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$\ce{4P +5O_{2}\xlongequal{点燃}2P_{2}O_{5}}$
反应前后天平保持平衡
稀盐酸与氯化钠溶液不反应
与稀盐酸反应但不产生气体，且反应现象明显
铁钉表面有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色
红磷燃烧
放出大量的热，使气球膨胀，浮力增大，导致天平指针向右偏转
A
4.4
13.8
解：设样品中 $\ce{NaHCO_{3}}$ 的质量为 $x。$
$\ce{2NaHCO_{3}\xlongequal{\Delta}Na_{2}CO_{3} +CO_{2}\uparrow +H_{2}O}$
168 44
x 4.4kg
$\frac{168}{44}=\frac{x}{4.4\ \mathrm{g}}\quad x=16.8\ \mathrm{g}$
样品中 $\ce{NaHCO_{3}}$ 的质量分数为 $\frac{16.8\ \mathrm{g}}{20\ \mathrm{g}}×100\%=84\%。$
答：样品中 $\ce{NaHCO_{3}}$ 的质量分数为 84%。
【分析】
本题围绕质量守恒定律的验证实验展开，需结合各实验的反应特点分析：1. 实验甲为密闭装置中红磷燃烧，红磷与氧气反应生成五氧化二磷，验证质量守恒需保证反应前后总质量不变；2. 实验乙中稀盐酸与氯化钠不反应，无法体现化学变化，不能用于验证质量守恒定律，替换试剂需满足能与稀盐酸反应、无气体生成且现象明显；3. 实验丙为铁与硫酸铜的置换反应，通过现象判断反应发生；4. 拓展设问中，红磷燃烧放热使气球膨胀，增大空气浮力导致天平偏转。
【解析】
(1) 红磷在点燃条件下与氧气反应生成五氧化二磷，化学方程式为$\ce{4P +5O_{2}\xlongequal{点燃}2P_{2}O_{5}}$；实验甲是密闭装置，反应前后总质量不变，因此验证质量守恒的现象是反应前后天平保持平衡。
(2) 实验乙中稀盐酸与氯化钠溶液不发生化学反应，无法体现质量守恒定律针对化学变化的要求，因此不能直接验证；替换试剂需满足：能与稀盐酸反应、不产生气体、反应现象明显，确保总质量不变且能观察到反应发生。
(3) 实验丙中铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，现象为铁钉表面有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色，说明反应发生。
(4) 实验甲中红磷燃烧放出大量热，使锥形瓶内气体受热膨胀，气球膨胀，装置受到的空气浮力增大，导致天平左侧受力变化，指针向右偏转；温度冷却后气球变瘪，浮力恢复，天平指针复原。
【答案】
$\ce{4P +5O_{2}\xlongequal{点燃}2P_{2}O_{5}}$；反应前后天平保持平衡；稀盐酸与氯化钠溶液不反应；与稀盐酸反应但不产生气体，且反应现象明显；铁钉表面有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色；红磷燃烧放出大量的热，使气球膨胀，浮力增大，导致天平指针向右偏转
【知识点】
质量守恒定律的验证，化学方程式书写，金属与盐溶液的反应
【点评】
本题通过三个典型实验考查质量守恒定律的验证条件，核心是明确验证质量守恒定律需针对化学变化且反应前后总质量不变，有气体参与的反应需密闭装置，结合实验现象分析即可解答，属于初中化学基础实验题。
【难度系数】
0.6
【分析】
本题需利用质量守恒定律，通过反应前后元素质量守恒计算甲醇的质量，再结合碳、氧原子守恒推导生成物中CO和CO₂的量，进而判断各选项正误。具体思路：①由生成水的质量计算氢元素质量，根据甲醇中氢元素全部转化为水，求出甲醇质量；②由甲醇质量计算碳元素总质量，结合反应后CO和CO₂中碳元素总和等于甲醇中碳元素，以及氧原子守恒，求出CO和CO₂的质量；③逐一验证选项A的化学方程式是否符合反应的物质的量关系，以及选项B、C、D的计算结果是否正确，最终选出不正确的选项。
【解析】
1. 计算生成水中氢元素的质量：
水的质量为10.8g，水中氢元素质量 = $10.8\ \mathrm{g} × \frac{2}{18} = 1.2\ \mathrm{g}$。
2. 计算甲醇的质量：
