三、实验探究题
16. 某校初三学生研究性学习小组做了一系列探究性实验，简要过程如下。
实验一：把装有氢氧化钠溶液的小试管小心地放入盛有蓝色硫酸铜溶液的小烧杯中，将小烧杯放到托盘天平上用砝码平衡（见）。取下小烧杯并将其倾倒，使两种溶液混合并发生反应，生成蓝色沉淀，再把小烧杯放到托盘天平上，发现天平仍然平衡。
实验二：在装有稀盐酸的锥形瓶口部套上一个气球（气球内预先装有适量碳酸钠粉末），将锥形瓶放在托盘天平上并用砝码平衡（见）。取下锥形瓶将气球内的碳酸钠加入瓶中与盐酸反应，此时气球鼓起。再将该锥形瓶放回天平托盘内，发现天平的指针向右偏转。同学们又将实验二重做了几遍，结果一样。
请根据上述结果回答问题。
（1）实验一证明了
（2）写出实验二中所发生反应的化学方程式：
（3）实验二的结果能否推翻实验一所得出的结论？
16. 某校初三学生研究性学习小组做了一系列探究性实验，简要过程如下。
实验一：把装有氢氧化钠溶液的小试管小心地放入盛有蓝色硫酸铜溶液的小烧杯中，将小烧杯放到托盘天平上用砝码平衡（见）。取下小烧杯并将其倾倒，使两种溶液混合并发生反应，生成蓝色沉淀，再把小烧杯放到托盘天平上，发现天平仍然平衡。
实验二：在装有稀盐酸的锥形瓶口部套上一个气球（气球内预先装有适量碳酸钠粉末），将锥形瓶放在托盘天平上并用砝码平衡（见）。取下锥形瓶将气球内的碳酸钠加入瓶中与盐酸反应，此时气球鼓起。再将该锥形瓶放回天平托盘内，发现天平的指针向右偏转。同学们又将实验二重做了几遍，结果一样。
请根据上述结果回答问题。
（1）实验一证明了
化学反应前后，物质的总质量不变(合理答案均可)
。（2）写出实验二中所发生反应的化学方程式：
$\ce{Na_{2}CO_{3} + 2HCl = 2NaCl + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
。（3）实验二的结果能否推翻实验一所得出的结论？
不能
（填“能”或“不能”）。如果能，说明为什么；如果不能，则请简单分析产生这一结果的可能原因。因为套在锥形瓶口的气球可能漏气;或膨胀起来的气球受到空气的浮力增大,其质量要扣除等体积空气的质量(合理答案均可)
。答案：16. (1) 化学反应前后，物质的总质量不变(合理答案均可)
(2) $\ce{Na_{2}CO_{3} + 2HCl = 2NaCl + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
(3) 不能 因为套在锥形瓶口的气球可能漏气;或膨胀起来的气球受到空气的浮力增大,其质量要扣除等体积空气的质量(合理答案均可)
(2) $\ce{Na_{2}CO_{3} + 2HCl = 2NaCl + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
(3) 不能 因为套在锥形瓶口的气球可能漏气;或膨胀起来的气球受到空气的浮力增大,其质量要扣除等体积空气的质量(合理答案均可)
解析：
【分析】
首先分析实验一：氢氧化钠与硫酸铜反应，反应前后天平保持平衡，这一现象可验证化学反应前后总质量的变化规律。再分析实验二：碳酸钠与稀盐酸反应会生成二氧化碳气体，气球鼓起后天平指针偏转，需从装置特点（气球受浮力、装置漏气等）分析天平不平衡的原因，进而判断是否推翻质量守恒结论。
【解析】
（1）实验一中，氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液混合反应，反应前后天平仍平衡，说明化学反应前后，参加反应的各物质的总质量等于反应后生成的各物质的总质量，即化学反应前后物质的总质量不变。
（2）碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，化学方程式为$\ce{Na_{2}CO_{3} + 2HCl = 2NaCl + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$。
（3）实验二的结果不能推翻实验一的结论。原因是：反应生成的二氧化碳气体使气球膨胀，膨胀的气球受到空气的浮力增大，导致天平称量时的视重减小，指针向右偏转；或装置存在漏气情况，生成的二氧化碳逸出，使锥形瓶内总质量减小，导致天平不平衡，这是实验装置的问题，并非质量守恒定律不成立。
