质量守恒定律实验的改进

许凌仙

(苏州市平江中学校，江苏 苏州 215021)

质量守恒定律实验的改进

许凌仙

(苏州市平江中学校，江苏 苏州 215021)

质量守恒定律是指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，对这个概念的理解最需要强调的是气体.教材的两个实验证明了质量守恒，第二个实验虽然涉及到了气体，但不能通过现象直观观察到，所以本文做了一些改进，并设计了两个新的实验弥补不足.

质量守恒定律；气体；实验改进；实验设计

质量守恒定律是物质的化学变化一级主题下的二级主题，这一定律是方程式书写、计算的基础，能帮助学生从微观角度理解化学反应本质.理解、掌握并能灵活运用这一定律，是学生融会贯通知识的关键.新的课程标准要求教师高度重视和加强实验教学，充分发挥实验的教育功能，科学理论要从实验中感知，所以实验的设计就显得尤为重要.怎样用简单易行、涵盖知识面广并突出重点的实验来帮助学生理解这一定律，就是我们要努力的目标.本文分析了教材上两个实验的优缺点，在此基础上加以改进，并设计了两个新的实验，以下分两部分内容来阐述.

一、剖析教材实验，改进深化

1.硫酸铜和氢氧化钠

图1

第一个实验是硫酸铜和氢氧化钠在密闭容器中反应(如图1).书本上是用托盘天平做的，如果用电子天平做精度更大，操作也更方便.这一反应并不是重点，但它的反应物、产物均没有气体，反应现象也很明显，所以便于学生初步的理解质量守恒定律，符合循序渐进的教学原则，这是它的优点.但教材对这一实验的挖掘仅止于此，建议再增加一步，实验完成后把瓶塞打开，发现质量依然不变.这是一个铺垫，可让学生与石灰石和稀盐酸的反应做对比，找出原因，加深对定律的理解.

2.石灰石和稀盐酸

第二个实验是石灰石和稀盐酸在密闭容器中反应(如图2).该实验比起第一个，复杂在有一种产物是气体，容易逃逸，初学者不易注意到，所以在密闭容器中得出的结论是质量不变.同样建议实验完后将橡皮塞打开，学生看到电子天平示数变小，由此切身感受到气体是有质量的.这时回过头比较硫酸铜和氢氧化钠的实验，为什么瓶塞打不打开质量都不变呢，两个实验有什么区别？学生对比、探讨，理解了第二个实验有气体生成，二氧化碳也是产物的一部分，要计算在内，由此强化了反应前后所有物质的质量总和相等，特别是气体也包括在内.

图2

石灰石和盐酸反应的实验有两处不足，一是稀盐酸的注入和二氧化碳的生成会使瓶内压强增大，可能导致瓶塞弹开实验失败；二是仅仅验证了反应后有气体生成的情况，质量守恒是指反应前后所有的物质质量不变，当然包括参与反应的气体，气体反应比气体生成更容易忽略.所以为了验证气体反应也符合质量守恒，挖掘实验的深度，以下设计了两个实验.

二、精心设计实验，拓展创新

1.铁钉生锈

第一个实验很简单，事先准备两枚质量相等的新铁钉，一枚在干燥环境中放置，一枚在潮湿环境中放置.一星期后，学生观察两枚铁钉，发现后者生锈了.分别称它们的质量，发现生锈的铁钉质量变重.这是一个很好的思考机会，为什么铁钉变重了，增加的质量是什么，这个反应是否符合质量守恒定律？学生积极思考，结合生活经验，结合质量守恒定律，能想到是反应前的氧气和水蒸气没有一起称量，增加的质量就来自于氧气和水蒸气.这个实验简单易行，能充分说明问题，可惜气体的参与不能直观感觉到，所以设计了第二个实验.

2.白磷燃烧

第二个实验是白磷的燃烧.取一塑料瓶，瓶盖用橡皮塞代替，橡皮塞上装一燃烧匙，燃烧匙中放一小粒白磷，与瓶壁悬空.称量总质量为59.52g.白磷着火点低，所以用热水捂的方法点燃白磷，这个装置始终密封.在点燃的过程中，由于瓶内空气受热膨胀压强变大，要注意紧紧的按住瓶塞，以免弹飞.白磷很快被点燃，我们观察到白磷燃烧，生成大量白烟，一段时间后，燃烧停止.称量反应后的质量，与之前的59.52g是一样的，说明了反应前后质量是守恒的.这个实验的优势在于，燃烧停止后，待瓶子自然冷却，瓶子会变扁，学生能直接感受到，氧气是参与了反应的.为了强调气体是有质量的，可以再把瓶塞打开(打开时缝隙小一点，以免白烟逸出)，瓶子恢复原样，质量变大，增重了0.03g.这个实验弥补了书本上只能用数据说话的不足，学生从瓶子的形变感受到了气体也是参与反应的，是质量守恒的一部分.

三、让实验来说话，事半功倍

实验是化学的灵魂，演示实验作为教学的重要手段，将定律、概念化抽象为形象，化枯燥为生动，结合教师的讲授，学生的思考，比起单纯文字性的讲述能起到事半功倍的效果.让实验来说话，是激发学生兴趣，掌握知识技能的重要方法，更是培养和发展学生思维能力、创造能力的重要方法.我们在平时的教学中，要明确实验目的，了解实验原理，勇于创新勇于拓展，如何让实验更感性，更生动，就是我们努力的方向.

[1] 中华人民共和国教育部化学课程标准[M].(2011年版). 北京：北京师范大学出版社,2012(34-35).

[责任编辑：季春阳]

G632

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1008-0333(2017)27-0071-02

2017-07-01

许凌仙(1983.4-)，女，江苏吴县人，中学一级，本科，从事利用实验创新使教学减负增效，开发探究性实验、学生实验激发兴趣，提高效率的研究.