1、实验 质量守恒定律的验证,一、验证质量守恒定律的几个实验方案 方案一 红磷燃烧前后质量的测定 1.实验装置,2.反应原理,3.实验步骤 (1)在底部铺有细沙的锥形瓶中,放入一小堆干燥的红磷; (2)在锥形瓶口的橡胶塞上安装一根玻璃管,在其上端系牢一个小气球,并使玻璃管的下端能与红磷接触,将锥形瓶和玻璃管放在托盘天平上用砝码平衡,记录所称的质量m1; (3)取下锥形瓶,将橡胶塞上的玻璃管放到酒精灯火焰上灼烧至红热后,迅速用橡胶塞将锥形瓶塞紧,并将红磷引燃。待锥形瓶冷却后,重新放到托盘天平上,记录所称的质量m2。 4.实验现象 (1)红磷燃烧产生大量白烟;(2)小气球先鼓起后变瘪;(3)天平仍然平
2、衡,m1=m2。 5.实验结论 参加反应的各物质的质量总和,等于反应后生成的各物质的质量总和。,6.实验分析与注意事项 (1)锥形瓶底部铺一层细沙的目的:防止红磷燃烧时锥形瓶底部受热不均匀而炸裂。 (2)实验室气球先鼓起后变瘪的原因:由于红磷燃烧放出大量的热,使锥形瓶内气体温度升高,锥形瓶内压强增大,导致气球膨胀;红磷燃烧消耗锥形瓶内的氧气,瓶内气体减少,冷却后瓶内压强减小,所以气球变瘪。 (3)气球的作用:调节锥形瓶内的压强,起缓冲作用;密封作用,防止实验时锥形瓶内外的物质发生交换。,方案二 铁钉与硫酸铜溶液反应前后质量的测定 1.实验装置2.反应原理 Fe+CuSO4=Cu+FeSO4,3
3、.实验步骤 (1)在锥形瓶中加入适量稀硫酸铜溶液,塞好橡胶塞; (2)将用砂纸打磨至光亮的几根铁钉和盛有硫酸铜溶液的锥形瓶一起放在托盘天平上称量,记录所称的质量m1; (3)将铁钉浸到硫酸铜溶液中,观察实验现象。待反应一段时间后溶液颜色改变时,将盛有硫酸铜溶液和铁钉的锥形瓶放在托盘天平上称量,记录所称的质量m2; (4)比较反应前后的质量。 4.实验现象 (1)铁钉表面覆盖一层红色物质,溶液由蓝色变为浅绿色;(2)天平仍然平衡,m1=m2。 5.实验结论 参加反应的各物质的质量总和,等于反应后生成的各物质的质量总和。,方案三 盐酸与碳酸钠粉末反应前后质量的测定 1.实验装置2.实验原理 Na2
4、CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2,3.实验步骤 (1)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,记录称量质量m1; (2)取下小烧杯并将其倾斜,使小试管中的盐酸进入小烧杯中,观察现象; (3)反应进行一段时间后,再把小烧杯放回托盘天平上,记录称量质量m2。 4.实验现象 (1)烧杯中有大量气泡产生;(2)天平不平衡,向右倾斜,m1m2。 5.实验结论 由于生成的二氧化碳气体逸出,使得天平向右倾斜,但该反应仍然遵守质量守恒定律。,二、实验分析 1.验证质量守恒定律实验的必备条件,2.造成反应前后天平不平衡的原因 (1)有的反应物或生成物呈
5、现不同的状态,其质量没有计算在内,如参加反应的或反应生成的气体的质量;(2)反应装置气密性不好,使得部分物质进入或逸出,造成反应前后质量总和发生变化。,例题(2016湖北孝感中考)以下是老师引导学生探究“质量守恒定律”的教学片段,请你参与探究并帮忙填写空格(包括表中的空格)。 【提出问题】化学反应前后各物质的质量总和是否相等? 【猜想与假设】猜想1:不相等; 猜想2:相等。,【实验探究】甲、乙两组同学用托盘天平分别称量反应前后物质的质量。,【反思评价】究竟哪种猜想正确?通过讨论,同学们发现甲组中有气体逸出,导致指针向右偏转。得到启示:在探究化学反应前后各物质的质量总和是否相等时,凡有气体生成或
6、参加的反应一定要在环境中进行。 【优化装置】同学们对甲组左盘中的反应装置进行了如下三种改进,你认为最佳装置是 (填序号),从另外两种装置中任选一种指出其不足 。,【得出结论】同学们利用改进后的最佳装置进行再次探究,均得出猜想2正确。进一步分析发现,反应体系中器材和未参加反应的物质的质量在反应前后保持不变,最终得出结论: 的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。 【解释应用】 解释:化学反应前后,原子的种类、数目、质量均不变,所以质量守恒。 应用:某固体物质受热会发生分解反应,生成氧化铜、水和二氧化碳三种物质,则该固体物质一定由 元素组成。,答案 【实验探究】Na2CO3+2HCl=
7、2NaCl+H2O+CO2 【反思评价】密闭 【优化装置】B A中碳酸钠与稀盐酸反应可生成二氧化碳,二氧化碳充满气球,使整个装置所受空气浮力增大,因此反应后天平不平衡(或C中碳酸钠粉末与稀盐酸反应太快,橡胶塞易弹出) 【得出结论】参加化学反应 【解释应用】铜、碳、氧、氢,解析 【实验探究】碳酸钠粉末与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳,根据质量守恒定律,参加反应的碳酸钠与氯化氢的质量总和等于生成的氯化钠、水和二氧化碳的质量总和,因有二氧化碳气体逸出,故反应后总质量比反应前总质量减少,观察到天平不平衡;反应的化学方程式为Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2。 【反思评价】通过讨论,
8、同学们发现甲组中有气体逸出,导致指针向右偏转。得到启示:在探究化学反应前后各物质的质量总和是否相等时,凡有气体生成或参加的反应一定要在密闭环境中进行。 【优化装置】最佳装置是B,A中碳酸钠与稀盐酸反应可生成二氧化碳,二氧化碳充满气球,使整个装置所受空气浮力增大,因此反应后天平不能平衡。C中碳酸钠粉末与稀盐酸反应太快,橡胶塞易弹出。 【得出结论】参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。,【解释应用】因为化学反应前后元素的种类不变,氧化铜、二氧化碳和水含有铜、碳、氧、氢四种元素,所以该固体物质中也会含有这四种元素。,特别提醒要验证质量守恒定律需根据反应物的状态和产物的状态选择敞口或密闭装置,若有气体参加或生成的反应需在密闭容器中进行。,
