第一节 化学反应中的质量守恒
一、知识目标
1.理解质量守恒定律的定义，明确其仅适用于化学变化，掌握“质量”的准确含义及“总和”的涵盖范围。2.能通过实验探究，验证化学反应前后参加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，并总结出相关规律。
3.从微观角度理解质量守恒定律的实质，掌握化学反应前后“五个不变”“两个一定改变”“两个可能改变”。
二、核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：从宏观上观察化学反应前后物质质量的变化，从微观上分析原子的种类、数目和质量的守恒，建立质量守恒的宏观认知与微观本质的联系。
2.证据推理与模型认知：通过自主设计实验验证质量守恒定律并操作实验，提升探究能力，激发创新思维，学会从实验现象中总结规律，依据实验现象和微观模型合理推理出质量守恒的本质。
3.科学探究与创新意识：了解质量守恒定律的发展历程，感受科学研究的艰辛与价值，树立“科学解释需实证”的研究态度，警惕伪科学宣传。
一、教学重点
1.实验室制取氧气的三种方法及相应的文字表达式。
2.实验室制取氧气的实验装置选择依据和操作要点。
3.催化剂的概念和作用。
二、教学难点
1.构建实验室制取气体的一般思路。
2.理解不同制取氧气方法的优缺点及适用场景。
本节教学内容源于鲁教版（2024年版）九年级化学上册第五单元第一节《化学反应中的质量守恒》。质量守恒定律是初中化学的一个重要化学规律，是分析物质在化学反应中的质量关系的理论依据，它的应用贯穿于整个中学化学。
在本单元之前，学生已经学习了一些化学知识，知道了物质经过化学反应可以生成新的物质，但对于化学反应中物质的质量关系还缺乏认识。 教材首先通过“化学世纪之争”引出问题，激发学生的探究欲望。然后安排了多个实验探究，让学生通过称量不同化学反应前后反应物和生成物的质量，来验证质量守恒定律。接着介绍了质量守恒定律的发现历程，让学生了解科学研究的艰辛与价值。
最后从微观角度解释了质量守恒定律的实质，帮助学生建立宏观与微观的联系。教材内容的编排由浅入深，符合学生的认知规律，有助于学生逐步理解和掌握质量守恒定律。
教学对象是九年级的学生，他们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，学生已经学习了一些基本的化学概念和化学反应，对化学反应有了一定的认识，但对于化学反应中物质的质量变化还没有深入的思考。
在实验技能方面，学生已经具备了一定的实验操作能力，但对于实验设计和实验分析的能力还有待提高。 在学习过程中，学生可能会对质量守恒定律的理解存在一定的困难，尤其是在解释一些有气体参与或生成的反应时，可能会出现疑惑。同时，学生在实验探究过程中可能会遇到一些问题，如实验操作不规范、实验数据不准确等。因此，在教学过程中，教师要注重引导学生通过实验探究来理解质量守恒定律，帮助学生建立宏观与微观的联系。
同时，要加强对学生实验技能的训练，培养学生的科学探究能力和创新思维。此外，教师还可以结合生活实际，让学生感受到质量守恒定律在生活中的应用，提高学生的学习兴趣和学习积极性。
教学环节一 新课导入
【创设情境】呈现历史争论：同学们，今天老师要带大家穿越回化学发展的历史长河，去见证一场激烈的“化学世纪之争”。（展示波义耳和拉瓦锡的对话视频及相关文字）1673 年，化学家波义耳在容器中加热金属，发现反应后金属的质量增加了，于是他认为化学反应前后物质的质量是增加的；而到了 1777 年，化学家拉瓦锡在容器中研究氧化汞的分解和合成时，却发现化学反应前后物质的质量保持不变。
【问题】现在请大家思考一下，你赞同谁的观点呢？化学反应中，物质反应前后总质量到底发不发生改变呢？（给学生一些时间思考和讨论，鼓励他们大胆表达自己的想法）
【学生思考】可能增大，可能减小，可能不变。
【引出课题】带着这些疑问和猜想，让我们一起走进今天的学习内容，去探究化学反应中的质量守恒定律，看看能否找到问题的答案。
设计意图
1.激发探究兴趣：借助化学史上波义耳与拉瓦锡关于化学反应前后质量变化的 “世纪之争”，营造浓厚的历史与学术争论氛围，打破常规知识灌输模式，迅速抓住学生注意力，引发其对 “化学反应前后质量是否变化” 的好奇心，让学生主动产生探索答案的欲望，为后续学习奠定积极的心理基础。
2.搭建生活桥梁：将抽象的化学质量问题与学生熟悉的生活场景关联。让学生感受到化学并非遥不可及，而是与日常生活紧密相关，降低理解难度，同时激发其从化学视角观察生活的意识。
3.自然引入新课：通过提出 “化学反应前后物质总质量是否变化” 及生活实例中质量变化的猜测，引导学生主动思考、交流讨论。在学生产生认知疑问时，顺势将话题聚焦本节课核心 —— 质量守恒定律，使新课导入自然流畅，让学生带着问题和探索欲进入新知识学习，提升课堂参与度。
教学环节二 实验探究质量守恒定律
活动一：推测过氧化氢分解过程中物质的质量关系
【情境引入】我们已经知道，化学反应的结果是反应物转化为生成物。那么，在化学反应过程中，反应物和生成物的质量是如何变化的呢？比如木炭燃烧成为灰烬，质量如何变化？小树苗长成大树，质量如何变化？我们先大胆地进行猜想。
【学生思考】学生积极思考，提出自己的猜想，如质量增大、减小或不变。
【问题】过氧化氢在催化剂作用下分解生成水和氧气。那么分解的过氧化氢的质量与生成的水和氧气的质量具有怎样的关系呢？
