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1. 实验5-1使用的反应容器与课题1探究中使用的反应容器有什么不同？
答案
解：
课题1探究质量守恒定律的实验中使用的是密闭反应容器，既可以防止反应生成的物质逸散出反应体系，也能避免外界物质进入体系干扰称量。
实验5-1盐酸与碳酸钠反应使用的是敞口的烧杯作为反应容器，容器没有密封，反应生成的二氧化碳气体可以从容器口逸散到空气中。
课题1探究质量守恒定律的实验中使用的是密闭反应容器，既可以防止反应生成的物质逸散出反应体系，也能避免外界物质进入体系干扰称量。
实验5-1盐酸与碳酸钠反应使用的是敞口的烧杯作为反应容器，容器没有密封，反应生成的二氧化碳气体可以从容器口逸散到空气中。
2. 做实验5-1和实验5-2之前，你预测反应前后的称量结果是否会有变化？为什么？
答案
解：
预测实验5-1（盐酸与碳酸钠反应）反应后的称量结果比反应前小，实验5-2（镁条燃烧反应）反应后的称量结果比反应前大。
原因：盐酸和碳酸钠反应会生成二氧化碳气体，实验5-1在敞口容器中进行，生成的二氧化碳逸散到空气中，没有被计入称量的总质量中，因此反应后剩余物质的称量总质量小于反应前的称量总质量；镁条燃烧是镁和空气中的氧气发生反应生成氧化镁，反应前的称量没有包含参与反应的氧气的质量，生成的氧化镁的质量等于参加反应的镁和氧气的质量之和，因此反应后固体的称量结果大于反应前镁条的称量质量。两个反应本身都遵守质量守恒定律，只是敞口体系下气体的质量未被全部纳入称量范围，导致称量结果出现变化。
预测实验5-1（盐酸与碳酸钠反应）反应后的称量结果比反应前小，实验5-2（镁条燃烧反应）反应后的称量结果比反应前大。
原因：盐酸和碳酸钠反应会生成二氧化碳气体，实验5-1在敞口容器中进行，生成的二氧化碳逸散到空气中，没有被计入称量的总质量中，因此反应后剩余物质的称量总质量小于反应前的称量总质量；镁条燃烧是镁和空气中的氧气发生反应生成氧化镁，反应前的称量没有包含参与反应的氧气的质量，生成的氧化镁的质量等于参加反应的镁和氧气的质量之和，因此反应后固体的称量结果大于反应前镁条的称量质量。两个反应本身都遵守质量守恒定律，只是敞口体系下气体的质量未被全部纳入称量范围，导致称量结果出现变化。
3. 活动用品：
答案
解：
托盘天平、烧杯、盛有稀盐酸的小试管、药匙、碳酸钠粉末
托盘天平、烧杯、盛有稀盐酸的小试管、药匙、碳酸钠粉末
过程和方法
1.【实验5-1】
| 步骤和方法 | 现象 | 结论或解释 |
| --- | --- | --- |
| （1）在烧杯中加入碳酸钠，再小心地放入盛有盐酸的小试管，将装置放在天平上（如教科书中图5-3），记录所称的质量。
| | |
续表
| 步骤和方法 | 现象 | 结论或解释 |
| --- | --- | --- |
| （2）取下烧杯并将其倾斜，使小试管中的盐酸流入烧杯，观察现象。
| | |
| （3）反应一段时间后再次称量。比较反应前后的称量结果。 | | |
2.【实验5-2】
| 步骤和方法 | 现象 | 结论或解释 |
| --- | --- | --- |
| （1）取一根用砂纸打磨干净的长镁条和一个陶土网，将它们一起放在天平上称量，记录所称的质量。 | | |
| （2）在陶土网上方将镁条点燃（如图3
教科书中图5-4），观察现象。 | | |
| （3）将镁条燃烧后所得固体与陶土网一起放在天平上称量，比较反应前后的称量结果。 | | |
问题与交流
1. 实验5-1和实验5-2的称量结果与你实验前的预测是否一致？这样的结果是否与质量守恒定律矛盾？为什么？
2. 如果采用实验5-1中的化学反应来验证质量守恒定律，实验装置和操作还需要进行哪些改进？记录你的设计方案，并与同学交流。
3. 与同学交流实验5-2的结果，大家得到的称量结果变化情况是否一致？为什么？
1.【实验5-1】
| 步骤和方法 | 现象 | 结论或解释 |
| --- | --- | --- |
| （1）在烧杯中加入碳酸钠，再小心地放入盛有盐酸的小试管，将装置放在天平上（如教科书中图5-3），记录所称的质量。
| | |续表
| 步骤和方法 | 现象 | 结论或解释 |
| --- | --- | --- |
| （2）取下烧杯并将其倾斜，使小试管中的盐酸流入烧杯，观察现象。
