沪教版九年级化学第2节 化学反应中的质量关系 第2课时（教学设计教案）

第2节化学反应中的质量关系第2课时质量守恒定律的应用一、知识目标1．学会依据质量守恒定律改进实验，列出正确的质量守恒数学表达式，找全反应物和生成物。2．掌握应用质量守恒定律判断反应中物质的质量关系，解释反应中的质量变化。3．能够依据质量守恒定律推断未知物的组成，并从元素守恒角度说明理由。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，从微观上理解质量守恒定律的实质是原子的种类、数目和质量不变。2．证据推理与模型认知：通过分析实验数据和化学方程式，建立质量守恒的模型，依据模型进行推理和判断。3．科学探究与创新意识：通过改进实验装置，培养创新思维和实践能力，体会科学探究的过程和方法。一、教学重点质量守恒定律的改进实验、根据质量守恒定律判断质量关系、推断物质组成。二、教学难点理解质量守恒定律在不同情境中的应用，正确推断物质的组成。本节教学内容出自沪教版2024年版九年级化学上册第四章第二节《化学反应中的质量关系》（第2课时）。质量守恒定律是化学学科的重要基本定律之一，它是深入理解化学反应本质的基础，在化学知识体系中具有承上启下的关键作用。通过第一课时对质量守恒定律的初步学习，学生已了解其基本内容和适用范围。本课时在此基础上进一步拓展和深化，围绕质量守恒定律展开三个方面的内容：改进实验以更准确验证定律、根据定律判断反应中物质的质量关系、依据定律推断未知物的组成。教材首先通过碳酸钠与盐酸反应的实验，引导学生分析实验不足并进行改进，让学生从反应原理和装置原理两方面深入理解质量守恒定律的应用，培养学生的实验设计和分析能力。接着通过多个具体的化学反应实例，如高锰酸钾受热分解、蜡烛燃烧等，让学生学会运用质量守恒定律解释反应中的质量变化，判断物质质量关系，强化对定律的理解和运用。最后通过葡萄糖氧化、二氧化碳与氢气反应等实例，引导学生从元素守恒角度推断物质组成，提升学生的逻辑推理和科学思维能力。在知识储备方面，学生已经掌握了一些基本的化学概念和化学反应，对质量守恒定律的内容有了初步的了解，但对于如何运用该定律解决实际问题，还缺乏深入的理解和实践。在学习能力方面，学生具备了一定的观察、分析和实验操作能力，但在实验设计、逻辑推理和综合运用知识方面还有待提高。在学习过程中，学生可能会遇到以下困难：对于实验改进，可能难以从反应原理和装置原理的角度全面分析问题，设计出合理的改进方案；在运用质量守恒定律判断物质质量关系时，可能会出现找不全反应物和生成物，从而导致质量守恒表达式列错的情况；在推断物质组成时，可能对元素守恒的理解不够深入，不能准确地根据化学反应前后元素种类不变进行推理。因此，在教学过程中，教师应充分考虑学生的实际情况，结合具体的实验和实例，引导学生逐步掌握运用质量守恒定律解决问题的方法和技巧，培养学生的科学思维和实践能力。同时，要注重鼓励学生积极参与课堂讨论和实验探究，提高学生的学习兴趣和主动性。教学环节一新课导入【播放视频】同学们，老师先给大家播放一段有趣的视频。视频里展示的是一个化学实验，实验人员把盐酸和碳酸钠放在一个敞口容器里进行反应，大家可以看到有大量气泡产生。实验结束后，称量反应后的物质质量，发现比反应前物质的总质量变小了。大家想一想，这是为什么呢？难道是质量守恒定律在这里不适用了吗？（给学生一些时间思考和小声讨论）【回顾质量守恒定律】在前面的学习中，我们已经了解了质量守恒定律，它告诉我们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，而且这个定律适用于一切化学反应，其本质是化学反应前后原子的种类、数目和质量都不变。那为什么刚才视频里的实验结果好像和质量守恒定律矛盾呢？【提出问题】带着这个疑问，我们今天就进一步深入学习化学反应中的质量关系。