質(zhì)量守恒定律實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

許凌仙

(蘇州市平江中學(xué)校，江蘇 蘇州 215021)

質(zhì)量守恒定律實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)

許凌仙

(蘇州市平江中學(xué)校，江蘇 蘇州 215021)

質(zhì)量守恒定律是指參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和，對(duì)這個(gè)概念的理解最需要強(qiáng)調(diào)的是氣體.教材的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了質(zhì)量守恒，第二個(gè)實(shí)驗(yàn)雖然涉及到了氣體，但不能通過(guò)現(xiàn)象直觀觀察到，所以本文做了一些改進(jìn)，并設(shè)計(jì)了兩個(gè)新的實(shí)驗(yàn)彌補(bǔ)不足.

質(zhì)量守恒定律；氣體；實(shí)驗(yàn)改進(jìn)；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

質(zhì)量守恒定律是物質(zhì)的化學(xué)變化一級(jí)主題下的二級(jí)主題，這一定律是方程式書寫、計(jì)算的基礎(chǔ)，能幫助學(xué)生從微觀角度理解化學(xué)反應(yīng)本質(zhì).理解、掌握并能靈活運(yùn)用這一定律，是學(xué)生融會(huì)貫通知識(shí)的關(guān)鍵.新的課程標(biāo)準(zhǔn)要求教師高度重視和加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教育功能，科學(xué)理論要從實(shí)驗(yàn)中感知，所以實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要.怎樣用簡(jiǎn)單易行、涵蓋知識(shí)面廣并突出重點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)來(lái)幫助學(xué)生理解這一定律，就是我們要努力的目標(biāo).本文分析了教材上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，并設(shè)計(jì)了兩個(gè)新的實(shí)驗(yàn)，以下分兩部分內(nèi)容來(lái)闡述.

一、剖析教材實(shí)驗(yàn)，改進(jìn)深化

1.硫酸銅和氫氧化鈉

圖1

第一個(gè)實(shí)驗(yàn)是硫酸銅和氫氧化鈉在密閉容器中反應(yīng)(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(yīng)并不是重點(diǎn)，但它的反應(yīng)物、產(chǎn)物均沒(méi)有氣體，反應(yīng)現(xiàn)象也很明顯，所以便于學(xué)生初步的理解質(zhì)量守恒定律，符合循序漸進(jìn)的教學(xué)原則，這是它的優(yōu)點(diǎn).但教材對(duì)這一實(shí)驗(yàn)的挖掘僅止于此，建議再增加一步，實(shí)驗(yàn)完成后把瓶塞打開，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量依然不變.這是一個(gè)鋪墊，可讓學(xué)生與石灰石和稀鹽酸的反應(yīng)做對(duì)比，找出原因，加深對(duì)定律的理解.

2.石灰石和稀鹽酸

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

圖2

石灰石和鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)有兩處不足，一是稀鹽酸的注入和二氧化碳的生成會(huì)使瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增大，可能導(dǎo)致瓶塞彈開實(shí)驗(yàn)失敗；二是僅僅驗(yàn)證了反應(yīng)后有氣體生成的情況，質(zhì)量守恒是指反應(yīng)前后所有的物質(zhì)質(zhì)量不變，當(dāng)然包括參與反應(yīng)的氣體，氣體反應(yīng)比氣體生成更容易忽略.所以為了驗(yàn)證氣體反應(yīng)也符合質(zhì)量守恒，挖掘?qū)嶒?yàn)的深度，以下設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn).

二、精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，拓展創(chuàng)新

1.鐵釘生銹

第一個(gè)實(shí)驗(yàn)很簡(jiǎn)單，事先準(zhǔn)備兩枚質(zhì)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(xué)生觀察兩枚鐵釘，發(fā)現(xiàn)后者生銹了.分別稱它們的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)生銹的鐵釘質(zhì)量變重.這是一個(gè)很好的思考機(jī)會(huì)，為什么鐵釘變重了，增加的質(zhì)量是什么，這個(gè)反應(yīng)是否符合質(zhì)量守恒定律？學(xué)生積極思考，結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合質(zhì)量守恒定律，能想到是反應(yīng)前的氧氣和水蒸氣沒(méi)有一起稱量，增加的質(zhì)量就來(lái)自于氧氣和水蒸氣.這個(gè)實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易行，能充分說(shuō)明問(wèn)題，可惜氣體的參與不能直觀感覺(jué)到，所以設(shè)計(jì)了第二個(gè)實(shí)驗(yàn).

2.白磷燃燒

第二個(gè)實(shí)驗(yàn)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(zhì)量為59.52g.白磷著火點(diǎn)低，所以用熱水捂的方法點(diǎn)燃白磷，這個(gè)裝置始終密封.在點(diǎn)燃的過(guò)程中，由于瓶?jī)?nèi)空氣受熱膨脹壓強(qiáng)變大，要注意緊緊的按住瓶塞，以免彈飛.白磷很快被點(diǎn)燃，我們觀察到白磷燃燒，生成大量白煙，一段時(shí)間后，燃燒停止.稱量反應(yīng)后的質(zhì)量，與之前的59.52g是一樣的，說(shuō)明了反應(yīng)前后質(zhì)量是守恒的.這個(gè)實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢(shì)在于，燃燒停止后，待瓶子自然冷卻，瓶子會(huì)變扁，學(xué)生能直接感受到，氧氣是參與了反應(yīng)的.為了強(qiáng)調(diào)氣體是有質(zhì)量的，可以再把瓶塞打開(打開時(shí)縫隙小一點(diǎn)，以免白煙逸出)，瓶子恢復(fù)原樣，質(zhì)量變大，增重了0.03g.這個(gè)實(shí)驗(yàn)彌補(bǔ)了書本上只能用數(shù)據(jù)說(shuō)話的不足，學(xué)生從瓶子的形變感受到了氣體也是參與反應(yīng)的，是質(zhì)量守恒的一部分.

三、讓實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)話，事半功倍

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的靈魂，演示實(shí)驗(yàn)作為教學(xué)的重要手段，將定律、概念化抽象為形象，化枯燥為生動(dòng)，結(jié)合教師的講授，學(xué)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(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)話，是激發(fā)學(xué)生興趣，掌握知識(shí)技能的重要方法，更是培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生思維能力、創(chuàng)造能力的重要方法.我們?cè)谄綍r(shí)的教學(xué)中，要明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模私鈱?shí)驗(yàn)原理，勇于創(chuàng)新勇于拓展，如何讓實(shí)驗(yàn)更感性，更生動(dòng)，就是我們努力的方向.

[1] 中華人民共和國(guó)教育部化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)[M].(2011年版). 北京：北京師范大學(xué)出版社,2012(34-35).

[責(zé)任編輯：季春陽(yáng)]

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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(xué)一級(jí)，本科，從事利用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新使教學(xué)減負(fù)增效，開發(fā)探究性實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)激發(fā)興趣，提高效率的研究.