【答案】
（1）化学反应前后，物质的总质量不变（合理答案均可）
（2）$\ce{Na_{2}CO_{3} + 2HCl = 2NaCl + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
（3）不能 因为套在锥形瓶口的气球可能漏气；或膨胀起来的气球受到空气的浮力增大，其质量要扣除等体积空气的质量（合理答案均可）
【知识点】
质量守恒定律，化学方程式书写，实验误差分析
【点评】
本题通过两个对比实验考查对质量守恒定律的理解，重点在于分析有气体生成的实验中，装置对实验结果的影响，需学生掌握质量守恒的本质，以及实验误差的分析方法，是初中化学的核心考点之一。
【难度系数】
0.6
首先分析实验一：氢氧化钠与硫酸铜反应，反应前后天平保持平衡，这一现象可验证化学反应前后总质量的变化规律。再分析实验二：碳酸钠与稀盐酸反应会生成二氧化碳气体，气球鼓起后天平指针偏转，需从装置特点（气球受浮力、装置漏气等）分析天平不平衡的原因，进而判断是否推翻质量守恒结论。
【解析】
（1）实验一中，氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液混合反应，反应前后天平仍平衡，说明化学反应前后，参加反应的各物质的总质量等于反应后生成的各物质的总质量，即化学反应前后物质的总质量不变。
（2）碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，化学方程式为$\ce{Na_{2}CO_{3} + 2HCl = 2NaCl + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$。
（3）实验二的结果不能推翻实验一的结论。原因是：反应生成的二氧化碳气体使气球膨胀，膨胀的气球受到空气的浮力增大，导致天平称量时的视重减小，指针向右偏转；或装置存在漏气情况，生成的二氧化碳逸出，使锥形瓶内总质量减小，导致天平不平衡，这是实验装置的问题，并非质量守恒定律不成立。
【答案】
（1）化学反应前后，物质的总质量不变（合理答案均可）
（2）$\ce{Na_{2}CO_{3} + 2HCl = 2NaCl + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$
（3）不能 因为套在锥形瓶口的气球可能漏气；或膨胀起来的气球受到空气的浮力增大，其质量要扣除等体积空气的质量（合理答案均可）
【知识点】
质量守恒定律，化学方程式书写，实验误差分析
【点评】
本题通过两个对比实验考查对质量守恒定律的理解，重点在于分析有气体生成的实验中，装置对实验结果的影响，需学生掌握质量守恒的本质，以及实验误差的分析方法，是初中化学的核心考点之一。
【难度系数】
0.6
四、计算题
17. 某同学发现养鱼师傅向鱼塘中撒一种微黄色的固体，咨询得知，这种固体的主要成分是过氧化钙($\ce{CaO_{2}}$)，是为了解决鱼塘中氧气不足的问题。他回家后查阅资料，查到过氧化钠与水反应的原理为$\ce{2Na_{2}O_{2} + 2H_{2}O = 4NaOH + O_{2}↑}$，且$\ce{CaO_{2}}$与$\ce{Na_{2}O_{2}}$的化学性质非常相似。
(1) 写出$\ce{CaO_{2}}$与$\ce{H_{2}O}$反应的化学方程式：
(2) 该同学为测定这种固体中$\ce{CaO_{2}}$的质量分数，称取20 g样品加入到足量的水中，结果生成3.2 g $\ce{O_{2}}$(假设样品中其他成分与水不反应)。请你帮助计算该样品中$\ce{CaO_{2}}$的质量分数。
17. 某同学发现养鱼师傅向鱼塘中撒一种微黄色的固体，咨询得知，这种固体的主要成分是过氧化钙($\ce{CaO_{2}}$)，是为了解决鱼塘中氧气不足的问题。他回家后查阅资料，查到过氧化钠与水反应的原理为$\ce{2Na_{2}O_{2} + 2H_{2}O = 4NaOH + O_{2}↑}$，且$\ce{CaO_{2}}$与$\ce{Na_{2}O_{2}}$的化学性质非常相似。
