質(zhì)量守恒定律的驗證

1.化學反應(yīng)原理：

（1）白磷在密閉的容器內(nèi)燃燒，生成固體五氧化二磷。4P+5O?=2P2O5

反應(yīng)前后物質(zhì)的總質(zhì)量不變。由此證明質(zhì)量守恒定律的正確性。

⑵鐵和硫酸銅溶液反應(yīng)，生成銅和硫酸亞鐵，反應(yīng)前后，物質(zhì)的總質(zhì)量不變。

Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

2.實驗儀器：天平、破碼、錐形瓶、小燒杯、玻璃管、單孔橡皮塞、小氣球、酒精燈等。

實驗藥品：白磷、鐵釘（或鐵絲）、硫酸銅溶液等。

3.探究方案：

⑴取出天平，調(diào)平衡。待用。

取一塊白磷，放入盛水的培養(yǎng)皿中，在水下用小刀切下?粒綠豆大小的白磷，用濾紙吸干表面的水，放入錐形

瓶中。（為防止白磷燃燒時，灼裂錐形瓶，可以瓶下事先放入少量的細砂。）將盛白磷的錐形瓶、綁有小氣球的玻

璃管一起放在天平的左盤中，在右盤添加磋碼，并移動游碼，使天平平衡。如圖13T所示。

圖l&l

取出錐形瓶及導(dǎo)管，將橡皮塞上的玻璃管放在酒精燈的火焰上灼燒至紅熱后，迅速用橡皮塞將錐形瓶塞緊，并

將白磷引燃。可見白磷燃燒，產(chǎn)生濃厚的白煙。待錐形瓶冷卻，白煙沉降后，重新放到托盤天平上，觀察天平仍然

平衡。

⑵在100mL燒杯中加入約30nL稀硫酸銅溶液，將幾根打磨光亮的鐵釘和盛硫酸銅溶液的燒杯一起放在天平

上稱量，讀出讀數(shù)，記錄。如圖13-2o

圖1笑2

將鐵釘浸泡在硫酸銅溶液中，可觀察到鐵釘表面析出一層紫紅色的物質(zhì)，溶液顏色逐漸變淺。如果時間足夠長,

可看到溶液的顏色由藍色變淺綠色。

將反應(yīng)后燒杯和內(nèi)容物放到天平上再次稱量，讀出讀數(shù)，記錄，將兩次稱量的結(jié)果加以比較，質(zhì)量相等。

4.探究評價:

實驗⑴生成煙狀的五氧化二磷，具有?定的代表性，現(xiàn)象也很明顯。但由于白磷燃燒時放熱，致氣體逸出，往

往易導(dǎo)致實驗的失敗。

實驗⑵操作簡單，實驗的成功率很高。但無氣體或煙狀物質(zhì)生成，現(xiàn)象不是十分明顯，代表性不強。

5.資源開發(fā)：

(1)該實驗可以按排學生當堂實驗，學生分組多，證據(jù)足，更能說明問題。學生實驗可安排?些現(xiàn)象明顯、操

作簡單的。以下推薦幾例，僅供參考。

氯化鈉溶液。硝酸很溶液反應(yīng)：NaCI+AgNO=-AgCIIINaNO,

碘化鈉溶液。硝酸果溶液反應(yīng)：Nai+AgNO?-=Agll+NaNOj

氯化鐵溶液與氫乳化鈉溶液反應(yīng)：FcCI34-3NaOHFe(OH)51+3NaCl

氨化物溶液。偏酸鈉溶液反應(yīng)：BaCI2+Na2SO4-2NaCI4-BaSO41

氯化鐵溶液。硫機化仲溶液反應(yīng)：FeChI3KSCN==3KCI+FefSCNb

氮乳化鈉溶液和硫酸銅溶液反應(yīng)：2NaOH+CuSO』==Na?SO4+Cu(OHhI

⑵質(zhì)量守恒定律的探究不僅需要安排正例，還需要安排反例。教材中已為我們安排了兩個反例。

①把盛有鹽酸的小試管小心地放入裝有碳酸鈉粉末的小燒杯中，將小燒杯放在托盤天平上用祛碼平衡。取下

小燒杯并將其傾斜，使小試管中的鹽酸與小燒杯中的碳酸鈉粉末反應(yīng)。

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2t

鹽酸與碳酸鈉粉末迅速反應(yīng)，有大量氣泡產(chǎn)生。一段時間后，再把燒杯放在托盤天平上，觀察天平是否平衡。

如圖13-3。

圖1￡3

天平不再平衡，這是由于有二氧化碳氣體生成逸出的緣故。

②取一根用砂紙打磨干凈的長鐵條和一個石棉網(wǎng)，將它們一起放在托盤天平上稱量，記錄稱得的質(zhì)量。在石

棉網(wǎng)上方將鎂條點燃（如圖13-4）。

2Mg+O2=2MgO

鎂條劇烈燃燒，產(chǎn)生耀眼的強光，生成白色固體氧化鎂。再將鎂條燃燒后的產(chǎn)物和石棉網(wǎng)一起放在托盤天平上

稱量，記錄質(zhì)量。比較兩次稱晟?的質(zhì)量。

圖13-4

6.創(chuàng)新思維：

（1）白磷燃燒驗證質(zhì)量守恒定律的實驗，可以按探究實驗五相關(guān)內(nèi)容改進。可防止漏氣。

⑵鎂條燃燒后質(zhì)量怎么變化?

