专题05 质量守恒定律的验证-【实验攻略】备战2024年中考化学教材实验改进创新

专题05 质量守恒定律的验证 实验要求：必须发生化学反应且有明显现象。 装置：如有气体参加或生成，则必须在密闭容器中进行。 1.实验1 红磷在锥形瓶中燃烧 反应原理: 实验现象：白磷燃烧，产生大量白烟 ，放出大量的热，气球鼓起，冷却后气球变瘪，最终天平平衡。 实验分析： （1）实验时气球先鼓起后变瘪的原因：①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；②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。 （2）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。 （3）气球的作用：①调节锥形瓶内的压强，起缓冲作用；②密封作用，防止实验时锥形瓶内外的物质发生交换。 （4）在称量反应后的物质质量时，必须等锥形瓶（或烧杯）冷却至室温后再称量，以免称量前后因温度不同对实验结果产生影响。 实验结论：化学反应中，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。 2．实验2　铁钉放入硫酸铜溶液中 反应原理：Fe＋CuSO4==FeSO4＋Cu 实验现象：铁钉表面有红色固体析出，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色 ，实验结束后天平平衡。 实验结论：化学反应中，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。 3.实验3 碳酸钠粉末和稀盐酸反应 反应原理:Na2CO3＋ 2HCl==2NaCl＋H2O＋CO2↑ 实验现象：烧杯中有大量气泡产生，实验结束后天平指针向右偏转。 4.实验4 镁条在空气中燃烧 反应原理：2Mg＋O2 2MgO 实验现象：镁条燃烧，发出耀眼的白光，产生少量白烟，生成白色固体，反应前后用天平称量时，指针可能向左或向右偏转，也可能不偏转。 5.解释 （1）天平为何有的平衡，有的不平衡？实验1和实验2发生了化学反应，且反应均在密闭容器中进行，故实验结束后天平平衡；实验3在敞口烧杯中进行，反应生成的气体逸散到空气中，烧杯中物质的质量减少，故实验结束后天平指针向右偏转；实验4在空气中进行，由于参与反应的氧气和生成的白烟的质量无法称量，故反应前后用天平称量时，指针有可能向左或向右偏转，也可能不偏转。 （2）质量相等的微观解释：物质在发生化学反应前后，各物质的质量总和相等，是因为在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有改变，所以各物质的质量总和相等。 1.教材实验装置的不足 （1）在沪教版教材第四章第二节中设计的探究实验 实验一 氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应 反应比较快，操作简单，产物中有蓝色沉淀生成，视觉冲击力较强。但学生对此类反应不是太熟悉。 （2）在人教版教材第五单元课题1中设计的探究实验 实验一 红磷燃烧实验 ①在使红磷燃烧的过程中，必须取下橡皮塞，给玻璃管加热，导致锥形瓶中的空气有所流动，造成实验结果不准确: ②由于烧热的玻璃管深入瓶内太长，导致瓶内的气体受热膨胀逸出，导致实验失败； ③给玻璃管加热到红热时，有可能会将玻璃管融化，把管口封闭，使实验时间延长。 实验二 铁钉与硫酸铜溶液反应。 此反应的速度较慢，用时较长，效果不够理想，视觉冲击力不强。 实验三 碳酸钠与盐酸反应 按教材上的操作方法，观察到天平不再平衡，只能从理论分析是因为二氧化碳逸散到空气中，但没有通过实验证明，同时由于小试管的容积小，所盛盐酸很少，产生的气体的质量小，天平指针偏转不明显。 2.装置改进 改变点燃方式 利用放大镜会聚太阳光，点燃密闭容器内的红磷，优点是装置简单，操作方便，现象明显，且防止烧热的玻璃管伸入瓶内过程中，导致瓶内的气体受热膨胀逸出。 改变测量方式 该验证实验一般都是用托盘天平来衡量,而托盘天平的灵敏度较低,而实验所取用的磷质量较小,实验结果说服力不强。利用电子天平测量质量变化，灵敏度更高，更有说服力，并减少调节托盘天平的时间。 改变反应原理 利用在密闭装置内铜氧化，称量反应前后的质量变化，发生反应的化学方程为2Cu+O22CuO 改变装置 1.磷燃烧实验中，用注射器代替气球，优点是比气球更不易漏气，操作比气球简单。 2.碳酸钠与盐酸的反应改在密封的可乐瓶内进行，优点是采用了生活中常见的物品-可乐瓶，而可乐瓶能承受更大的压强，使实验更安全，气体收集在可乐瓶中，不会使可乐瓶的体积变大，实验设计更科学合理。也可用锥形瓶，安装配有胶头滴管的单孔塞。但药品用量要小。 3.镁条燃烧改为在密封装置内点燃。改进装置能够使反应前后质量不变化。得出正确实验结论。 【例1】（2023·湖南岳阳·统考中考真题）实验是科学探究的重要手段，下列实验不能达到目的的是 A．测定空气中氧气的含量   B．探究燃烧需要氧气   C．验证质量守恒定律   D