(1) 写出$\ce{CaO_{2}}$与$\ce{H_{2}O}$反应的化学方程式：
$\ce{2CaO_{2} + 2H_{2}O = 2Ca(OH)_{2} + O_{2}\uparrow}$
。(2) 该同学为测定这种固体中$\ce{CaO_{2}}$的质量分数，称取20 g样品加入到足量的水中，结果生成3.2 g $\ce{O_{2}}$(假设样品中其他成分与水不反应)。请你帮助计算该样品中$\ce{CaO_{2}}$的质量分数。
答案：17. (1) $\ce{2CaO_{2} + 2H_{2}O = 2Ca(OH)_{2} + O_{2}\uparrow}$
(2) 72%(计算过程略)
(2) 72%(计算过程略)
解析：
【分析】
本题分为两小问，第(1)问需利用已知的过氧化钠与水的反应，结合CaO₂与Na₂O₂化学性质相似的信息，推测反应产物并配平化学方程式；第(2)问需根据生成氧气的质量，利用化学方程式计算样品中CaO₂的质量，再计算其质量分数，核心是化学方程式的书写规范和根据化学方程式计算的基本步骤。
【解析】
(1) 已知Na₂O₂与水反应的原理为$\ce{2Na_{2}O_{2} + 2H_{2}O = 4NaOH + O_{2}↑}$，CaO₂与Na₂O₂化学性质相似，反应时生成氢氧化钙和氧气，配平后化学方程式为：$\ce{2CaO_{2} + 2H_{2}O = 2Ca(OH)_{2} + O_{2}↑}$。
(2) 设样品中CaO₂的质量为x。
写出反应的化学方程式：$\ce{2CaO_{2} + 2H_{2}O = 2Ca(OH)_{2} + O_{2}↑}$
各物质的相对质量：$2×(40+16×2)=144$，$\ce{O_{2}}$的相对质量为32
根据化学方程式列比例式：$\frac{144}{32} = \frac{x}{3.2g}$
解得：$x = \frac{144×3.2g}{32} = 14.4g$
则样品中$\ce{CaO_{2}}$的质量分数为：$\frac{14.4g}{20g}×100\% = 72\%$
【答案】
(1) $\ce{2CaO_{2} + 2H_{2}O = 2Ca(OH)_{2} + O_{2}↑}$；(2) 72%
【知识点】
化学方程式书写、根据化学方程式计算
【点评】
本题结合信息迁移考查化学方程式书写和化学计算，难度适中，需学生掌握化学性质相似的应用及根据化学方程式计算的规范步骤，是化学基础应用类题目。
【难度系数】
0.6
本题分为两小问，第(1)问需利用已知的过氧化钠与水的反应，结合CaO₂与Na₂O₂化学性质相似的信息，推测反应产物并配平化学方程式；第(2)问需根据生成氧气的质量，利用化学方程式计算样品中CaO₂的质量，再计算其质量分数，核心是化学方程式的书写规范和根据化学方程式计算的基本步骤。
【解析】
(1) 已知Na₂O₂与水反应的原理为$\ce{2Na_{2}O_{2} + 2H_{2}O = 4NaOH + O_{2}↑}$，CaO₂与Na₂O₂化学性质相似，反应时生成氢氧化钙和氧气，配平后化学方程式为：$\ce{2CaO_{2} + 2H_{2}O = 2Ca(OH)_{2} + O_{2}↑}$。
(2) 设样品中CaO₂的质量为x。
写出反应的化学方程式：$\ce{2CaO_{2} + 2H_{2}O = 2Ca(OH)_{2} + O_{2}↑}$
各物质的相对质量：$2×(40+16×2)=144$，$\ce{O_{2}}$的相对质量为32
根据化学方程式列比例式：$\frac{144}{32} = \frac{x}{3.2g}$
解得：$x = \frac{144×3.2g}{32} = 14.4g$
则样品中$\ce{CaO_{2}}$的质量分数为：$\frac{14.4g}{20g}×100\% = 72\%$
【答案】
(1) $\ce{2CaO_{2} + 2H_{2}O = 2Ca(OH)_{2} + O_{2}↑}$；(2) 72%
【知识点】
化学方程式书写、根据化学方程式计算
【点评】
本题结合信息迁移考查化学方程式书写和化学计算，难度适中，需学生掌握化学性质相似的应用及根据化学方程式计算的规范步骤，是化学基础应用类题目。
【难度系数】
0.6