专题7 规律探究实验（原卷版）

专题七规律探究实验

一、关于质量守恒定律的实验

1、红磷燃烧实验

实验装置

反应原理P+O2→P2O5

红磷燃烧，产生大量，放出大量的热，气球，待装置冷却后，气球。

实验现象

反应后的物质总质量m2与反应前的物质总质量m1相等，天平保持平衡。

（1）气球变化的原因？

结论：气球先胀大是因为，后缩小是因为消耗了锥形瓶内氧气，使瓶内

气体压强外界大气压；

实验分析（2）气球的作用是什么？

红磷燃烧的实验中要用橡皮塞塞紧锥形瓶。因为红磷燃烧后产生的五氧化二磷是微小的

固体颗粒，能扩散到空气中，从而损失五氧化二磷；另外瓶外的空气也会补充消耗的氧

气的体积，从而使实验测定的结果不准。所以气球的作用是形成密闭体系并缓冲气压。

2、铁和硫酸铜反应实验

实验装置

反应原理Fe+CuSO4→FeSO4+Cu

步骤1：铁钉放在锥形瓶外称量纸上称量。

实验步骤

步骤2:将铁钉小心放入硫酸铜溶液中，观察天平的平衡情况。

铁钉表面覆盖一层红色的物质，溶液由蓝色变为，反应前后，物质的总质量不

实验现象

变，天平保持平衡

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3、化学实验验证质量守恒定律实验

实验方案

实验步骤：实验步骤：

1.小烧杯放碳酸钠粉末，小试管盛稀

1.称量砂纸打磨镁条和石棉网质m1。

盐酸放入烧杯称量总质量m1。2.在石棉网上方点燃镁条。

2.倾斜试管，倒入稀盐酸，发生反应。

3.实验完成，称量m2。

3.实验完成，称量m2。

白色粉末溶解，有产产生白色固体(还有少量产生)，

实验现象

生。天平偏转。天平不平衡，发出耀眼的白光，放出热量。

反应原理

Na2CO3+HCl→NaCl+H2O+CO2

由于镁条燃烧，消耗了空气中的氧气，生成氧化镁，根据质量守恒定律，应该是

生成物氧化镁的质量等于反应的镁条和参加反应的氧气质量总和，所以实验理论

结果应该是m2﹥m1。但是在实际反应时，镁条不仅和空气中的氧气反应，还和

实验分析空气中的氮气发生反应生成氮化镁（Mg3N2），和二氧化碳反应生成氧化镁和碳，

所以反应后固体的质量可能增大。但伴随着白烟现象，如果逸散的白烟质量小于

增加的气体质量，m1<m2，若相等，m1=m2，若逸散质量大于增加的气体质量，

m1>m2。

所有的化学反应均遵守；有参加或生成（或者有

实验结论

烟、雾状物质生成的反应），要验证质量守恒定律，必须在密闭容器里进行。

二、有关金属活动性顺序实验

1、金属+酸→盐+H2↑（置换反应）反应条件：金属活动性排在H前

稀盐酸/稀

镁锌铁

硫酸

固体逐渐溶解，产生大量固体逐渐溶解，产生较固体逐渐溶解，无色溶液变

现象

气泡多气泡为，产生少量气泡

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）根据金属与酸混合时是否有氢气产生将金属分为两类：活泼金属和不活泼金属：通过金属与酸能否反

应或与酸反应的剧烈程度判断金属的活动性。镁>锌>铁>铜（不反应）

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（2）铁与稀盐酸和稀硫酸反应生成的铁的化合物中，铁化合价为＋2价。有Fe2＋的溶液为。

2、金属＋盐→新盐＋新金属(置换反应)

实验铁钉+硫酸铜溶液铝丝+硫酸铜溶液铜丝+硝酸银溶液

铁表面有固体铜表面有固体产

铝表面有固体产生，

现象产生，溶液由色生，溶液由色逐渐变为

溶液由色逐渐变为色。

逐渐变为色。色。

Fe+CuSO4

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

=Cu+FeSO4

活动性比较铁>铜铝＞铜铜＞银

（1）反应条件：参加反应的金属活动性必须强于盐中金属的活动性(K、Ca、Na除外)，且盐必须可溶

现象的描述重点：金属表面生成固体的颜色，溶液颜色的变化。

（2）通过金属与金属化合物溶液是否反应判断金属的活动性。

3、总结：比较金属活动性的方法：

金属+氧气金属+酸金属+金属化合物溶液

能反应>不能反应能反应>不能反应A+BC=B+AC

反应剧烈>反应不剧烈反应剧烈>反应不剧烈能反应,A＞B；不能反应，A＜B

4、常见金属在溶液中的活动性顺序：(巧记：嫁给那美女；身体细纤轻；总共一百斤)

