1. (2025·重庆)用天平称量铜粉在密闭容器中加热前后的质量(如图甲所示)来验证质量守恒定律。在同一实验中,相同时间内,容器内各种物理量随时间变化的关系如图乙、丙、丁所示($e$点为图丁图像上任意点)。下列说法不正确的是（
C
）
A.$b$点的固体质量与$d$点相等
B.$b$点的气体分子总数比$c$点少
C.$a$点的$\ce{N_{2}}$的体积分数比$d$点大
D.$c$点与$e$点的固体中铜的质量分数可能相等
答案：1. C 解析:由题图可知,b点反应恰好结束,固体为CuO;d点是反应结束后的某时刻,固体同样为CuO,根据质量守恒定律,反应后固体质量因结合O₂而增加,但最终固体都是CuO,质量应相等(反应结束后固体质量不再变化),故A正确;反应消耗O₂,气体分子总数随反应进行而减少,b点时反应恰好结束,c点时反应未结束,则b点的气体分子总数比c点少,故B正确;N₂不参与反应,氮气的质量不变,但是由于氧气逐渐减少导致气体总量减少,故氮气的体积分数在反应中a点时比反应结束后d点时小,故C错误;c点时反应未结束(固体含Cu和CuO),e点为题图丁上任意一点(实验中物质的总质量始终不变),所以e点和c点可以是反应进程中的同一时刻,此时固体成分相同,则c点与e点的固体中铜的质量分数可能相等,故D正确。
解析：
【分析】
首先明确铜在密闭容器中加热的反应为$\ce{2Cu + O_{2}\xlongequal{\Delta} 2CuO}$，反应过程中：固体因结合氧气质量增加，反应结束后固体质量不变；气体因消耗氧气，分子总数减少，反应结束后气体分子总数不变；密闭容器内总质量遵循质量守恒定律始终不变。再结合图像和反应原理逐一分析选项：
选项A：b点反应恰好结束，固体为$\ce{CuO}$；d点是反应结束后的时刻，固体也为$\ce{CuO}$，最终固体质量不再变化，故两者质量相等。
选项B：b点反应已结束，气体分子总数不再减少；c点反应未结束，仍在消耗氧气，气体分子总数还在减少，因此b点气体分子总数比c点少。
选项C：$\ce{N_{2}}$不参与反应，质量不变；反应中氧气被消耗，气体总分子数减少，$\ce{N_{2}}$的体积分数会随气体总量减少而增大，因此a点（反应中）$\ce{N_{2}}$的体积分数比d点（反应结束后）小。
选项D：c点是反应进程中的某时刻，固体含$\ce{Cu}$和$\ce{CuO}$；e点为总质量不变的任意时刻，可与c点为同一时刻，此时固体成分相同，铜的质量分数可能相等。
【解析】
铜在密闭容器中加热发生反应：$\ce{2Cu + O_{2}\xlongequal{\Delta} 2CuO}$，结合图像分析各选项：
选项A：b点反应恰好完成，固体为$\ce{CuO}$；d点是反应结束后的时刻，固体同样为$\ce{CuO}$，反应结束后固体质量不再变化，故b点与d点固体质量相等，A正确。
选项B：b点反应已结束，气体分子总数不再减少；c点反应未结束，持续消耗氧气，气体分子总数仍在减少，因此b点气体分子总数比c点少，B正确。
选项C：$\ce{N_{2}}$不参与反应，质量不变；反应中氧气被消耗，气体总分子数减少，$\ce{N_{2}}$的体积分数随气体总量减少而增大，因此a点（反应中）$\ce{N_{2}}$的体积分数比d点（反应结束后）小，C错误。
选项D：c点是反应进程中的某时刻，固体含$\ce{Cu}$和$\ce{CuO}$；e点为密闭容器总质量不变的任意时刻，可与c点为同一时刻，此时固体成分相同，铜的质量分数可能相等，D正确。
【答案】
C
【知识点】
质量守恒定律、金属的化学性质、化学式计算
【点评】
