铁钉与硫酸铜溶液反应前后质量的测定

实验目的

探究铁与硫酸铜溶液反应前后,物质的总质量是否发生变化。

实验原理

铁的金属活动性比铜强,能把铜从硫酸铜溶液中置换出来:Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu。反应中没有气体参加或生成,所有物质都留在装置内,因此反应前后总质量不变。该结果符合质量守恒定律。

实验器材

• 托盘天平(或电子天平)
• 锥形瓶(或小烧杯)
• 铁钉
• 硫酸铜溶液
• 砂纸
• 镊子
• 细线(可选)

实验步骤

1. 用砂纸把铁钉打磨光亮,在锥形瓶中加入适量硫酸铜溶液。
2. 将铁钉和盛有溶液的锥形瓶一起放在天平上称量,记下质量 m1。
3. 用镊子或细线把铁钉轻轻放入溶液中,不要让溶液溅出。
4. 静置片刻,观察铁钉表面和溶液颜色的变化。
5. 把锥形瓶(含铁钉和溶液)放回天平称量,记下质量 m2。
6. 比较 m1 与 m2,得出结论。

实验现象与结论

铁钉表面覆盖一层红色固体,溶液由蓝色逐渐变为浅绿色。反应前后天平保持平衡,m1 = m2。结论:该反应前后物质的总质量不变,遵守质量守恒定律。

注意事项

• 硫酸铜溶液有毒,不要入口,避免沾到皮肤
• 铁钉要轻放,防止打破锥形瓶
• 实验后的废液倒入指定容器

常见问题

为什么要先把铁钉打磨光亮?

铁钉表面常有铁锈和油污,会阻碍铁与溶液接触,打磨后反应现象更明显。

这个实验的装置需要密封吗?

不需要。反应既无气体参加也无气体生成,敞口放置也不影响质量,天平仍保持平衡。