【学生思考】学生分组讨论，发表自己的看法，分析图示的正确性并说明理由。教师巡视各小组，参与讨论并给予指导。
【问题】小明猜想在过氧化氢分解反应中，分解的过氧化氢质量会大于生成的水和氧气质量之和，你认为他的猜想合理吗？为什么？小丽同学用如下 3 个图示表示过氧化氢分解生成水和氧气的反应，你认为哪个图示是正确的？为什么？此处假设给出三个图示，分别展示不同的分子变化情况）
【学生思考】选择能体现化学反应实质是分子分解成原子，原子重新组合成新分子，且原子种类和数目不变的图示。因为化学反应的实质是分子分解分成原子，原子重新组合成新分子，由分子构成的物质发生化学变化时，分子改变了，而原子没有改变。
设计意图
1.深化反应认知：以过氧化氢分解这一具体反应为载体，呈现两种不同观点，引导学生思考分子与原子在反应中的变化。帮助学生跳出宏观物质层面，初步接触化学反应的微观本质，为后续理解质量守恒定律微观实质做好铺垫。
2.锻炼推理能力：要求学生独立思考后小组交流，分析两种观点的依据，判断哪种观点正确。在这一过程中，学生需结合分子、原子的基本性质进行逻辑推理，逐步提升分析问题、逻辑判断的能力，培养科学思维的严谨性。
3.强化微观联系：教师引导学生强调原子在化学反应中的不变性，让学生初步建立 “反应前后原子不变” 的认知。帮助学生将宏观物质质量变化与微观粒子运动联系起来，为从微观角度解释质量守恒定律奠定基础，实现宏观与微观认知的初步衔接。
活动二：设计实验探究化学反应前后物质的质量有无变化
【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？
【学生思考】学生分组讨论，提出自己的猜想与假设，如参加反应的各物质的质量总和等于生成的各物质的质量总和。
【实验设计】教师引导学生思考实验设计思路，首先要确定一个容易发生的化学反应作为研究对象，其次要考虑怎样测量反应前后的物质质量，同时还要考虑怎样使反应发生、在哪里发生，需要哪些仪器、药品等。学生分组讨论并设计实验方案。
【学生思考】学生分组讨论，提出自己的猜想与假设，并记录下来。各小组代表展示自己的实验方案，其他小组进行评价和补充。
设计意图
1.掌握探究方法：引导学生回顾实验探究的一般步骤，明确实验设计需确定反应、测量质量、考虑反应条件及所需仪器药品等要素。让学生系统了解科学探究的流程与方法，提升实验设计的规范性和科学性，为后续自主设计实验提供理论指导。
2.培养创新思维：鼓励学生分组讨论，自主设计实验方案，并展示、评价方案。在方案设计与优化过程中，学生需突破常规思维，结合所学知识思考如何更好地验证质量变化，这一过程能有效激发创新思维，提升解决实际问题的能力。
3.提升协作能力：小组讨论设计实验方案时，成员需分工合作、共同探讨，针对实验方案的可行性、优缺点进行分析。在协作过程中，学生学会倾听他人意见、整合集体智慧，进一步增强团队协作意识和能力，同时提升沟通交流水平。
活动三：实验探究 1：氢氧化钠和硫酸铜反应
【分组实验】
【实验步骤】在烧杯中倒入一定量的氢氧化钠溶液，在小试管中加入一定量硫酸铜溶液，将小试管放入烧杯中，用天平称量整套装置的质量，记录实验数据。将小试管中的硫酸铜溶液倒入烧杯中，反应结束后，观察实验现象及天平是否平衡，并得出实验结论。
【实验现象】学生观察并记录实验现象：生成蓝色絮状沉淀。
【实验数据记录】读数后记录数据：反应前总质量为m1，反应后总质量为m2。
【实验结论】参加反应的物质的质量总和m1等于生成物的质量总和m2。
设计意图
1.掌握装置选择逻辑：引导学生分析反应物状态（液体 + 固体）、反应条件（常温）及氧气性质（密度比空气大、不易溶于水），推导对应的发生装置与收集装置。帮助学生建立 “根据反应特点选发生装置、根据气体性质选收集装置” 的科学逻辑，为后续其他气体装置选择提供通用思路。
2.培养装置分析与优化能力：组织学生讨论不同固液常温型发生装置（普通装置、长颈漏斗装置、分液漏斗装置）的优缺点，如是否便于添加药品、能否控制反应速率等。让学生学会从实用性、便捷性角度分析装置设计，提升对实验装置的理解与优化能力。
3.强化知识与实践的结合：通过将装置选择原理与过氧化氢制取氧气的具体实验结合，让学生在实际案例中应用理论知识。避免单纯记忆装置类型，而是理解装置选择的本质原因，提升知识应用的灵活性与准确性。
活动四：实验探究 2：盐酸与大理石反应
【实验步骤】教师展示实验仪器和药品，讲解实验步骤：称量反应前装置及其中碳酸钙和盐酸的总质量，记录数据。然后，使碳酸钙与盐酸在装置中充分反应，观察实验现象。反应结束后，观察天平是否平衡，并根据实验现象进行分析。
【分组实验】学生分组进行实验，观察到产生大量气泡，天平不平衡，指针偏右。记录反应前总质量m1和反应后总质量m2，发现m1>m2。
【问题】教师引导学生小组讨论天平不平衡的原因。
【学生思考】学生小组讨论后得出结论：敞口装置导致生成的二氧化碳逸出，所以反应前后质量减小了。
【问题】教师进一步引导学生思考如何改进实验装置。
【学生思考】学生提出将敞口装置改为密闭装置，但考虑到产生气体导致锥形瓶内压强增大，容器可能炸裂，所以提出可以使用锥形瓶做反应容器，固体药品放置于气球中，既实现了固液分离，又可以缓冲气压。
设计意图