本题结合图像考查铜与氧气的反应及质量守恒定律的应用，需理解反应过程中各物理量的变化规律，结合反应原理分析图像信息，综合性较强。
【难度系数】
0.5
2. (2025·江苏常州)兴趣小组利用数字化实验探究建筑发生火灾时的逃生策略。
实验步骤：
① 以直径25 cm、高40 cm的圆柱形耐高温密闭容器模拟一幢四层建筑，在密闭容器中放置高为10 cm、20 cm、30 cm的蜡烛，分别模拟不同楼层同时着火的场景。在蜡烛火焰对应高度分别安装温度、$\ce{CO_{2}}$、$\ce{O_{2}}$传感器。
② 启动数据采集，在50 s时同时点燃蜡烛，迅速盖紧圆柱形容器封盖。观察到蜡烛火焰由高到低依次熄灭，记录时间为106 s、164 s、199 s。待采集数据稳定后停止实验，部分数据如表所示。
(1) 三支蜡烛的俯视位置如图1所示，目的是减小蜡烛间的相互影响，保证三支蜡烛到圆柱形容器壁的距离
相等
。
(2) 蜡烛的成分之一为$\ce{C_{23}H_{48}}$，其充分燃烧的化学方程式为
$\ce{C_{23}H_{48} + 35O_{2}\xlongequal{点燃}23CO_{2} + 24H_{2}O}$
。
(3) 蜡烛由高到低熄灭，则高处蜡烛最先熄灭的原因是
蜡烛燃烧放热使得二氧化碳上升,导致高处二氧化碳浓度增大,且氧气浓度变小
。
(4) 结合表格中$\ce{O_{2}}$含量的变化，请你谈谈对燃烧条件的新认识：
氧气达到一定浓度可燃物才能燃烧
。
(5) 实验过程中温度和高处$\ce{O_{2}}$含量变化曲线如图2和图3所示。
① 如图2所示，温度最高点出现时间低处晚于高处的原因可能是
燃烧产生热量向上扩散,高处先受热升温
。
② 如图3所示，高处$\ce{O_{2}}$含量下降后又明显升高的可能原因是
热空气流动将低处氧气带到高处
。
(6) ① 火灾时需要“往低处逃生”，其原因可能是低处
abc
(填字母)。
a. 温度较低
b. $\ce{CO_{2}}$浓度较低
c. $\ce{O_{2}}$含量较高
② 请再列举一种建筑发生火灾时的自救方法：
湿毛巾捂住口鼻(答案合理即可)
。
答案：2. (1)相等 (2)$\ce{C_{23}H_{48} + 35O_{2}\xlongequal{点燃}23CO_{2} + 24H_{2}O}$
(3)蜡烛燃烧放热使得二氧化碳上升,导致高处二氧化碳浓度增大,且氧气浓度变小 (4)氧气达到一定浓度可燃物才能燃烧 (5)① 燃烧产生热量向上扩散,高处先受热升温 ② 热空气流动将低处氧气带到高处 (6)① abc ② 湿毛巾捂住口鼻(答案合理即可)
解析:(1)由题图1可知,三支蜡烛在俯视图中呈“大致等边三角形”分布,目的是使它们到容器壁的距离大致相等,从而减小相互影响。(3)蜡烛燃烧产生二氧化碳,二氧化碳的密度比空气的大,但在密闭容器中,蜡烛燃烧放热使热的二氧化碳气体上升,聚集在容器上方,导致高处的氧气含量相对较低,所以高处蜡烛最先熄灭。(4)由题表中O₂含量的变化可以看出,燃烧不仅需要氧气,而且对氧气的含量有一定要求,当氧气含量降低到一定程度时,燃烧就不能继续进行。(5)① 由于热空气先向上聚集,上方温度先升至最高,然后热量才逐渐传递到下方,导致最低处的温度最高点出现较晚。② 蜡烛燃烧消耗氧气使高处氧气含量下降,当蜡烛燃烧到一定程度,可能由于热空气的流动等因素将低处氧气含量相对较高的空气带到高处,从而使高处氧气含量又明显升高。(6)① 热空气上升,低处温度相对较低,所以往低处逃生,故a正确;由于燃烧是放热反应,燃烧过程中温度升高,二氧化碳受热体积膨胀,密度减小,则向上聚集到高处,位置越高,二氧化碳浓度越大,所以,火灾时需要“往低处逃生”,故b正确;燃烧时,下部空间气体温度较低,并含有没被消耗完的氧气,故c正确。② 建筑发生火灾时常见的自救方法有用湿毛巾捂住口鼻并弯腰匍匐前进,或快速拨打119报警等。
