許凌仙

(蘇州市平江中學校，江蘇 蘇州 215021)

質量守恒定律實驗的改進

許凌仙

(蘇州市平江中學校，江蘇 蘇州 215021)

質量守恒定律是指參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和，對這個概念的理解最需要強調的是氣體.教材的兩個實驗證明了質量守恒，第二個實驗雖然涉及到了氣體，但不能通過現(xiàn)象直觀觀察到，所以本文做了一些改進，并設計了兩個新的實驗彌補不足.

質量守恒定律；氣體；實驗改進；實驗設計

質量守恒定律是物質的化學變化一級主題下的二級主題，這一定律是方程式書寫、計算的基礎，能幫助學生從微觀角度理解化學反應本質.理解、掌握并能靈活運用這一定律，是學生融會貫通知識的關鍵.新的課程標準要求教師高度重視和加強實驗教學，充分發(fā)揮實驗的教育功能，科學理論要從實驗中感知，所以實驗的設計就顯得尤為重要.怎樣用簡單易行、涵蓋知識面廣并突出重點的實驗來幫助學生理解這一定律，就是我們要努力的目標.本文分析了教材上兩個實驗的優(yōu)缺點，在此基礎上加以改進，并設計了兩個新的實驗，以下分兩部分內容來闡述.

一、剖析教材實驗，改進深化

1.硫酸銅和氫氧化鈉

圖1

第一個實驗是硫酸銅和氫氧化鈉在密閉容器中反應(如圖1).書本上是用托盤天平做的，如果用電子天平做精度更大，操作也更方便.這一反應并不是重點，但它的反應物、產物均沒有氣體，反應現(xiàn)象也很明顯，所以便于學生初步的理解質量守恒定律，符合循序漸進的教學原則，這是它的優(yōu)點.但教材對這一實驗的挖掘僅止于此，建議再增加一步，實驗完成后把瓶塞打開，發(fā)現(xiàn)質量依然不變.這是一個鋪墊，可讓學生與石灰石和稀鹽酸的反應做對比，找出原因，加深對定律的理解.

2.石灰石和稀鹽酸

第二個實驗是石灰石和稀鹽酸在密閉容器中反應(如圖2).該實驗比起第一個，復雜在有一種產物是氣體，容易逃逸，初學者不易注意到，所以在密閉容器中得出的結論是質量不變.同樣建議實驗完后將橡皮塞打開，學生看到電子天平示數(shù)變小，由此切身感受到氣體是有質量的.這時回過頭比較硫酸銅和氫氧化鈉的實驗，為什么瓶塞打不打開質量都不變呢，兩個實驗有什么區(qū)別？學生對比、探討，理解了第二個實驗有氣體生成，二氧化碳也是產物的一部分，要計算在內，由此強化了反應前后所有物質的質量總和相等，特別是氣體也包括在內.

圖2

石灰石和鹽酸反應的實驗有兩處不足，一是稀鹽酸的注入和二氧化碳的生成會使瓶內壓強增大，可能導致瓶塞彈開實驗失??；二是僅僅驗證了反應后有氣體生成的情況，質量守恒是指反應前后所有的物質質量不變，當然包括參與反應的氣體，氣體反應比氣體生成更容易忽略.所以為了驗證氣體反應也符合質量守恒，挖掘實驗的深度，以下設計了兩個實驗.

二、精心設計實驗，拓展創(chuàng)新

1.鐵釘生銹

第一個實驗很簡單，事先準備兩枚質量相等的新鐵釘，一枚在干燥環(huán)境中放置，一枚在潮濕環(huán)境中放置.一星期后，學生觀察兩枚鐵釘，發(fā)現(xiàn)后者生銹了.分別稱它們的質量，發(fā)現(xiàn)生銹的鐵釘質量變重.這是一個很好的思考機會，為什么鐵釘變重了，增加的質量是什么，這個反應是否符合質量守恒定律？學生積極思考，結合生活經驗，結合質量守恒定律，能想到是反應前的氧氣和水蒸氣沒有一起稱量，增加的質量就來自于氧氣和水蒸氣.這個實驗簡單易行，能充分說明問題，可惜氣體的參與不能直觀感覺到，所以設計了第二個實驗.

2.白磷燃燒

第二個實驗是白磷的燃燒.取一塑料瓶，瓶蓋用橡皮塞代替，橡皮塞上裝一燃燒匙，燃燒匙中放一小粒白磷，與瓶壁懸空.稱量總質量為59.52g.白磷著火點低，所以用熱水捂的方法點燃白磷，這個裝置始終密封.在點燃的過程中，由于瓶內空氣受熱膨脹壓強變大，要注意緊緊的按住瓶塞，以免彈飛.白磷很快被點燃，我們觀察到白磷燃燒，生成大量白煙，一段時間后，燃燒停止.稱量反應后的質量，與之前的59.52g是一樣的，說明了反應前后質量是守恒的.這個實驗的優(yōu)勢在于，燃燒停止后，待瓶子自然冷卻，瓶子會變扁，學生能直接感受到，氧氣是參與了反應的.為了強調氣體是有質量的，可以再把瓶塞打開(打開時縫隙小一點，以免白煙逸出)，瓶子恢復原樣，質量變大，增重了0.03g.這個實驗彌補了書本上只能用數(shù)據(jù)說話的不足，學生從瓶子的形變感受到了氣體也是參與反應的，是質量守恒的一部分.

三、讓實驗來說話，事半功倍

實驗是化學的靈魂，演示實驗作為教學的重要手段，將定律、概念化抽象為形象，化枯燥為生動，結合教師的講授，學生的思考，比起單純文字性的講述能起到事半功倍的效果.讓實驗來說話，是激發(fā)學生興趣，掌握知識技能的重要方法，更是培養(yǎng)和發(fā)展學生思維能力、創(chuàng)造能力的重要方法.我們在平時的教學中，要明確實驗目的，了解實驗原理，勇于創(chuàng)新勇于拓展，如何讓實驗更感性，更生動，就是我們努力的方向.

[1] 中華人民共和國教育部化學課程標準[M].(2011年版). 北京：北京師范大學出版社,2012(34-35).

[責任編輯：季春陽]

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1008-0333(2017)27-0071-02

2017-07-01

許凌仙(1983.4-)，女，江蘇吳縣人，中學一級，本科，從事利用實驗創(chuàng)新使教學減負增效，開發(fā)探究性實驗、學生實驗激發(fā)興趣，提高效率的研究.