沪教九年级化学上册第2节 化学反应中的质量关系 第1课时（导学案）（解析）

化学反应中的质量关系第1课时质量守恒定律一、知识目标1．认识质量守恒定律的含义，能从定量角度认识化学反应。2．能用实验证据证明化学反应遵循质量守恒定律，掌握其内容并理解其本质。3．知道在有气体参加或生成的化学变化中，验证质量守恒定律需在密闭容器中进行。二、核心素养目标1．宏观辨识与微观探析：宏观上认识化学反应前后物质质量的变化，从微观上理解质量守恒定律的原因，即原子的种类、数目和质量不变。2．科学探究与创新意识：体验科学探究的基本过程，通过实验探究质量守恒定律，培养严谨求实的科学精神。3．科学态度与社会责任：认识定量研究对化学科学发展的重大作用，体会化学与生活的紧密联系。一、学习重点1．质量守恒定律的内容、理解及应用。2．化学反应前后的变与不变。二、学习难点1．质量守恒定律的实验探究。2．从微观角度解释质量守恒定律。1．17世纪70年代，英国化学家波义耳在一个敞口的容器中加热金属，结果发现反应后容器中物质的质量增加了。2．18世纪70年代，法国化学家拉瓦锡用较精确的定量实验法，在密封容器中研究氧化汞的生成与分解的反应中各物质质量之间的关系，得到的结论是：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。3．质量守恒定律的内容：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，这个规律叫做质量守恒定律。4．化学反应的实质：化学反应的过程，就是参加反应的各物质的原子重新组合转化成生成物的过程。一、新课导入问题思考1：观察纸张燃烧后只余下少许灰烬，薄铜片在火焰上加热表面变黑且质量增大的现象，思考物质发生化学变化时，物质的质量到底会不会发生变化呢？有哪些可能的情况？答案：物质发生化学变化时，质量可能像纸张燃烧那样减少，可能像铜片加热那样增加，也可能存在其他规律。问题思考2：历史上，17世纪70年代英国化学家波义耳在敞口容器中加热金属，反应后容器中物质的质量增加；18世纪70年代法国化学家拉瓦锡在密闭容器中研究氧化汞的生成与分解时，化学反应前后物质的总质量相等。为什么他们会得到不同的结果呢？答案：波义耳未考虑反应物氧气的质量，增加的质量其实是参与反应的氧气的质量；而拉瓦锡在密闭容器中的实验避免了外界物质的干扰，更能准确地反映化学反应前后物质质量的关系。从定量角度认识化学变化活动一：化学家对化学反应的定量研究问题思考：结合前面的问题，思考波义耳和拉瓦锡的实验对我们探索质量守恒定律有什么启示？答案：启示我们在研究化学反应前后物质质量关系时，要考虑外界因素的影响，有气体参与或生成的反应最好在密闭容器中进行，这样才能更准确地得出结论。活动二：质量守恒定律的探索问题思考1：进行实验探究前，如果化学反应前后物质的质量守恒，应该如何设计实验来验证呢？答案：可以选择合适的化学反应，使用天平测量反应前后物质的质量等。问题思考2：观察以下实验并完成表格：实验名称实验操作实验现象实验结论氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应向盛有硫酸铜溶液的烧杯中滴入氢氧化钠溶液，将烧杯放在天平上称量反应前后的质量。产生蓝色沉淀，天平仍然保持平衡。该反应遵循质量守恒定律碳酸钙与盐酸反应将碳酸钙固体放入盛有盐酸的锥形瓶中，用橡皮塞塞紧瓶口，放在天平上称量反应前后的质量。石灰石表面产生气泡，天平仍然保持平衡。该反应遵循质量守恒定律盐酸与碳酸钠溶液反应将盐酸与碳酸钠溶液分别放在小烧杯和试管中，一起放在大烧杯中，称量总质量，然后将试管中的盐酸倒入小烧杯中，观察现象并再次称量质量。烧杯内产生大量气泡，白色粉末逐渐消失，反应后质量减小。该反应在开放体系中进行，生成的二氧化碳气体逸散到空气中，导致反应后质量减小，若要验证质量守恒定律，需在密闭容器中进行。活动三：典例精讲典例1：利用天平进行定量研究，最早提出质量守恒定律的科学家是（）A．门捷列夫B．拉瓦锡 C．张青莲 D．