1.突破认知难点：该实验出现天平不平衡（m >m ）的现象，与前一实验结论形成对比，引发学生疑问。通过分析可知是敞口装置导致二氧化碳逸出，帮助学生理解 “有气体生成的反应需考虑气体质量”，突破 “有气体参与或生成的反应中质量守恒验证” 这一教学难点。
2.培养分析解决问题能力：组织学生小组讨论天平不平衡的原因，引导其从反应产物状态、装置密封性等角度思考。在分析过程中，学生需结合实验现象与所学知识，找出问题根源，进而提出改进装置的建议，提升分析问题、解决问题的能力。
3.强化实验设计思维：在探讨改进实验装置时，学生需考虑如何既实现固液分离，又能缓冲气压、防止气体逸出。这一过程能进一步强化学生的实验设计思维，让其明白实验装置的设计需兼顾科学性、安全性和可操作性，提升实验创新能力。
活动五：实验探究 3：白磷在空气中燃烧
【实验步骤】教师展示实验仪器和药品，讲解实验步骤：用镊子取黄豆大小白磷放入锥形瓶，单孔塞套紧连有气球的玻璃导管（气球排空），塞紧瓶塞，将装置放天平左盘，调平记录数据。用酒精灯灼烧导管后迅速插入锥形瓶，观察实验现象。反应结束后，观察天平是否平衡，并得出实验结论。
【分组实验】学生分组进行实验，观察到白磷燃烧，产生大量白烟，小气球鼓起，冷却后，小气球变得更瘪。记录反应前总质量和反应后总质量，发现。
【问题】教师引导学生分析实验现象和结论。
【学生思考】小组代表汇报：实验现象：白磷燃烧，产生大量白烟，小气球鼓起，冷却后，小气球变得更瘪。
实验数据记录：反应前总质量为，反应后总质量为。m1=m2。
【实验结论】参加反应的物质的质量总和等于生成物的质量总和。
设计意图
1.完善质量守恒认知：通过白磷燃烧实验，观察到反应前后装置总质量相等（m =m ），且伴随白磷燃烧、气球变化等现象。进一步验证质量守恒定律的普遍性，同时让学生了解有气体参与反应时的实验现象特点，完善对质量守恒定律的认知体系。
2.掌握特殊实验要点：该实验涉及气体参与反应，实验装置中导管和气球的设计有特殊要求。通过实验操作与分析，学生能掌握 “有气体参与反应时需在特定密闭装置中进行” 的实验要点，了解导管引燃白磷、气球缓冲气压的作用，提升实验操作的针对性。
3.培养细节关注意识：实验中导管长度、气球状态等细节会影响实验结果，如导管过短可能无法点燃白磷。引导学生关注这些实验细节，让其明白细节把控对实验成功的重要性，培养严谨、细致的科学实验态度，避免因细节疏忽导致实验误差。
活动六：总结实验结论与质量守恒定律
【问题】探究质量守恒定律的实验中，有气体参与或生成的反应需要注意些什么？
【学生思考】有气体参与或生成的反应，需要在密闭装置中进行。
【问题】实验三中的导管有什么作用？需要满足什么要求？
【学生思考】实验三中的导管起到导气和引燃白磷的作用，所以长度需能碰触到锥形瓶底端。
【问题】从以上三个实验你能得到什么结论？
【学生思考】学生分组讨论并回答问题，得出结论 化学反应前后参加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。
【讲解】教师对学生的回答进行总结和评价，强调有气体参与或生成的反应，需要在密闭装置中进行；实验三中的导管起到导气和引燃白磷的作用，所以长度需能碰触到锥形瓶底端；通过实验我们可以发现，化学反应前后参加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。
【讲解】教师讲解质量守恒定律的定义：化学反应后生成的各物质的质量总和，等于参加化学反应的各物质的质量总和。质量守恒定律是自然科学的基本定律之一，它告诉我们化学变化只能改变物质的种类而不能改变物质的总质量。同时，介绍质量守恒定律的发展历程，1908 年德国化学家朗道尔特、1912 年英国化学家曼莱分别做了精确度极高的实验，反应前后的质量变化小于一千万分之一，这个误差是在实验误差允许范围之内的，从而使质量守恒定律确立在严谨的科学实验的基础上。
【科普阅读】教师展示质量守恒定律的发现过程的科普阅读材料，让学生阅读并思考质量守恒定律的发现过程给了我们哪些启示。
【学生思考】学生阅读材料并思考问题，发表自己的看法。
【问题】10 克水加热后沸腾，变成 10 克水蒸气，此变化符合质量守恒定律。这句话对么？
【学生思考】学生思考并回答问题，分析原因。
【讲解】教师对学生的回答进行总结和评价，强调质量守恒定律中的“质量”必须是真正参加化学反应的物质质量，不参加反应的物质质量及不是生成物的物质质量不能计入“总和”中；总和应当包括各种物质，要考虑空气中的物质是否参加反应或生成物中（如气体）有无遗漏；质量守恒定律仅适用于化学变化。
设计意图
1.梳理实验规律：围绕 “有气体参与或生成的反应注意事项”“实验三导管作用及要求”“实验结论” 等问题展开讨论，引导学生对三个实验进行系统梳理。帮助学生从零散的实验现象和数据中，总结出共性规律，形成对质量守恒定律的系统性认知。
2.深化知识理解：在讨论过程中，学生需结合三个实验的不同情况，深入分析质量守恒定律的适用条件、实验设计关键等。通过相互交流、补充，学生能纠正认知偏差，解决之前存在的疑问，进一步深化对质量守恒定律的理解，提升知识掌握的深度。
3.激发学习动力：了解质量守恒定律的发现对化学学科发展的重要意义，让学生认识到所学知识的价值。同时，科学家们的研究故事能激发学生对化学学科的热爱，增强其学习化学的内在动力，促使其以更积极的态度投入后续学习。
【对应训练1】下列不能用质量守恒定律解释的是
A．石蜡熔化前后，其质量不变
