化学人教版九年级上册质量守恒定律的实验验证

课题：质量守恒定律的实验验证教材：化学 九年级上册 人民教育出版社 2014年1月（一）指导思想与理论依据1、课程内容角度在九年制义务教育课程标准中，“质量守恒定律”内容属于一级主题“物质的化学变化”的知识范畴。本主题主要包括化学变化的特征、化学反应的类型、化学反应中的能量变化以及质量守恒定律和化学反应的表示方法等内容。关于“质量守恒定律”，课程标准要求：认识质量守恒定律，能说明化学反应中的质量关系；认识定量研究对化学科学发展的重大作用。在2017年中考考试说明的考试要求中，对质量守恒定律的含义要求层次：依据质量守恒定律，说明化学反应中的质量关系（）；用微粒的观点对质量守恒定律做出解释（）。对于质量守恒定律的考试要求都在理解层次，要求能通过观察、实验等方法获取信息，能够运用所学化学知识解释和说明有关化学现象的问题，能用化学语言进行描述。此外，学生在初中初识定量实验和定量思想，是学生形成定量研究的化学学科思想的基础。2、学生认知角度根据皮亚杰的认知发展阶段理论，初中阶段学生的思维以超越了具体的感知事物的依赖，能采用归纳或演绎的方式来解决问题，能理解符号或抽象概念的含义。而从这个年龄段学生的性格和心理分析，他们对新鲜事物充满着好奇，对能直接感知的知识有着更加深刻的印象。所以，将记忆性的知识适当地转化为更直接的和更利于感知的形式，更有利于激发学生浓厚的学习兴趣和探知欲望，而如何引导学生将感性的认识上升到理性的分析是值得我们去思考的。基于以上教育理论，在教学中可采用小组合作探究的方式，由关于“质量守恒定律”研究的化学史引发学生对化学变化过程中的质量关系的思考，再利用“质量守恒”的思想去分析解释现象。以历史上两位化学家的争论为素材，引发学生对化学变化中的质量的思考。通过实验验证化学变化中的质量关系和对实验中物质质量的变化分析，使学生构建自己对质量守恒内容和本质的思考。（二）教学背景分析1、内容分析单元内容分析：第五单元化学方程式借助质量守恒定律和化学式，将学生已学过的化学现象用化学的语言进行了科学、定量地描述，抽象为化学方程式；并进一步介绍了化学方程式的书写原则、方法和步骤，是对化学用语的复习和应用；再学会根据化学方程式进行简单计算，能初步从定量的角度解决生活实际问题。本课内容分析：质量守恒定律的学习是初中化学阶段学生开始从定量的角度认识和研究化学变化的转折点，是学生书写化学方程式和进行化学计算的理论基础。本课题通过一系列实验和探究，引导学生用定量的科学方法对化学现象进行研究和描述，并得出化学反应所遵循的一项基本规律。在教学中，以质量守恒定律的发现事实为学习背景，以学生主动参与探究发现质量守恒定律为学习方式。2、学情分析从知识角度，学生在物理学科的学习中，已认识了能量守恒，所以对守恒的概念并不陌生。在前四个单元的学习中，学生已学习了一些化学变化，特别是第三单元学习了有关物质的微观构成知识，第四单元更是系统地从宏观和微观等角度认识了水，这些都为学习质量守恒定律奠定了基础。从能力角度，学生能进行简单实验操作，但对定量研究的方法还没有系统地认识，需要引导学生发现、分析和解决问题，并初步学会从定量角度认识和研究化学变化，形成定量的化学学科思想。3、教学方法：分组实验、归纳总结、讲授法4、教学手段：探究实验、学生活动、课堂学案（三）教学目标和重难点1、三维教学目标 知识与技能 通过实验验证认识质量守恒定律，了解常见化学反应中的质量关系。 过程与方法 通过简单的实验活动体会化学定量实验的基本过程，练习基本操作。 初步学会运用观察、实验等方法收集证据，通过数据分析得出相应结论。 情感态度与价值观 通过合作学习，探究活动体会化学实验活动中的乐趣。 通过实验活动渗透定量观和转化观等化学核心观念，以及对照实验和系统分析等化学基本实验思想。2、教学重点通过实验验证化学反应前后各物质质量是否相等。 3、教学难点分析实验结果及影响实验结果的因素。（五）教学过程教师活动学生活动设计意图 情境引入： 拉瓦锡与波义耳的实验【资料】波义耳在未全程密闭的容器内研究发现化学反应前后各物质的质量不相等。而拉瓦锡在密闭容器内研究发现化学反应前后各物质的质量相等。科学家们的“争论”哪个正确？我们这节课就追寻着前人的足迹，用实验的方法验证化学反应前后各物质的质量总和是否相等，哪些因素会影响我们的实验结论。聆听，思考。由相关化学史资料引入，引起学生兴趣，启发学生思考。 环节一：实验验证质量守恒定律【思考】根据科学发展史资料，化学反应前后各物质的总质量是否相等？（相等）若要验证该结论，设计实验的关键是什么？（密闭装置等）【演示实验】红磷燃烧前后质量的测定（关注化学反应前后各物质总质量是否相等、气球变瘪）。该实验证明了化学反应前后各物质总质量相等。【追问】在该反应前后，实际上是哪些物质的质量总和相等？（引导学生分析得出结论）【小结】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，这个规律叫质量守恒定律。【引导】其他化学反应也满足质量守恒定律吗？ 敞口会影响实验结果吗？