钾钙钠镁铝锌铁锡铅(氢)铜汞银铂金

KCaNaMgAlZnFeSnPb（H）CuHgAgPtAu

（1）实验表明了金属活动性强弱顺序（前强后弱），即在金属活动性顺序中，金属的位置越靠前，它在水

溶液中就越容易失去电子变成离子，其活动性就；金属的位置，其阳离子在水溶液中就

比较容易获得电子变成原子，其活动性就。

（2）可用来判断金属与酸能否发生置换反应（氢前置换氢），只有排在氢的金属，才能置换出酸中

的氢，而排在氢后面的金属不能置换出酸中的氢。

（3）可用来判断金属与金属化合物溶液（即盐溶液）能否发生（前置后，盐可溶，K、Ca、Na不

能够），排在金属活动性顺序中的金属一般能把排在后面的金属从其盐溶液里出来。

（4）利用金属与酸或盐溶液之间的置换反应是否发生，通过具体的实验及其现象的分析，反过来可以反推

金属的活动性顺序，具体的推断方法是这样的：

①利用金属与酸能否发生，来反推金属的活动性顺序，例如，把铁和铜分别放在稀盐酸中时，铁

的表面上有气泡冒出，这说明铁位居金属活动性顺序中氢的前面；而铜的表面无明显的现象，这说明铜位

居金属活动性顺序中氢的后面；由此可推得铁活泼性比铜的要强。

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②利用金属与盐溶液能否发生，来反推金属的活动性顺序。例如，把铁钉放在硫酸铜溶液中，