B．12g镁在8g氧气中完全燃烧后生成20g氧化镁
C．木柴在空气中燃烧后化为灰烬，灰烬的质量比原木柴的质量小
D．在空气中加热铜粉，生成物的质量比原铜粉的质量大
【答案】A
【详解】A. 石蜡熔化是物理变化，质量守恒定律是化学变化普遍遵守的规律，此选项符合题意；
B. 根据质量守恒定律，12g镁在8g氧气中完全燃烧后生成20g氧化镁，此选项不符合题意；
C. 木柴在空气中燃烧生成的二氧化碳气体扩散到空气中，木柴燃烧后化为灰烬，根据质量守恒定律，灰烬的质量比原木柴的质量小，此选项不符合题意；
D. 在空气中加热铜粉，铜粉与氧气反应生成氧化铜，根据质量守恒定律，生成物的质量比原铜粉的质量大，此选项不符合题意。
故选A。
【对应训练2】在化学实验课上，同学们通过改进实验装置，完成了对稀盐酸和碳酸钠粉末反应前后质量的测定，下列说法正确的是
A．化学反应中产生白色沉淀
B．化学反应前后物质的总质量不变
C．化学反应过程中气球的形状一直保持不变
D．化学反应中生成了新的物质，整个装置的质量会增加
【答案】B
【详解】A、碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，该反应没有白色沉淀生成，说法错误；
B、该装置为密闭装置，故根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，说法正确；
C、该反应生成二氧化碳，使瓶内气压升高，气球膨胀，说法错误；
D、根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，故整个装置的质量不会改变，说法错误。
故选B。
教学环节三 质量守恒定律的微观实质
活动七： 思考与讨论
【问题】为什么化学反应前后的物质的质量总和相等？其本质原因是什么？你能从微观角度思考一下么？以电解水实验为例，发生化学反应的过程中，原子和分子发生了怎样的变化？
【学生思考】学生思考并回答问题，尝试从微观角度分析原因。化学反应前后，分子种类发生改变；化学反应前后，原子种类、数目不发生改变；化学反应的实质是分子分解分成原子，原子重新组合成新分子。
【问题】1.化学反应前后，分子种类变了吗？2.化学反应前后，原子种类、数目变了吗？化学反应过程的实质是什么？
【学生思考】学生结合电解水的微观示意图，分析讨论上述问题，并回答。
【讲解】教师对学生的回答进行总结和评价，强调化学反应前后，分子种类发生改变，原子种类、数目不发生改变，化学反应的实质是分子分解分成原子，原子重新组合成新分子。
设计意图
1.搭建宏观微观桥梁：以电解水实验为例，展示微观示意图，引导学生从微观角度分析原子和分子的变化。帮助学生突破宏观认知局限，将化学反应前后质量守恒的宏观现象与微观粒子运动联系起来，建立宏观与微观的认知桥梁，深化对定律本质的理解。
2.培养微观思维能力：要求学生观察示意图，独立思考后交流分子、原子的变化情况。学生需从 “分子分解为原子、原子重新组合成新分子” 的角度分析反应过程，逐步养成从微观粒子层面思考化学变化的思维习惯，提升微观思维能力。
3.深化反应本质认知：通过分析得出 “反应前后分子种类改变、原子种类和数目不变” 的结论，让学生明确化学反应的实质是原子的重新组合。这一认知不仅能解释质量守恒的原因，还能帮助学生从本质上理解化学反应，为后续学习化学方程式等知识奠定基础。
活动八：微观实质总结
【讲解】教师结合电解水的微观示意图，总结质量守恒定律的微观实质：化学反应前后，原子种类不变、原子质量不变、原子数目不变，元素种类不变，反应物和生成物的总质量不变。 教师结合微观示意图进行讲解，总结质量守恒定律的微观实质。
【学生思考】学生认真听讲，做好笔记。回顾之前的实验和分析，加深对微观实质的理解。
【拓展阅读】教师提出问题，展示相关的文字资料。汉·刘向《列仙传》中记载：“许逊，南昌人。晋初为旌（jīng）阳令，点石化金，以足逋赋。”
【问题】你觉得点石成金是真的么？如何论证你的观点？
【学生思考】学生思考并回答问题，运用质量守恒定律进行分析和论证。 各小组代表汇报讨论结果，其他小组进行评价和补充。
【讲解】教师对学生的回答进行总结和评价，强调质量守恒定律明确：化学反应前后，物质的总质量不变，且元素种类不增不减。石头的主要成分是碳酸钙、二氧化硅等，含有的元素多为钙、硅、氧、碳；而金是由金元素构成的单质。若要“点石化金”，需在石头中凭空创造出金元素，这既违背了“元素种类不变”的核心原则——化学反应无法生成新元素，也打破了“总质量守恒”的规律——金元素无中生有，会导致物质总质量凭空增加。因此，从科学角度来看，“点石化金”仅为传说，无法在现实中发生。 学生思考并回答问题，运用质量守恒定律进行分析和论证。
【归纳总结】教师总结质量守恒定律的核心要点，包括五个不变（宏观：元素种类不变，物质质量总和不变；微观：原子种类不变，原子数目不变，原子质量不变）、两个一定改变（宏观：物质种类；微观：构成物质的粒子）、两个可能改变（宏观：元素的化合价可能改变；微观：分子的总数可能改变）。
设计意图
1.系统梳理知识：在前期分析的基础上，引导学生从宏观（元素种类、物质总质量）和微观（原子种类、数目、质量）两个层面总结质量守恒定律的微观实质。帮助学生将零散的认知点整合，形成系统、有条理的知识框架，便于理解和记忆。
