课题1 质量守恒定律

第1课时 探究质量守恒定律

一、知识目标

1.通过实验探究化学反应前后物质之间的质量关系，认识质量守恒定律。

2.通过分析和解释常见化学反应中的质量变化关系，理解质量守恒定律的内涵。

3.了解科学探究的一般过程，初步形成基于证据推理的科学思维。

二、核心素养目标

1.化学观念：通过实验观察化学反应前后物质质量的变化，形成“化学反应遵循质量守恒”的定量视角，形成守恒观。

2.科学思维：通过实验探究和数据分析，形成基于证据推理的科学思维，建立质量守恒定律的模型。

3.科学探究与实践：了解科学探究的一般过程，通过设计实验、观察现象、分析数据等活动，培养科学探究能力和创新意识。

一、教学重点

1.了解质量守恒定律的内容，并建立守恒观念。

二、教学难点

1.理解质量守恒定律的内涵，并用质量守恒定律解释一些现象。

九年级的学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段。在知识储备方面，学生已经了解了一些常见的化学反应，知道化学反应的本质是有新物质生成，但对于化学反应前后物质质量的变化情况缺乏深入的思考和探究。在技能方面，学生已经掌握了一些基本的实验操作技能，但对于实验方案的设计和实验现象的分析能力还有待提高。 在学习习惯和学习方法上，九年级的学生有一定的自主学习能力，但在面对较为复杂的问题时，还需要教师的引导和启发。他们对化学实验充满兴趣，但在实验过程中可能会出现观察不仔细、记录不完整等问题。 基于以上学情，在教学过程中，教师应充分利用实验的趣味性和直观性，激发学生的学习兴趣，引导学生积极参与实验探究。同时，要注重培养学生的观察能力、分析能力和归纳总结能力，帮助学生逐步形成科学的思维方法和学习方法。在教学中，要关注学生的个体差异，对于学习有困难的学生，要给予更多的指导和帮助，确保每个学生都能在原有基础上得到发展。

教学环节一  新课导入

【图片展示】常见的化学变化：木柴燃烧、蜡烛燃烧、铁定生锈、葡萄酿酒。

【提问】同学们，我们之前已经学习过化学变化，大家还记得化学变化的特征是什么吗？哪位同学能积极地回答一下？（给予学生思考和回答的时间，引导学生说出化学变化的特征是有新物质生成）

【学生回答】有新物质生成。

【讲述化学史故事】非常棒！大家都掌握得很扎实。其实在化学发展的历史长河中，科学家们不仅关注化学变化中是否有新物质生成，还对反应物和生成物的质量关系产生了浓厚的兴趣。18世纪，法国化学家拉瓦锡进行了一个著名的实验，他借助天平进行精确的定量研究，将45份质量的HgO加热分解，恰好得到41.5份质量的Hg和3.5份质量的O₂，他惊讶地发现反应前后各物质的质量总和没有改变。那么，在其他的化学变化中，反应物和生成物的质量之间又存在着怎样的关系呢？是偶然的相等，还是有普遍的规律呢？今天，就让我们一起踏上探索之旅，揭开这个神秘的面纱。

设计意图

1.激发学生兴趣：以回顾旧知识作为导入的切入点，让学生能够快速进入学习状态，同时通过讲述拉瓦锡的实验故事，将学生带入到历史情境中，激发他们的好奇心和探索欲望，提高课堂参与度。

2.联系化学史：化学史是化学学科发展的重要见证，通过介绍拉瓦锡的实验，让学生了解到科学家们的探索精神和研究方法，培养学生对化学学科的敬畏之情和科学素养。

3.引发思考，导入新课：从拉瓦锡的实验结果引发学生对其他化学反应中反应物和生成物质量关系的思考，自然地过渡到本节课的主题——质量守恒定律，使学生明确学习目标，带着问题去探究新知识，增强学习的主动性和积极性。

