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【2024人教新版九上化学高效完全备课】（教学设计）
5.1　质量守恒定律
第五单元　化学反应的定量关系
单元整体设计　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
核心素养目标 化学观念 1.认识化学反应中各物质间存在的定量关系,化学反应遵守质量守恒定律。 2.理解质量守恒定律的微观本质。 3.能根据客观事实用文字或符号描述、表示化学变化,并正确书写常见的化学方程式。 4.能基于质量守恒和比例关系推断化学反应的相关信息。 5.初步学会从定性和定量的视角认识物质的组成与变化,并认识到质量守恒定律对资源利用和物质转化的重要意义。 6.能根据化学方程式进行简单计算,并解决生产生活中的简单问题。
科学思维 1.初步学会运用观察、实验等手段获取化学事实,初步运用分析、归纳等方法认识物质及其变化,形成一定的证据推理能力。 2.能从变化和联系的视角认识常见的化学现象,能以宏观、微观、符号相结合的方式认识和表征化学变化。 3.初步建立物质及其变化的相关模型,运用研究物质变化的思路与方法,形成物质制备与检验等实际问题的思路,初步体会化学反应与技术、工程的关系。 4.能从跨学科角度初步分析和解决一些涉及物质变化与转化等简单的开放性问题,体会系统思维的意义。
科学探究 与实践 1.通过对质量守恒定律的验证认识实验是科学探究的重要形式和学习化学的重要途径,能进行安全、规范的实验基本操作,独立或与同学合作完成简单的化学实验任务。 2.在化学反应前后物质质量变化的探究中,能主动提出有价值的探究问题,从问题和假设出发确定探究目标,设计和实施探究方案,获取证据并分析得出结论,能用科学的语言合理表达探究过程和结果,并与同学交流。 3.能基于物质及其反应的规律和跨学科知识,运用实验手段,完成一些跨学科实践活动。
科学态度 与责任 1.从化学反应的视角,体会化学是推动人类社会可持续发展的重要力量。 2.通过学习拉瓦锡等科学家发现质量守恒定律的史实及意义,体会定量实验研究和基于实验事实的科学推理对化学科学发展的重要性。
学习目标 1.通过实验探究认识化学反应前后物质之间的质量关系,理解质量守恒定律的内涵及微观本质,初步形成定量认识物质变化的质量视角和守恒意识。 2.通过对化学方程式意义的探究,知道化学方程式可以表征化学反应中物质之间的转化关系和比例关系,初步形成定量认识物质变化的比例视角。 3.能基于化学反应中物质之间的转化关系和定量关系,正确书写化学方程式,并进行有关化学方程式的简单计算。 4.通过梳理人类对质量守恒定律的认识过程及质量守恒定律的应用,体会定量实验研究和基于实验事实的科学推理对化学科学发展的重要性。
核心知识
跨学科实 践活动
单元前置作业　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　实验室可用过氧化氢溶液制取氧气,该反应可表示为2H2O22H2O+O2↑。
(1)二氧化锰在过氧化氢分解过程中,起什么作用 过氧化氢分解时,反应物是什么 生成物是什么
(2)以上化学方程式中,如何反映化学反应遵守质量守恒定律 通过以上化学方程式,你能获得哪些信息
(3)如果68份质量的过氧化氢完全分解,理论上可收集到多少氧气 你的依据是什么
【作业目标】 过氧化氢分解制氧气是学生熟悉的内容,可能在学习过程中已了解该反应的化学方程式,但学生没有理解其意义,通过(1)让学生思考化学方程式的意义,通过(2)引导学生理解质量守恒定律及化学方程式的意义,通过(3)引导学生从定量角度认识化学反应。
新课导入　　　　
　　[问题导入] 我们知道,化学反应的微观实质是分子分解成原子,原子重新组合成新的分子,在这一过程中原子的种类、数目和质量都没有发生变化,那么化学反应前后物质的总质量会改变吗