2.培养科学思维：学生需从 “石头与金的元素组成不同”“化学反应不能生成新元素” 等角度论证 “点石成金” 不科学。在论证过程中，学生需运用逻辑推理、证据分析等科学思维方法，培养理性思考、严谨论证的科学思维能力，避免被伪科学误导。
3.梳理知识脉络：以清晰的结构回顾实验探究质量守恒定律的完整过程（提出问题、实验验证、得出结论、明确定律及注意事项）和微观实质（微观分析、“五个不变”“两个一定改变”“两个可能改变”）。帮助学生理清本节课知识脉络，形成系统的知识框架，避免知识碎片化。
【对应训练1】下图是某物质在一定条件下变化的微观示意图。下列说法不正确的是
A．变化Ⅰ为物理变化，变化Ⅱ为化学变化
B．变化Ⅰ和变化Ⅱ的本质区别是分子是否发生了改变
C．变化Ⅰ说明分子间有间隔且间隔可能受温度影响
D．变化Ⅰ和Ⅱ都遵循了质量守恒定律
【答案】D
【详解】A、变化Ⅰ没有新物质生成为物理变化，变化Ⅱ生成了新物质为化学变化，此选项正确；
B、由微粒的变化可知，变化Ⅰ是物理变化，变化Ⅱ是化学变化，本质区别是分子是否发生了改变，此选项正确；
C、变化Ⅰ分子间隔变小，说明分子间有间隔且间隔变化可能受温度影响，此选项正确；
D、质量守恒定律适用于化学反应，变化Ⅰ是物理变化，此选项错误。
故选D。
【对应训练2】工业生产硫酸的过程中，二氧化硫催化氧化的微观反应示意图如图。下列说法正确的是
A．该反应前后原子不发生改变 B．反应前后硫、氧元素化合价均不变
C．该反应中有三种氧化物 D．参加反应的两种分子个数比是1：1
【答案】A
【详解】
A、原子是化学反应的基本微粒，反应前后不会变化，由图也可知，原子种类未发生变化，故A选项正确；
B、在化合物中，各元素的正、负化合价的代数和为0，氧元素一般显－2价，所以反应物中硫元素显＋4价，生成物中硫元素显＋6价，因此反应前后硫元素的化合价从＋4价变成＋6价，故B选项错误；
C、氧化物是指由两种元素组成，且其中一种是氧元素的化合物，该反应中反应物为、，生成物为、其中、为氧化物，是单质，共2种氧化物，故C选项错误；
D、由分析可知，参加反应的反应物的分子个数比是2:1，故D选项错误；
故选A。
第五单元 定量研究化学反应
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第一节 化学反应中的质量守恒21世纪教育网(www.21cnjy.com)
一、实验探究质量守恒定律
1.提出问题
o化学反应中反应物和生成物质量如何变化
2.实验设计
o确定反应
o测量质量
o考虑反应条件、仪器药品
3.实验验证
o氢氧化钠和硫酸铜反应
现象：生成蓝色絮状沉淀
结论：m = m ，质量守恒
o盐酸与大理石反应
现象：产生大量气泡，天平不平衡
分析：二氧化碳逸出
改进：密闭装置
o白磷在空气中燃烧
现象：白磷燃烧，产生白烟，气球变化
结论：m = m ，质量守恒
4.质量守恒定律
o定义：反应后生成各物质质量总和等于参加反应各物质质量总和
o发现历程：波义耳、罗蒙诺索夫、拉瓦锡等
o注意事项
真正参加反应物质质量
包括各种物质
仅适用于化学变化
二、质量守恒定律的微观实质
1.微观分析
o分子种类改变
o原子种类、数目不变
2.实质总结
o五个不变
宏观：元素种类、物质质量总和
微观：原子种类、数目、质量
o两个一定改变
宏观：物质种类
微观：构成物质的粒子
o两个可能改变
宏观：化合价
微观：分子总数控制反应速率
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1．用电子秤进行如图所示的两个称量实验：经过一段时间后，两个电子秤示数都变小。下列有关说法正确的是
A．实验①表明酒精不具有可燃性
B．实验②中，蜡烛的热能转化为化学能
C．实验①可说明构成物质的微粒在不停运动
D．实验②减少的质量等于生成的二氧化碳和水的质量
【答案】C
【详解】A、实验①电子秤示数变小，说明酒精具有挥发性，故选项说法不正确；
B、实验②中，蜡烛燃烧的过程中化学能转化为热能，故选项说法不正确；
C、实验①量筒内的酒精会减少，这是因为分子在不断运动，故选项说法正确；
D、蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，根据质量守恒定律，蜡烛减少的质量与参加反应的氧气质量之和等于生成的二氧化碳和水的质量和，故选项说法不正确。
故选C。
2．下列理解不正确的是
A．过程I表明化学变化中分子可拆分成原子
B．过程I、II表明反应前后原子的种类和数目均不变
C．过程III表明化学变化前后分子种类发生了改变
D．该示意图说明水是由氢分子和氧分子构成的
【答案】D
【详解】A.过程I水分子可分成氢原子和氧原子，表明化学变化中分子可拆分成原子，故A正确；
B.由微观示意图可知，过程I、Ⅱ反应前后原子的种类和数目均不变，故B正确；
C.过程Ⅲ化学变化前是水分子，反应后有氧分子和氢分子，表明化学变化前后分子种类发生了改变，故C正确；
D.由图可知，说明水是由水分子构成的，水分子是由氢原子和氧原子构成的，故D不正确。
综上，故选D。
