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文档简介
1、探究实验设计之质量守恒定律的验证1化学反应原理: 白磷在密闭的容器燃烧, 生成固体五氧化二磷4P+5O. = 2P3反应前后物质的总质量不变。由此证明质量守恒定律的正确性。 铁和硫酸铜溶液反应,生成铜和硫酸亚铁,反应前后,物质的总质量不变。FeCuSOi = FeSO4+Cu2实验仪器:天平、砝码、锥形瓶、小烧杯、玻璃管、单孔橡皮塞、小气球、酒精灯 实验药品:白磷、铁钉(或铁丝)、硫酸铜溶液等。3. 探究方案:取出天平,调平衡。待用。取一块白磷,放入盛水的培养皿中,在水下用小刀切下一粒绿豆大小的白磷,用滤纸 吸干表面的水,放入锥形瓶中。(为防止白磷燃烧时,灼裂锥形瓶,可以瓶下事先放入少量的细砂
2、。)将盛白磷的锥形瓶、 绑有小气球的玻璃管一起放在天平的左盘中,在右盘添加砝 码,并移动游码,使天平平衡。如图13-1所示。取出锥形瓶及导管,将橡皮塞上的玻璃管放在酒精灯的火焰上灼烧至红热后,迅速用 橡皮塞将锥形瓶塞紧,并将白磷引燃。可见白磷燃烧,产生浓厚的白烟。待锥形瓶冷却,白 烟沉降后,重新放到托盘天平上,观察天平仍然平衡。 在100 mL烧杯中加入约30 mL稀硫酸铜溶液,将几根打磨光亮的铁钉和盛硫酸铜 溶液的烧杯一起放在天平上称量,读出读数,记录。如图13-2。硫酸铜 溶液铁钉13-2将铁钉浸泡在硫酸铜溶液中,可观察到铁钉表面析出一层紫红色的物质,溶液颜色逐 渐变浅。如果时间足够长,可
3、看到溶液的颜色由蓝色变浅绿色。将反应后烧杯和容物放到天平上再次称量,读出读数,记录。将两次称量的结果加以 比较,质量相等。4. 探究评价:实验生成烟状的五氧化二磷,具有一定的代表性,现象也很明显。但由于白磷燃烧 时放热,致气体逸出,往往易导致实验的失败。实验操作简单,实验的成功率很高。但无气体或烟状物质生成,现象不是十分明显, 代表性不强。5. 资源开发:该实验可以按排学生当堂实验,学生分组多,证据足,更能说明问题。学生实验可 安排一些现象明显、操作简单的。以下推荐几例,仅供参考。氯化钠帑ifi舟硝Mj腹落液反阑 NaCI+AgNO.AgCI I十出KCh腆化钠溶液叮硝隧银濟液&应:N
4、d+AgNOa Aslt +NaNO)憑化抚常掖!j<<K化钠诸液反应:FeCIM+3NaOH Fe(OHh I +3NaCl 氯佬倾帑液I j硫酸钠常反屁;BaCh+NajSO = ZNaCI H BaSO41 饥化铁洛液焉硫涨化钾溶液应咫FeCls +3KSCN3KCI4 Fe(SCNh.21cnjy.化钠溶液和硫酸帥溶瓶反应,2NaOH+CuSOi NstSOj t Cu(OH): I质量守恒定律的探究不仅需要安排正例,还需要安排反例。教材中已为我们安排了两个反例。 把盛有盐酸的小试管小心地放入装有碳酸钠粉末的小烧杯中,将小烧杯放在托盘天平上用砝码平衡。取下小烧杯并将其倾斜,
5、使小试管中的盐酸与小烧杯中的碳酸钠粉末反应。Na.CO5 + 2Ha = 2NaCI+IbO-CO t盐酸与碳酸钠粉末迅速反应,有大量气泡产生。一段时间后,再把烧杯放在托盘天平上,观察天平是否平衡。如图13-3。图 13-3天平不再平衡,这是由于有二氧化碳气体生成逸出的缘故。 取一根用砂纸打磨干净的长镁条和一个石棉网,将它们一起放在托盘天平上称量, 记录称得的质量。在石棉网上方将镁条点燃(如图13-4 )。2Mg+O2 2MgO镁条剧烈燃烧,产生耀眼的强光,生成白色固体氧化镁。再将镁条燃烧后的产物和石 棉网一起放在托盘天平上称量,记录质量。比较两次称量的质量。6.创新思维:白磷燃烧验证质量守恒