　　[史实导入] 18世纪,拉瓦锡借助天平,对大量化学反应进行了较为精密的定量研究。他将45.0份质量的氧化汞加热分解,恰好得到41.5份质量的汞和3.5份质量的氧气,反应前后各物质的质量总和没有改变。这难道是巧合吗 当年困惑拉瓦锡的问题,正是我们今天要学习的内容。这节课我们就来研究一下这个问题。
教学建言　　
　　[建言1] 探究质量守恒定律的实验
1.铁与硫酸铜反应前后质量的测定实验中引导学生积极思考:
【教师】 提问:
①用砂纸打磨干净的铁丝与硫酸铜溶液混合后,是否发生了化学反应 你判断的依据是什么
②根据实验现象,你能得出什么结论
③我们的结论不同于教材,你知道为什么吗 如何进一步推理得出教材的结论呢 (提示:分析第一次称量的质量m1包括哪些物质的质量,第二次称量的质量m2包括哪些物质的质量)
④是不是只有恰好完全反应时,化学反应才遵守质量守恒定律
2.镁在空气中燃烧前后物质总质量的测定
【教师】 请预测镁在空气中燃烧后固体物质的质量如何变化
预测1:受铁与硫酸铜、铜与氧气反应实验的影响,认为镁在空气中燃烧后固体物质的质量不变。
预测2:学生根据镁与空气中的氧气在点燃的条件下反应生成了氧化镁,得到氧化镁的质量大于镁的质量的结论,预测燃烧后固体物质的质量增加。
但让学生进行实验时(镁条质量不宜过少),出现了三种不同的结果:固体物质的质量增加了、固体物质的质量没有变化、固体物质的质量减少了。
针对实验结果:(1)引导学生利用质量守恒定律分析燃烧后固体物质质量的变化。
(2)分析实验中观察到的烟是如何形成的,让学生明白烟是氧化镁的固体颗粒分散在空气中形成的,因此有部分氧化镁的质量没有被称量。
(3)观察实验所用的坩埚钳,发现有部分氧化镁残留在坩埚钳上,没有被称量。
综合考虑以上情况,可对不同的结果进行说明,但镁燃烧仍然遵守质量守恒定律。
[建言2] 从微观角度说明反应前后质量守恒的原因
教材只是从微观角度阐述化学反应前后质量守恒的原因,为了拓宽学生视野,授课时可以增加从宏观角度理解质量守恒(即元素质量不变、元素种类不变、反应前后物质总质量不变),加深学生对“宏观”和“微观”的理解。如果授课时间允许的情况下,还可以从宏观和微观角度增加化学反应前后一定改变的量和可能改变的量都有哪些的思考。讲课时可设计如下问题,层层深入,最终达到突破难点的目的。
(1) 引导学生阅读教材,讨论化学反应前后质量守恒的原因。
(2) 教材从微观(原子)角度描述化学反应前后质量守恒的原因,那么从宏观(元素)角度如何理解质量守恒定律
(3) 想一想化学反应前后一定发生改变的量和可能发生改变的量都有哪些 (学生讨论、总结,教师指导和纠正)
情境素材建议　　
【新课标情境素材建议1】
下表是质量守恒定律发现史的几个重大事件。
时间 科学家 研究内容 教学意义
17世纪 波义耳 敞口容器中加热汞的实验 早期的质量守恒定律的研究
1756年 罗蒙诺索夫 密闭容器中锡燃烧实验 研究得出质量守恒定律,但当时没有引起科学家的重视
18世纪 拉瓦锡 密闭容器中汞与氧气反应实验 与波义耳所做实验对比,研究质量守恒定律,探究仪器的作用,并说明实验的三重意义:证明了质量守恒定律;提出了氧化学说,破除了燃素论;验证了空气是混合物
1908年 朗道尔特 做了精确度极高的实验 实验中证明质量守恒定律
20世纪初 爱因斯坦 质能方程 理论上证明质量守恒定律
　　考查点:
(1)波义耳在敞口容器中加热汞,发现固体的质量增加了,固体质量增加的原因是　加热时空气中的氧气参加了反应　。
(2)对比波义耳与罗蒙诺索夫及拉瓦锡的实验,你对验证质量守恒定律有何建议 　利用有气体参加或生成的反应验证质量守恒定律时,需在密闭容器中进行　。
【新课标情境素材建议2】
在玻璃棒两端各缠绕10 cm长的细铜丝,用丝线将玻璃棒挂在铁架台上,然后按图进行实验。
