屬活動性順序表的應(yīng)用十分廣泛，按要求做題。

（1）KCaNaMgAlFeSnPb（H）CuHgPtAu。（補充完整）

（2）農(nóng)業(yè)上為什么不能用鐵制容器盛放波爾多液（含硫酸銅）？（用化學(xué)

方程表示）

（3）用實驗驗證Zn、Cu、Ag三種金屬的活動性順序，請寫出一種可行方案所需的物質(zhì)

。

【變式2-2】小明為驗證Cu、Ag、Mg三種金屬的活動性順序，做了以下兩組實驗。

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（1）能達到實驗?zāi)康牡氖牵ㄌ睢凹住被颉耙摇保?/p>

（2）圖甲中鎂片與稀硫酸發(fā)生反應(yīng)的實驗現(xiàn)象是，化學(xué)方程式

為。

（3）圖乙中反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

（4）以上實驗最終驗證了Cu、Ag、Mg三種金屬的活動性順序，請再設(shè)計一種方案驗證Cu、Ag、Mg

三種金屬的活動性順序，你選擇的藥品是。

1．金屬及其金屬制品對人類社會的發(fā)展有著及其重要的作用。

（1）假黃金（銅鋅合金）的外觀與黃金極為相似，市場上不法分子以假亂真，禍害消費者。某同學(xué)用化

學(xué)知識，將其放入稀鹽酸中鑒別其真?zhèn)?，觀察到現(xiàn)象是。

（2）鋁、鐵、銅是日常生活中經(jīng)常接觸到的三種金屬，對鋁、鐵、銅三種金屬的活動性順序進行探究，

能達到目的一組試劑是（填序號）。

A.Cu、FeCl2溶液、AlCl3溶液B.Fe、AlCl3溶液、CuCl2溶液C.Cu、Fe、AlCl3溶液

（3）將過量的鐵粉加入含有硫酸銅、硫酸鋁的混合溶液中，充分反應(yīng)后過濾，濾渣為，濾

液中的陽離子。

2．金屬制品與我們的日常生活密不可分。

（1）有鐵、銅、鎂、銀四種金屬，其中不能與稀硫酸發(fā)生反應(yīng)的是；

（2）為驗證Fe、Cu、Ag三種金屬的活動性強弱，某同學(xué)選用如下試劑組進行實驗，其中不合理的一組

是（填序號）；

①Fe、CuSO4溶液、Ag②FeSO4溶液、Cu、AgNO3溶液

③Fe、Cu、AgNO3溶液

（3）金屬活動性Fe＞Cu，F(xiàn)e+CuSO4═FeSO4+Cu。非金屬與金屬類似，活動性Cl2＞Br2＞I2，請寫出將

Cl2通入NaBr溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

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3．根據(jù)圖所示實驗回答下列問題。

（1）實驗一中，集氣瓶底放水的作用是。

（2）實驗二中，向冷水和熱水中分別加入等質(zhì)量的品紅，分析觀察到的實驗現(xiàn)象，可以得出

的實驗結(jié)論。

（3）實驗三結(jié)束后，天平指針向右偏，該實驗（選填“遵循”或“不遵循”）質(zhì)量守恒定律，天平

不平衡的原因是。

4．質(zhì)量守恒定律是化學(xué)反應(yīng)遵循的普遍規(guī)律。如圖能用于驗證質(zhì)量守恒定律的是實驗（填“1”或

“2”）；從微觀角度分析，化學(xué)反應(yīng)中質(zhì)量守恒的原因是：在化學(xué)反應(yīng)前后，原子的

不變；實驗2中反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

5．如圖1是測定空氣中氧氣含量的實驗，兩個注射器組成的密閉系統(tǒng)內(nèi)共有50mL空氣。給裝有紅磷的玻

璃管加熱。同時交替推動兩個注射器的活塞，至玻璃管內(nèi)的固體較長時間內(nèi)無進一步變化時停止。停止

加熱后，將氣體全部推至一個注射器內(nèi)。如圖2是驗證質(zhì)量守恒定律實驗。根據(jù)如圖所示的實驗回答問

題。

（1）圖1實驗反應(yīng)的化學(xué)方程式為，交替推動兩個注射器的活塞的原因

是。

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（2）注射器內(nèi)的氣體體積理論上應(yīng)該減少約mL。上述實驗只是粗略測定空氣中氧氣含量的一種

