Question

3．为了验证物质在发生化学变化时“参加反应的反应物总质量与生成物总质量相等”，某校甲、乙两个兴趣小组分别设计了如下的探究实验：
【进行实验】如图所示：

甲小组：把盛有适量CuSO₄溶液的烧杯和几根用砂纸打磨干净的铁钉放在天平上，用砝码平衡；然后将铁钉放入到烧杯中，烧杯中出现的现象是：铁表面有红色物质生成，溶液由蓝色变成浅绿色，一段时间后，再将盛有CuSO₄溶液和铁钉的烧杯放在托盘天平上称量，天平任然平衡，根据此实验得出的结论是：参加化学反应的各物质的质量总和等于反应生成的各物质的质量总和．
乙小组：把盛有适量稀盐酸的小试管放入盛有Na₂CO₃溶液的烧杯中；然后将烧杯放到天平上，用砝码平衡；接着取下烧杯并使试管内和烧杯内的两种溶液混合发生反应，待反应完全后再把烧杯连同试管放到天平上，观察到天平的指针指向分度盘的右边（选填“左边”、“右边”或“中间”），其原因是：反应中有二氧化碳气体生成，因此烧杯内总质量会减少，反应的化学方程式：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑．
【反思与评价】比较两个小组的实验设计，若乙小组使用的试剂不变但要得到和甲小组相同的结论，你认为应对实验方案进行怎样的改进？将乙小组中的烧杯改为密闭容器．

Answer 1

分析 【进行实验】铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，没有物质跑出，质量不变，能验证质量守恒．盐酸和碳酸钠反应生成了氯化钠、水、二氧化碳，有气体跑出质量减少，天平不平衡，所以不能用来验证质量守恒．
【反思与评价】若反应有气体参加或生成，应该在密闭的容器中完成实验．

解答 解：【进行实验】铁和硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜，所以反应的实验现象为：铁表面有红色物质生成，溶液由蓝色变成浅绿色；由于甲小组用铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，没有物质散失，质量不变天平指针指向刻度盘的中间；可得参加化学反应的各物质的质量总和等于反应生成的各物质的质量总和；
乙小组用的是盐酸和碳酸钠反应生成了氯化钠、水、二氧化碳，有气体跑出质量减少，指针指向刻度盘的右边；化学方程式为：Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑．
[解释与结论]甲小组天平平衡说明参加化学反应的各物质的质量总和等于反应生成的各物质的质量总和；乙小组质量不相等是因为反应中有二氧化碳气体生成，因此烧杯内总质量会减少；
【反思与评价】有气体产生的实验必须在密闭容器中进行．
故答案为：【进行实验】铁表面有红色物质生成，溶液由蓝色变成浅绿色；参加化学反应的各物质的质量总和等于反应生成的各物质的质量总和；右边；反应中有二氧化碳气体生成，因此烧杯内总质量会减少；Na₂CO₃+2HCl═2NaCl+H₂O+CO₂↑．
【反思与评价】将乙小组中的烧杯改为密闭容器．

点评 在设计验证质量守恒的实验时要考虑实验在密闭容器中进行，组装装置时注意实验的准确性和安全性．