质量守恒定律的探究实验与应用

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四川省二〇一五年初中毕业生升学考试化学学科实验操作试题（二）

质量守恒定律的实验探究（考试时间：10分钟）

一、实验目的：探究化学反应前后质量是否守恒。二、实验用品：硫酸铜溶液（盛于细口瓶中）、铁钉（盛于广口瓶中）、托盘天平（带砝码盒）或电子秤、白纸2张（10cm×10cm）、镊子、烧杯（50mL）、量筒（10mL）、胶头滴管（置于一烧杯中）、盛放废弃物的大烧杯、抹布。三、实验步骤：1．检查仪器、药品。2．在天平的两托盘上各放一张同样的白纸。检查并将天平调至平衡。3．量取10mL硫酸铜溶液，并用天平或电子秤准确称取盛有10mL硫酸铜溶液的烧杯和一根铁钉的总质量。4．把铁钉放入盛硫酸铜的烧杯中，反应一段时间后，观察天平是否保持平衡或观察电子秤上显示的数据是否变化。5．向教师报告实验现象和结论。6．使天平复原。7．清洗仪器，整理复位。学校报名号姓名成绩

四川省二〇一五年初中毕业生升学考试化学学科实验操作试题（二）质量守恒定律的实验探究一、实验目的：探究化学反应前后质量是否守恒。二、实验用品：硫酸铜溶液（盛于细口瓶中）、铁钉（盛于广口瓶中）、托盘天平（带砝码盒）或电子秤、白纸2张（10cm×10cm）、镊子、烧杯（50mL）、量筒（10mL）、胶头滴管（置于一烧杯中）、盛放废弃物的大烧杯、抹布。三、实验步骤及评分标准：实验步骤操作要求及评分标准分值得分1．检查仪器药品。按实验用品清单清点、检查实验用品。（1分）1分

2．检查天平是否平衡并使之平衡。A．取下天平架上的橡胶垫，将游码置于零刻度线处。（0.5分）B．在天平的托盘上各放一张同样的白纸，观察天平是否平衡。（0.5分）C．如不平衡,调节天平的平衡螺母,直至平衡。(0.5分)1.5分

3．取用10mL硫酸铜溶液，并准确称量盛有10mL硫酸铜溶液的烧杯和一根铁钉的总质量。A．正确启开瓶塞，并将其倒放于桌面。取用完毕，立即盖好。（0.5分）B．正确持拿试剂瓶，向量筒中倾倒硫酸铜溶液的量合适（略少于所量体积）且无洒落。（1分）C．使用胶头滴管正确吸取硫酸铜溶液（有排空气的挤压动作），滴加正确（垂悬），未滴在量筒外，边滴边观察，且适量。（1分）D．将量筒中的硫酸铜溶液倒入100mL烧杯中（无洒落），然后将其放在左盘上。（0.5分）E．用镊子取一根铁钉放入左盘中烧杯外。(0.5分)F．用镊子夹取砝码于天平右盘上（由大到小），再把游码拨至相应刻度处，使天平保持平衡。（1分）（或用电子秤正确称量）。4.5分

质量守恒定律的实验验证与应用案例

质量守恒定律是自然科学中的重要基本定律之一，它表明在一个孤立系统中，质量是不会产生或消失的，只能通过各种物质之间的转换而改变形态。下面将通过实验验证和应用案例来进一步了解质量守恒定律的原理和重要性。

一、实验验证

为了验证质量守恒定律，科学家们进行了各种实验，下面将介绍其中的两个典型实验：燃烧实验和反应实验。

1. 燃烧实验

燃烧实验是质量守恒定律验证的经典实验之一。在实验中，我们取一个封闭的容器，放入燃料和足够的氧气，并点燃燃料。在燃烧过程中，氧气与燃料反应生成了燃烧产物，当燃烧结束后，我们发现容器内的质量没有发生明显变化。

这是因为在燃烧过程中，燃料与氧气发生化学反应，生成的燃烧产物质量等于反应前燃料和氧气的质量之和。质量既没有增加也没有减少，从而验证了质量守恒定律。

2. 反应实验

反应实验是另一个常用的验证质量守恒定律的实验方法。在实验中，我们选择一种能够观察质量变化的化学反应，并准备好反应所需的物质。通过精确称量反应前后物质的质量，可以发现它们的质量之和保持不变。

