验证质量守恒定律的创新装置探究

1、    验证质量守恒定律的创新装置探究    黄翠玉摘要：沪教版第四章第2节化学反应中的质量关系验证质量守恒定律的实验装置，教材中出现有气体生成的实验却在密闭容器中进行的实验装置。本文主要介绍一组改进后的装置，使其更能符合压强增大的反应装置，更易于在密闭容器中控制反应的发生，更有利于缓解压强，数据更准确误差更小，实验结果更接近质量守恒定律。关键词：质量守恒定律；装置改进：g633.8：b：1672-1578（2016）11-0264-021. 引言碳酸钙与稀盐酸反应是初三化学二氧化碳的实验室制法的反应原理，学生很熟悉，教材中用它（图4-12）来验证有气体

2、生成的化学反应遵循质量守恒定律，二氧化碳气体的产生使瓶内压强变大，大量气体可以使橡胶塞弹出，实验存在危险性，控制盐酸的浓度和用量可以控制生成气体的量，针筒的活塞可以缓解体系的部分压强。人教版中使用白磷燃烧实验验证质量守恒定律，白磷有剧毒，为何还编入教材，不是为了看实验现象，而是因为白磷着火点低，易于在密闭容器中控制反应的发生。居于这点，我设计了一组改进实验装置。图1教材截图2.实验目的以碳酸钠溶液和盐酸反应为例，探究反应物质量总和与生成物质量总和是否相等，因为有气体生成，不能让气体逸出到空气中，质量守恒的关键在于实验过程中保持装置的气密性，实验的难度设置也在这点上。设想在同一密闭容器中，实验前

3、反应物要分开称量，实验中要让反应物接触，实验趋于完全再称量，这样设计实验装置成了重要思考点和创新点。3.实验装置4.实验原理2hcl+na2 co3 = 2nacl +co2+h2o5.实验步骤及现象5.1检查装置气密性。将装置如图五所示装好，用手捂住锥形瓶，气球挺起了，说明气密性好。5.2碳酸钠溶液和稀盐酸反应。碳酸钠溶液和稀盐酸反应，将0.1克碳酸钠固体装入锥形瓶底部，用封口机将塑料袋裁成仿小试管的形状，用水检查下袋子是否漏水后，水倒掉，往塑料袋中滴入5 ml1.5 mol.l-1稀盐酸，塑料袋上端入口处剪短，小心将袋子放入锥形瓶中，盖上塞子，用量程为200克的托盘天平称量反应物与装置的总

4、质量，记录读数，摇动锥形瓶，使质软的塑料袋倒下，液体自然流出，反应物接触，按住橡皮塞，观察气球胀大，等反应趋于稳定，再次将整个装置放到托盘天平上称量，记录读数，对比两次读数，计算误差范围，验证质量守恒定律。6.实验注意事项（1）装置气密性要好。确保气体不泄漏，装置接口越少越好，用凡士林和水封，还用上了水电用的生料带。（2）需预先根据化学方程式计算反应物的用量和气体的体积，选择合适大小的气球。7.实验结论本着节约药品，防止过量剩余试剂污染环境，同时使气球的大小在控制范围内，实验过程中药品的用量大多取较少的量，如：碳酸钠固体取0.1克，物质的量为0.00094摩尔，1.5 mol.l-1盐酸至少用

5、1.26ml，实验中取5 ml，理论上生成二氧化碳气体21.06ml；碳酸钠取0.2克或0.3克，其他数据为上述数据的两到三倍。在实验的效果上：实验一、五、六反应物质量总和与生成物质量总和相等。8.实验创新点装置一、五、六好操作易成功，是本节的创新点，装置六主要突出它一次性使用方便的特点，可以减轻分组实验药品仪器的准备量。把药品装在塑料袋中，密封于一次性豆浆杯中，固体分散于锥形瓶底，可增大接触面积，液体有流动性先装在密封袋内，实验过程中用针扎破，液体就流出来，反应就开始，突破密封体系中控制反应发生的难点；装置五的特点是用自制塑料袋代替小试管，一端开口，使用塑料袋封口机可以随意裁切塑料袋的形状，

6、瓶子入口小，所以裁成长条形的，入瓶前再裁短，方便摇动锥形瓶使固液接触。装置一的简易连通式对不产生气体的实验很好用，提高一支试管，液体就流向另一支试管，反应就发生了。装置七中u形管内小试管中的液体不易流出，有待改进；装置二往y形管一端加液体过程中，随着瓶内气压增大，少量液体向上沿y形管另一出口流出，改进后引入装置三，恒压设置缓解瓶内气压大导致液体不易滴下的困难；装置四设计为差量法求方程式中各物质的质量，所以对气体进行干燥。9.实验反思学生进行装置一、五、六分组实验，其它装置供学有余力的同学实验或者激发学生思考装置的特点，让学生在实验中思考教师的设计意图，从而领悟验证质量守恒定律实验的核心思维和科学素养，体验科学家的艰辛实验历程。实验中的其它思考，使用电子天平目的是为了称量400克以内物质的质量，电子天平盘面大，可以放置更多的物体，通过装置四实验，可以称量气球中二氧化碳气体的质量，设置一道差量法计算碳酸钠的质量的试题，从实验探究质量守恒，自然过渡到质量守恒定律的应用；在设置过程中，使用小锥形瓶目的是瓶内空气较少，气球中空气的含量就少，可减少误差。参考文献：1将气球用于验证质量