在本次 “化学反应中的质量守恒” 教学中，实验探究环节作为核心内容，有效激发了学生的主动思考，但也暴露出部分设计细节的不足。课堂上，通过氢氧化钠与硫酸铜反应、盐酸与大理石反应、白磷燃烧三组实验，学生能直观观察到不同条件下反应前后的质量变化，尤其是在分析盐酸与大理石反应后天平不平衡的原因时，多数学生能结合气体逸出的现象，提出改进密闭装置的思路，初步达成了 “通过实验总结规律” 的教学目标。不过，实验操作过程中，部分小组存在药品用量控制不当、称量时间间隔过长的问题，导致个别实验数据误差较大，影响了结论推导的严谨性。此外，对实验安全的强调虽贯穿始终，但仍有学生在灼烧白磷时未规范操作导管，反映出课前对操作细节的预设不够充分，后续需优化实验指导方案，增加小组内的互助监督环节。
从知识建构的逻辑来看，本节课较好地实现了宏观现象与微观实质的衔接，但在难点突破的层次性上仍有提升空间。课堂伊始，通过波义耳与拉瓦锡的 “化学世纪之争” 引入课题，成功引发学生对 “质量是否守恒” 的疑问；实验探究后，结合电解水的微观示意图，引导学生分析原子种类、数目、质量的变化，多数学生能理解质量守恒的微观本质。然而，在解释 “元素种类不变”“分子总数可能改变” 等抽象概念时，部分学生仍存在理解障碍，尤其是面对复杂反应的微观模型时，难以快速关联宏观质量变化。这说明教学中对微观知识的拆解不够细致，后续可借助动画模拟分子分解与原子重组的动态过程，设计阶梯式问题链，逐步引导学生从 “原子不变” 推导至 “质量守恒”，降低理解难度。
在情感态度与价值观的培养方面，本节课通过介绍质量守恒定律的发展历程，让学生感受科学研究的艰辛与严谨，但在联系生活实际、破除伪科学的环节设计上稍显薄弱。课堂中，通过 “点石成金” 的传说讨论，学生能运用定律判断其不科学性，但未能进一步拓展到生活中常见的伪科学案例，如 “水变油”“新型催化剂改变物质总质量” 等，导致学生将知识应用于实际的能力未能充分锻炼。此外，对朗道尔特、曼莱高精度实验的介绍较为简略，学生对 “科学结论需经反复验证” 的认知不够深刻。后续教学中，可增加生活案例分析环节，结合新闻报道中的伪科学事件，让学生运用质量守恒定律进行辨析，同时补充更多科学家的研究故事，强化 “科学解释需实证” 的研究态度，帮助学生树立正确的科学观。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共33张PPT)
鲁教版化学(新教材)九年级上册
第一节 化学反应中的
质量守恒
第五单元 定量研究化学反应
学习内容导览
质量守恒定律的微观实质
2
实验探究质量守恒定律
1
明·学习目标
1.建立质量守恒的宏观认知与微观本质的联系，能用原子重组模型解释密闭/开放体系下的质量变化现象。
2.通过自主设计三组实验验证质量守恒定律与操作实验，提升探究能力，激发创新思维，学会从实验现象中总结规律。能依据实验现象和微观模型，合理推理出质量守恒的本质。
3.了解质量守恒定律的发展历程，感受科学研究的艰辛与价值。树立“科学解释需实证”的研究态度，警惕伪科学宣传。
引·新课导入
化学世纪之争
我是波义耳，1673年我在容器中加热金属，发现反应后金属的质量增加了，因此我认为化学反应前后物质的质量增加。
我是拉瓦锡，1777年我在容器中研究氧化汞的分解和合成时，却发现化学反应前后物质的质量保持不变。
你赞同谁的观点？化学反应中，物质反应前后总质量到底发不发生改变呢？
实验探究质量守恒定律
01
探·知识奥秘
一、实验探究质量守恒定律
提出问题
我们已经知道，化学反应的结果是反应物转化为生成物。那么,在化学反应过程中，反应物和生成物的质量是如何变化的呢
木炭燃烧成为灰烬，质量如何变化
小树苗长成大树，质量如何变化
猜想
增大
减小
不变
探·知识奥秘
一、实验探究质量守恒定律
推测过氧化氢分解过程中物质的质量关系
过氧化氢在催化剂作用下分解生成水和氧气。
分解的过氧化氢的质量与生成的水和氧气的质量具有怎样的关系呢
过氧化氢分解了，分子变了，质量当然也就变了!
质量怎么会变呢 在化学反应中，分子虽然变了，但是原子没有改变，
质量应该不变!
你同意两位同学哪一位的观点？
探·知识奥秘
一、实验探究质量守恒定律
推测过氧化氢分解过程中物质的质量关系
小丽同学用如下3个图示表示过氧化氢分解生成水和氧气的反应。
你认为哪个图示是正确的 为什么
化学反应的实质是分子分解分成原子，原子重新组合成新分子。由分子构成的物质发生化学变化时，分子改变了，而原子没有改变。
分解的过氧化氢的质量与生成水和氧气的质量是否相等
猜想：相等
探·知识奥秘
一、实验探究质量守恒定律
探究化学反应前后物质的质量有无变化
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？
猜想与假设：_________________________________________________________。
设计实验：___________________________________________________________。
实验设计思路：
化学反应前后，参加反应的各物质的质量总和等于生成的各物质的质量总和
称量不同化学反应前后反应物和生成物的质量，进行比较
首先要确定一个容易发生的化学反应作为研究对象
其次要考虑怎样测量反应前后的物质质量
同时还要考虑怎样使反应发生、在哪里发生，需要哪些仪器、药品等
探·知识奥秘
一、实验探究质量守恒定律
实验探究1：氢氧化钠和硫酸铜反应
硫酸铜 + 氢氧化钠→ 氢氧化铜 + 硫酸钠
CuSO4 NaOH Cu(OH)2 Na2SO4
实验现象
反应前总质量
反应后总质量
反应前后总质量的关系
实验结论
生成蓝色絮状沉淀
m1
m2
m1= m2
