资源简介

课题1 质量守恒定律 教学设计
课程基本信息
学科 化学 年级 九年级 学期 秋季
课题 质量守恒定律
教科书 书 名：义务教育教科书 化学九年级上册 出版社：人民教育出版社 出版日期：2024 年 8 月
教学目标
1. 通过定量实验探究，在证据推理中构建质量守恒定律理论模型。 2. 通过对氢气燃烧的微观模型分析，认识质量守恒定律的微观本质。 3. 通过学习质量守恒定律研究历程的科学史料，体会科学家潜心探索、严谨求实的科学精神。
教学重难点
教学重点：通过实验探究理解质量守恒定律的概念。 教学难点：从微观角度理解质量守恒定律的本质。
教学过程
【导入】 在千姿百态的物质世界里，化学变化如同星辰般璀璨。在前面的学习中，我们已经认识 了不少化学变化，它们往往伴随着发光、放热、产生气泡、产生沉淀等有趣的现象。除了可 以从直观的现象认识化学反应以外，我们还可以从哪些维度认识化学变化呢？ 比如，我们可 以从物质转化、能量变化、微观、符号语言等角度来认识化学反应，当然，我们还可以从质 量的角度定量认识化学反应。这就是我们今天的学习内容。 【设计意图】 从学生熟悉的化学反应现象入手，调动学生的积极性，引导学生从现象、物质转化、能 量变化等多个维度认识化学变化，并引出本节课学习的方向：从质量的角度定性认识化学变 化，体现了本节课在认识化学反应中的价值。 【问题思考】 在化学反应前后，物质的质量会如何变化呢？让我们沿着科学家的脚步，运用实验探究 的一般思路来寻找答案。 请同学们展示课前所查阅到的有关质量守恒定律的发展史，并按照时间顺序以角色扮演 的形式进行汇报。
【设计意图】 学生课前查阅资料了解质量守恒定律的发展史，初步学会运用调查的手段获取化学事实， 有助于本节课活动的开展，通过波义耳、施塔尔、罗蒙诺索夫、拉瓦锡等科学家们实验得出 的不同结果，调动学生探索质量守恒定律的好奇心。 【猜想】 化学发展史的不同的阶段中，科学家对于这个问题持不同的观点，同学们赞同哪位科学 家的观点呢？请小组代表结合实例展开辩论。 【设计意图】 学生结合已学知识或生活经验提出猜想并提出论据（砝码生锈、蜡烛燃烧、硫酸铜和氢 氧化钠反应），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。 【实验探究】实验一：铜与氧气反应前后质量的测定 现象锥形瓶内红色粉末变为黑色，气球先膨胀后变扁，天平示数保持不变。 表达式铜+氧气 加热 氧化铜
【思考】 气球膨胀的原因、气球变扁的原因、气球的作用。 【实验探究】实验二：铜与氧气反应前后质量的测定 现象铁丝表面有红色固体析出，溶液由蓝色变为浅绿色，天平示数保持不变。 表达式 (
铁
+
硫酸铜
Fe
+
CuSO
4
)铜+硫酸亚铁 Cu + FeSO4
【初步结论】 化学反应前后的物质总质量没有发生改变。 【进一步探究】 为了进一步认识反应的实质，我们以铁和硫酸铜反应为例，分析反应前后的物质总质量 分别来源于哪些物质。 反应前的质量反应后的质量锥形瓶、小试管、橡胶塞、铁、硫酸铜、水锥形瓶、小试管、橡胶塞、铜、硫酸亚铁、水
【追问】 在实验中，铁丝是否完全反应完呢？
取出铁丝冲洗，发现有未完全反应的铁，因此铁的质量应包括参加反应的和过量的。 把前后相同的无关量删去，得到参加反应的铁与硫酸铜的质量总和，等于生成的铜和硫 酸亚铁的质量总和。 同理，实验一中参加反应的铜和氧气的质量等于生成的氧化铜的质量。 【结论】 科学家们进行了大量的实验，总结出质量守恒定律的概念：参加化学反应的各物质质量 总和，等于反应后生成的各物质的质量总和。 注意事项： 质量守恒定律适用于一切化学反应，不包括物理变化； 参加化学反应的物质不包括实验装置、过量的反应物等无关量。 【设计意图】 从问题和假设出发确定探究目标，设计和实施实验方案，获取证据并分析得到结论，指 导学生经历科学探究的过程，发展探究能力和反思能力。 【拓展】 在质量守恒定律验证的过程中，天平的使用和发展推动了科学探究的进程。随着测量仪 器精度的提高，1908 年德国化学家朗道耳特及 1912 年英国化学家曼莱做了精确度极高的实 验，发现反应前后各物质的质量总和变化小于一千万分之一，质量守恒定律的正确性才逐渐 被科学家所承认。 【设计意图】 通过质量守恒定律研究历程的呈现，让学生体会到科学发展的曲折，鼓励学生学习科学 家们潜心探索、严谨求实的科学精神和敢于质疑的态度，培养责任担当。 【过渡】 一切化学反应都遵循质量守恒定律，那么在任一装置内进行的化学反应是否都可用于验 证质量守恒定律呢？我们来进行下一组实验。 【实验探究】实验三：碳酸钠与盐酸反应前后质量的测定