| | || （3）反应一段时间后再次称量。比较反应前后的称量结果。 | | |
2.【实验5-2】
| 步骤和方法 | 现象 | 结论或解释 |
| --- | --- | --- |
| （1）取一根用砂纸打磨干净的长镁条和一个陶土网，将它们一起放在天平上称量，记录所称的质量。 | | |
| （2）在陶土网上方将镁条点燃（如图3
教科书中图5-4），观察现象。 | | || （3）将镁条燃烧后所得固体与陶土网一起放在天平上称量，比较反应前后的称量结果。 | | |
问题与交流
1. 实验5-1和实验5-2的称量结果与你实验前的预测是否一致？这样的结果是否与质量守恒定律矛盾？为什么？
2. 如果采用实验5-1中的化学反应来验证质量守恒定律，实验装置和操作还需要进行哪些改进？记录你的设计方案，并与同学交流。
3. 与同学交流实验5-2的结果，大家得到的称量结果变化情况是否一致？为什么？
答案
解：
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实验5-1 实验记录
| 步骤和方法 | 现象 | 结论或解释 |
| --- | --- | --- |
| （1）在烧杯中加入碳酸钠，再小心地放入盛有盐酸的小试管，将装置放在天平上，记录所称的质量。 | 天平处于平衡状态，准确记录装置总质量 | 此时反应尚未发生，称量得到的是碳酸钠、盐酸、烧杯、小试管等所有物品的总质量 |
| （2）取下烧杯并将其倾斜，使小试管中的盐酸流入烧杯，观察现象。 | 烧杯中产生大量气泡，白色碳酸钠固体逐渐溶解 | 盐酸与碳酸钠发生反应，生成二氧化碳气体，反应方程式为$\ce{Na_{2}CO_{3} + 2HCl = 2NaCl + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$ |
| （3）反应一段时间后再次称量。比较反应前后的称量结果。 | 天平指针向右偏，反应后称量得到的总质量小于反应前的总质量 | 该装置为敞口容器，反应生成的二氧化碳气体逸散到空气中，没有被计入称量的总质量中 |
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实验5-2 实验记录
| 步骤和方法 | 现象 | 结论或解释 |
| --- | --- | --- |
| （1）取一根用砂纸打磨干净的长镁条和一个陶土网，将它们一起放在天平上称量，记录所称的质量。 | 天平处于平衡状态，准确记录镁条和陶土网的总质量 | 砂纸打磨是为了除去镁条表面的氧化膜，此时反应尚未发生，称量得到的是镁条、陶土网的总质量 |
| （2）在陶土网上方将镁条点燃，观察现象。 | 镁条剧烈燃烧，发出耀眼白光，放出大量热，生成白色固体，同时有部分白色氧化镁小颗粒（白烟）向空气中扩散 | 镁与空气中的氧气在点燃条件下反应生成氧化镁，反应方程式为$\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{点燃} 2MgO}$ |
| （3）将镁条燃烧后所得固体与陶土网一起放在天平上称量，比较反应前后的称量结果。 | 最终称量的固体总质量与反应前镁条质量相比，可能偏大、偏小或几乎无变化 | 该反应有氧气参与，生成物氧化镁的总质量本应大于参加反应的镁的质量，但部分氧化镁以白烟形式逸散到空气中，最终剩余固体的称量结果受逸散量影响 |
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问题与交流
1. 答：实际称量结果通常和实验前的预测不一致，该结果与质量守恒定律不矛盾。两个反应都没有在密闭体系中进行，实验5-1中生成的二氧化碳逸出装置、实验5-2中部分氧化镁白烟散失到空气中，同时镁燃烧时有未被称量的氧气参与反应，实验没有将所有参与反应的物质、所有生成物的质量全部纳入称量范围，反应本身仍然符合质量守恒定律：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。
2. 答：将敞口烧杯替换为带橡胶塞的密闭锥形瓶，预先把碳酸钠放在锥形瓶底部，将盛有盐酸的小试管小心固定在锥形瓶内，保证试管内盐酸不接触碳酸钠，塞紧橡胶塞后将整套装置放在天平上称量，之后倾斜锥形瓶使盐酸流入瓶内与碳酸钠接触发生反应，反应结束冷却至室温后再次称量整套装置的总质量，全程保证生成的二氧化碳不会逸出体系。
