资源简介

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 4.2质量守恒定律
教学目标
1. 通过对几个化学反应的实验质量测定和实质分析，理解和掌握质量守恒定律的含义，建立基于定量视角，从宏微结合的视角进一步认识化学变化及其本质。 2. 通过实验探究化学反应前后质量变化，通过对比分析，基于实验事实进行证据推理，得出质量守恒的结论，建构定量认识化学变化的思维模型。 3. 通过设计实验探究化学变化前后质量关系，发展应用科学方法和对比实验来定量研究问题和分析问题的能力，提升科学探究能力。 4. 通过分析玻意耳与拉瓦锡实验的相悖结果，提出自己猜想与假设，形成严谨求实的科学态度，发展坚持己见，勇于探究的科学精神和态度。
教学内容
教学重点： 能多角度认识化学变化，基于实验事实进行证据推理得出质量守恒的结论并建构定量认识化学变化的思维模型。 能运用质量守恒定律解释常见现象。 形成严谨求实的科学态度，发展坚持己见，勇于探究的科学精神和态度。 教学难点： 理解质量守恒定律的微观本质，从宏微结合的视角进一步认识化学变化及其本质。
教学过程
环节一：多维认识化学变化
教师活动 学生活动 设计意图
带领学生回顾生活中、实验室中丰富多彩的化学变化。 【提出问题】可以从哪些角度认识氧气的性质？ 【完善】其实我们还可以从定量的角度例如质量的角度认识化学变化。 【任务一】谈谈你对化学变化的理解。 【回答】从定义、反应现象、能量变化、反应类型、微观角度描述对化学变化的理解。 【归纳】认识化学变化的角度。 初步建构认识化学变化的多重视角。
环节二：定量探究化学变化
【展示图片和资料】 英国化学家玻意耳在敞口容器中加热金属，发现反应后固体质量增加。他认为化学反应前后物质的总质量不相等。 法国化学家拉瓦锡在密闭容器中研究氧化汞的分解与合成实验，他的结果是化学反应前后物质的总质量相等。 【提出问题】 物质发生化学变化的前后，参加反应的各物质的质量总和会等于生成的各物质的质量总和吗？ 【形成假设】指导学生形成假设 【设计并实施实验】 完成过氧化氢在二氧化锰催化下的分解反应前后质量的测定。 【实验4-1】如图4.2-1装置，锥形瓶中装入少量二氧化锰粉末，将一支量程为5mL的装有3mL过氧化氢溶液（3%）的注射器针头插入胶塞，另将一支注射器的针头（无针筒）插入胶塞，使瓶内与大气相通。实验时，推压注射器活塞至1mL处。 【实验4-2】如图4.2-2装置，锥形瓶中装入少量二氧化锰粉末，将一支量程为5mL的装有3mL过氧化氢溶液（3%）的注射器针头插入胶塞。推压注射器活塞至1mL刻度处。 完成氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应前后质量的测定。 【实验4-3】如图4.2-3装置，锥形瓶中装入5mL硫酸铜溶液，将一支量程为5mL的装有3mL氢氧化钠溶液的注射器针头插入胶塞，再插入一支无针筒的针头（同[实验4-1]）。推压注射器活塞至1mL刻度处。 【实验4-4】如图4.2-4装置，锥形瓶中装入5mL硫酸铜溶液。将一支量程为5mL的装有3mL氢氧化钠溶液的注射器针头插入胶塞。推压注射器活塞至1mL刻度处，观察实验现象，记录数据。 【实验结果分析】 【得出结论并讲解】质量守恒定律内容 在化学变化中参加反应的各物质质量总和，等于反应生成的各物质的质量总和，这就是质量守恒定律。 【讨论与交流】 请大家比较上述实验得到的数据，并研讨三个问题： 1.为什么【实验1】和【实验2】都属同一个反应，反应前后各物质的总质量，前者不相等而后者相等？ 2.我们应当以哪些实验为依据来探究化学反应前后物质质量总和的关系，能从中得到什么结论？ 3.如何从化学反应的微观角度进行解释？（以过氧化氢分解反应的微观示意图为例进行分析） 【深化本质】 物质发生化学反应时，只是反应物的原子重新组合，生成新物质，反应前后原子的种类和数目都没有改变。因此，化学反应前后各物质的质量总和必定相等。 【任务二】探究质量守恒定律 【阅读图片和资料】 思考玻意耳和拉瓦锡为什么会得出相悖的实验结果。 