参加反应的物质的质量总和等于生成物的质量总和
实验步骤：
在烧杯中倒入一定量的氢氧化钠溶液，在小试管中加入一定量硫酸铜溶液，将小试管放入烧杯中，用天平称量整套装置的质量，记录实验数据。将小试管中的硫酸铜溶液倒入烧杯中，反应结束后，观察实验现象及天平是否平衡，并得出实验结论。
探·知识奥秘
一、实验探究质量守恒定律
实验探究2：盐酸与大理石反应
实验现象
反应前总质量
反应后总质量
反应前后总质量的关系
实验分析
产生大量气泡，天平不平衡，指针偏右
m1
m2
m1> m2
什么原因导致天平不平衡？小组讨论
实验步骤：
称量反应前装置及其中碳酸钙和盐酸的总质量，记录数据。然后，使碳酸钙与盐酸在装置中充分反应，观察实验现象。反应结束后，观察天平是否平衡，并根据实验现象进行分析。
盐酸 + 碳酸钙 → 氯化钙 + 二氧化碳 + 水
HCl CaCO3 CaCl2 CO2 H2O
碳酸钙粉末
盐酸
探·知识奥秘
一、实验探究质量守恒定律
碳酸钙粉末
盐酸
实验探究2：盐酸与大理石反应
敞口装置导致生成的二氧化碳逸出，所以反应前后质量减小了
如何改进实验装置？
将敞口装置改为
密闭装置
不能使用全封闭装置，产生气体导致锥形瓶内压强增大，容器炸裂。
可以使用锥形瓶做反应容器，固体药品放置于气球中，既实现了固液分离，又可以缓冲气压。
探·知识奥秘
一、实验探究质量守恒定律
实验探究2：白磷在空气中燃烧
磷 + 氧气 五氧化二磷
P O2 P2O5
点燃
实验现象
反应前总质量
反应后总质量
反应前后总质量的关系
实验结论
白磷燃烧，产生大量白烟，小气球鼓起，冷却后，小气球变得更瘪
m1
m2
m1= m2
参加反应的物质的质量总和等于生成物的质量总和
实验步骤：
镊子取黄豆大小白磷放入锥形瓶，单孔塞套紧连有气球的玻璃导管（气球排空），塞紧瓶塞，将装置放天平左盘，调平记录数据。用酒精灯灼烧导管后迅速插入锥形瓶，观察实验现象。反应结束后，观察天平是否平衡，并得出实验结论。
探·知识奥秘
一、实验探究质量守恒定律
实验探究质量守恒定律
思考与讨论：
1.探究质量守恒定律的实验中，有气体参与或生成的反应需要注意些什么？
2.实验三中的导管有什么作用？需要满足什么要求？
3.从以上三个实验你能得到什么结论？
有气体参与或生成的反应，需要在密闭装置中进行。
实验三中的导管起到导气和引燃白磷的作用，所以长度需能碰触到锥形瓶底端。
通过实验我们可以发现，化学反应前后参加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。
探·知识奥秘
一、实验探究质量守恒定律
质量守恒定律
质量守恒定律的定义：化学反应后生成的各物质的质量总和，等于参加化学反应的各物质的质量总和。
质量守恒定律是自然科学的基本定律之一，它告诉我们化学变化只能改变物质的种类而不能改变物质的总质量。
人类对科学探索的脚步从未停止，1908年德国化学家朗道尔特 、1912年英国化学家曼莱分别做了精确度极高的实验，反应前后的质量变化小于一千万分之一，这个误差是在实验误差允许范围之内的，从而使质量守恒定律确立在严谨的科学实验的基础上。
朗道尔特
曼莱
探·知识奥秘
一、实验探究质量守恒定律
科普阅读
质量守恒定律的发现
质量守恒定律的发现经历了漫长、曲折的过程。
1673年，英国化学家波义耳(R.Boyle,1627—1691)将金属汞放在密闭容器里煅烧，然后打开容器盖进行称量，发现固体物质的质量增加了。
1756年，俄国化学家罗蒙诺索夫(M.V.Lomonosov,1711—1765)把金属锡放在密闭容器里煅烧，生成白色的氧化锡，进行称量发现容器里的物质的总质量在煅烧前后并没有发生变化。经过反复实验，都得到相同结果。但这一重大发现并没有引起科学界的重视。
1777年，法国化学家拉瓦锡借鉴波义耳和罗蒙诺索夫的实验，在密闭容器里进行多种金属和非金属的煅烧实验，研究反应中各物质的质量关系，得到以下结论：在化学反应中，物质的总质量在反应前后保持不变。之后，科学家们不断提高测量仪器的精密度，直到20世纪初，科学家们用质量变化小于千万分之一的仪器做了大量精准度更高的定量实验，拉瓦锡的结论才得到公认。
质量守恒定律的发现，使得化学科学研究由定性走向定量，促进了化学科学的发展。
思考：质量守恒定律的发现过程给了你哪些启示
探·知识奥秘
一、实验探究质量守恒定律
思考与讨论
10克水加热后沸腾，变成10克水蒸气，此变化符合质量守恒定律。这句话对么？
1
质量守恒定律中的“质量”必须是真正参加化学反应的物质质量，不参加反应的物质质量及不是生成物的物质质量不能计入“总和”中。
2
总和:应当包括各种物质，要考虑空气中的物质是否参加反应或生成物中（如气体）有无遗漏。
3
质量守恒定律仅适用于化学变化。
理·核心要点
化学反应中的质量守恒
实验探究质量守恒定律
质量守恒定律及其意义
实验猜想：化学反应前后，参加反应的各物质的质量总和等于生成的各物质的质量总和
实验验证：
硫酸铜 + 氢氧化钠→ 氢氧化铜 + 硫酸钠
CuSO4 NaOH Cu(OH)2 Na2SO4
盐酸 + 碳酸钙 → 氯化钙 + 二氧化碳 + 水
HCl CaCO3 CaCl2 CO2 H2O
磷 + 氧气 五氧化二磷
P O2 P2O5
点燃
有气体参与或生成的反应，
需要在密闭装置中进行。
实验结论：
化学反应前后参加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