教学环节二 实验探究质量守恒定律

活动一：预测反应前后物质的质量关系

【师生活动】

教师：提出问题“当物质发生化学反应生成新物质时，参加反应的物质的质量总和与生成物的质量总和有什么关系？”引导学生进行预测。

学生：思考并回答相等（或不相等）。

教师：在未进行实验探究前，从逻辑上推测存在这两种可能性，这也是我们后续实验要验证的内容。

活动二：铜与氧气反应前后质量的测定实验

【学生任务】阅读教材P111方案一，了解实验方案和原理。

【教师活动】

1. 讲解用天平称量化学试剂的注意事项，如干燥的固体试剂应放在纸上或容器（如小烧杯、表面皿）中称量，易潮解的试剂应放在容器中称量。

2. 播放实验视频（或演示实验），提醒学生注意观察：1.锥形瓶内铜加热的现象；2.气球的变化情况；3.化学反应前后质量的变化情况。

【学生任务】认真观看实验视频，记录实验现象。

【教师活动】

1.引导学生分析实验现象，展示实验记录表格。

2.进一步引导学生分析反应前后各物质的组成，得出最终结论。

【学生任务】分析反应前后的物质组成，探究化学反应前后物质质量的变化。

【结论】参加反应的物质的质量总和等于生成物的质量总和，即。

设计意图

通过实验视频让学生直观地观察实验现象，培养学生的观察能力和记录能力。通过对实验现象和数据的分析，让学生初步理解质量守恒定律。

活动三：铁与硫酸铜溶液反应前后质量的测定实验

【情景引入】我们再通过铁与硫酸铜溶液反应前后质量的测定实验，进一步探究反应物和生成物质量之间的关系。

【学生任务】阅读教材P111方案二，了解实验方案和原理。

【教师活动】播放实验视频（或演示实验），提醒学生注意观察：1.锥形瓶内反应物接触后的现象；2.化学反应前后质量的变化情况。

【学生任务】认真观看实验视频，记录实验现象。

【教师活动】

1.引导学生分析实验现象，展示实验记录表格。

2.进一步引导学生分析反应前后各物质的组成，得出最终结论。

【学生任务】分析反应前后的物质组成，探究化学反应前后物质质量的变化。

【结论】参加反应的物质的质量总和等于生成物的质量总和，即。

活动四：总结质量守恒定律

【教师活动】带领学生结合以上实验总结质量守恒定律：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。

设计意图

通过第二个实验进一步验证质量守恒定律，增强学生对质量守恒定律的认识和理解。通过总结，让学生明确质量守恒定律的内容。

活动五：典例精讲

【展示题目】某化学兴趣小组通过铜与氧气的反应来验证质量守恒定律，下列说法错误的是（   ）

A．红色铜粉逐渐变成黑色

B．气球先鼓起后变瘪

C．反应结束后，应冷却至室温再称量

D．反应前锥形瓶内铜粉与氧气的总质量一定等于反应生成的氧化铜的质量

【学生回答】D

【讲解】A选项，铜与氧气反应生成黑色的氧化铜，所以红色铜粉逐渐变成黑色，该说法正确；B选项，加热时气体膨胀气球鼓起，反应结束冷却后气体收缩气球变瘪，该说法正确；C选项，反应结束后冷却至室温再称量是为了保证测量结果的准确性，该说法正确；D选项，只有参加反应的铜粉和氧气的质量总和才等于反应生成的氧化铜的质量，如果铜粉或氧气有剩余，则总质量不等于氧化铜的质量，该说法错误。

设计意图

通过例题巩固学生对质量守恒定律的理解，培养学生运用知识解决问题的能力。

教学环节三 质量守恒定律的应用

活动一  盐酸与碳酸钠反应实验

【情景引入】我们已经知道了质量守恒定律，那它在实际的化学反应中是如何体现的呢？我们先来看盐酸与碳酸钠的反应。

【学生任务】阅读教材P113实验5-1，了解实验操作和装置。

【师生活动】

教师：展示盐酸与碳酸钠反应实验装置，并讲解反应原理：盐酸  +  碳酸钠  →  氯化钠  + 水  +  二氧化碳，提出问题“你预测这个反应前后的称量结果是否会有变化？”引导学生思考。

