吉林省長(zhǎng)春市清華實(shí)驗(yàn)學(xué)校 王 震

實(shí)驗(yàn)二 探究鎂條燃燒時(shí)產(chǎn)生的白煙對(duì)質(zhì)量測(cè)定的影響

小呂同學(xué)通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，鎂條燃燒時(shí)產(chǎn)生的白煙會(huì)逸散到空氣中，這些白煙是否會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響呢？

同學(xué)們調(diào)整實(shí)驗(yàn)方案：如圖3，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中為了防止白煙逸散，用一個(gè)塑料桶將鎂條罩住，并在實(shí)驗(yàn)前后將塑料桶一塊稱量。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表三。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：白煙為鎂條燃燒的產(chǎn)物，白煙的逸散會(huì)導(dǎo)致稱量的質(zhì)量偏小。

那鎂條在空氣中燃燒時(shí)，究竟發(fā)生了哪些反應(yīng)呢？

查閱資料：鎂條在空氣中燃燒時(shí)，會(huì)發(fā)生三個(gè)化學(xué)反應(yīng)：第一，鎂條會(huì)與空氣中的氧氣反應(yīng)生成氧化鎂；第二，鎂條會(huì)與空氣中的氮?dú)夥磻?yīng)生成氮化鎂；第三，鎂條會(huì)與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成氧化鎂和單質(zhì)碳。

因此，坩堝鉗上殘留的白色固體和逸散的白煙為氧化鎂和氮化鎂的混合物。此外，同學(xué)們也在塑料桶的內(nèi)壁上發(fā)現(xiàn)了黑色的碳粒。

如何才能使鎂條燃燒前后，所測(cè)得的物質(zhì)質(zhì)量不變呢？同學(xué)們想起了波義耳的實(shí)驗(yàn)是在敞口的容器中進(jìn)行的，而羅蒙諾索夫的實(shí)驗(yàn)是在密閉的容器中進(jìn)行的，因此他們決定在密閉的環(huán)境中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)三 在密閉環(huán)境中測(cè)定鎂條燃燒前后的質(zhì)量

實(shí)驗(yàn)方案：如圖4，將一根用砂紙打磨過(guò)的鎂條放在試管中，并用帶導(dǎo)管的膠塞塞住試管口，導(dǎo)管的另一端綁有氣球，以此來(lái)平衡氣壓，用電子秤稱量整個(gè)裝置的質(zhì)量；使用酒精噴燈加熱試管，引燃鎂條，待試管冷卻后，再次用電子秤稱量裝置質(zhì)量，比較鎂條燃燒前后質(zhì)量是否發(fā)生變化。記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表四。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：在密閉環(huán)境中點(diǎn)燃鎂條，反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和不變。

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，同學(xué)們獲得了以下知識(shí)：第一，在化學(xué)反應(yīng)前后，物質(zhì)的質(zhì)量真的“守恒”；第二，在進(jìn)行驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果有氣體參與，則實(shí)驗(yàn)要在密閉的環(huán)境中進(jìn)行；第三，物質(zhì)燃燒的時(shí)候，不一定只是與氧氣反應(yīng)。

表三

表四

圖3

圖4