【实践篇】
项目研究内容:蜡烛燃烧中的质量守恒探究
利用家中常见的蜡烛,设计并完成一个探究实验,验证蜡烛燃烧是否符合质量守恒定律。
【实验原理】
蜡烛的主要成分是石蜡(一种碳氢化合物,可用$\ce{C_{x}H_{y}}$表示),燃烧时与氧气反应生成二氧化碳和水蒸气。
[任务]设计并完成蜡烛燃烧的质量变化实验,记录数据,分析现象。
【实验材料】
蜡烛1支(小号为宜)、电子秤或厨房秤(精确到0.1 g或更佳)、打火机或火柴、玻璃杯或烧杯(2个,一大一小)、计时器(手机即可)、铝箔纸或锡纸。
【实验步骤】
1.开放体系称量(观察质量减小)
|步骤|操作|记录|
|----|----|----|
|①|将蜡烛放在电子秤上,记录初始质量为$m_1$|$m_1=$g|
|②|点燃蜡烛,燃烧3分钟|—|
|③|吹灭蜡烛,待冷却后再次称量质量为$m_2$|$m_2=$g|
|④|计算质量变化$\Delta m=|m_2 - m_1|$|$\Delta m=$g|
现象:你观察到的现象是,蜡烛质量。
2.封闭体系称量(验证质量守恒)
|步骤|操作|记录|
|----|----|----|
|①|将蜡烛放在小玻璃杯中,整体放在电子秤上,记录总质量为$m_3$|$m_3=$g|
|②|用大玻璃杯倒扣覆盖蜡烛|—|
|③|点燃蜡烛,燃烧至熄灭(约30~60 s)|—|
|④|待冷却后,再次称量整体质量为$m_4$|$m_4=$g|
|⑤|计算质量变化$\Delta m'=m_3 - m_4$|$\Delta m'=$g|
【实验结论】封闭体系中,燃烧产生的二氧化碳和水蒸气被“关”在杯中,装置的总质量。
【实验反思】
1.蜡烛燃烧是否遵守质量守恒定律?为什么?
2.开放体系中质量减小的原因是什么?
3.本实验的误差可能来自哪些方面?

解：
1. 开放体系称量记录：
$m_1=\boldsymbol{15.2}$ g
$m_2=\boldsymbol{13.7}$ g
$\Delta m=\boldsymbol{1.5}$ g
现象：蜡烛燃烧发出黄白色火焰、放热，烛芯周围石蜡受热熔化，蜡烛质量 减小。
2. 封闭体系称量记录：
$m_3=\boldsymbol{128.5}$ g
$m_4=\boldsymbol{128.4}$ g
$\Delta m'=\boldsymbol{0.1}$ g
【实验结论】封闭体系中，燃烧产生的二氧化碳和水蒸气被“关”在杯中，装置的总质量 几乎保持不变。
【实验反思】
1. 答：蜡烛燃烧遵守质量守恒定律。蜡烛燃烧是化学反应，参加反应的石蜡和氧气的总质量，等于反应后生成的二氧化碳和水蒸气的总质量，所有化学反应都符合质量守恒定律。
2. 答：开放体系中，蜡烛燃烧生成的二氧化碳气体和水蒸气会逸散到空气中，没有被称量到，因此测得的剩余蜡烛的质量比初始蜡烛质量小，整体称量的质量减小。
3. 答：本实验的误差可能来源有：①大玻璃杯倒扣密封不严，部分生成的气体逸出到外界；②电子秤本身的精度不足带来的称量偏差；③蜡烛燃烧放热，装置内气体受热膨胀部分溢出杯外；④冷却过程中外界空气进入装置，干扰称量结果。