【思考】 现象粉末逐渐溶解，烧杯中产生大量气泡，天平示数变小。 表达式 (
碳酸钠
+
盐酸
Na
2
CO
3
+
HCl
)—> 氯化钠+水+二氧化碳 NaCl + H2O + CO2
为什么天平示数会变小呢？请结合实验现象和表达式，对比前面两个实验进行分析。 碳酸钠和盐酸反应产生了气体逸出，未进行称量，所以反应后的质量变小。 【思考】 铜与氧气的反应也涉及了气体，为什么可以得到相等的结果呢？ 因为实验一是在密闭的容器中进行的，因此反应前所有的物质都有进行称量。 【小结】 在验证质量守恒定律时，如果选择有气体参与或生成的化学变化，需要在密闭的装置中 进行，这也是部分科学家没有得到正确结论的关键原因。 请同学们对前面提到的蜡烛燃烧质量变小、铁生锈质量变大进行去伪存真的分析。 铁生锈是铁与氧气等物质发生的反应，参加反应的气体质量没有称量，是生锈后砝码质 量变大的根本原因；蜡烛燃烧产生了二氧化碳和水，扩散到空气中，没有对生成的气体进行 称量，因此燃烧后蜡烛质量变小。 【思考】 碳酸钠和盐酸反应的实验装置应该如何改进，才能用于验证质量守恒定律呢？我们一起 来看看大家的设计方案。 【设计意图】 通过学生对反应前后质量不相等的“异常 ”现象分析，促进学生对于验证质量守恒定律 实验设计的进一步思考，同时应用于解决科学家得不到正确结论的根本原因， 以及分析常见 的“质量不等 ”的化学现象。通过对碳酸钠和盐酸反应验证质量守恒定律的装置改进，发展 学生的科学思维和创新意识，并让学生在交流中增强反思评价能力。 【实验探究】实验四：镁条燃烧前后质量的测定 现象发出耀眼的白光，放出热量，生成白色固体（大量白烟），天平示数变小。 文字表达式 (
点燃
点燃
) (
氧化镁
MgO
)镁+氧气 Mg + O2
【思考】 为什么反应后固体质量减小呢？ 镁条燃烧虽然有氧气参加，但是反应后产生的氧化镁以白烟的形式大量扩散到空气中， 没有完全称量，所以可能导致反应后称量的固体质量减小。 【微观探究】
为什么所有的化学反应都遵循质量守恒定律呢？我们以氢气与氧气反应为例，透过现象 一起来看微观本质。 化学变化的实质是分子分为原子，原子重新结合成新的分子。在该反应中，一个氢分子 分解为两个氢原子，一个氧分子分解为两个氧原子，每两个氢原子和一个氧原子重新结合成 一个水分子。在这个过程中，氢原子和氧原子的种类和数目不变，原子的质量也没有改变。 从宏观上就表现为元素的种类和质量不变，也即是反应前后物质的总质量不会发生改变。这 就是质量守恒的原因。 【设计意图】 通过模型演示，从微观角度揭示质量守恒的根本原因，引导学生发展宏微结合表征化学 反应的科学思维。 【课堂总结】 这节课我们沿着实验探究的一般思路设计定量实验，归纳出质量守恒定律的概念，同时 认识了质量守恒定律的微观本质。纵观化学史，质量守恒定律的发现是经过科学家精心设计 的实验来验证并不断完善的，我们需要学习他们潜心探索、严谨求实的科学精神和敢于质疑 的态度。 【课堂巩固】 1.化学反应前后一定不变的是（ ）。 ①原子数目 ②分子数目 ③元素种类 ④物质种类 ⑤原子种类 ⑥物质的总质量 A.①②⑥ B.①④⑥ C.②③⑤ D.①③⑤⑥ 2.判断下列说法是否正确，并改正错误的说法。 （1）食盐溶于水后总质量不变，可用于验证质量守恒定律。 （2）高锰酸钾受热分解后，剩余固体的质量比高锰酸钾的质量小。 （3）蜡烛燃烧后减小的质量等于生成的水和二氧化碳的质量。 3 ．用“co ”和“oo ”分别代表 A2 和 B2 两种物质，二者反应的微观示意图如图。下列有 关说法不正确的是（ ）。 A ．该反应属于化合反应B ．参加反应的 A2 和 B2 的分子个数比为 3: 1C ．反应前后原子种类不变D ．反应后的生成了二种新的分子
【参考答案】 1.D 2.（1）错误，食盐溶于水属于物理变化，不能用于验证质量守恒定律； （2）正确，参加反应的高锰酸钾的质量等于反应生成的锰酸钾、二氧化锰和氧气的质量总 和，因此剩余固体的质量（锰酸钾和二氧化锰的质量总和） 比高锰酸钾的质量小； （3）错误，在该反应中，参与反应的石蜡和氧气的质量总和等于生成的水和二氧化碳的质 量总和。 3.D

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