质量守恒定律

第一节 质量守恒定律
一、教材分析
1、很多其他版本的教材包括我们以前用过的教材，一般是先宏观实验后微观解释即先具体后抽象，而我们现在用的教材则反其道而行之，先微观解释后宏观实验。我个人非常认同这种先抽象后具体的顺序安排。
原因之一：以前我们一般先请学生猜测化学变化前后质量的变化情况，学生做出的假设往往是没有根据的“猜测”，而让学生在教师的引导下首先通过微观分析推断出质量守恒定律的存在，学生则会做出清晰的假设，在这一基础上，学生才会做出高质量的实验设计。
原因之二：本节课的重点在于实验探究，在于培养学生的科学素养。以往的做法，学生实验时的思维重点集中在“天平是否平衡”。而新教材的做法，可以促使学生积极去思考“怎么样的装置才能保证实验的科学性和准确性”这样就把学生思维重心由“关注实验结果”倾斜到“关注思维方法”。
2、质量守恒定律是学生定量认识化学反应的开始，教材以“多识一点”的形式呈现了“定性与定量”两种化学研究方法, 让学生知道不仅可以从定性角度描述化学变化, 还可以从定量角度精确认识化学反应中的质量变化。为了让学生充分体会质量守恒定律在定性和定量问题上的应用，我在第二课时利用具体的题目让学生感知、体会。
3、教材在最后以课后习题的形式呈现了有关质量守恒定律的化学史实，我利用这则材料创设问题情境作为过渡, 让学生对波义耳与质量守恒定律擦肩而过的原因做出分析。学生在对波义耳和拉瓦锡的实验过程和实验方法做出分析和评价的同时, 顺利进入本课时的实验探究活动的第二阶段。
4实验的取舍：教材选择的三个实验中，考虑到白磷的实验有一定的污染和危险，只让学生进行实验方案设计，进行动画演示即可；碳酸钠与盐酸的反应保留；将硫酸铜与氢氧化钠的反应换成铁与硫酸铜的反应，这是考虑到该反应现象明显，而且能观察到铁未全部反应，可以借此深入分析。
二、学情分析
微观方面：学生在第三单元学习水的组成时，通过电解水的实验及水分解的图示或动画，了解到化学变化的实质——“分子分解为原子，原子重新组合成为新的的分子”，这其中学生会对反应前后原子、元素种类不变有朦胧的认识，只要加以一定的引导，是不难推断出定律的存在，而且这一过程会促进学生对化学反应得的微观认识。
宏观方面：学生对化学反应前后质量变化的认知是有一个认知过程的。第一阶段：由单一物质的质量为基准去判断化学反应前后的质量变化；第二阶段：以各物质质量总和为基准去想去看化学反应前后的质量变化；第三阶段以参加化学反应的各物质质量总和为基准去想、去看化学反应前后的质量变化。因此不能简单分析质量守恒定律的关键字词了事，必须结合具体化的教学过程帮助学生完成这一认知过程。
三、教学目标
[知识与技能目标]
（1）通过微观分析，认识到化学反应过程中元素的种类、质量；原子的种类、数目和质量不变。理解质量守恒定律的微观实质。
（2）通过实验探究进一步认识质量守恒定律的涵义
（3）能够用质量守恒定律对化学现象进行解释。
（4）能够运用质量守恒定律从定量和定性两个角度认识化学反应，并能运用它推测物质组成及进行某些计算，为后面的第二节化学方程式的教学做准备。
[情感态度价值观]
（1）在实验探究活动中，加深对科学探究的理解。
（2）树立透过现象认识事物的本质的辩证唯物主义观点
四、教学重难点
重点：通过微观分析和实验探究认识质量守恒定律
难点：全面理解质量守恒定律的涵义和实质，以及质量守恒定律的应用。
五、教学准备