6、定律的实验,可以按探究实验五相关容改进。可防止漏气。镁条燃烧后质量怎么变化?有多位老师告诉笔者,他们的实验结果是:燃烧后生成物质质量比镁的质量增大了。但笔者做了很多次实验,其结果恰好相反一一质量减小。实验时我们发现,镁燃烧时,有大量白烟生成,这些白烟挥发了。连夹持镁条的坩埚 钳上都凝结着大量的白色粉末状物质。因此,反应后剩余物质的质量减轻也就不难理解了。 做化学实验,不仅要求学生有正确的科学态度,老师也应该有科学的态度。遇到问题,不能绕道走,更不能简单地以为实验失败。要多次实验,从多次实验的结果中找出规律,以求问 题的最多解决。碳酸钠与盐酸的反应,可否用于验证质量守恒定律?教学参考书中指出:“
7、这个实验也可以用固体跟液体反应产生气体的实验代替(例如碳酸钙跟盐酸反应)。反应在吸滤瓶中进行,在抽气口上套一个气球,反应开始后气球膨胀, 但天平保持平衡。”如图13-5所示,在吸滤瓶中加入适量的碳酸钠粉末,在小试管中加入浓盐酸。将小试 管放入吸滤瓶中,并用止水夹夹住支管处的橡皮管。整个装置放入托盘天平中,并用砝码平衡,记录读数。取出吸滤瓶,倾斜,使小试管中的盐酸倾倒入瓶中,与碳酸钠粉末反应。可 观察到瓶中有大量气泡出现,气球胀大,如图13-6。礒酸钠a 13-6将装置再次放入托盘天平中称量,记录读数。将两次结果相比较。如此测得的两次数值真的完全相等吗?理论上当然没问题。但我们必须考虑到气球体积
8、增大而产生的浮力,只要气球体积足够大,天平的感量足够灵敏。这种浮力所造成的读数 减小是足以表现出来的。初中实验室所用的托盘天平的灵敏度都比较上,一般的感量都在0.2g左右,是无法测出因浮力所造成的读数减小。但我们不能因为测不出来,就以错误的理 论出发,再导致错误的结论。能否用蜡烛燃烧验证质量守恒定律?人教版教学参考书有以下说明:蜡烛燃烧生成物为二氧化碳和水(气)。碱石灰能有效地吸收这两种物质。这种吸收 装置的制作方法如下: 截取一段长度为10 cm ,直径约为25 mm的玻璃管(可用破了底的大试管截取)。 装入金属网栅。从破旧石棉网上剪一块直径略大于玻璃管径的圆网,从玻璃管的一 端轻轻推入,使
9、圆网撑住在离管口约2 cm处作为放置碱石灰的网栅(如网栅容易滑下,可B13-7吸收整烛«麟生庙th的菱胃以用回形针改制成一个带有弹性的圆环,弹紧在玻璃管的壁作为挡圈,使网栅不致滑下), 装配如图13-7。 加入碱石灰,制成吸收器。碱石灰要选大的颗粒,使间隙较大,保证气体流通。碱 石灰层厚约 4 cm5 cm。 将吸收器固定在天平左盘蜡烛的正上方(如图 13-8 ),即可进行实验。 这一实验成败关键在于蜡烛是否正常燃烧, 生成的气体是否顺利通过吸收器。 所以, 蜡烛火焰的大小,吸收器离火焰的距离都要事先试验好。如果实验正常,3 min后即有明显的现象。天平最好选用感量为 0.02 g的物理天平。蜡烛燃烧生成二氧化碳和水(气),参加反应的物质是蜡烛和氧气,生成物是二氧化 碳和水。按质量守恒定律可知,参加反应的蜡烛的氧气的质量和等于反应后生成的二氧化碳 和水蒸气的质量之和。用上法是无法测也参加反应的氧气的质量的。依教参的说法,如果天平平衡,那是笔
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