Bảo toàn khối lượng trong hệ hở, hệ kín và các định luật tỉ lệ – thí nghiệm ảo

Phục vụ bài Định luật bảo toàn khối lượng và phương trình hoá học (Khoa học tự nhiên 8, Chương trình GDPT 2018), mở rộng sang các định luật tỉ lệ ở Hoá học 10. Thí nghiệm ảo trên cân điện tử đọc tới 0,01 g: đốt magnesium trong chén nung để hở hoặc trong bình kín chứa oxygen, cho đá vôi (CaCO₃) vào hydrochloric acid trong chai mở nắp hoặc đậy nắp, trộn dung dịch BaCl₂ với Na₂SO₄ tạo kết tủa BaSO₄. Trong hệ hở khối lượng tăng khi oxygen từ không khí kết hợp với magnesium và giảm khi CO₂ thoát ra; trong hệ kín số chỉ của cân không đổi, đúng như định luật bảo toàn khối lượng của Lavoisier. Màn hình thứ hai đo tỉ lệ khối lượng trong MgO, Cu₂S, CuO, Cu₂O (định luật thành phần không đổi của Proust, định luật tỉ lệ bội của Dalton); màn hình thứ ba cho hydrogen phản ứng với oxygen, chlorine để thấy tỉ lệ thể tích 2 : 1 : 2 và 1 : 1 : 2 (định luật Gay-Lussac) được Avogadro giải thích. Chọn phản ứng, hệ hở hoặc hệ kín, khối lượng chất rắn rồi bấm Làm thí nghiệm: cân hiện số chỉ theo thời gian, cột Tổng khối lượng các chất cho thấy tổng không đổi, phần chất khí không nằm trên đĩa cân được gạch chéo. Mỗi lần làm được ghi vào bảng (trước, sau, Δm) và đồ thị số chỉ cân theo thời gian. Ở Tỉ lệ khối lượng, quy trình cân vật chứa rỗng, có mẫu, nung rồi cân lại cho ba hoặc bốn số chỉ; bảng tính m(kim loại), m(O hoặc S), tỉ lệ và khối lượng O/S trên 1 g kim loại, đồ thị cho các điểm của một hợp chất nằm trên một đường thẳng qua gốc. Ở Tỉ lệ thể tích khí, chọn thể tích hai khí, quan sát phân tử trong xi lanh (mỗi phân tử ứng với 10 cm³) và lượng khí còn dư. Ba nhiệm vụ tự kiểm: so sánh hệ hở và hệ kín, tìm tỉ số m(Mg) / m(O), trộn hydrogen và oxygen vừa đủ. Câu hỏi gợi ý: – Vì sao khi đốt magnesium trong chén nung để hở, số chỉ của cân lại tăng? – Nung 0,24 g và 0,48 g magnesium thì khối lượng oxygen kết hợp lần lượt là bao nhiêu, tỉ lệ m(Mg) : m(O) có thay đổi không? – Cần bao nhiêu cm³ oxygen để phản ứng vừa đủ với 60 cm³ hydrogen ở cùng nhiệt độ và áp suất?