学生：思考并发表自己的预测。

教师：播放实验视频，提醒学生注意观察：1.烧杯内反应物接触后的现象；2.化学反应前后质量的变化情况。

学生：观看实验视频，记录实验现象和反应前总质量。

教师：引导学生分析实验结果，指出该反应是在开放体系中进行，有气体CO₂逸出，所以m₁>m₂，实际上m₁= m₂+生成CO₂的质量，该反应仍然遵循质量守恒定律。

设计意图

通过该实验让学生认识到在有气体参与或生成的反应中，需要考虑气体的影响，加深对质量守恒定律的理解。同时培养学生分析问题和解决问题的能力。

活动二  镁与氧气反应实验

【情景引入】我们再来看镁与氧气的反应，看看这个反应是否也遵循质量守恒定律。

【学生任务】阅读教材P113实验5-2，了解实验操作和装置。

【师生活动】

教师：展示镁燃烧实验图示，并讲解反应原理：镁  +  氧气 → 氧化镁，提出问题“你预测这个反应前后的称量结果是否会有变化？”引导学生思考。

学生：思考并发表自己的预测。

教师：播放实验视频，提醒学生注意观察：1.镁条燃烧的现象；2.化学反应前后质量的变化情况。

学生：观看实验视频，记录实验现象和反应前总质量。

教师：引导学生分析实验结果，指出该反应是在开放体系中进行，有氧气参与反应，且氧化镁为粉末状，会逸散，所以造成m₁＞m₂，实际上参加反应的Mg和O₂质量=生成的氧化镁的质量，该反应仍然遵循质量守恒定律。

教师：总结设计实验验证质量守恒定律时，应注意两点：

（1）实验中必须发生化学变化，而非物理变化。

（2）若反应中有气体参加或生成，必须在密闭容器中进行实验。

强调天平是否平衡与反应是否遵循质量守恒定律没有必然联系，无论天平是否平衡，一切化学反应都遵循质量守恒定律。

设计意图

通过镁与氧气反应的实验，进一步强化学生对有气体参与反应时质量守恒定律的理解。通过总结实验注意事项，让学生掌握设计验证质量守恒定律实验的要点。

活动三：典例精讲

【展示题目】下列实验可用于验证质量守恒定律的是（ ）

A.                                           B.

C.                                             D.

【学生回答】D

【讲解】AB选项，有气体参与反应，而装置未处于密闭状态，不能用于验证质量守恒定律；C项，水和乙醇相互溶解的过程中，没有新物质生成，未发生化学变化，不能用于验证质量守恒定律；D项，铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，没有气体参与反应，且装置密闭，可用于验证质量守恒定律。

1.为验证质量守恒定律，小组同学通过测定铜与氧气反应前后的质量，以下分析正确的是（  C    ）

A．铜粉必须过量

B．用酒精灯直接给锥形瓶加热

C．加热时红色固体逐渐变黑

D．加热时气球先变大后不变

2.下列事实能用质量守恒定律解释的是（    D  ）

A. 蓝矾固体研磨后质量不变

B. 酒精和水混合后总体积减小

C. 雪糕熔化后质量不变

D. 铁丝生锈后质量增大

3.某小组同学通过铜与氧气反应验证质量守恒定律（图a所示），加热密闭装置中的铜粉，锥形瓶中固体部分变为黑色，实验过程中瓶内物质或元素质量变化与图b相符的是（  A  ）

A．氧元素的质量

B．固态物质的质量

C．氧气质量

D．气体总质量

4.在密闭容器内，甲、乙、丙、丁四种物质在一定条件下充分反应，反应前后各物质的质量如下表所示。下列说法错误的是（  B   ）

A．X的值为39

B．丁为生成物

C．乙可能是该反应的催化剂

D．反应中生成的甲、丙的质量比为1：8

在本次教学中，通过实验探究让学生直观地感受质量守恒定律，取得了一定的教学效果。实验操作和现象观察能激发学生的学习兴趣，帮助他们理解抽象的定律。但也存在一些不足之处，比如部分学生在实验观察时不够细致，对实验现象的分析和推理能力有待提高。在今后的教学中，可以加强实验前的指导，让学生明确观察目标和重点。同时，增加更多的互动环节，引导学生积极思考和讨论，培养他们的科学思维和分析问题的能力。另外，对于质量守恒定律在实际应用中的讲解可以更加深入，让学生更好地掌握其应用方法。