道尔顿答案：B门捷列夫的主要贡献是编制了元素周期表，揭示了元素性质的周期性变化，与质量守恒定律无关，A不符合题意；拉瓦锡通过精确的天平实验，最早提出并验证了质量守恒定律，强调反应前后总质量不变，B符合题意；张青莲的贡献在于测定和修正了多种元素的相对原子质量数据，属于现代化学领域，与质量守恒定律无关，C不符合题意；道尔顿提出了原子论，奠定了近代化学基础，但未直接提出质量守恒定律，D不符合题意。故选B。典例2：实验课上，同学们用下图所示的装置进行质量守恒定律的验证。以下说法正确的是（）A．反应过程中没有出现明显现象 B．称量反应前的质量比反应后的质量小C．应在密闭容器中进行该反应 D．该反应不遵守质量守恒定律答案：C碳酸钠（Na2CO3）与稀盐酸反应会生成氯化钠、水和二氧化碳气体，能观察到有气泡产生，并非没有明显现象，该选项错误；由于反应生成的二氧化碳气体逸散到空气中，会使反应后剩余物质质量减小，所以称量反应前的质量比反应后的质量大，该选项错误；因为有气体生成，为防止气体逸散影响实验结果，应在密闭容器中进行该反应，这样才能准确验证质量守恒定律，该选项正确；一切化学反应都遵守质量守恒定律，该反应中只是因为气体逸出导致天平不平衡，但实际上反应前后物质的总质量是相等的，遵守质量守恒定律，该选项错误。故选C。质量守恒定律活动一：质量守恒定律的内容与理解问题思考1：请根据前面的实验现象和数据分析，总结质量守恒定律的内容。答案：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。问题思考2：对质量守恒定律内容中“参加”“各物质”“守恒”分别该如何理解？答案：“参加”指没有参加反应的剩余部分的质量不应计算在内（化学反应是按一定比例关系进行的）；“各物质”指的是所有参加反应的反应物和所有的生成物；“守恒”指的是“质量”守恒，其它不一定守恒（不能任意扩展到其他物理量），质量守恒定律仅适用于化学变化。活动二：质量守恒定律成立的原因及化学反应前后的变和不变问题思考：以氢气和氧气反应生成水为例，从微观角度分析反应前后原子的种类、数目和质量有什么变化？答案：反应前后氢原子和氧原子的种类、数目和质量都不变。归纳总结：总结化学反应前后的变和不变：类别不变量可能变量一定改变量微观原子数目、原子质量、原子种类分子数目分子的种类宏观元素质量、元素种类、物质总质量元素化合价物质的种类活动三：典例精讲典例1：O2通过臭氧发生器转化为O3，反应前后发生变化的是（）A．原子总数 B．分子种类C．元素种类D．物质的总质量答案：B化学反应前后原子总数、元素种类、物质的总质量都不变，而O2转化为O3，分子种类发生了改变，所以选B。典例2：化学反应前后一定发生改变的是（）A．原子的质量 B．元素种类 C．物质的种类D．物质的总质量答案：C化学反应前后原子的质量、元素种类、物质的总质量都不变，而物质的种类一定发生改变，所以选C。下列事实不能用质量守恒定律解释的是（）A．铜粉在空气中加热后质量增大B．木炭燃烧后灰烬的质量比原来木炭的质量小C．高锰酸钾固体受热后质量减小D．20mL酒精与20mL水混合后总体积小于40mL【答案】D【解析】质量守恒定律适用于化学变化。A选项，铜粉在空气中加热，铜与氧气反应生成氧化铜，质量增大，是化学变化，能用质量守恒定律解释；B选项，木炭燃烧生成二氧化碳气体逸散到空气中，所以灰烬质量比原来木炭质量小，是化学变化，能用质量守恒定律解释；C选项，高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，氧气逸出导致质量减小，是化学变化，能用质量守恒定律解释；D选项，酒精与水混合是物理变化，不能用质量守恒定律解释。2．下列关于质量守恒定律的解释正确的是（）A．化学反应前后，原子种类改变，原子数目没有增减B．化学反应前后，原子种类没有改变，但原子数目有增减C．化学反应前后，反应物和生成物的分子数目不变D．化学反应前后，原子种类没有改变，原子数目没有增减【答案】D【解析】质量守恒定律的微观解释是化学反应前后，原子种类没有改变，原子数目没有增减，原子质量也不变。A选项原子种类改变错误；B选项原子数目有增减错误；C选项分子数目可能改变，不一定不变，该选项错误。所以选D。3．天然气的主要成分甲烷完全燃烧的反应的微观示意图如图，则方框中需补充（）A．B．C．D．