23（9分）质量守恒定律是定量研究化学变化的重要依据。某小组以“再探质量守恒”为主题开展项目式学习。
任务一:验证质量守恒定律。
【进行实验】在质量守恒定律的课堂教学中，甲、乙、丙三个小组的同学分别做了A、B、C三个实验，他们都进行了规范的操作、准确的称量和细致的观察。
【现象与结论】分析如图Ⅰ所示的三个实验。
（1）实验A过程中观察到气球的变化是
先变大后变小
。
（2）实验B结束后，天平指针偏右，原因是
反应生成的二氧化碳气体逸出装置
。
（3）实验C中，在一根用细铜丝吊着的长玻璃棒两端分别绕上等长的粗铜丝，并使玻璃棒保持水平，用酒精灯给a端铜丝加热1～2 min。冷却后，观察到
a端铜丝变黑,且a端下降
。
【实验反思】
（4）通过上述实验，你得到的启示是有气体参加或生成的反应，在验证质量守恒定律时应该注意
在密闭装置中进行
。
任务二:探究蔗糖的组成。
利用如图Ⅱ装置对“蔗糖的组成”进行探究。实验开始先通入一会儿氮气，然后关闭弹簧夹，点燃酒精灯给蔗糖加强热。
实验原理:蔗糖隔绝空气受热发生分解反应。
【定性实验】
（5）实验开始先通入一会儿氮气的目的是
排出装置中的空气,防止空气中的成分影响实验结果
。
（6）实验时观察到干燥的小烧杯内壁有无色液滴，说明蔗糖中含有
氢、氧
元素。
（7）实验结束观察到玻璃管中残留有黑色固体，小组同学猜测该黑色固体是单质碳，并继续利用图Ⅱ所示的装置，另选试剂进行验证。完成下表：
【定量实验】
（8）用定量方法准确测量出34.2 g蔗糖与足量氧气反应后生成52.8 g二氧化碳和19.8 g水，则34.2 g蔗糖中氧元素的质量为
17.6
g，蔗糖中碳、氢元素的质量比为
72:11
（填最简整数比）。
【实验结论】蔗糖是由碳、氢、氧三种元素组成的。
答案：23.（1）先变大后变小 （2）反应生成的二氧化碳气体逸出装置 （3）a端铜丝变黑,且a端下降 （4）在密闭装置中进行 （5）排出装置中的空气,防止空气中的成分影响实验结果 （6）氢、氧 （7）澄清石灰水变浑浊 （8）17.6 72:11
【解析】（8）参加反应的氧气质量是$52.8\ \mathrm{g} + 19.8\ \mathrm{g} - 34.2\ \mathrm{g} = 38.4\ \mathrm{g}$,$34.2\ \mathrm{g}$蔗糖中氧元素的质量为$52.8\ \mathrm{g} × (\dfrac{32}{44} × 100\%) + 19.8\ \mathrm{g} × (\dfrac{16}{18} × 100\%) - 38.4\ \mathrm{g} = 17.6\ \mathrm{g}$,蔗糖中碳元素质量是$52.8\ \mathrm{g} × (\dfrac{12}{44} × 100\%) = 14.4\ \mathrm{g}$,氢元素质量是$19.8\ \mathrm{g} × (\dfrac{2}{18} × 100\%) = 2.2\ \mathrm{g}$,碳、氢元素的质量比为$14.4\ \mathrm{g}:2.2\ \mathrm{g} = 72:11$。
解析：
【分析】
本题围绕质量守恒定律的验证和蔗糖组成的探究展开，需结合实验现象、质量守恒定律及元素质量计算的思路逐一分析：
1. 实验A为红磷燃烧，红磷燃烧放热使装置内气体膨胀，气球先变大，反应结束后温度降低且消耗氧气，气球又变小；
2. 实验B是碳酸钠与盐酸反应，生成的二氧化碳气体逸出装置，导致左盘质量减小，天平指针偏右；
3. 实验C中铜加热与氧气反应生成氧化铜，a端铜丝质量增加，故a端下沉且铜丝变黑；
4. 有气体参与或生成的反应，验证质量守恒时需防止气体逸出或进入，应在密闭装置中进行；
5. 蔗糖探究实验先通氮气是为了排出装置内的空气，避免空气中的成分影响实验结果；
6. 干燥小烧杯内壁的无色液滴是水，根据反应前后元素种类不变，说明蔗糖含氢、氧元素；
7. 黑色固体为碳，验证碳可利用碳与氧气反应生成二氧化碳，使澄清石灰水变浑浊；
8. 定量计算时，根据质量守恒，先算出参加反应的氧气质量，再通过生成的二氧化碳和水中的氧元素总质量减去氧气质量得到蔗糖中氧元素质量，碳、氢元素质量分别来自二氧化碳和水，再计算比值。
【解析】
（1）实验A中红磷燃烧放热，装置内压强增大，气球先膨胀；反应结束后温度冷却至室温，因消耗氧气，装置内压强减小，气球又变小，故气球变化是先变大后变小。
（2）实验B中碳酸钠与盐酸反应生成二氧化碳气体，二氧化碳逸出到空气中，导致左盘总质量减小，因此天平指针偏右。
（3）实验C中a端铜丝加热时与氧气反应生成黑色氧化铜，且生成氧化铜的质量大于参加反应的铜的质量，故a端铜丝变黑且a端下沉。
（4）有气体参加或生成的反应，若装置不密闭，气体会逸出或进入，导致天平不平衡，因此验证质量守恒定律时应在密闭装置中进行。
（5）实验开始先通入氮气，目的是排出装置中的空气，防止空气中的氧气、二氧化碳等成分影响蔗糖分解产物的检验，干扰实验结果。
（6）干燥小烧杯内壁的无色液滴是水，水由氢、氧元素组成，根据反应前后元素种类不变，说明蔗糖中含有氢、氧元素。
（7）黑色固体为单质碳，碳与氧气反应生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故验证时观察到澄清石灰水变浑浊。
（8）计算过程：
参加反应的氧气质量 = 52.8g + 19.8g - 34.2g = 38.4g；
二氧化碳中氧元素质量 = 52.8g × (32/44) = 38.4g；
水中氧元素质量 = 19.8g × (16/18) = 17.6g；
蔗糖中氧元素质量 = 38.4g + 17.6g - 38.4g = 17.6g；
蔗糖中碳元素质量 = 52.8g × (12/44) = 14.4g；
蔗糖中氢元素质量 = 19.8g × (2/18) = 2.2g；
碳、氢元素质量比 = 14.4g : 2.2g = 72:11。
【答案】
（1）先变大后变小
（2）反应生成的二氧化碳气体逸出装置
（3）a端铜丝变黑，且a端下降
（4）在密闭装置中进行
（5）排出装置中的空气，防止空气中的成分影响实验结果
（6）氢、氧
（7）澄清石灰水变浑浊
（8）17.6；72:11
【知识点】
质量守恒定律、物质组成探究、元素质量计算
【点评】
本题为项目式探究题，结合基础实验与定量计算，全面考查质量守恒定律的应用、物质组成推断及化学计算能力，注重实验思路的理解与应用，综合性较强。
【难度系数】
0.6