考查点:
(1)步骤②中左端铜丝出现的现象为　铜丝表面变成黑色　。
(2)试解释出现步骤③中现象的原因:　左端铜丝在受热时与空气中的氧气反应生成了氧化铜,其质量增加　。
【新课标情境素材建议3】
质量守恒定律的发现经过了漫长、曲折的历程与思考。
历程一:早在1673年,英国化学家波义耳将金属汞放在密闭容器里煅烧,打开容器盖冷却后称量,得出的结论是物质的总质量增加了,导致波义耳与质量守恒定律失之交臂。
历程二:1756年,俄国化学家罗蒙诺索夫将金属锡放在密闭容器里煅烧,发现总质量和煅烧前没有变化。
历程三:1774年,拉瓦锡将45.0份质量的氧化汞加热分解,恰好得到了41.5份质量的汞和3.5份质量的氧气,得到了与罗蒙诺索夫相同的结论,从而总结出了质量守恒定律。
考查点:
(1)你认为波义耳实验中反应后物质的总质量增加的原因是　反应消耗密闭容器内的氧气,进入生成物中,当打开容器盖后,空气进入,物质的总质量增加　。
(2)拉瓦锡还通过这个实验研究了　空气中氧气的体积分数　,成就了化学史上的另一经典实验。
(3)如图分别是水蒸发和水通电分解的微观示意图。
①从微观角度分析水蒸发和水通电分解的本质区别:　水蒸发过程中水分子本身没有发生改变,只是分子间隔变大,发生了物理变化;水通电分解过程中水分子变为氢分子和氧分子,发生了化学变化　。
②水通电分解遵守质量守恒定律,从微观角度分析,其原因是　水通电分解前后原子的种类、数目和质量均没有发生变化　。
视频资源　　
　　[视频1] 铁与硫酸铜反应前后质量的测定
[视频2] 盐酸与碳酸钠反应及质量测定
[视频3] 镁条燃烧
[视频4] 红磷燃烧前后质量的测定
板书设计　　
　　[板书1]
第五单元　化学反应的定量关系
课题1　质量守恒定律
提出问题:化学反应前后物质的总质量如何变化
猜想与假设:猜想1:反应后总质量不变;猜想2:反应后总质量减少;猜想3:反应后总质量增加。
设计与实验:(1)铜与氧气反应;(2)铁与硫酸铜反应。
分析与结论
:
　　拓展:(1)利用有气体参加或生成的反应验证质量守恒定律,需要在密闭容器中进行。
(2)质量守恒定律的本质:
宏观:化学反应中元素的种类、质量都不变。
微观:化学反应中原子的种类、数目和质量都不变。
[板书2]
化学反应前后物质的质量关系
宏观 守恒　质量守恒定律 参加化学反应的各物质的质量总和,等于反应后生成的各物质的质量总和 元素种类不变 元素质量不变 微观　　 原子种类不变 原子数目不变 原子质量不变
变化　物质种类改变 分子种类改变
课题1　质量守恒定律
教学设计　　
教学分析: 质量守恒定律属于新课标“物质的化学变化”主题中“化学反应的定量关系”部分。质量守恒定律是初中化学学习的唯一一个定律,构成了化学学科的基础,是初中化学教学的重点。该定律的学习需要学生在对大量实验观察、分析、总结的基础上自己建构概念,需要学生从微观的角度解释质量守恒定律的本质。质量守恒定律的发现在化学史上经历了艰辛和曲折的过程,这个过程展现了科学家们继承、发展、创新和坚持不懈等精神,是鲜活的学科育人资料。质量守恒定律是学生从定性学习化学到定量学习化学的转折点,是学生学习化学的分水岭,也是化学方程式书写和定量计算的依据。 质量守恒定律是自然界重要的客观规律,也是学生认识化学反应从定性迈向定量的起点。在这一节的学习之前,学生对微观粒子的模型与符号已有较系统的认识,对氧气的性质、氧气的制取中涉及的化学反应已有定性的认识。但学生对化学反应的认识仅停留在现象的观察、产物的识别和性质的认识上,对化学反应发生过程中定量的关系缺乏认识和思考。从能力上看,学生有动手实验的经历,但独立开展实验探究的能力仍较为薄弱。因此在教学中,要让学生亲历史实品评、方案设计、科学测量,把握定律的含义及形成历程,完善对“实验与定律”“宏观与微观”的认识,发展化学学科关键能力,提升化学核心素养。