解析：
【分析】
本题围绕火灾逃生的数字化实验展开，需结合实验设计的控制变量思想、燃烧的条件、二氧化碳的性质、化学方程式书写及生活自救常识逐一分析各问题：
1. 第(1)问：实验设计需控制变量，减小蜡烛间相互影响，需保证蜡烛到容器壁的距离相等；
2. 第(2)问：根据质量守恒定律，配平蜡烛成分$\ce{C_{23}H_{48}}$充分燃烧的化学方程式；
3. 第(3)问：结合二氧化碳受热后密度变化，分析高处蜡烛先灭的原因；
4. 第(4)问：通过氧气含量变化，拓展燃烧对氧气浓度的要求；
5. 第(5)问：依据热空气的流动规律，分析温度和氧气含量的变化原因；
6. 第(6)问：结合火灾时气体的分布特点，判断低处逃生的原因，并列举自救方法。
【解析】
(1) 实验中三支蜡烛呈等边三角形分布，目的是保证它们到圆柱形容器壁的距离相等，从而减小蜡烛间的相互影响，控制变量以保证实验的准确性；
(2) $\ce{C_{23}H_{48}}$充分燃烧生成$\ce{CO_{2}}$和$\ce{H_{2}O}$，根据质量守恒定律配平：1个$\ce{C_{23}H_{48}}$含23个C、48个H，需23个$\ce{O_{2}}$提供O生成23个$\ce{CO_{2}}$，48个H需12个$\ce{O_{2}}$提供O生成24个$\ce{H_{2}O}$，共需35个$\ce{O_{2}}$，故化学方程式为$\ce{C_{23}H_{48} + 35O_{2}\xlongequal{点燃}23CO_{2} + 24H_{2}O}$；
(3) 蜡烛燃烧放热，使生成的$\ce{CO_{2}}$受热后体积膨胀、密度减小，向上聚集在容器高处，导致高处$\ce{CO_{2}}$浓度增大，同时高处$\ce{O_{2}}$浓度降低，因此高处蜡烛最先熄灭；
(4) 从$\ce{O_{2}}$含量变化可知，当$\ce{O_{2}}$含量降低到一定程度时燃烧无法继续，说明燃烧不仅需要$\ce{O_{2}}$，还要求$\ce{O_{2}}$达到一定浓度；
(5) ① 蜡烛燃烧产生的热量随热空气向上扩散，高处先受热升温，因此温度最高点出现时间低处晚于高处；② 蜡烛燃烧消耗高处$\ce{O_{2}}$后，热空气的流动会将低处$\ce{O_{2}}$含量相对较高的空气带到高处，导致高处$\ce{O_{2}}$含量下降后又明显升高；
(6) ① 火灾时热空气上升，低处温度较低（a正确）；$\ce{CO_{2}}$受热向上聚集，低处$\ce{CO_{2}}$浓度较低（b正确）；低处未被消耗的$\ce{O_{2}}$含量较高（c正确），故选abc；② 建筑火灾自救方法有湿毛巾捂住口鼻、弯腰匍匐前进、拨打119报警等（合理即可）。
【答案】
(1)相等；(2)$\ce{C_{23}H_{48} + 35O_{2}\xlongequal{点燃}23CO_{2} + 24H_{2}O}$；(3)蜡烛燃烧放热使得二氧化碳上升，导致高处二氧化碳浓度增大，且氧气浓度变小；(4)氧气达到一定浓度可燃物才能燃烧；(5)①燃烧产生热量向上扩散，高处先受热升温；②热空气流动将低处氧气带到高处；(6)①abc；②湿毛巾捂住口鼻(答案合理即可)
【知识点】
燃烧与灭火、化学方程式书写、实验探究的控制变量法
【点评】
本题结合火灾逃生的实际场景，以数字化实验为载体，综合考查了燃烧的条件、二氧化碳的性质、化学用语书写及实验分析能力，同时渗透了安全自救的生活常识，注重知识的应用与迁移，难度适中。
【难度系数】
0.6