在实际的化学反应中，我们如何准确地运用质量守恒定律来判断物质的质量关系、改进实验装置以及推断未知物的组成呢？让我们一起开启今天的探索之旅。设计意图1．激发学生兴趣：通过播放有趣的化学实验视频，展示与学生已有认知产生冲突的实验现象，能迅速吸引学生的注意力，激发他们的好奇心和求知欲，使学生积极主动地参与到课堂讨论中来。2．回顾旧知，衔接新课：在学生产生疑惑后，及时回顾质量守恒定律的内容和实质，为新知识的学习搭建桥梁，让学生明白本节课是在已有知识基础上的进一步拓展和深化。3．引发思考，明确目标：由实验现象与质量守恒定律的矛盾引出本节课要学习的内容，自然地过渡到新课，使学生明确学习方向，带着问题去探索新知识，提高学习的主动性和针对性。教学环节二质量守恒定律的改进实验【引入】同学们，之前我们学习了质量守恒定律，即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。但在实际实验中，有些反应可能会出现一些问题影响我们对质量守恒定律的验证。比如碳酸钠和盐酸的反应，下面我们就来探讨一下这个反应在验证质量守恒定律时会遇到的情况以及如何改进。【问题】展示碳酸钠与盐酸反应的装置，提问：观察碳酸钠和盐酸反应的装置，思考这个反应如果在这样的装置中进行，会对质量守恒定律的验证产生什么影响？【学生思考】1.学生观察装置后回答：反应会产生二氧化碳气体，二氧化碳会逸散到空气中，没有被称量，这样就会导致反应后称量的质量比反应前小，好像不遵守质量守恒定律。2.部分学生还可能提出装置可能存在的其他问题，如产生气体使瓶内压强增大，橡胶塞易弹出等。【讲解】评价学生的回答，强调在验证质量守恒定律时，需要考虑到所有反应物和生成物的质量。对于有气体参与或生成的反应，要保证装置能称量到所有物质。从反应原理上，若反应为(A+B→C+D)，则质量守恒的数学表达式为(mA+mB=mC+mD)；从装置原理上，装置要密闭保证称量到所有物质，且装置无明显形变避免浮力的干扰。【学生任务】分组讨论并设计改进装置，然后展示交流。【总结】评价各小组的改进方案，强调改进的关键在于解决气体逸散和浮力干扰等问题。【对应训练1】同学们用如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小C．该反应没有遵守质量守恒定律D．应将装置放在密闭容器中进行【学生回答】D【讲解】碳酸钠和盐酸反应会产生二氧化碳气体，有气泡产生，A选项错误；由于二氧化碳逸散到空气中，反应后称量的质量比反应前小，但该反应仍然遵守质量守恒定律，B、C选项错误；为了保证能称量到所有物质，应将装置放在密闭容器中进行，D选项正确。【对应训练2】实验小组利用如图装置，完成了对密闭容器中少量碳酸钠与少量稀盐酸反应的质量测定。以下分析正确的是（）A．反应后碳酸钠的质量增加B．反应过程中各物质的质量都不变C．反应前后各物质的质量总和相等D．反应前称量的是碳酸钠和稀盐酸的总质量【学生回答】C【讲解】碳酸钠和稀盐酸反应，碳酸钠质量会减少，A选项错误；反应过程中各物质质量会发生变化，B选项错误；根据质量守恒定律，反应前后各物质的质量总和相等，C选项正确；反应前称量的是整个密闭容器内物质的总质量，不只是碳酸钠和稀盐酸的总质量，D选项错误。设计意图通过引入碳酸钠和盐酸反应的实验，引发学生对质量守恒定律验证中实际问题的思考，培养学生观察和分析问题的能力。让学生分组讨论改进装置，锻炼学生的合作探究能力和创新思维。对应训练有助于学生巩固所学知识，加深对质量守恒定律改进实验的理解。教学环节三根据质量守恒定律判断质量关系【引入】在化学反应中，我们可以根据质量守恒定律来判断各种物质的质量关系。比如高锰酸钾受热分解，为什么剩余固体的质量会比高锰酸钾的质量小呢？下面我们就通过几个例子来深入探讨。