甲醇（$\ce{CH3OH}$）中氢元素的质量分数为$\frac{4}{32} = \frac{1}{8}$，因反应中氢元素全部转化为水，故甲醇质量 = $1.2\ \mathrm{g} ÷ \frac{1}{8} = 9.6\ \mathrm{g}$，验证选项B正确。
3. 计算反应后CO和CO₂的总质量：
根据质量守恒，反应前后总质量相等，故CO和CO₂总质量 = $9.6\ \mathrm{g} + 11.2\ \mathrm{g} - 10.8\ \mathrm{g} = 10\ \mathrm{g}$。
4. 计算CO和CO₂的质量：
甲醇中碳元素质量 = $9.6\ \mathrm{g} × \frac{12}{32} = 3.6\ \mathrm{g}$。设CO₂质量为$m$，CO质量为$10\ \mathrm{g} - m$，则：
$m × \frac{12}{44} + (10\ \mathrm{g} - m) × \frac{12}{28} = 3.6\ \mathrm{g}$
解得$m = 4.4\ \mathrm{g}$，即CO₂质量为4.4g，验证选项C正确。
5. 验证选项D：
CO质量 = $10\ \mathrm{g} - 4.4\ \mathrm{g} = 5.6\ \mathrm{g}$，CO转化为CO₂的反应为$\ce{2CO + O2\xlongequal{点燃} 2CO2}$，设需要O₂质量为$x$：
$\frac{56}{32} = \frac{5.6\ \mathrm{g}}{x}$，解得$x = 3.2\ \mathrm{g}$，验证选项D正确。
6. 验证选项A：
反应中甲醇、O₂、CO₂、CO、H₂O的物质的量之比为：$\frac{9.6}{32}:\frac{11.2}{32}:0.1:0.2:0.6 = 0.3:0.35:0.1:0.2:0.6 = 6:7:2:4:12$，而选项A中化学方程式的系数比为3:4:2:1:6（即6:8:4:2:12），与实际比例不符，故A错误。
【答案】
A
【知识点】
质量守恒定律；根据化学式计算；化学方程式计算
【点评】
本题围绕甲醇燃烧的反应，考查质量守恒定律的应用，需熟练运用元素守恒、原子守恒推导各物质的量，判断化学方程式的正误，解题时需注意各元素的去向，避免计算错误。
【难度系数】
0.5
【分析】
首先从图像中读取反应完全时的气体质量，确定放出CO₂的质量；再利用化学方程式，结合CO₂的质量计算样品中NaHCO₃的质量和生成的Na₂CO₃的质量；最后，反应后固体质量m₂是生成的Na₂CO₃与样品中原有NaCl的质量之和，据此计算m₂，再根据NaHCO₃的质量和样品总质量计算其质量分数。
【解析】
(1) 由图像可知，加热至反应完全时，放出气体的质量为4.4g，该气体为CO₂，故加热样品放出CO₂的质量是4.4g。
(2) 设样品中NaHCO₃的质量为x，反应生成Na₂CO₃的质量为y。
反应的化学方程式：$\ce{2NaHCO_{3}\xlongequal{\Delta}Na_{2}CO_{3} + CO_{2}\uparrow + H_{2}O}$
各物质的相对质量：$\ce{2NaHCO_{3}}$总相对分子质量为$2×84=168$，$\ce{Na_{2}CO_{3}}$为106，$\ce{CO_{2}}$为44。
根据比例关系：
$\frac{168}{44}=\frac{x}{4.4\ \mathrm{g}}$，解得$x=16.8\ \mathrm{g}$；
$\frac{106}{44}=\frac{y}{4.4\ \mathrm{g}}$，解得$y=10.6\ \mathrm{g}$。
样品中原有NaCl的质量为$20\ \mathrm{g} - 16.8\ \mathrm{g}=3.2\ \mathrm{g}$，因此反应后固体质量$m_2=10.6\ \mathrm{g} + 3.2\ \mathrm{g}=13.8\ \mathrm{g}$。
(3) 样品中$\ce{NaHCO_{3}}$的质量分数为：$\frac{16.8\ \mathrm{g}}{20\ \mathrm{g}}×100\%=84\%$。
【答案】
(1) 4.4；(2) 13.8；(3) 84%
【知识点】
化学方程式计算；质量分数计算；碳酸氢钠分解
【点评】
本题结合图像考查化学计算，需从图像提取关键数据，利用化学方程式计算，注意样品中杂质NaCl的存在，避免直接用生成的Na₂CO₃作为反应后固体质量，是中等难度的常规计算题。
【难度系数】
0.6
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