质量守恒定律的探究实验

实验目的

通过称量反应前后物质的总质量,探究并理解质量守恒定律及其验证条件。

实验原理

铁与硫酸铜溶液反应:Fe + CuSO₄ = FeSO₄ + Cu,没有气体进出,反应前后质量不变。碳酸钠与稀盐酸反应:Na₂CO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂O + CO₂↑,若在敞口容器中进行,二氧化碳逸出使称得质量减小,但在密闭容器中总质量不变。

实验器材

• 托盘天平
• 锥形瓶
• 小试管
• 铁钉
• 硫酸铜溶液
• 碳酸钠粉末
• 稀盐酸
• 带橡胶塞的装置或气球

实验步骤

1. 在锥形瓶中加入硫酸铜溶液,将砂纸打磨过的铁钉放在一旁,一起放在天平上称量。
2. 把铁钉放入溶液,观察现象,反应后再称量并比较。
3. 在锥形瓶中放入稀盐酸,小试管中放入碳酸钠粉末,置于瓶内称量。
4. 敞口时使两者混合,观察气泡,再称量,记录质量变化。
5. 换用密闭装置重复碳酸钠与盐酸的实验,再称量比较。

实验现象与结论

铁钉表面有红色固体析出,溶液由蓝色逐渐变为浅绿色,反应前后天平平衡。碳酸钠与盐酸反应产生大量气泡,敞口时天平指针偏向放反应物的一侧(质量减小),密闭时天平平衡。结论:化学反应前后物质的总质量不变;有气体参与或生成时需在密闭容器中验证。

注意事项

• 稀盐酸有腐蚀性,沾到皮肤立即用大量水冲洗。
• 硫酸铜溶液有毒,不可入口,用后回收。
• 密闭装置中产生气体较多时,控制药品用量,防止塞子冲出。
• 称量时轻拿轻放,用镊子取砝码。

常见问题

为什么碳酸钠与盐酸反应在敞口容器中质量会减小?

反应生成的二氧化碳气体逸散到空气中,剩余物质量减小。这并不违背质量守恒定律,在密闭容器中总质量不变。

验证质量守恒定律时有气体参加或生成的反应怎么做?

应使反应在密闭容器中进行,使反应前后的气体都不逸出、不进入,再比较反应前后的总质量。