过一会儿，发现铁钉表面上出现了一层红色物质（即铜）；由此可推得铁活泼性比铜的要强。

题型01关于质量守恒定律的实验

典例分析

【例1】如图所示进行实验，分别称量质量后，将A和C中试管内的液体倒入烧杯中，一段时间后再次称

量质量。

（1）能验证化学反应前后物质质量相等的实验是（填序号）。

（2）B中示数变小，从微粒的角度解释其原因。

变式训练

【变式1-1】下列是初中化学中的一些重要实验，请回答：

（1）A实验中可以用红磷的原因是。

（2）B中玻璃棒的作用是引流；滤液仍然浑浊的一种原因可能是。

（3）C中反应后天平不平衡，该反应是否遵守质量守恒定律（填“是”或“否”）。从微观的角度

解释质量守恒的原因。

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【变式1-2】兴趣小组同学进行如图所示的实验。

已知：Fe+CuSO4═Cu+FeSO4。

（1）A中反应前称得质量为m1，反应后称得质量为m2，m1m2（填“＞”“＝”或“＜”）。

（2）B中反应的化学方程式为，反应前后天平不能保持平衡的原因

是。

题型02有关金属活动性顺序实验

典例分析

【例2】验证金属Cu、Mg、Zn和Ag活动性顺序的四个实验如图所示，根据实验回答下列问题：

（1）上述四个实验，没有必要做的实验是。

（2）实验三中，发生反应的化学方程式为。

（3）将四个实验后的所有物质倒入一个烧杯中，过滤，得到无色滤液和固体，在固体中加入稀盐酸有气

泡，则固体可能含有的金属是。（填化学式）

变式训练

【变式2-1】金属活动性顺序表的应用十分广泛，按要求做题。

（1）KCaNaMgAlFeSnPb（H）CuHgPtAu。（补充完整）

（2）农业上为什么不能用铁制容器盛放波尔多液（含硫酸铜）？（用化学

方程表示）

（3）用实验验证Zn、Cu、Ag三种金属的活动性顺序，请写出一种可行方案所需的物质

。

【变式2-2】小明为验证Cu、Ag、Mg三种金属的活动性顺序，做了以下两组实验。

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（1）能达到实验目的的是（填“甲”或“乙”）。

（2）图甲中镁片与稀硫酸发生反应的实验现象是，化学方程式

为。

（3）图乙中反应的化学方程式为。

（4）以上实验最终验证了Cu、Ag、Mg三种金属的活动性顺序，请再设计一种方案验证Cu、Ag、Mg

三种金属的活动性顺序，你选择的药品是。

1．金属及其金属制品对人类社会的发展有着及其重要的作用。

（1）假黄金（铜锌合金）的外观与黄金极为相似，市场上不法分子以假乱真，祸害消费者。某同学用化

学知识，将其放入稀盐酸中鉴别其真伪，观察到现象是。

（2）铝、铁、铜是日常生活中经常接触到的三种金属，对铝、铁、铜三种金属的活动性顺序进行探究，

能达到目的一组试剂是（填序号）。

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

（3）将过量的铁粉加入含有硫酸铜、硫酸铝的混合溶液中，充分反应后过滤，滤渣为，滤

液中的阳离子。

2．金属制品与我们的日常生活密不可分。

（1）有铁、铜、镁、银四种金属，其中不能与稀硫酸发生反应的是；

（2）为验证Fe、Cu、Ag三种金属的活动性强弱，某同学选用如下试剂组进行实验，其中不合理的一组

是（填序号）；

①Fe、CuSO4溶液、Ag②FeSO4溶液、Cu、AgNO3溶液

③Fe、Cu、AgNO3溶液

（3）金属活动性Fe＞Cu，Fe+CuSO4═FeSO4+Cu。非金属与金属类似，活动性Cl2＞Br2＞I2，请写出将

Cl2通入NaBr溶液中发生反应的化学方程式为。

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3．根据图所示实验回答下列问题。

（1）实验一中，集气瓶底放水的作用是。

（2）实验二中，向冷水和热水中分别加入等质量的品红，分析观察到的实验现象，可以得出

的实验结论。

（3）实验三结束后，天平指针向右偏，该实验（选填“遵循”或“不遵循”）质量守恒定律，天平

不平衡的原因是。

4．质量守恒定律是化学反应遵循的普遍规律。如图能用于验证质量守恒定律的是实验（填“1”或

“2”）；从微观角度分析，化学反应中质量守恒的原因是：在化学反应前后，原子的

不变；实验2中反应的化学方程式为。

5．如图1是测定空气中氧气含量的实验，两个注射器组成的密闭系统内共有50mL空气。给装有红磷的玻

璃管加热。同时交替推动两个注射器的活塞，至玻璃管内的固体较长时间内无进一步变化时停止。停止

加热后，将气体全部推至一个注射器内。如图2是验证质量守恒定律实验。根据如图所示的实验回答问

题。

（1）图1实验反应的化学方程式为，交替推动两个注射器的活塞的原因

是。

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（2）注射器内的气体体积理论上应该减少约mL。上述实验只是粗略测定空气中氧气含量的一种

