铜与氧气反应前后质量的测定

实验目的

通过测定铜与氧气反应前后装置的总质量,验证化学反应前后物质的总质量不变。

实验原理

铜在加热条件下与氧气反应生成黑色的氧化铜:2Cu + O₂ =△= 2CuO。参加反应的铜和氧气的质量之和等于生成的氧化铜的质量。在密闭装置中进行,反应前后装置的总质量保持不变。

实验器材

• 铜粉
• 锥形瓶
• 带玻璃管的橡胶塞
• 气球
• 酒精灯
• 石棉网
• 托盘天平
• 火柴

实验步骤

1. 在锥形瓶底部均匀铺一层铜粉,塞紧连有气球的橡胶塞。
2. 将装置放在托盘天平上称量,记录总质量 m1。
3. 把锥形瓶放在石棉网上,用酒精灯加热铜粉,观察现象。
4. 铜粉明显变黑后停止加热,待装置冷却至室温。
5. 将装置放回天平称量,记录质量 m2,比较 m1 与 m2。

实验现象与结论

加热时,红色的铜粉逐渐变成黑色,气球先鼓起,冷却后变瘪。冷却后称量,天平仍保持平衡,m1 = m2。说明参加反应的铜和氧气的质量总和等于生成的氧化铜的质量,符合质量守恒定律。

注意事项

• 橡胶塞要塞紧,防止漏气影响结果。
• 加热时锥形瓶要垫石棉网,防止受热不均炸裂。
• 必须冷却后再称量,避免热的装置损坏天平或气球浮力影响读数。
• 用灯帽盖灭酒精灯,不可用嘴吹。

常见问题

为什么这个实验要在密闭装置中进行?

铜与空气中的氧气反应,若装置敞开,氧气进出会使称量结果不准确。密闭后反应前后总质量才可比较。

装置中的气球起什么作用?

加热时瓶内气体受热膨胀,气球可缓冲气压,防止橡胶塞被冲开,同时保持装置密闭。