例如，将氢气和氧气反应生成水的实验，我们可以利用电子天平精确称量反应前后容器和气体的质量，发现经过反应后，质量并未增加或减少，验证了质量守恒定律。

二、应用案例

除了在实验中验证质量守恒定律外，质量守恒定律在实际应用中也发挥着重要作用。以下是一些应用案例。

1. 化学反应

化学反应是质量守恒定律应用最广泛的领域之一。根据质量守恒定律的原理，我们可以精确计算反应前后物质的质量变化，用来优化化学反应的条件和提高产率。

例如，工业生产中的化学反应通常需要大量的原料和能源，通过合理控制反应条件和选择适当的反应路径，可以最大限度地减少物质的浪费，提高反应的效率和产量。

2. 环境保护

质量守恒定律的应用在环境保护中也非常重要。根据质量守恒定律，我们知道废物的质量不会凭空消失，必须通过合适的手段进行处理。 例如，污水处理厂通过物理、化学和生物等多种方法处理废水，将其中的有害物质转化为无害物质或者被固定在除污剂中。这样可以保护水资源，防止污染物对环境和人类的危害。

学生探究实验案例——《质量守恒定律》

学生对实验方案的设计和实验基本操作有了一定的基础后，教师可以引导学生从身边的一些现中去发现问题、提出问题、作出猜想，进而独立地设计解决问题的方案、进行实验、分析实验，找出问题的答案。

一、教师创设问题情境

冬天取暖时所用的煤和木材，燃烧后他们的质量变少；取一段镁带在空气中点燃后质量变大。引导学生猜测：你认为化学反应前后物质质量总和与反应后生成的各物质的质量总和是什么关系？

二、学生提出猜想

生1：我觉得反应之后质量应该变大，根据前面学过的Mg+O2——MgO、P+O2——P2O5这两个反应就可算出是变大。

生2：我认为变小，煤和木材的燃烧之后生产炉渣和灰烬要比燃烧前煤和木材的质量要小。

生3：我觉得不会改变，从表面上看煤和木材燃烧后质量确实减少了，而我通过它们燃烧的化学反应C+O2——CO2中却算出没变。因此我猜想化学反应前后物质质量总和与反应后生产的各物质的质量总和是不变的。

三、教师启发引导

通过刚才的讨论和交流，同学们产生了三种不同的猜想，那么究竟哪一个是正确的？各小组可根据你们自己的猜想来设计实验方案。在探究过程中若有不能解决的问题，可求助其他组的同学，也可问老师。

四、学生设计实验方案

方案1. 取一段蜡烛在一小块木板上，把它们一起放在托盘天平上，调节托盘天平达到平衡。在托盘天平上点燃蜡烛，观察托盘天平的平衡情况。

方案2.取一段镁带，在托盘天平上称的质量W1。用坩埚钳夹持，在酒精灯上点燃，把燃烧后的白色粉末收集起来并在托盘天平上称的质量W2，比较反应前后质量的变化。

方案3.在小烧杯中加入20ml稀硫酸铜溶液，取一根砂去铁锈的铁钉，将盛有硫酸铜溶液的烧杯和铁钉一起放在托盘天平上称量，记录所的质量w1。将铁钉浸到硫酸铜溶液中，观察现象，将盛有硫酸铜溶液的烧杯和铁钉一起放在托盘天平上称量，记录所称的质量w2，比较反应前后质量的变化。

方案4.在100ml锥形瓶中加入10ml左右的澄清石灰水，将一支内有少量小块大理石的小试管有细铁丝固定在与100ml锥形瓶配套的橡皮塞上，将一支盛有稀盐酸的滴管插入橡皮塞，将上述锥形瓶放在托盘天平上称量，记录所称的质量w1。将滴管中的稀盐酸慢慢加到盛有大理石的试管中，观察现象。待反应完成后，再将锥形瓶放在托盘天平上称量，记录所称的质量w2,比较反应前后质量的变化。

有关质量守恒定律的实验探究题

实验名称：弹簧振子的质量守恒实验

实验目的：验证质量守恒定律的正确性

实验器材：弹簧振子、质量秤、手摇发电机、电子计时器

实验步骤：

1.将弹簧振子静止挂在支架上，记录下振子的原始质量m1。

2.用手摇发电机给振子输入一定的动能，使振子振动起来。

3.在振子振动的某一时刻，停止发电机的输入，记录下此时振子的振动幅度。

4.利用质量秤测量振子在停止输入后的质量m2。

5.利用电子计时器测量振子停止输入后振荡一定时间T。

6.根据公式1.1，计算出振子在输入和停止输入后的动能，验证质量守恒定律是否正确。

实验数据处理：

1. 原始质量m1=0.2kg，振动幅度=8cm，停止输入后质量m2=0.14kg，振荡时间T=20s。

2. 根据公式1.1，振子在输入和停止输入后动能计算公式为：

E1 = 0.5 * m1 * v1^2

E2 = 0.5 * m2 * v2^2

因为振子在输入和停止输入后的速度均为零，故 E1 = E2 = 0.

实验结论：

根据计算公式和实验数据可知，在弹簧振子的运动过程中，输入动能与振动能和摩擦损失等最终总能量相等，验证了质量守恒定律的正确性。