质量守恒定律的定义：化学反应后生成的各物质的质量总和，等于参加化学反应的各物质的质量总和。
质量守恒定律仅适用于化学变化。
质量守恒定律中的“质量”必须是真正参加化学反应的物质质量，不参加反应的物质质量及不是生成物的物质质量不能计入“总和”中。
总和:应当包括各种物质，要考虑空气中的物质是否参加反应或生成物中（如气体）
1．下列不能用质量守恒定律解释的是（ ）
A．石蜡熔化前后，其质量不变
B．12g镁在8g氧气中完全燃烧后生成20g氧化镁
C．木柴在空气中燃烧后化为灰烬，灰烬的质量比原木柴的质量小
D．在空气中加热铜粉，生成物的质量比原铜粉的质量大
析·典型范例
A
2．在化学实验课上，同学们通过改进实验装置，完成了对稀盐酸和碳酸钠粉末反应前后质量的测定，下列说法正确的是（ ）
A．化学反应中产生白色沉淀
B．化学反应前后物质的总质量不变
C．化学反应过程中气球的形状一直保持不变
D．化学反应中生成了新的物质，整个装置的质量会增加
析·典型范例
C
质量守恒定律的
微观实质
02
探·知识奥秘
二、质量守恒定律的微观实质
思考与讨论
为什么化学反应前后的物质的质量总和相等？
其本质原因是什么？你能从微观角度思考一下么？
O
H
H
O
H
H
通电
H
H
H
H
O
O
H
H
H
H
O
O
以电解水实验为例，发生化学反应的过程中，原子和分子发生了怎样的变化？
探·知识奥秘
二、质量守恒定律的微观实质
O
H
H
O
O
O
H
H
H
H
H
H
水分子
通电
氢分子
氧分子
分析讨论：
①化学反应前后，分子种类变了吗？
②化学反应前后，原子种类、数目变了吗？
③化学反应过程的实质是什么？
化学反应前后，分子种类发生改变
化学反应前后，原子种类、数目不发生改变
化学反应的实质是分子分解分成原子，原子重新组合成新分子。
请你总结下质量守恒定律的微观实质。
探·知识奥秘
二、质量守恒定律的微观实质
微观实质
H
H
O
O
H2 + O2
H
H
2H2O
H
O
H
H
O
H
通电
反应前
反应后
微观
宏观
原子种类不变
原子质量不变
原子数目不变
元素种类不变
反应物和生成物的总质量不变
质量
守恒
探·知识奥秘
二、质量守恒定律的微观实质
点石成金
汉·刘向《列仙传》：“许逊，南昌人。晋初为旌（jīng）阳令，点石化金，以足逋(bū)赋。”
许逊，是南昌人。在晋朝初期，他担任旌阳县令。他有一种神奇的法术，能将石头变成金子，以此来满足百姓上缴赋税的需求。
01
02
你觉得点石成金是真的么？如何论证你的观点？
质量守恒定律明确：化学反应前后，物质的总质量不变，且元素种类不增不减。石头的主要成分是碳酸钙、二氧化硅等，含有的元素多为钙、硅、氧、碳；而金是由金元素构成的单质。
若要 “点石化金”，需在石头中凭空创造出金元素，这既违背了 “元素种类不变” 的核心原则 —— 化学反应无法生成新元素，也打破了 “总质量守恒” 的规律 —— 金元素无中生有，会导致物质总质量凭空增加。因此，从科学角度来看，“点石化金” 仅为传说，无法在现实中发生。
理·核心要点
质量守恒定律
的微观实质
五个不变
两个一定改变
两个可能改变
微观
宏观
宏观
微观
原子种类不变
原子数目不变
原子质量不变
反应物和生成物的总质量不变
元素种类不变
物质种类
构成物质的粒子
元素的化合价可能改变
分子的总数可能改变
1．下图是某物质在一定条件下变化的微观示意图。下列说法不正确的是（ ）
A．变化Ⅰ为物理变化，变化Ⅱ为化学变化
B．变化Ⅰ和变化Ⅱ的本质区别是分子是否发生了改变
C．变化Ⅰ说明分子间有间隔且间隔可能受温度影响
D．变化Ⅰ和Ⅱ都遵循了质量守恒定律
析·典型范例
D
2．工业生产硫酸的过程中，二氧化硫催化氧化的微观反应示意图如图。下列说法正确的是（ ）
A．该反应前后原子不发生改变
B．反应前后硫、氧元素化合价均不变
C．该反应中有三种氧化物
D．参加反应的两种分子个数比是1：1
析·典型范例
A
理·核心要点
质量守恒定律
实验探究
硫酸铜+氢氧化钠氢氧化铜+硫酸钠
碳酸钙+稀盐酸氯化钙+水+二氧化碳
白磷+氧气五氧化二磷
实验结论
注意事项
微观实质
1.五不变：宏观：元素种类不变，物质质量总和不变
微观：原子种类不变，原子数目不变，原子质量不变。
2.两个一定改变：宏观：物质种类
微观：构成物质的微粒
3.两个可能改变：宏观：化合价可能改变
微观：分子总数可能改变
质量守恒定律的定义：化学反应后生成的各物质的质量总和，等于参加化学反应
的各物质的质量总和。
质量守恒定律仅适用于化学变化。
质量守恒定律中的“质量”必须是真正参加化学反应的物质质量，不参加反应的物质质量及不是生成物的物质质量不能计入“总和”中。
1.用电子秤进行如图所示的两个称量实验：经过一段时间后，两个电子秤示数都变小。下列有关说法正确的是（ ）
A．实验①表明酒精不具有可燃性
B．实验②中，蜡烛的热能转化为化学能
C．实验①可说明构成物质的微粒在不停运动
D．实验②减少的质量等于生成的二氧化碳和水的质量
练·技能实战
C
2.下列理解不正确的是（ ）
A．过程I表明化学变化中分子可拆分成原子
B．过程I、II表明反应前后原子的种类和数目均不变
C．过程III表明化学变化前后分子种类发生了改变
D．该示意图说明水是由氢分子和氧分子构成的
练·技能实战
D
THANKS!
谢谢观看
