资源简介

质量守恒定律实验探究
实验器材
仪器：锥形瓶、注射器、气球、试管、烧杯、电子天平（精度0.1g)、坩埚钳、饮料瓶、罐头瓶、胶头滴管
试剂：碳酸钠固体、稀盐酸、氢氧化钠溶液、红磷、铁丝、硫酸铜溶液、镁条
实验改进要点
表 1 实验类型及实验内容
序号 实验类型 实验形式 探究实验内容
1 课本实验 演示实验 碳酸钠与盐酸反应
2 改进实验 学生实验 碳酸钠与盐酸反应
3 改进实验 演示实验 红磷的燃烧
4 改进实验 学生实验 铁与硫酸铜反应
5 课本实验 演示实验 镁条的燃烧
如表1所示，本节课共设两个课本实验，三个改进实验。改进实验亮点如下：1、设计多个密闭体系，使实验能更准确的验证质量守恒定律。2、课本中红磷燃烧实验操作复杂，容易有五氧化二磷散失到空气中，使结果不准确，我使用生活中常见的罐头瓶做实验反应装置，操作简单，结果准确。3、将课本实验中的铁钉用铁丝替代，观察现象方便，能更好的为主题服务。
实验原理
在敞口容器中，碳酸钠与盐酸反应生成的二氧化碳逸出，使的测量质量偏小，在密闭容器进行实验，二氧化碳留在体系内，测量质量前后相等。红磷在密闭体系中燃烧，铁与硫酸铜反应质量守恒。镁条与氧气反应，反应前只测量了镁的质量，反应后测的氧化镁的质量，质量增加。
实验教学目标
（一）知识与技能
1.引导学生理解质量守恒定律的内涵以及质量守恒的原因；
2.学会运用质量守恒定律解释和解决一些生活中的化学现象和问题。
（二）过程与方法
1.通过探究性学习，让学生了解科学探究的基本思路，培养学生发现问题、探究问题的能力；
2.通过探究性学习，学习猜想与假设、观察与收集、分析与推理、交流与合作、总结与评估等科学方法。
（三）情感、态度、价值观
1.通过探究学习，培养学生热爱科学、善于合作、勇于探索、追求真理、实事求是的科学精神和态度；
2.培养学生善于反思、敢于质疑的学习习惯，对学生进行透过现象认识事物本质的辩证唯物主义教育。
六、实验教学内容
1.碳酸钠与盐酸的密闭体系探究性实验。通过探究性实验的设计、操作、对比评价，掌握有气体参与的反应，密闭体系对于验证质量守恒定律的重要性。
2.红磷与氧气、铁与硫酸铜的反应演示实验。比较反应前后变化的物质，得出质量守恒定律的内涵。
3.镁条燃烧实验。通过分析反应前后的质量变化，学会用质量守恒定律分析问题，掌握质量守恒定律的应用。
实验教学过程
上课之初，通过拼图游戏与同学们一起复习水分解的原理，引导学生给出质量守恒定律的本质原因是由于原子在化学变化中数目、种类、质量都不变。”
情境一：创设情境，提出问题
图 1 碳酸钠与盐酸在敞口容器中反应
如图1所示，演示课本上碳酸钠与稀盐酸的反应，引导学生观察记录实验现象，发现反应前后质量改变了，提出问题：“反应前后质量怎么减小了？难道是质量守恒定律不正确？”
给出碳酸钠与盐酸的反应方程式，同学们瞬间明白是由于二氧化碳气体逸出了。提出探究性实验课题：怎样改进实验能使实验更好的验证质量守恒定律呢？学生进入分组实验阶段。
图 2 碳酸钠与盐酸反应改进方案一
如图2所示，学生们的第一反应就是在锥形瓶上加一个塞子，使气体留在瓶内，但很快发现，瓶内气压增大，会将瓶塞顶出。
图 3 碳酸钠与盐酸反应改进方案二
于是，学生很自然的想到用气球来调节压强（如图3所示），可是有的组发现，当气球形变较大时，测出的数据会偏小，我适时引导学生从浮力的角度分析，学生便明白，气球受到浮力使重力减小，造成读数偏小。
图 4 碳酸钠与盐酸反应改进方案三
这时可以看到如图4所示，有的组采用了注射器来注入盐酸，当注射器排空之后可以缓冲气压。但是需注意，药品用量不能特别多。如图5所示，更有同学就地取材，用饮料瓶盛放盐酸，用茶包装碳酸钠，不仅操作简单，气密性也好，还不用担心浮力问题。这一设计受到其他同学的一致好评。还有同学设计了一套内装氢氧化钠的装置，以吸收二氧化碳，从而解决气压的问题。通过分组实验，学生明白了密闭体系对于验证质量守恒定律的重要性。
图 5 碳酸钠与盐酸反应改进方案四
情境二 展示教师改进实验，认识质量守恒定律本质
图 6 红磷与氧气在密闭条件下反应的改进实验
课本中延用红磷在空气中燃烧的实验来验证质量守恒定律，但这个实验在做的过程中很容易有五氧化二磷散失，造成读数偏小，如图6所示，我通过在罐头瓶中进行实验，避免了这一问题。
图 7 铁与硫酸铜反应改进实验图
另外，我将铁钉与硫酸铜的反应改成了铁丝与硫酸铜反应（如图7所示），能更方便的观察实验结果。借这两个反应引导学生对比反应前后变化的物质，并计算出参加反应的物质与生成物质量相等，揭示质量守恒定律的本质。
情境三 演示镁条燃烧实验，学会用质量守恒定律分析问题
镁条在空气中燃烧涉及反应较多，为了简化问题，这里只提供给学生金属镁与氧气反应的方程式。如图8所示实验中，反应后的总质量增加了，学生能很快给出解释，是由于反应前氧气的质量没有称到。再通过播放视频的方式展示质量不变的情况以及质量减小的情况让学生分析，从而使学生学会质量守恒定律的应用。
图 8 镁在空气中燃烧演示实验
至此，本节课的主要内容就接近尾声，学生通过分组实验体会到了密闭体系的重要性，通过教师演示实验，学会了质量守恒定律的内涵及应用。最后，我们一起分享了质量守恒定律的发现史，体会科研成果的来之不易，感受科学家的睿智与坚持。
实验效果评价
在本节课中，我选用的实验操作简单，现象明显，材料易得，能更准确的验证质量守恒定律。学生在动手实验阶段情绪高涨，对知识的欲望被激发出来，在表达与交流中，进行思想的碰撞，体会到探究的乐趣，感受到实验的魅力。此外，本节课除了质量守恒定律的知识线外，还有情境线与情感线两条线，让学生借探究遨游于知识的海洋，从实验中体会化学的乐趣！

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