教学目标: 1.利用定量实验探究化学反应中反应物与生成物的质量关系,认识化学反应中各物质间存在定量关系,培养证据推理能力;能正确描述质量守恒定律,体会从定量视角探究化学变化的重要性,能运用质量守恒定律解决生活中的一些相关问题。 2.通过对镁条燃烧前后物质总质量变化及盐酸与碳酸钠反应前后物质总质量变化的探究,培养学生反思评价能力,进一步理解质量守恒定律,认识所有的化学反应均遵守质量守恒定律。 3.通过对质量守恒定律宏观、微观本质的探究,形成宏观、微观相结合的化学思想,理解质量守恒定律的微观本质。
教学重点:质量守恒定律的含义及其应用。
教学难点: 1.对质量守恒定律本质的理解。 2.质量守恒定律的应用。
教学用具: 试剂:铁丝、硫酸铜溶液、铜粉、稀盐酸、碳酸钠、镁条。 仪器:托盘天平、烧杯、锥形瓶、橡胶塞、单孔橡胶塞、玻璃导管、试管、镊子、药匙、坩埚钳、陶土网、酒精灯。 实验用品:称量纸、砂纸、火柴、气球。
教学思路:
教学过程
教师活动 学生活动 设计意图
环节一　回顾历史　提出问题 历史上波义耳和拉瓦锡曾做过相似实验: 那么化学反应前后物质的总质量如何变化 思考问题。 利用化学史的相关知识提出问题,一是激发学生的学习兴趣,二是让学生感受到质量守恒定律的发现经历了曲折的过程,培养学生严谨求实的科学态度。
环节二　猜想与假设 要求学生对问题作出猜想。 思考,作出猜想: 猜想1:反应后物质的总质量不变; 猜想2:反应后物质的总质量减少; 猜想3:反应后物质的总质量增加。 培养学生科学探究能力。
环节三　设计与实验 问题1:测定化学反应前后的质量,需用到什么仪器 你能说说使用该仪器的注意事项吗 问题2:铜粉在加热的条件下可与空气中的氧气反应生成氧化铜,如果我们利用这个反应来探究化学反应前后物质总质量的变化,你认为应该如何操作 请你和小组同学讨论后,制定方案并进行实验。 【讲解】 该实验应该在密闭容器中进行,为防止实验过程中橡胶塞冲出,应用气球缓冲,可参考教材装置。 问题3:已知铁与硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜,如果我们选择铁丝与硫酸铜溶液反应来探究化学反应前后物质总质量的变化,你认为应该如何操作 请你和小组同学讨论后,制定方案并进行实验。 思考、讨论并回答问题: 1.称量质量的仪器是托盘天平。使用时需注意左物右码;为防止试剂腐蚀托盘,需在两托盘中各垫一张等质量的称量纸…… 2. 3. 在讨论的基础上,进行实验,并记录实验现象,得出结论1:化学反应前后物质的总质量不变。 培养学生探究能力和实验操作能力。
环节四　数据分析 1.我们先分析铜粉与氧气反应的实验数据:反应前总质量为m1,反应后总质量为m2。 m1=锥形瓶的质量+橡胶塞的质量+导管和气球的质量+铜粉的质量+瓶内空气的质量。 m2=锥形瓶的质量+橡胶塞的质量+导管和气球的质量+剩余铜粉的质量+瓶内剩余气体的质量+反应生成氧化铜的质量。 思考、推理:根据m1=m2, 可得出:锥形瓶的质量+橡胶塞的质量+导管和气球的质量+铜粉的质量+瓶内空气的质量=锥形瓶的质量+橡胶塞的质量+导管和气球的质量+剩余铜粉的质量+瓶内剩余气体的质量+反应生成氧化铜的质量。 推得:铜粉的质量+瓶内空气的质量=剩余铜粉的质量+瓶内剩余气体的质量+反应生成氧化铜的质量。 所以,(铜粉的质量-剩余铜粉的质量)+(瓶内空气的质量-瓶内剩余气体的质量)=反应生成氧化铜的质量,即参加反应的铜粉的质量+参加反应的氧气的质量=反应生成氧化铜的质量。 培养学生证据推理能力。