【学生实验】分别在密闭和敞开装置内进行铁和硫酸铜反应的实验，测量比较反应前后各物质总质量，验证该反应是否符合质量守恒定律。反应原理：铁+硫酸铜 硫酸亚铁+铜 （溶液） （溶液）（红色固体）实验装置：密闭装置（气球）；敞开装置（烧杯）思考，回答。观察记录反应前后各物质总质量，对比实验结果。思考，回答。进行实验，观察记录现象。通过阅读化学史，感受科学们的研究思路方法，分析得出验证实验所需的条件。分析质量相等的实质，得出质量守恒定律。通过活动感受定量和对比实验的过程，练习操作和观察。 环节二：铁和硫酸铜实验结果讨论【交流展示】各小组展示实验方案及结果，引导学生对比和分析实验结论。【实验结果】化学反应前后各物质质量总和是否相等：原理 装置红磷+氧气铁+硫酸铜碳酸钠+盐酸密闭（气球）敞开（烧杯）【实验分析】根据实验之前的猜想，实验需在密闭装置中进行，而由铁和硫酸铜反应的两组实验可以看出，若化学反应中没有气体参加反应或没有气体生成，实验装置是否密闭不会影响反应结果。小组代表展示实验结果。对比各组实验结果，分析得出实验假设结论。锻炼学生的表达能力。学会表达实验过程中收集的证据，并根据对比实验等原则分析实验结果。 环节三：碳酸钠和盐酸实验验证 【引导】由此看来，实验结果与化学反应中是否有气体参加反应或生成有关。有气体生成的反应是否符合质量守恒定律？装置是否对实验结果有影响呢？【学生实验】分别在密闭和敞开装置内进行碳酸钠和盐酸反应的实验，测量比较反应前后各物质总质量，验证该反应是否符合质量守恒定律。反应原理：碳酸钠+盐酸 氯化钠+水+二氧化碳 （白色固体）（溶液） （溶液） （气体）反应装置：密闭装置（气球）；敞开装置（烧杯）关注反应物和生成物状态，思考影响实验结果因素。进行实验，观察记录。通过实验验证有气体生成的化学反应，分别在密闭和敞开装置中实验，反应前后是各物质总质量是否相等。 环节四：反思实验影响因素【实验结果】化学反应前后各物质质量总和是否相等：原理 装置红磷+氧气铁+硫酸铜碳酸钠+盐酸密闭（气球）（变小）敞开（烧杯）预测（变小）【提问】但是，同样是密闭装置，为什么碳酸钠与盐酸的反应前后总质量不等？实验还需关注哪些因素？（该反应有气体生成使气球膨胀受到浮力，反应后测量出的质量较反应前变小；该实验用敞开容器气体外逸，测量反应后的质量也会变小。）【追问】回想红磷实验，如果化学反应过程中有气体消耗，会给这种密闭（气球）和敞开装置的实验结果带来怎样的影响？（在密闭（气球）装置中的红磷实验，气球先膨胀后变瘪，不受浮力影响；反应前后各物质的质量总和相等。）反思“不守恒”实验，分析影响实验结果的因素。思考，回答。使学生形成对实验设计方案、操作、表达的反思意识。发现实验中遇到的问题，并分析解决问题。通过不同对照组实验结果的对比分析，得出“验证质量守恒定律守恒”的实验条件。 课堂小结：反思实验影响因素明确化学反应前后质量守恒的结论。引导学生归纳总结验证质量守恒定律实验的影响因素。思考，回答，聆听。明确结论，渗透化学实验思想。 课堂练习： 1、3.6g水电解生成氧气的质量是3.2g，写出反应的文字表达式，计算该反应生成氢气的质量是多少？2、链接中考：点燃蜡烛后，电子秤示数逐渐减小。蜡烛减小的质量 （填“大于”“等于”或“小于”）燃烧后生成物的总质量。思考，回答。学以致用，能利用质量守恒定律解释或解决相关的问题。板 书 设 计 质量守恒定律的实验验证一、化学反应前后各物质质量总和是否相等：参加化学反应的各物质质量总和=反应后生成的各物质质量总和二、实验反思： 无气体参加或生成 守恒条件密闭气球不膨胀（六）教学反思本节课以两位科学家关于“化学反应前后各物质的总质量是否相等”的争辩为背景，沿着科学史的足迹和方法，让学生亲自动手实验，在过程中观察现象、分析解释结论，用定量实验的方法验证了质量守恒定律，并且通过对实验结果的分析和讨论，明确了影响质量守恒定律验证实验的条件。同时，通过课堂演示实验和小组活动，使学生初步感受对比实验和定量研究的实验方法，体会化学实验的乐趣。从知识角度，学生通过分组实验验证了“质量守恒定律”，并通过分析实验过程中的现象，发现了影响质量守恒定律验证实验结果的因素。实验结束后，引导学生对实验数据和结果的思考和分析，是使学生更加深刻理解实验中的化学原理的过程，也是本节课的难点。学生在讨论和引导下，能认识到化学反应均符合质量守恒定律，但因为实验条件的不同，因而实验测定的质量“不守恒”；并且能理解“不守恒”的原因有关装置是否密闭或反应物和生成物的状态。通过教师的引导，学生系统归纳总结出了实验影响因素。从能力角度，学生初次通过实验体会了科学实验的思路方法，并初步形成了化学定量研究的思想。课堂问题发言，使学生对实验现象的描述和实验结果分析的表达能力得到了锻炼。小组合作的方式，给予学生充分的动手实验操作机会，锻炼了学生的实验操作能力，小组合作设计并实施实验，促进了合作学习，提高了学生的课堂参与度和学习的积极性。运用演示实验、小组实验和多媒体演示等多种形式的教学手段是本节课的亮点之一，清楚地为学生呈现出本节课学习的主要内容。同时，注重课堂的知识落实，一方面，课堂练习梯度设置，既有关于质量守恒定律的基