有多位老師告訴筆者，他們的實驗結(jié)果是：燃燒后生成物質(zhì)質(zhì)危比鎂的質(zhì)量增大了。但筆者做了很多次實驗，

其結(jié)果恰好相反一一質(zhì)量減小。

實驗時我們發(fā)現(xiàn)，鎂燃燒時，有大量白煙生成，這些白煙揮發(fā)7。連夾持鎂條的珀煙鉗上都凝結(jié)著大量的白色

粉末狀物質(zhì)。因此，反應(yīng)后剩余物質(zhì)的質(zhì)量減輕也就不難理解了。做化學實驗，不僅要求學生有正確的科學態(tài)度，

老師也應(yīng)該有科學的態(tài)度。遇到問題，不能繞道走，更不能徇單地以為實驗失敗。要多次實驗，從多次實驗的結(jié)果

中找出規(guī)律，以求問題的最多解決。

⑶碳酸鈉與鹽酸的反應(yīng)，可否月于驗證質(zhì)豉守恒定律？

教學參考書中指出：“這個實驗也可以用固體跟液體反應(yīng)產(chǎn)生氣體的實驗代替（例如碳酸鈣跟鹽酸反應(yīng)）。反應(yīng)

在吸濾瓶中進行，在抽氣口上套一個氣球，反應(yīng)開始后氣球膨脹，但天平保持平衡?！?/p>

如圖13-5所示，在吸濾瓶中加入適量的碳酸鈉粉末，在小試管中加入濃鹽酸。將小試管放入吸濾瓶中，并用

止水夾夾住支管處的橡皮管。整個裝置放入托盤天平中，并用磋碼立衡，記錄讀數(shù)。取出吸濾瓶，傾斜，使小試管

中的鹽酸傾倒入瓶中，與碳酸鈉粉末反應(yīng)。可觀察到瓶中有大量氣泡出現(xiàn)，氣球脹大，如圖13-6,

將裝置再次放入托盤天平中稱量，記錄讀數(shù)。將兩次結(jié)果相比較。

如此測得的兩次數(shù)值真的完全相等嗎？理論上當然沒問題。但我們必須考慮到氣球體積增大而產(chǎn)生的浮力，只

要氣球體積足夠大，天平的感量足夠靈敏。這種浮力所造成的讀數(shù)減小是足以表現(xiàn)出來的。初中實驗室所用的托盤

天平的靈敏度都比較上，一般的感尿:都在0.2g左右，是無法測出因浮力所造成的讀數(shù)減小。但我們不能因為測不

出來，就以錯誤的理論出發(fā)，再導(dǎo)致錯誤的結(jié)論。

⑷能否用蠟燭燃燒驗證質(zhì)量守恒定律？

人教版教學參考書有以下說明:

蠟燭燃燒生成物為二氧化碳和水（氣）。堿石灰能有效地吸收這兩種物質(zhì)。這種吸收裝置的制作方法如下:

①截取一段長度為10cm,直徑約為25mm的玻璃管（可用破了底的大試管截取）。

②裝入金屬網(wǎng)柵。從破舊石棉網(wǎng)上剪一塊直徑略大于玻璃管內(nèi)徑的圓網(wǎng)，從玻璃管的一端輕輕推入，使圓網(wǎng)

撐住在離管口約2cm處作為放置堿石灰的網(wǎng)柵（如網(wǎng)柵容易滑下，可以用I可形針改制成一個帶有彈性的圓環(huán)，彈

緊在玻璃管的內(nèi)壁作為擋圈，使網(wǎng)柵不致滑下），裝配如圖13-7。

圖13-7

a.全屆網(wǎng)柵b.建性擋圈

③加入堿石灰，制成吸收器,堿石灰要選大的顆粒，使間隙較大，保證氣體流通。堿石灰層厚約4cm?5cm

?將吸收器固定在天平左盤蠟燭的正上方（如圖13-8），即可進行實驗。

⑤這一實驗成敗關(guān)鍵在于蠟燭是否正常燃燒，生成的氣體是否順利通過吸收器。所以，蠟燭火焰的大小，吸

收器離火焰的距離都要事先試驗好。如果實驗正常，3min后即有明顯的現(xiàn)象。天平最好選用感量為0.02g的物理

天平。

蠟燭燃燒生成一氧化碳和水（氣），參加反應(yīng)的物質(zhì)是蠟燭和氧氣，生成物是一氧化碳和水。按質(zhì)量守怛定律

可知，參加反應(yīng)的蠟燭的氧氣的質(zhì)量和等于反應(yīng)后生成的