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實驗質量守恒定律的驗證 一 驗證質量守恒定律的幾個實驗方案方案一紅磷燃燒前后質量的測定1 實驗裝置 2 反應原理 3 實驗步驟 1 在底部鋪有細沙的錐形瓶中 放入一小堆干燥的紅磷 2 在錐形瓶口的橡膠塞上安裝一根玻璃管 在其上端系牢一個小氣球 并使玻璃管的下端能與紅磷接觸 將錐形瓶和玻璃管放在托盤天平上用砝碼平衡 記錄所稱的質量m1 3 取下錐形瓶 將橡膠塞上的玻璃管放到酒精燈火焰上灼燒至紅熱后 迅速用橡膠塞將錐形瓶塞緊 并將紅磷引燃 待錐形瓶冷卻后 重新放到托盤天平上 記錄所稱的質量m2 4 實驗現(xiàn)象 1 紅磷燃燒產生大量白煙 2 小氣球先鼓起后變癟 3 天平仍然平衡 m1 m2 5 實驗結論參加反應的各物質的質量總和 等于反應后生成的各物質的質量總和 6 實驗分析與注意事項 1 錐形瓶底部鋪一層細沙的目的 防止紅磷燃燒時錐形瓶底部受熱不均勻而炸裂 2 實驗室氣球先鼓起后變癟的原因 由于紅磷燃燒放出大量的熱 使錐形瓶內氣體溫度升高 錐形瓶內壓強增大 導致氣球膨脹 紅磷燃燒消耗錐形瓶內的氧氣 瓶內氣體減少 冷卻后瓶內壓強減小 所以氣球變癟 3 氣球的作用 調節(jié)錐形瓶內的壓強 起緩沖作用 密封作用 防止實驗時錐形瓶內外的物質發(fā)生交換 方案二鐵釘與硫酸銅溶液反應前后質量的測定1 實驗裝置2 反應原理Fe CuSO4 Cu FeSO4 3 實驗步驟 1 在錐形瓶中加入適量稀硫酸銅溶液 塞好橡膠塞 2 將用砂紙打磨至光亮的幾根鐵釘和盛有硫酸銅溶液的錐形瓶一起放在托盤天平上稱量 記錄所稱的質量m1 3 將鐵釘浸到硫酸銅溶液中 觀察實驗現(xiàn)象 待反應一段時間后溶液顏色改變時 將盛有硫酸銅溶液和鐵釘?shù)腻F形瓶放在托盤天平上稱量 記錄所稱的質量m2 4 比較反應前后的質量 4 實驗現(xiàn)象 1 鐵釘表面覆蓋一層紅色物質 溶液由藍色變?yōu)闇\綠色 2 天平仍然平衡 m1 m2 5 實驗結論參加反應的各物質的質量總和 等于反應后生成的各物質的質量總和 方案三鹽酸與碳酸鈉粉末反應前后質量的測定1 實驗裝置2 實驗原理Na2CO3 2HCl 2NaCl H2O CO2 3 實驗步驟 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砝碼平衡 記錄稱量質量m1 2 取下小燒杯并將其傾斜 使小試管中的鹽酸進入小燒杯中 觀察現(xiàn)象 3 反應進行一段時間后 再把小燒杯放回托盤天平上 記錄稱量質量m2 4 實驗現(xiàn)象 1 燒杯中有大量氣泡產生 2 天平不平衡 向右傾斜 m1 m2 5 實驗結論由于生成的二氧化碳氣體逸出 使得天平向右傾斜 但該反應仍然遵守質量守恒定律 二 實驗分析1 驗證質量守恒定律實驗的必備條件 2 造成反應前后天平不平衡的原因 1 有的反應物或生成物呈現(xiàn)不同的狀態(tài) 其質量沒有計算在內 如參加反應的或反應生成的氣體的質量 2 反應裝置氣密性不好 使得部分物質進入或逸出 造成反應前后質量總和發(fā)生變化 例題 2016 湖北孝感中考 以下是老師引導學生探究 質量守恒定律 的教學片段 請你參與探究并幫忙填寫空格 包括表中的空格 提出問題 化學反應前后各物質的質量總和是否相等 猜想與假設 猜想1 不相等 猜想2 相等 實驗探究 甲 乙兩組同學用托盤天平分別稱量反應前后物質的質量 反思評價 究竟哪種猜想正確 通過討論 同學們發(fā)現(xiàn)甲組中有氣體逸出 導致指針向右偏轉 得到啟示 在探究化學反應前后各物質的質量總和是否相等時 凡有氣體生成或參加的反應一定要在環(huán)境中進行 優(yōu)化裝置 同學們對甲組左盤中的反應裝置進行了如下三種改進 你認為最佳裝置是 填序號 從另外兩種裝置中任選一種指出其不足 得出結論 同學們利用改進后的最佳裝置進行再次探究 均得出猜想2正確 進一步分析發(fā)現(xiàn) 反應體系中器材和未參加反應的物質的質量在反應前后保持不變 最終得出結論 的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和 解釋應用 解釋 化學反應前后 原子的種類 數(shù)目 質量均不變 所以質量守恒 應用 某固體物質受熱會發(fā)生分解反應 生成氧化銅 水和二氧化碳三種物質 則該固體物質一定由元素組成 答案 實驗探究 Na2CO3 2HCl 2NaCl H2O CO2 反思評價 密閉 優(yōu)化裝置 BA中碳酸鈉與稀鹽酸反應可生成二氧化碳 二氧化碳充滿氣球 使整個裝置所受空氣浮力增大 因此反應后天平不平衡 或C中碳酸鈉粉末與稀鹽酸反應太快 橡膠塞易彈出 得出結論 參加化學反應 解釋應用 銅 碳 氧 氫 解析 實驗探究 碳酸鈉粉末與稀鹽酸反應生成氯化鈉 水和二氧化碳 根據(jù)質量守恒定律 參加反應的碳酸鈉與氯化氫的質量總和等于生成的氯化鈉 水和二氧化碳的質量總和 因有二氧化碳氣體逸出 故反應后總質量比反應前總質量減少 觀察到天平不平衡 反應的化學方程式為Na2CO3 2HCl 2NaCl H2O CO2 反思評價 通過討論 同學們發(fā)現(xiàn)甲組中有氣體逸出 導致指針向右偏轉 得到啟示 在探究化學反應前后各物質的質量總和是否相等時 凡有氣體生成或參加的反應一定要在密閉環(huán)境中進行 優(yōu)化裝置 最佳裝置是B A中碳酸鈉與稀鹽酸反應可生成二氧化碳 二氧化碳充滿氣球 使整個裝置所受空氣浮力增大 因此反應后天平不能平衡 C中碳酸鈉粉末與稀鹽酸反應太快 橡膠塞易彈出 得出結論 參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和 解釋應用 因為化學反應前后元素的種類不變 氧化銅 二氧化碳和水含有銅 碳 氧 氫四種元素 所以該固體物質中也會含有這四種元素 特別提醒要驗證質量守恒定律需根據(jù)反應物的狀態(tài)和產物的狀態(tài)選擇敞口或密閉裝置 若有氣體參加或生成的反應需在密閉容器中進行