方法，你認為造成該實驗不夠精確的可能原因是。（寫出一種即可）

（3）若將紅磷換成木炭粉，該實驗（選填“可以”或“不可以”）成功。

（4）圖2實驗中涉及到的化學(xué)反應(yīng)方程式為，該實驗（選

填“能”或“不能”）驗證質(zhì)量守恒定律，原因是

。

6．在“質(zhì)量守恒定律”的課堂學(xué)習(xí)中，同學(xué)們設(shè)計了如圖所示的實驗來驗證質(zhì)量守恒定律。回答下列問題：

【實驗驗證】

（1）A實驗反應(yīng)前后鋅片和硫酸銅溶液的總質(zhì)量（填“相等”或“不相等”），由此可知化學(xué)反應(yīng)

前后物質(zhì)總質(zhì)量（填“相等”或“不相等”），A實驗（填“是”或“否”）遵守質(zhì)量守恒定律。

（2）B實驗中天平指針會向（填“左”或“右”）偏轉(zhuǎn)，原因是

。

【微觀解釋】

（3）由質(zhì)量守恒定律可知，化學(xué)反應(yīng)前后一定不變的是（填序號）。

A.原子種類B.原子數(shù)目C.原子質(zhì)量D.分子種類

【綜合應(yīng)用】

（4）12g碳在空氣中完全燃燒后，生成二氧化碳的質(zhì)量（填“大于”、“小于”或“等于”）12g。

（5）結(jié)合本實驗得出，有氣體參加或氣體生成的反應(yīng)，在驗證質(zhì)量守恒定律時，實驗應(yīng)在

中進行。

7．同學(xué)們用如圖所示實驗驗證質(zhì)量守恒定律。請根據(jù)下圖回答相關(guān)問題：

（1）實驗前稱量，實驗一右盤中砝碼的質(zhì)量是25g，游碼的示數(shù)是2.6g，則天平左盤中物質(zhì)的質(zhì)量是

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g。

（2）紅磷燃燒過程中錐形瓶中觀察到的現(xiàn)象為，實驗過程中小氣球的變

化為。

（3）待紅磷燃燒后冷卻至室溫，再次將錐形瓶放到托盤天平上稱量，發(fā)現(xiàn)托盤天平不能保持平衡，造成

這種現(xiàn)象的原因可能是。

（4）實驗二中化學(xué)反應(yīng)前后天平（填“平衡”或“不平衡”），原因是（用化學(xué)方程式解

釋）。

8．驗證質(zhì)量守恒定律：小明同學(xué)欲通過化學(xué)實驗證明“質(zhì)量守恒定律”，確定以“稀鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)”為研

究對象，設(shè)計的實驗裝置如圖所示。

（1）根據(jù)實驗?zāi)康?，小明?yīng)該測量的數(shù)據(jù)是（填“只有反應(yīng)前”、“只有反應(yīng)后”、“反應(yīng)前、

后”）整個反應(yīng)裝置（包括錐形瓶、氣球和藥品）的質(zhì)量。

（2）實驗步驟如下：

①按如圖方式放好儀器，使天平平衡，記錄稱量數(shù)據(jù)。

②將碳酸鈣粉末全部倒入錐形瓶中，觀察到錐形瓶中液體里出現(xiàn)的現(xiàn)象之一是，氣球的

現(xiàn)象為。相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

③當(dāng)反應(yīng)結(jié)束時，氣球已經(jīng)完全鼓起，小明發(fā)現(xiàn)天平的指針已經(jīng)向右偏了。小明又重新稱量，記錄了數(shù)

據(jù)。他感到困惑：其他操作均正常，實驗現(xiàn)象與數(shù)據(jù)為何與預(yù)測結(jié)果不符？你認為出現(xiàn)該實驗現(xiàn)象的合

理解釋最應(yīng)該是下列各項中的（填序號）。

a.該反應(yīng)前后原子的種類、數(shù)目變少b.該反應(yīng)生成物的總質(zhì)量小于反應(yīng)物的總質(zhì)量

c.空氣的浮力作用干擾了實驗結(jié)果d.生成氣體的反應(yīng)不遵守質(zhì)量守恒定律

應(yīng)用質(zhì)量守恒定律：

（3）在2A+3B═C+2D反應(yīng)中，36gA與56gB恰好完全反應(yīng)生成28gC和一定質(zhì)量的D，若物質(zhì)C的相

對分子質(zhì)量為14，則物質(zhì)C和物質(zhì)D的相對分子質(zhì)量之比為。

A.7：1B.7：8C.7：16D.7：32

9．質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)對化學(xué)的發(fā)展做出了重要貢獻。

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【查閱資料】Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑

（1）如圖所示，上述實驗中遵守質(zhì)量守恒定律的是（填序號）；

（2）實驗③中的實驗現(xiàn)象是玻璃棒（填“左端下沉”、“右端下沉”或“保持平衡”）；

（3）實驗②不能用于驗證質(zhì)量守恒定律，其原因是；

（4）微觀角度解釋質(zhì)量守恒定律：化學(xué)反應(yīng)前后一定不變的是（填序號）。

A．分子種類B．原子種類C．分子數(shù)目D．原子數(shù)目

10．質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)對化學(xué)的發(fā)展做出了重要貢獻。

（1）質(zhì)量守恒定律的驗證。

①如圖1是某同學(xué)驗證質(zhì)量守恒定律的實驗裝置，兩種物質(zhì)接觸時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。充分反應(yīng)后，發(fā)現(xiàn)天平指針向右偏轉(zhuǎn)。

②于是同學(xué)們對圖1左盤中的反應(yīng)裝置進行了如圖2的三種改進，你認為最佳裝置是B（填字母）。

（2）質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用。

①硅（Si）是太陽能電池和電腦芯片中不可缺少的材料。硅生產(chǎn)過程中的一個重要化學(xué)反應(yīng)為：SiO2+2C

Si+2X↑，則X的化學(xué)式為。

②下列現(xiàn)象能用質(zhì)量守恒定律解釋的是（填字母）。

A．水結(jié)成冰前后，質(zhì)量保持不變B．濕衣服曬干后，質(zhì)量變小C．蠟燭燃燒后變短

11．為驗證銅、銀、鐵的金屬活動性順序，同學(xué)們設(shè)計了如圖所示的6個實驗。

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（1）設(shè)計①的現(xiàn)象是，說明銅的金屬活動性比鐵。

（2）反應(yīng)⑤的化學(xué)方程式為。

（3）僅由④和⑥不能得出銅、銀、鐵的金屬活動性順序，理由是。

12．分類、類比是學(xué)習(xí)化學(xué)常用的方法，這些方法的運用，對學(xué)生學(xué)習(xí)大有裨益。

（1）隨著科學(xué)研究的發(fā)展，化學(xué)實驗的方法也從定性到定量發(fā)生了質(zhì)的轉(zhuǎn)變，下列實驗中按實驗方法可

將A和①（填字母）分為一類，這兩組實驗中都運用了實驗法。

A．拉瓦錫探究空氣成分B．探究化學(xué)反應(yīng)前后C．探究鐵生銹條件D．探究燃燒條件

質(zhì)量關(guān)系

（2）接下來，同學(xué)們設(shè)計了如下實驗流程利用白銅（主要成分銅和鎳）回收金屬銅和鎳。

如圖中，固體A是，要驗證Ni、Zn、Cu的金屬活動性順序，用下列各組藥品進行實驗，不能達

到目的的是（填字母）。

A．Ni、ZnSO4溶液、CuSO4溶液B．Ni、Cu、ZnSO4溶液C．Zn、Cu、NiSO4溶液

13．興趣小組欲探究Fe、Cu、Ag三種金屬的活動性順序，進行了如下實驗：

（1）進行實驗前先將金屬打磨干凈的目的是。如圖所示，將四根金屬絲同時

插入燒杯中，則甲中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是，乙中的現(xiàn)象是

，由此可以得到三種金屬的活動性由弱到強的順序是。

（2）若將一定量的鐵加入含有硝酸銀和硝酸銅的混合溶液中，充分反應(yīng)后過濾，得到的濾液依舊是藍色

的，則濾液中一定含有的溶質(zhì)是（填化學(xué)式）。

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14．分類、類比是學(xué)習(xí)化學(xué)常用的方法。

（1）初中化學(xué)實驗方法有多種，如對比法、控制變量法、定量實驗法、定性實驗法等，若按實驗方法分

類，應(yīng)將實驗（填字母）分為一類，依據(jù)是。

A．測定空氣中氧氣含量B．探究鐵生銹的條件C．甲烷在空氣中燃燒D．探究物質(zhì)燃燒條件

（2）查閱資料得到規(guī)律：不同種金屬和水反應(yīng)時，反應(yīng)條件要求越低，金屬活動性就越強，例如：銫和

冷水就能反應(yīng)2Cs+2H2O＝2CsOH+H2↑，而鎂只能和熱水反應(yīng)Mg+2H2O＝Mg（OH）2↓+H2↑。根據(jù)規(guī)律，

得出活動性：Cs①（填“強于”或“弱于”）Mg。請類比上述化學(xué)方程式，寫出常溫下鈉和水

反應(yīng)的化學(xué)方程式②。

15．在探究鐵、銅、鋅、銀的金屬活動性順序時，某小組做了如下三個實驗：（所用金屬均已打磨，形狀與

大小和稀鹽酸的用量均相同）

（1）實驗Ⅰ現(xiàn)象是