仪器用品：天平、小烧杯、锥形瓶、橡皮塞、气球、细线、导管、小试管
药品：盐酸、石灰石、铁钉
六、教学过程
第一课时
教师活动 学生活动 设计意图
【导入新课】一天，福尔摩斯象往常一样滋滋有味地抽着他的烟斗，房间里充满了刺鼻的烟味。华生问道：“敬爱的先生，别人都说你很聪明，那么你能告诉我你吐出的这些烟和气体有多重吗？”福尔摩斯慢条斯理地说：“这个问题很简单，我只要称出抽烟前烟斗和烟丝的总重量，再减去抽完烟后烟斗和剩余烟灰的总重量，不就是我吐出烟和气体的重量了么！”你认为福尔摩斯的回答正确吗？相信通过本节课的学习，我们就会做出正确的判断。（板书：化学反应前后、质量）【微观探索】要想解决这一问题，以我们熟悉的水通电解为例，观看动画，哪位同学回答化学反应的微观实质。（播放水电解微观过程）（板书：原子种类、数目、质量）【引导提问】反应前后原子种类、数目、质量是否发生变化？元素是一类原子总称，原子不变，那元素的种类、质量是否发生变化？元素、原子的质量不变，则参加反应的各物质的质量总和是否变化？（板书等于）注释：要带领学生具体分析是发生分解反应的水的质量等于生成的氢气和氧气的质量和。（板书：质量总和）【转入实验】刚才，我们从微观角度识对化学反应前后物质质量变化作了推测，下面我们进行实验探究，验证一下我们的推测是否正确。【实验探究一】演示铁钉与硫酸铜溶液的反应。请同学们验证该反应前后质量是否发生变化。根据提供的仪器、药品设计实验方案确定方案，进行实验。实验总结：1、总结实验现象 2、利用课件，对反应前后的物质质量做详细分析，最后得出是参加反应的铁与硫酸铜质量和等于生成的硫酸亚铁与铜的质量和 （板书：参加）【史实过渡】阅读课本P109挑战自我第5题思考：是什么原因导致波义耳的实验失败？展示幻灯片（拉瓦锡--质量守恒定律）设问：为何拉瓦锡实验获得了成功？我们刚才的实验没有密闭也成功了，追问：什么样的化学反应需要容器密闭 【实验探究二】演示盐酸与石灰石的反应请同学们利用这个反应进行验证，根据提供的仪器、药品设计实验方案组织讨论是否可行 组织学生进行实验实验完毕后请学生思考如果刺破气球天平还会平衡吗？应该会向哪偏？动手尝试。思考天平失去平衡的原因（借机强调“总和”）【实验探究三】白磷在空气中燃烧根据提供的仪器、药品设计实验方案（播放课件-白磷的探究实验）思考：1、瓶底细沙的作用 2、装置冷却后，打开瓶塞，天平还会平衡吗？会向哪偏？为什么？ 3、还有同学有不同的方案吗？有何优点？【课堂小结】请学生将各黑板上各关键词连接起来组成完整的质量守恒定律（板书） 这就是我们本节课的收获， 给大家一段时间巩固、掌握定义【全面认识】今天我们从微观角度和宏观角度和微观角度认识了质量守恒定律，（播放幻灯片）请思考在化学反应前后，哪些项目一定不变、哪些一定变、哪些可能变？归纳总结：六个不变、两个一定改变、一个可能改变【提出问题】你认为福尔摩斯的这种算法合理吗？ 学生个个兴趣昂然，积极地参与讨论。学生回答：分子分解为原子，原子重新组合学生回答：不变不变不变期待实验实验步骤：1、将几根铁钉与烧杯中的硫酸铜溶液一起放在托盘天平上，共同称量。2、将铁钉放入硫酸铜溶液中（砝码不用取下），静置1-2分钟，观察天平是否平衡。观察、思考学生思考、回答：反应中消耗氧气，容器打开后，有一部分空气进入容器中。拉瓦锡实验时容器密闭有气体参与或生成的反应学生交流实验方案一种方案用锥形瓶和橡皮塞经过讨论被否定，理由是气压增大，橡皮塞会弹出。