【问题】提出问题：高锰酸钾受热分解这个化学变化的反应物和生成物都有哪些？如何正确表示这个变化的质量守恒表达式？【学生思考】1.学生回答：反应物是高锰酸钾，生成物是锰酸钾、二氧化锰和氧气。2.写出质量守恒表达式：(m{高锰酸钾}=m{锰酸钾}+m{二氧化锰}+m{氧气})。3.解释剩余固体质量变小的原因：根据质量守恒定律，参加反应的高锰酸钾的质量等于生成的锰酸钾、二氧化锰和氧气的质量之和。在开放体系中，生成物氧气逸散到空气中，所以剩余固体的质量会小于高锰酸钾的质量。【讲解】评价学生的回答，强调在判断质量关系时，要准确找出反应物和生成物，正确列出质量守恒表达式，并考虑物质的状态变化对质量称量的影响。【问题】展示点燃蜡烛的实验，提问：点燃蜡烛后，电子天平示数逐渐减小，蜡烛减小的质量与燃烧后生成物的总质量有什么关系？【学生思考】1.学生分析反应：石蜡和氧气反应生成二氧化碳和水，质量守恒表达式为(m{石蜡}+m{氧气}=m{二氧化碳}+m{水})。2.得出结论：蜡烛减少的质量是参加反应的石蜡的质量，小于生成物的总质量。【讲解】再次强调质量守恒定律的应用，提醒学生注意反应物和生成物的组成。【问题】给出例题：在反应(A+B→C+D)中，若(8gA)与(32gB)恰好完全反应，生成(C)和(D)的质量比为(9:11)，求生成(D)的质量。【学生思考】1.学生根据质量守恒定律得出(mC+mD=mA+mB=8g+32g=40g)。2.设(mC=9x)，(mD=11x)，则(9x+11x=40g)，解得(x=2g)，所以(mD=22g)。【总结】总结根据质量守恒定律判断质量关系的方法和步骤，强调要找准反应物和生成物，正确运用质量守恒表达式进行计算。【对应训练1】现将20克A和足量B混合加热使其发生化学反应，20克A完全反应后生成16克C和8克D，则参加反应的A与B的质量比是（）A．1：1 B．2：1 C．4：1 D．5：1【学生回答】D【讲解】根据质量守恒定律，参加反应的(B)的质量为(16g+8g-20g=4g)，所以参加反应的(A)与(B)的质量比为(20g:4g=5:1)，D选项正确。【对应训练2】在一个密闭容器中放入甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下充分反应后，测得有关数据如图所示。下列说法不正确的是（）A．x=2.0B．参加反应的甲和丙的质量比为1∶2C．乙可能是该反应的催化剂 D．丁一定是化合物【学生回答】B【讲解】根据密闭容器中反应前后物质的总质量不变，可得(6+2+14+35=x+22+21+3)，解得(x=2)，A选项正确；参加反应的甲的质量为(6g-2g=4g)，参加反应的丙的质量为(14g-2g=12g)，参加反应的甲和丙的质量比为(4g:12g=1:3)，B选项错误；乙反应前后质量不变，可能是该反应的催化剂，C选项正确；该反应是甲和丙反应生成丁，丁是由两种以上元素组成的，一定是化合物，D选项正确。设计意图通过实际例子引导学生思考化学反应中物质质量关系的判断方法，培养学生运用质量守恒定律分析和解决问题的能力。让学生自己思考和解答问题，提高学生的思维能力和计算能力。对应训练可以及时巩固所学知识，加深对质量关系判断的理解。教学环节四根据质量守恒定律判断质量关系【引入】在化学反应中，我们还可以根据质量守恒定律来推断未知物的组成。比如葡萄糖在人体组织里的反应，下面我们就通过几个例子来学习如何进行推断。【问题】展示葡萄糖在酶的催化下反应的式子：葡萄糖＋氧气→二氧化碳＋水，提问：葡萄糖中一定含有哪些元素，可能含有哪些元素？从元素守恒的角度说明理由。【学生思考】学生分析：生成物二氧化碳和水中含有碳、氧、氢元素，化学反应前后元素种类不变，所以反应物也应含有这三种元素。反应物氧气只能提供氧元素，所以葡萄糖中一定含有碳元素和氢元素，可能含有氧元素。总结推断方法：根据生成物中的元素种类，结合反应物中已知元素的情况，推断未知物中一定含有的元素和可能含有的元素。【讲解】评价学生的回答，强调元素守恒是推断物质组成的关键依据。【问题】给出例题：二氧化碳和氢气在一定条件下可发生反应：CO2＋3H2一定条件