3. 答：大家得到的称量结果变化情况通常不一致。不同同学做实验时，镁条燃烧的剧烈程度不同，逸散到空气中的氧化镁白烟的量不同：若散失的氧化镁质量大于参与反应的氧气质量，最终称量的固体总质量小于原镁条的质量；若散失的氧化镁质量小于参与反应的氧气质量，最终称量的固体总质量大于原镁条的质量，因此最终称量结果的变化情况不统一。
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实验5-1 实验记录
| 步骤和方法 | 现象 | 结论或解释 |
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| （1）在烧杯中加入碳酸钠，再小心地放入盛有盐酸的小试管，将装置放在天平上，记录所称的质量。 | 天平处于平衡状态，准确记录装置总质量 | 此时反应尚未发生，称量得到的是碳酸钠、盐酸、烧杯、小试管等所有物品的总质量 |
| （2）取下烧杯并将其倾斜，使小试管中的盐酸流入烧杯，观察现象。 | 烧杯中产生大量气泡，白色碳酸钠固体逐渐溶解 | 盐酸与碳酸钠发生反应，生成二氧化碳气体，反应方程式为$\ce{Na_{2}CO_{3} + 2HCl = 2NaCl + H_{2}O + CO_{2}\uparrow}$ |
| （3）反应一段时间后再次称量。比较反应前后的称量结果。 | 天平指针向右偏，反应后称量得到的总质量小于反应前的总质量 | 该装置为敞口容器，反应生成的二氧化碳气体逸散到空气中，没有被计入称量的总质量中 |
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实验5-2 实验记录
| 步骤和方法 | 现象 | 结论或解释 |
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| （1）取一根用砂纸打磨干净的长镁条和一个陶土网，将它们一起放在天平上称量，记录所称的质量。 | 天平处于平衡状态，准确记录镁条和陶土网的总质量 | 砂纸打磨是为了除去镁条表面的氧化膜，此时反应尚未发生，称量得到的是镁条、陶土网的总质量 |
| （2）在陶土网上方将镁条点燃，观察现象。 | 镁条剧烈燃烧，发出耀眼白光，放出大量热，生成白色固体，同时有部分白色氧化镁小颗粒（白烟）向空气中扩散 | 镁与空气中的氧气在点燃条件下反应生成氧化镁，反应方程式为$\ce{2Mg + O_{2}\xlongequal{点燃} 2MgO}$ |
| （3）将镁条燃烧后所得固体与陶土网一起放在天平上称量，比较反应前后的称量结果。 | 最终称量的固体总质量与反应前镁条质量相比，可能偏大、偏小或几乎无变化 | 该反应有氧气参与，生成物氧化镁的总质量本应大于参加反应的镁的质量，但部分氧化镁以白烟形式逸散到空气中，最终剩余固体的称量结果受逸散量影响 |
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问题与交流
1. 答：实际称量结果通常和实验前的预测不一致，该结果与质量守恒定律不矛盾。两个反应都没有在密闭体系中进行，实验5-1中生成的二氧化碳逸出装置、实验5-2中部分氧化镁白烟散失到空气中，同时镁燃烧时有未被称量的氧气参与反应，实验没有将所有参与反应的物质、所有生成物的质量全部纳入称量范围，反应本身仍然符合质量守恒定律：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。
2. 答：将敞口烧杯替换为带橡胶塞的密闭锥形瓶，预先把碳酸钠放在锥形瓶底部，将盛有盐酸的小试管小心固定在锥形瓶内，保证试管内盐酸不接触碳酸钠，塞紧橡胶塞后将整套装置放在天平上称量，之后倾斜锥形瓶使盐酸流入瓶内与碳酸钠接触发生反应，反应结束冷却至室温后再次称量整套装置的总质量，全程保证生成的二氧化碳不会逸出体系。
3. 答：大家得到的称量结果变化情况通常不一致。不同同学做实验时，镁条燃烧的剧烈程度不同，逸散到空气中的氧化镁白烟的量不同：若散失的氧化镁质量大于参与反应的氧气质量，最终称量的固体总质量小于原镁条的质量；若散失的氧化镁质量小于参与反应的氧气质量，最终称量的固体总质量大于原镁条的质量，因此最终称量结果的变化情况不统一。