经过讨论装置中加上了气球学生动手实验。天平失去平衡、偏右产生气体逸出设计方案思考、回答不平衡、偏左空气进入瓶内学生：放大镜聚光点燃白磷，更加保证装置的密闭。完成内容学生回答思考[生答]学生1：我认为不正确，因为烟丝燃烧要消耗空气中的氧气，根据质量守恒定律，M（烟丝）+ M（氧气）= M（烟）+ M（烟灰）。他忽略了氧气的质量。学生2：我认为烟丝燃烧还可能会生成一定量的气体，根据质量守恒定律，M（烟丝）+ M（氧气）= M（烟）+ M（烟灰）+ M（气体）。 情景导入，让学生成为课堂主人，学习主体。同时帮助学生在本节课学习中注意一些容易忽视的物质。使学生很自然地想探究质量变化回顾旧知识，为下面的微观探索过程做准备问题详细，引导到位。理论为实验提供方向，实验为理论提供依据。通过实验让学生了解定量探究的一般过程，同时通过分析帮助学生加深理解质量守恒定律的涵义。渗透化学史的教育，让学生了解质量守恒定律的产生过程，重温历史，学习科学家敢于质疑、开拓创新的精神，同时为下面设计实验方案、装置做指导。加强对定律的理解培养学生的发散思维形成定义小结提高解决课前的导语问题
【板书设计】 质量守恒定律（第一课时）
一、质量守恒定律：化学反应中，参加反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和。
二、质量守恒定律的微观本质——三不变
种类
化学反应前后：原子 数目 不变
质量
第二课时
教师活动 学生活动 设计意图
【创设情景】有人说他能点石（主要成分CaCO3）成金(Au)，他的说法是否有科学道理？点评【导入新课】这位同学很好的利用质量守恒定律拆穿了骗子的把戏。那么质量守恒定律还有哪些应用呢？在运用质量守恒定律解决问题时应该注意哪些问题呢？这就是我们本节课所要解决的问题【应用之一】小明在实验中发现一些问题，你能帮他解决吗？镁带在空气中燃烧后，生成物质量比原来镁带质量大，是否不符合质量守恒定律？（播放课件）锌与稀硫酸反应后，烧杯中物质质量减少，是否不符合质量守恒定律？（播放课件）点评：这就是质量守恒定律的第一个应用——解释化学反应前后物质质量的变化在运用质量守恒定律分析问题时要注意必须为“质量总和”，不能漏掉一部分反应物或者生成物（主要是气体物质）的质量。【微观探究】除了“质量总和”定律中还有什么字眼值得我们注意？让我们再次进入微观世界，深入研究一下这个问题（展示图片） 如图，氢气分子和氧气分子在密闭容器中反应。请同学们数一下反应前后的各种微粒的个数。判断我们提供的反应物是否恰好完全反应？哪一种反应物因过量而有剩余？结合图片思考、讨论下列说法是否正确，理由是什么？：反应前各物质的质量总和一定等于生成的各物质的质量总和？参加反应的各物质质量总和等于反应后生成的各物质质量总和。反应前物质的总质量等于反应后物质的总质量。点评：反应物的质量总和，必须是参加反应的物质质量之和【应用之二】相关计算1、24克镁与 克氧气恰好完全反应。生成氧化镁的质量为40克2、6.5克锌与100克稀硫酸恰好完全反应，反应后溶液质量为106.3克，则放出 克氢气3、蜡烛燃烧前质量为A克，燃烧后质量为B克，生成的二氧化碳质量为C克，水蒸气质量为D克，则产物 共 克，参加反应的氧气质量为 克。4、现有化学反应A+B=C，将a克和b克B在适当条件下充分反应后，分析得知剩余物为一混合物，则生成C物质的质量是 。