魏雅寧 李德前

摘要：對有關(guān)文獻(xiàn)中兩個質(zhì)量守恒定律改進(jìn)實驗提出商榷，并依據(jù)科學(xué)性的原則進(jìn)一步優(yōu)化;研究表明，改進(jìn)“紅磷燃燒前后質(zhì)量的測定”實驗時不能將紅磷更換為火柴頭，因為火柴頭上不含磷;改進(jìn)“鹽酸與碳酸鈉反應(yīng)前后質(zhì)量的測定”實驗時不能用氣球封閉容器口，因為氣球膨脹所受浮力對實驗的影響較大。

關(guān)鍵詞：質(zhì)量守恒定律;改進(jìn)實驗;商榷;優(yōu)化

文章編號：1008-0546（2020）09-0095-02

中圖分類號：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

我們發(fā)現(xiàn)，2020年第1期《化學(xué)教與學(xué)》中張激、陳婷鈺、曾婷等同志撰寫的《探究質(zhì)量守恒定律的實驗改進(jìn)與創(chuàng)新》一文（以下簡稱“張文”）涉及的幾個改進(jìn)方案，有的值得商榷。

一、“紅磷燃燒前后質(zhì)量的測定”實驗

現(xiàn)行人教版九年級化學(xué)教科書中編排的“紅磷燃燒前后質(zhì)量的測定”實驗，其裝置（見圖1）組裝麻煩，操作也較為繁瑣。

張文中給出的改進(jìn)方案是“將紅磷更換為火柴，裝入封閉的試管里加熱”，改進(jìn)裝置如圖2所示。

由于該實驗體系中存在多個化學(xué)反應(yīng)，而我們實驗中測定的是“反應(yīng)前后的總質(zhì)量”，顯然據(jù)此無法推出其中的某個化學(xué)反應(yīng)在反應(yīng)前后的質(zhì)量是否改變。

因此，一個質(zhì)量守恒定律實驗只能涉及一個獨立的化學(xué)反應(yīng)，同一反應(yīng)體系內(nèi)絕不能涉及兩個或多個化學(xué)反應(yīng)。

2.對改進(jìn)方案的再優(yōu)化

張文中的改進(jìn)實驗裝置（見圖2）還是很簡約的，我們借用該裝置、仍然使用紅磷，即可達(dá)到原理不變、裝置簡化、操作方便的效果。

另外，還可以改用鐵質(zhì)瓶蓋的玻璃包裝瓶進(jìn)行實驗（見圖3）。查閱有關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)可知，食品包裝玻璃瓶的耐壓值為-1atm～2atm，對其加熱是不會發(fā)生爆裂的，這樣實驗體系內(nèi)紅磷燃燒前后的質(zhì)量一定保持不變。

二、“鹽酸與碳酸鈉粉末反應(yīng)前后質(zhì)量的測定”實驗

現(xiàn)行人教版初中化學(xué)教科書中編排的“鹽酸與碳酸鈉粉末反應(yīng)前后質(zhì)量的測定”實驗是在燒杯中進(jìn)行的（見圖4），由于二氧化碳?xì)怏w逸出實驗體系，導(dǎo)致反應(yīng)后的質(zhì)量變小了。

在課堂教學(xué)中，教師都會引導(dǎo)學(xué)生對此敞口實驗體系進(jìn)行改進(jìn)，以使反應(yīng)前后的質(zhì)量保持不變。張文中提供了三套有關(guān)的改進(jìn)方案，其中的一套是“借助用氣球封閉的錐形瓶，進(jìn)行反應(yīng)前后質(zhì)量的測定實驗”（裝置見圖5）。

1.改進(jìn)實驗存在的問題

我們利用圖5所示的改進(jìn)裝置，分別使用托盤天平（精確度0.1g）、電子天平（精確度0.01g）測量反應(yīng)后的質(zhì)量，有關(guān)的實驗數(shù)據(jù)見表1：

上述實驗說明，隨著氣球的膨脹，空氣對氣球的浮力增大，導(dǎo)致天平失去平衡，反應(yīng)后的稱量值也明顯減小。

因此，有氣體放出的質(zhì)量守恒定律實驗不能用小氣球封閉容器口。

2.對改進(jìn)方案的再優(yōu)化

我們利用密閉的碳酸飲料塑料瓶（其耐壓值約為10kg/cm2～20kg/cm2）進(jìn)行“鹽酸與碳酸鹽反應(yīng)前后質(zhì)量的測定”實驗（傾斜瓶子即反應(yīng)，正立瓶子反應(yīng)停止，見圖6），只要控制反應(yīng)生成的二氧化碳體積不超過瓶子容積的4倍，碳酸飲料塑料瓶就不會爆裂。

總之，我們一線化學(xué)教師在進(jìn)行實驗創(chuàng)新時，必須確保改進(jìn)方案的科學(xué)性，這是實驗創(chuàng)新的紅線、底線，絕不能對改進(jìn)方案想當(dāng)然，也不能對實驗設(shè)計紙上談兵。作為高級思維指導(dǎo)下的實踐活動，實驗改進(jìn)必須理性構(gòu)思、不斷修正、反復(fù)試驗，這樣才能獲得簡約直觀、安全環(huán)保、富有思維的實驗創(chuàng)新方案。