CH3OH＋X，求X的化学式，并说明推断的依据。【学生思考】学生根据化学反应前后原子的种类和数目均不变，列出表格分析：原子种类反应前反应后（除X)外）1个X中碳原子个数110氧原子个数211氢原子个数642得出X的化学式为H2O，推断依据是化学反应前后原子的种类和数目均不变。【讲解】讲解解题思路，强调在推断化学式时要准确分析原子的种类和数目变化。【问题】给出例题：(6g)某物质(R)在空气燃烧后，能够生成(13.2gCO2)和(7.2gH2O)，分析该物质的元素组成。【学生思考】学生计算：(m(C)=m(CO2)×C%=13.2g×=3.6g)，(m(H)=m(H2O)×H%=7.2g×=0.8g)。计算氧元素质量：(m(O)=6g-3.6g-0.8g=1.6g)。得出结论：该物质中含有碳、氢、氧三种元素。【总结】总结根据质量守恒定律推断物质组成的方法：一是根据元素种类守恒推断元素组成，二是通过计算各元素的质量来确定是否含有某种元素。【对应训练1】某物质和水反应只生成氢氧化钠和氧气，则该物质中（）A．只含钠元素 B．一定含有钠元素，可能含有氧元素C．一定含有钠、氧两种元素 D．一定含有钠元素，可能含有氧元素和氢元素【学生回答】C【讲解】根据质量守恒定律，反应后有钠、氧、氢三种元素，反应物水中有氢、氧元素，所以该物质中一定含有钠元素，又因为生成了氧气，所以该物质中一定含有氧元素，C选项正确。【对应训练2】取某物质2.16g，使其充分燃烧，生成2.16g水和5.28g二氧化碳。则该物质中（）A．一定含有碳元素和氢元素B．一定含有碳元素、氢元素、氧元素C．一定含有碳元素和氢元素，可能含有氧元素D．无法确定【学生回答】B【讲解】计算生成水中氢元素的质量(m(H)=2.16g×=0.24g)，生成二氧化碳中碳元素的质量(m(C)=5.28g×=1.44g)，碳元素和氢元素的质量之和为(0.24g+1.44g=1.68g2.16g)，所以该物质中一定含有碳、氢、氧三种元素，B选项正确。设计意图通过具体的化学反应引导学生学习根据质量守恒定律推断物质组成的方法，培养学生的逻辑推理能力和计算能力。让学生自己思考和解答问题，提高学生运用元素守恒和原子守恒进行推断的能力。对应训练可以及时巩固所学知识，加深对物质组成推断的理解。第2节化学反应中的质量关系一、质量守恒定律的改进实验二、根据质量守恒定律判断质量关系三、根据质量守恒定律推断物质组成在化学实验课上，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【解析】稀盐酸和碳酸钠粉末反应会生成氯化钠、水和二氧化碳，不会产生白色沉淀，A选项错误；根据质量守恒定律，化学反应前后物质的总质量不变，B选项正确；反应生成二氧化碳，气球会胀大，形状会发生改变，C选项错误；由于装置是密闭的，整个装置的质量不变，D选项错误。2．偏二甲肼是长征二号F运载火箭发动机推进剂之一，会与四氧化二氮反应生成氮气、二氧化碳和水。推测偏二甲肼中一定含有的元素是（）A．O、H B．N、O C．C、O D．C、H【答案】D【解析】根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变。生成物氮气、二氧化碳和水中含有氮、碳、氢、氧四种元素，而反应物四氧化二氮中只含有氮和氧元素，所以偏二甲肼中一定含有碳和氢元素，可能含有氮元素，一定不含有氧元素，答案选D。3．超氧化钾（KO2）可做氧气源，可用于煤矿井下救援。能与水反应迅速放出氧气和另外一种化合物，则该化合物可能是（）A．K2CO3B．KNO3