A、等于（a+b)克B、小于（a+b)克 C、大于（a+b)克D、不小于（a+b)克 【加强认识】判断下列说法是否正确1、有的化学反应遵循质量守恒定律，有的则不遵守。2、5克水蒸发得到5克水蒸气，符合质量守恒定律。3、根据质量守恒定律，化学反应前后各物质的体积相等。 点评：一切化学反应都遵循质量守恒定律，质量守恒定律的适用范围是化学变化，不包括物理变化。质量守恒定律指的是“质量守恒”，并不包括诸如体积等方面的守恒。【应用之三】推测物质组成1、酒精在空气中燃烧生成二氧化碳和水，请推测酒精中一定含有什么元素，可能含有什么元素？2、4.6克酒精在空气中燃烧生成8.8克二氧化碳和3.6克水，请推测酒精中含有什么元素？各种元素的质量比为多少？原子个数比为多少？【过渡】根据化学反应前后元素种类不变，我们可以定性地判断出酒精中一定含有碳元素和氢元素，可能含有氧元素。 题2提供了三种物质的质量，而化学反应前后元素质量也不变。同学们能否通过计算定量地判断出酒精中究竟是否含有氧元素？点评：定性研究和定量研究都是化学上的重要研究方法。质量守恒定律既可以对化学反应进行定性研究又可以进行定量研究。“定性是定量的基础，定量是定性的精确化”【课堂小结】请同学们从内容、原因、应用三方面总结我们这两节课学习的质量守恒定律。 学生回答，根据质量守恒定律,反应前后元素的种类不变回答、解释学生回答：参加反应的学生观察后回答：没有恰好完全反应氧气有剩余学生展开讨论，交流结论：1不对，2才对。提供的反应物不一定都恰好反应，生成物的质量应是实际参加反应的物质质量。3是对的，这里的总质量包含了反应中的剩余物质量。完成练习思考、完成一定含有C、H可能含有O在教师的引导下完成倾听小结 创设新奇的情景，激发学生兴趣产生期待用质量守恒定律解释化学反应学生尚未完全明白这一关键词的重要性创设直观的微观情景，让学生自主得出结论，深化理解质量守恒定律的涵义。通过有梯度的计算，既掌握了运用，同时加深了理解。利用具体的题目让学生感知，体会质量守恒定律在定性和定量问题上的应用。让学生结合两课时的学习，全面回顾质量守恒定律的有关内容
【板书设计】 质量守恒定律（第二课时）
三、质量守恒定律的应用
1、解释实验事实
2、进行有关的计算
3、推测物质的组成
[提出问题]一天，福尔摩斯象往常一样滋滋有味地抽着他的烟斗，房间里充满了刺鼻的烟味。华生问道：“敬爱的先生，别人都说你很聪明，那么你能告诉我你吐出的这些烟有多重吗？”福尔摩斯慢条斯理地说：“这个问题很简单，我只要称出抽烟前烟斗和烟丝的总重量，再减去抽完烟后烟斗和剩余烟灰的总重量，不就是我吐出烟的重量了么！”你认为福尔摩斯的这种算法合理吗？
[学生交流]学生个个兴趣昂然，积极地参与讨论。
[学生回答]学生1：我认为不正确，因为烟丝燃烧要消耗空气中的氧气，根据质量守恒定律，M（烟丝）+ M（氧气）= M（烟）+ M（烟灰）。他忽略了氧气的质量。
学生2：我认为烟丝燃烧还可能会生成一定量的气体，根据质量守恒定律，M（烟丝）+ M（氧气）= M（烟）+ M（烟灰）+ M（气体）。
[提出问题]同学们的想法很正确，那么福尔摩斯的这种算法有没有成立的可能性呢？
[学生回答]有，当M（氧气）= M（气体）时，M（烟丝）= M（烟）+ M（烟灰）。但当M（氧气）> M（气体）时，M（烟丝）< M（烟）+ M（烟灰）；当M（氧气）< M（气体）时，M（烟丝）>M（烟）+ M（烟灰）。