关于“质量守恒定律”中镁条燃烧试验的探究与改进

关于“质量守恒定律”中镁条燃烧试验的探究与改进

齐云山初中王冰

对于人教版义务教育初中化学课本第五单元课题1《质量守恒定律》中镁条燃烧的实验，是广大教师热议的话题之一。对于它的讨论，主要是因为此实验按照质量守恒定律推导出的结论应该是燃烧后总物质质量变大。但由于燃烧过程中，生成的氧化镁部分以白烟的形式扩散到空气中，部分附着在坩埚钳上，使得实际实验的结论往往是生成的氧化镁的质量小于镁条的质量。这一现象容易引起学生思维的混乱，那么这个实验安排在这里恰当吗？如何利用这一素材让学生进行有效的探究？如何改进实验让结果和理论相一致呢？

首先探讨一下，这个实验安排在这里是否恰当。我个人的认为是恰当的。纵观教材本课题，共有四个实验。实验一，是探究红磷燃烧前后质量是否变化。这是在密闭体系下的探究质量守恒的实验。实验二，是探究铁钉与硫酸铜反应前后质量是否变化。试验中也是在密闭环境下进行的。这两个实验的结果都是反应前后质量不变。从而，课本顺理成章地得出质量守恒定律的概念。

至此，本课的主要内容已经完成，那么为什么在后面又安排了两个实验呢？我想，这是让学生深化对概念的理解，所起到的巩固和补充的作用。众所周知，质量守恒定律是初中化学极少的定律性概念，同时也是学生对物质的认识从定性到定量的纽带。对于此定律，决不能仅仅从文字上去记忆，更要有深刻的理解，这样才能在以后的学习中去自如地运用。所以。实验5-1安排了稀盐酸和碳酸钠的反应，并且是在开放体系下进行的。实验结论很明显，反应后质量减轻，而大部分学生也很容易发现减轻的原因，是因为没有把生成的二氧化碳质量计算在内。实验5-2安排了镁条燃烧的反应。这个反应理论上质量是增加的（一减一增，与实验5-1相得益彰，同时后两个实验都是开放体系，与前面探究的两个实验一起，考虑到了各种因素），但实验的结论却让学生大跌眼镜。当学生惊诧的时候，就是进行探究的最佳时机。接下来，一系列的探究性问题，将会点燃学生的探究热情，引

发思维风暴。

教材的本意在于引发学生的讨论，分析原因，让学生更加深刻的地理解“参加反应的各物质”、“反应后生成的各物质”、“总和”以及反应物生成物的状态发生的变化。正是这个实验难以做成功，所以才更好地说明，当有气体参加或有粉末状易扩散的物质生成时，反应要在密闭容器中进行。这是一个很好的对前面实验的补充。

其次，如何利用好这一素材，进行有效的探究呢？我们先来看一下2012版的教材与老版在这一部分的差异。老版教材在本实验后安排的讨论内容是：1.根据上面两个实验，讨论为什么会出现这样的实验结果。2.如果在燃着的镁条上方罩上罩，使生成物收集起来称量，会出现什么实验结果？

新版的讨论内容是：实验5-1和实验5-2中第二次称量的结果与你预计是否一致？为什么会出现这样的实验结果？

这两种讨论内容我认为后一种更具开放性和启发性。更有利于学生思维的拓展，提高分析和解决问题的能力。一开始，可以让学生参照课本的“想一想”，预测实验结果。稀盐酸和碳酸钠的反应结果很好预测，还能得出“有气体参加的反应一定要考虑气体的质量”这一结论。当然，在实验5-2中，学生会自然而然的应用这一结论，得出反应后质量增大的结论。但实验结果却是减少。这时，学生们可以分组进行讨论，分析变小的原因。学生发现反应后的物质以白烟的形式匿散到空气中，并且坩埚钳上还粘有生成物，导致质量变小。发现原因后如何来改进呢？学生又可以通过讨论，提出各种方案。有的说在密闭空间下反应，有的说在白烟上罩个烧杯收集白烟一同称量，有的说把粘在坩埚钳上的粉末刮下一起称量，有的说反应前把坩埚钳称量，反应后也称量就考虑了粘在坩埚钳上粉末的质量……总之，方法的千奇百怪，反映的是学生智慧的涌动，在这讨论中，学生对质量守恒定律又有了新的认识，也提高了学生解决问题的能力。

最后一个问题，如何改进实验，使结果与理论相一致。一种方法，

就是根据书上的实验要求去做，但需要增加镁条的质量，使反应后损耗的产物不能影响到质量的增加。在人教版教师用书配备的光盘视频中，采用的就是这种方法。但由于因为本实验会产生大量的白烟，放出耀眼的强光，对环境和学生观察实验现象有不小的影响，故这种方法不可取。比较好的，经过检验能成功的方法还是尽量收集产物，减少产物的损耗，同时利用比较精确的天平进行测量。我的方法是：反应前称量镁条、石棉网、烧杯质量。然后点燃镁条，不用坩埚钳夹起而是放在石棉网上燃烧，这样产物就不会附着在坩埚钳上。同时在镁条上方罩上烧杯，收集产生的白烟。待反应结束冷却后，将产物连同石棉网和烧杯一起称量，就能得到反应后质量增大的结论。