2.我们对铁丝与硫酸铜溶液反应的数据进行分析:反应前总质量为m1,反应后总质量为m2。 m1=锥形瓶的质量+橡胶塞的质量+硫酸铜的质量+水的质量+铁丝的质量。 m2=锥形瓶的质量+橡胶塞的质量+剩余硫酸铜的质量+水的质量+剩余铁丝的质量+反应生成的铜的质量+反应生成的硫酸亚铁的质量。 【归纳】 通过这两个实验,我们可得出:化学反应前后物质的总质量不变,即猜想1正确。 思考、推理:根据m1=m2, 可得出:锥形瓶的质量+橡胶塞的质量+硫酸铜的质量+水的质量+铁丝的质量=锥形瓶的质量+橡胶塞的质量+剩余硫酸铜的质量+水的质量+剩余铁丝的质量+反应生成的铜的质量+反应生成的硫酸亚铁的质量。 推得:(硫酸铜的质量-剩余硫酸铜的质量)+(铁丝的质量-剩余铁丝的质量)=反应生成的铜的质量+反应生成的硫酸亚铁的质量,即参加反应的硫酸铜的质量+参加反应的铁的质量=反应生成的铜的质量+反应生成的硫酸亚铁的质量。 在推理的基础上,得出结论2:参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。
环节五　反思质疑 所有的化学反应都遵守质量守恒定律吗 思考。 培养学生的创新能力,发展学生的高阶思维。
环节六　实验探究 1.已知盐酸与碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳,请同学们探究该反应前后物质总质量的变化。 2.镁条燃烧发出耀眼的白光,会损伤眼睛,注意保护眼睛。老师演示:称取一定质量的镁条,然后点燃,再收集坩埚钳上、陶土网上的白色物质,在称其质量前,让学生猜想镁条燃烧前后总质量的变化,再称其质量。 【讲解】 镁燃烧前后物质的总质量不变,即参加反应的镁的质量+参加反应的氧气的质量=反应生成的氧化镁的质量,因此反应后固体的质量增加,但实验中有白烟产生,有部分氧化镁逸散到空气中,同时坩埚钳上的白色固体也不一定能完全收集到,即实验中有部分氧化镁损失了,因此反应后称得固体的质量可能小于、等于或大于反应前镁条的质量。 1.进行实验: 随着反应的进行,天平指针向右偏转。 2.对镁条燃烧前后物质总质量的变化进行猜想。 培养学生的探究能力和分析能力,加深对质量守恒定律的理解。
环节七　分析与结论 引导学生进行分析。 【归纳】 大量的实验表明,化学反应都遵守质量守恒定律,对一些看似不符合质量守恒定律的反应,只能用质量守恒定律才能解释。 1.分析:反应中有二氧化碳气体生成,称量反应后物质的总质量时没有称量反应生成的二氧化碳的质量,因此反应后质量变小。 2.分析镁条燃烧前后物质总质量变化的原因。
环节八　拓展延伸 【提问】 为什么所有的化学反应都遵守质量守恒定律 请从宏观和微观两个视角进行探讨。 特别提醒: (1)一切化学反应都遵守质量守恒定律。 (2)没有参加化学反应的物质的质量不计入参加反应的物质的质量总和中。 (3)质量守恒定律是质量的守恒,不是体积的守恒。 思考: 宏观:化学反应中元素的种类和质量都不变。 微观:化学反应中原子的种类、数目和质量都不变。 培养学生宏微结合的思维方式。
环节九　小结提升 1.【提问】 如何评价波义耳和拉瓦锡的实验及结论 2.简介质量守恒定律的发现史。 3.小结本节课内容。 思考:两者的反应均有气体参加,但波义耳的实验是在敞口容器中进行的,拉瓦锡的实验是在密闭容器中进行的。 倾听。 从质量守恒定律发现史中体会和学习科学家严谨求实的科学态度和精神。
　　教学反思:
1.对铜与氧气反应、铁与硫酸铜反应的实验数据测定是否准确 数据分解是否到位
2.从“化学反应前后物质的总质量不变”至“参加化学反应的各物质的质量总和,等于反应后生成的各物质的质量总和”,学生是否能准确理解
3.学生对镁条燃烧前后固体质量的变化,能否用语言准确表述出来
4.从微观角度理解质量守恒定律时,是否能更好地利用模型的思想
配套学案　　
　　详见电子资源
配套教学设计PPT　　
　　详见电子资源
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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