方法，你认为造成该实验不够精确的可能原因是。（写出一种即可）

（3）若将红磷换成木炭粉，该实验（选填“可以”或“不可以”）成功。

（4）图2实验中涉及到的化学反应方程式为，该实验（选

填“能”或“不能”）验证质量守恒定律，原因是

。

6．在“质量守恒定律”的课堂学习中，同学们设计了如图所示的实验来验证质量守恒定律。回答下列问题：

【实验验证】

（1）A实验反应前后锌片和硫酸铜溶液的总质量（填“相等”或“不相等”），由此可知化学反应

前后物质总质量（填“相等”或“不相等”），A实验（填“是”或“否”）遵守质量守恒定律。

（2）B实验中天平指针会向（填“左”或“右”）偏转，原因是

。

【微观解释】

（3）由质量守恒定律可知，化学反应前后一定不变的是（填序号）。

A.原子种类B.原子数目C.原子质量D.分子种类

【综合应用】

（4）12g碳在空气中完全燃烧后，生成二氧化碳的质量（填“大于”、“小于”或“等于”）12g。

（5）结合本实验得出，有气体参加或气体生成的反应，在验证质量守恒定律时，实验应在

中进行。

7．同学们用如图所示实验验证质量守恒定律。请根据下图回答相关问题：

（1）实验前称量，实验一右盘中砝码的质量是25g，游码的示数是2.6g，则天平左盘中物质的质量是

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g。

（2）红磷燃烧过程中锥形瓶中观察到的现象为，实验过程中小气球的变

化为。

（3）待红磷燃烧后冷却至室温，再次将锥形瓶放到托盘天平上称量，发现托盘天平不能保持平衡，造成

这种现象的原因可能是。

（4）实验二中化学反应前后天平（填“平衡”或“不平衡”），原因是（用化学方程式解

释）。

8．验证质量守恒定律：小明同学欲通过化学实验证明“质量守恒定律”，确定以“稀盐酸与碳酸钙反应”为研

究对象，设计的实验装置如图所示。

（1）根据实验目的，小明应该测量的数据是（填“只有反应前”、“只有反应后”、“反应前、

后”）整个反应装置（包括锥形瓶、气球和药品）的质量。

（2）实验步骤如下：

①按如图方式放好仪器，使天平平衡，记录称量数据。

②将碳酸钙粉末全部倒入锥形瓶中，观察到锥形瓶中液体里出现的现象之一是，气球的

现象为。相关反应的化学方程式为。

③当反应结束时，气球已经完全鼓起，小明发现天平的指针已经向右偏了。小明又重新称量，记录了数

据。他感到困惑：其他操作均正常，实验现象与数据为何与预测结果不符？你认为出现该实验现象的合

理解释最应该是下列各项中的（填序号）。

a.该反应前后原子的种类、数目变少b.该反应生成物的总质量小于反应物的总质量

c.空气的浮力作用干扰了实验结果d.生成气体的反应不遵守质量守恒定律

应用质量守恒定律：

（3）在2A+3B═C+2D反应中，36gA与56gB恰好完全反应生成28gC和一定质量的D，若物质C的相

对分子质量为14，则物质C和物质D的相对分子质量之比为。

A.7：1B.7：8C.7：16D.7：32

9．质量守恒定律的发现对化学的发展做出了重要贡献。

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【查阅资料】Na2CO3+2HCl＝2NaCl+H2O+CO2↑

（1）如图所示，上述实验中遵守质量守恒定律的是（填序号）；

（2）实验③中的实验现象是玻璃棒（填“左端下沉”、“右端下沉”或“保持平衡”）；

（3）实验②不能用于验证质量守恒定律，其原因是；

（4）微观角度解释质量守恒定律：化学反应前后一定不变的是（填序号）。

A．分子种类B．原子种类C．分子数目D．原子数目

10．质量守恒定律的发现对化学的发展做出了重要贡献。

（1）质量守恒定律的验证。

①如图1是某同学验证质量守恒定律的实验装置，两种物质接触时发生反应的化学方程式为

。充分反应后，发现天平指针向右偏转。

②于是同学们对图1左盘中的反应装置进行了如图2的三种改进，你认为最佳装置是B（填字母）。

（2）质量守恒定律的应用。

①硅（Si）是太阳能电池和电脑芯片中不可缺少的材料。硅生产过程中的一个重要化学反应为：SiO2+2C

Si+2X↑，则X的化学式为。

②下列现象能用质量守恒定律解释的是（填字母）。

A．水结成冰前后，质量保持不变B．湿衣服晒干后，质量变小C．蜡烛燃烧后变短

11．为验证铜、银、铁的金属活动性顺序，同学们设计了如图所示的6个实验。

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（1）设计①的现象是，说明铜的金属活动性比铁。

（2）反应⑤的化学方程式为。

（3）仅由④和⑥不能得出铜、银、铁的金属活动性顺序，理由是。

12．分类、类比是学习化学常用的方法，这些方法的运用，对学生学习大有裨益。

（1）随着科学研究的发展，化学实验的方法也从定性到定量发生了质的转变，下列实验中按实验方法可

将A和①（填字母）分为一类，这两组实验中都运用了实验法。

A．拉瓦锡探究空气成分B．探究化学反应前后C．探究铁生锈条件D．探究燃烧条件

质量关系

（2）接下来，同学们设计了如下实验流程利用白铜（主要成分铜和镍）回收金属铜和镍。

如图中，固体A是，要验证Ni、Zn、Cu的金属活动性顺序，用下列各组药品进行实验，不能达

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．兴趣小组欲探究Fe、Cu、Ag三种金属的活动性顺序，进行了如下实验：

（1）进行实验前先将金属打磨干净的目的是。如图所示，将四根金属丝同时

插入烧杯中，则甲中发生反应的化学方程式是，乙中的现象是

，由此可以得到三种金属的活动性由弱到强的顺序是。

（2）若将一定量的铁加入含有硝酸银和硝酸铜的混合溶液中，充分反应后过滤，得到的滤液依旧是蓝色

的，则滤液中一定含有的溶质是（填化学式）。

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14．分类、类比是学习化学常用的方法。

（1）初中化学实验方法有多种，如对比法、控制变量法、定量实验法、定性实验法等，若按实验方法分

类，应将实验（填字母）分为一类，依据是。

A．测定空气中氧气含量B．探究铁生锈的条件C．甲烷在空气中燃烧D．探究物质燃烧条件

（2）查阅资料得到规律：不同种金属和水反应时，反应条件要求越低，金属活动性就越强，例如：铯和

冷水就能反应2Cs+2H2O＝2CsOH+H2↑，而镁只能和热水反应Mg+2H2O＝Mg（OH）2↓+H2↑。根据规律，

得出活动性：Cs①（填“强于”或“弱于”）Mg。请类比上述化学方程式，写出常温下钠和水

反应的化学方程式②。

15．在探究铁、铜、锌、银的金属活动性顺序时，某小组做了如下三个实验：（所用金属均已打磨，形状与

大小和稀盐酸的用量均相同）

（1）实验Ⅰ现象是