【形成假设】 生1：参加反应的各物质的质量总和会等于生成的各物质的质量总和，理由为：化学反应前后，元素种类不变 。 生2：参加反应的各物质的质量总和会大于生成的各物质的质量总和，理由为：根据生活经验，蜡烛燃烧后越来越短，所以反应后总质量小于反应前总质量。 【观察实验】记录现象和数据并完成表格、进行相关的分析推理。 【回答问题】 第一组对比实验，我们观察到液体表面产生大量气泡，在敞口容器中进行的实验，反应前后的测定的数据质量减少，而在密闭容器中进行的实验，反应前后的测定的数据质量不变。第二组对比实验，均有蓝色沉淀产生，且两次反应前后测定的数据质量均不变。 【归纳】参加反应的硫酸铜的质量和参加反应的氢氧化钠的质量总和等于生成的硫酸钠的质量和生成的氢氧化铜的质量总和。 【形成结论】化学反应前后参加反应的各物质的质量总和会等于生成的各物质的质量总和。 【思考回答、完成问题】 1.【实验1】在敞口容器中，生成的氧气逸散到空气中，没有测到氧气的质量，造成反应前后质量不相等；【实验2】在密闭容器中进行，反应前后各物质的总质量相等。 2.利用实验探究化学反应前后质量总和时，如果有气体参加或气体生成，应在密闭容器中进行实验。得到结论：化学反应前后物质质量总和相等。 3.在学习任务单上画出过氧化氢分解的微观图示（也可用橡皮泥等制作相关分子模型表示该反应的微观图示），理解构成过氧化氢的过氧化氢分子中氢氧原子重新组合成水分子和氧分子的过程。 引发学生思考，激发学生学习的积极性，经历提出问题、猜想与假设、设计实验验证猜想、实施实验得出结论的过程，帮助学生建构并完善对质量守恒定律的认知。 通过实验探究，在反思和交流的基础上，进行分析、比较、归纳进而获得质量守恒定律，体会归纳分析是一种常用的科学推理方法。 以不同化学反应的具体实验，引导学生从定量——质量的角度，进一步加深对化学反应的认识。 对概念层层剖析，得出质量守恒定律的内容。 培养学生的书面表达能力和口头表达能力。 引导学生从分子、原子视角思考质量守恒的本质原因，从宏微结合的视角再次认识化学变化。
环节三：利用守恒解释问题
【提问】 为了验证质量守恒定律，某同学在电子天平上放一块陶土网，并在陶土网上放一段经过砂纸打磨过的镁条，称量。然后点燃镁条，将生成的白色固体全部收集在陶土网上，冷却后再称量，发现质量比实验前的质量增大了。如何解释反应前后质量不相等的现象？如果是你，如何设计用镁条燃烧实验来验证质量守恒定律？ 【思考】 根据质量守恒定律的内容回答问题 镁条在空气中燃烧后，生成物氧化镁的质量比镁条的质量增加，这是因为氧气参加了反应，即增加了氧元素的质量。 设计用镁条燃烧实验来验证质量守恒定律，应在密闭容器中进行实验。 评价学生是否具备运用质量守恒定律分析实验结果、解释实验现象的能力。
环节四：拓展延伸应用守恒
【课堂总结】 今天我们沿着科学家的探索足迹，经历“发现问题——实验探究——修正认知”的过程，学习了质量守恒定律，我们一起小结质量守恒定律的内容和微观本质吧。 【课堂总结】 学完了本节课的内容后，我们重新审视两位先驱学者的学术争鸣。玻意耳在煅烧金属的实验中采用的开放实验装置存在关键性局限——反应过程中参与的氧气未能实现定量捕获与测定，所以得到了不严谨的结论。科学的每一次进步都离不开众多科学家孜孜不倦地探索，我们也要学习科学家们勇于探究的科学精神和态度。 【实践性作业】 请同学们利用生活中的物品组装反应装置，利用小苏打和白醋的反应证明质量守恒定律，并将你的实验过程录制成视频与同学分享。 【归纳总结】 质量守恒定律内容：参加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；本质原因：化学变化中原子（元素）种类不变、原子数目不变、原子质量不变。 【知识迁移】 回顾课前资料，利用本节课所学知识解释科学史实。明确自己设计实验验证质量守恒定律时需要注意的问题——有气体生成或有气体参与的化学反应应该在密闭容器中进行实验。 【知识应用】 课下完成教师布置的开放性作业 完善课堂思维体系，评价学生守恒思想的建立情况如何。

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