【答案】B【解析】根据质量守恒定律实质中：化学反应前后，原子种类和原子个数不变的原则可得，反应前，现有1个碳原子、4个氢原子和4个氧原子，反应后，有1个碳原子和2个氧原子，反应后，缺少4个氢原子和2个氧原子，而两个氢原子和1个氧原子构成一个水分子，故方框中需要补充的是两个水分子，B选项符合题意。4．某有机物与氧气充分反应，有机物+氧气→二氧化碳+水，则该有机物一定含有的元素是（）A．C、OB．H、OC．C、HD．C、H、O【答案】C【解析】根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变。生成物二氧化碳中含有碳元素和氧元素，水中含有氢元素和氧元素，反应物中有氧气提供氧元素，所以该有机物一定含有碳元素和氢元素，可能含有氧元素。所以选C。5．在实验室中，把10g高锰酸钾放在试管中加热，冷却后，称得试管中残留物的质量是9.2g。反应中放出的氧气的质量是（）A．0.8g B．0.6gC．0.4g D．无法确定【答案】A【解析】根据质量守恒定律，参加反应的高锰酸钾的质量等于反应后生成的锰酸钾、二氧化锰和氧气的质量总和。所以反应中放出氧气的质量=反应前高锰酸钾的质量-反应后残留物的质量=10g-9.2g=0.8g。所以选A。1．质量守恒定律的内容：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，这个规律叫做质量守恒定律。2．质量守恒定律的微观解释（1）化学反应的实质：化学反应的过程，就是参加反应的各物质的原子重新组合转化成生成物的过程。（2）质量守恒的原因：在化学反应中，反应前后原子的种类、数目和质量不变。所以，反应前后各物质的质量总和必然相等。3．化学反应前后存在“六个不变，两个一定改变，两个可能改变”：（1）六个不变：（宏观）反应物和生成物的总质量、元素的种类、元素的质量（微观）原子的种类、原子的数目、原子的质量（2）两个一定改变：（宏观）物质的种类（微观）分子的种类（3）两个可能改变：（宏观）元素的化合价（微观）分子的总数考点1质量守恒定律的探究1．用下列实验装置来验证质量守恒定律（托盘天平未画出），能达到目的的是（）A．干冰升华 B．C． D．【答案】D【解析】A、干冰升华只是状态的改变，没有新物质生成，发生的是物理变化，不能验证质量守恒定律，故错误；B、稀盐酸和碳酸钠反应生成氯化钠、二氧化碳和水，生成物中有气体生成，装置不是密闭容器，生成的二氧化碳气体逸出装置，导致天平失衡，不能验证质量守恒定律，故错误；C、镁带在空气中燃烧生成氧化镁，因为有氧气参加，该装置不是在密闭容器中进行，不能验证质量守恒定律，故错误；D、铁与硫酸铜反应生成铜与硫酸亚铁，反应物中没有气体参加生成物中也没有气体生成，装置可不密闭，可以验证质量守恒定律，故正确；故选D。2．小明设计如图所示4个实验用来验证质量守恒定律，实验结束后实验①天平不平衡，其余均平衡，下列有关说法正确的是（）A．能直接验证质量守恒定律的是②③④B．实验②中气球的作用是减缓瓶内气压、防止橡胶塞被冲开C．实验①不遵守质量守恒定律D．实验②中的白磷必须为足量【答案】B【解析】A、质量守恒定律反映的是化学变化中的质量关系，酒精溶于水，属于物理变化，故③不能用于验证质量守恒定律，选项错误；B、白磷燃烧放热，使气体受热膨胀，气球的作用是减缓瓶内气压、防止橡胶塞被冲开，选项正确；C、任何化学变化都遵循质量守恒定律，实验①天平不平衡是因为镁燃烧生成的氧化镁质量等于镁与参加氧气的质量和，选项错误；D、实验②中白磷是否足量不影响装置内的总质量，所以不需足量，选项错误；故选B。考点2质量守恒定律与微观示意图分析1．化学反应前后肯定没有变化的是（）①原子数目

②分子数目

③元素种类

④物质种类

⑤原子种类

⑥物质的总质量A．①③④⑥ B．①③⑤⑥ C．①②⑤⑥ D．②③⑤⑥【答案】B【解析】化学反应前后，原子的种类、质量和个数不变，元素的种类、质量不变，物质的总质量不变，物质的种类、分子的种类肯定改变，分子的数目可能改变，故①③⑤⑥，故选B。2．下列关于化学反应的说法，错误的是（）A．化学反应前后，分子种类发生改变，原子种类不变B．化学反应前后，分子数目发生改变，原子数目不变C．化学反应前后，物质种类发生改变，元素种类不变D．