第2节 化学反应中的质量关系 第1课时（教学设计）

第2节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、教学重点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、教学难点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。本节教学内容来自沪教版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1课时）。这部分内容在化学学科中具有至关重要的地位，它是学生从定性认识化学变化过渡到定量认识化学变化的关键节点，为后续化学方程式的书写、计算以及化学定量研究奠定了坚实基础。教材首先引导学生从定量角度认识化学变化，介绍了不同化学家对化学反应的定量研究，让学生了解质量守恒定律的发现历程。接着通过多个实验探究，如氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应、碳酸钙与盐酸反应、盐酸与碳酸钠溶液反应等，逐步引导学生探索质量守恒定律。在得出质量守恒定律后，教材深入讲解了定律的内容、理解要点、成立原因以及化学反应前后的变与不变，帮助学生全面、深入地理解该定律。教材的编排注重实验探究和逻辑推理，通过具体的实验现象和数据，让学生亲身体验质量守恒定律的存在，培养学生的科学探究能力和严谨的科学态度。同时，教材还通过典型范例和变式练习，帮助学生巩固所学知识，提高运用质量守恒定律解决实际问题的能力。学生对化学变化有了一定的定性认识，了解了一些常见的化学反应和现象。在思维能力方面，九年级学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，开始具备一定的逻辑推理和分析能力，但对于较为抽象的概念和理论，仍需要借助具体的实验和实例来理解。在知识储备上，学生已经掌握了一些基本的化学概念和化学反应，但对于化学反应中物质质量的变化关系还缺乏深入的思考和探究。此外，学生在实验操作和观察能力方面有了一定的基础，但在实验设计、数据分析和归纳总结等方面还需要进一步培养和提高。在学习态度和兴趣方面，九年级学生对化学实验充满好奇和兴趣，但在面对较为复杂的理论知识时，可能会出现畏难情绪。因此，在教学过程中，教师应充分利用实验的趣味性和直观性，激发学生的学习兴趣，引导学生积极参与实验探究和思考讨论。同时，要关注学生的个体差异，根据学生的实际情况调整教学方法和进度，帮助学生逐步建立起对质量守恒定律的理解和应用能力。教学环节一新课导入【展示生活现象】同学们，我们先来一起看两个有趣的现象。（展示纸张燃烧后只余下少许灰烬的图片，以及薄铜片在火焰上加热，表面变黑，质量增大的视频）大家看，纸张燃烧后质量好像减少了，而薄铜片加热后质量却增加了。【提出问题引导思考】大家想一想，物质发生化学变化时都有新物质生成，同时还伴随着能量的释放或吸收。那在化学变化中，物质的质量到底会不会发生变化呢？是像纸张燃烧那样减少，还是像铜片加热那样增加，或者有其他的规律呢？现在大家可以先在小组内讨论一下，说说你们的想法。（给学生几分钟时间进行小组讨论，鼓励学生各抒己见）【介绍化学史】其实啊，在历史上，化学家们也对这个问题非常感兴趣。17世纪70年代，英国化学家波义耳在敞口容器中加热金属，结果发现反应后容器中物质的质量增加了；而到了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，却发现化学反应前后物质的总质量相等。这两位化学家的实验结果截然不同，这是为什么呢？这里面是不是隐藏着什么重要的化学规律呢？接下来，就让我们一起踏上探索之旅，去揭开化学反应中质量关系的神秘面纱。设计意图1．激发学生兴趣：通过展示生活中常见的纸张燃烧和铜片加热现象，让学生直观地感受到化学变化中质量的变化情况，引发学生的好奇心和求知欲，使学生迅速投入到课堂讨论中来，提高课堂参与度。2．联系生活实际：将化学知识与生活现象紧密联系，让抽象的化学知识变得具体而有趣，让学生认识到化学就在我们身边，提高学生对化学学科的亲切感和学习兴趣。3．引入化学史：介绍波义耳和拉瓦锡的实验，让学生了解化学知识的发展历程，感受科学家们严谨的科学态度和探索精神。同时，两位化学家不同的实验结果形成对比，引发学生的思考，自然地过渡到本节课关于化学反应中质量关系的学习，为后续探究质量守恒定律奠定基础。教学环节二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【引入】同学们，物质发生化学变化时都有新物质生成，同时还伴随着能量的释放或吸收。那在化学变化中，物质的质量是否会发生变化呢？比如说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，质量增大。这背后是不是隐藏着什么规律呢？让我们一起看看化学家们是如何对化学反应进行定量研究的。【问题】17世纪70年代，英国化学家波义耳在敞口容器中加热金属，结果发现反应后容器中物质的质量增加了；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，却发现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？【学生思考】学生分组讨论，可能会提出波义耳没有考虑到空气中某些物质参与了反应，而拉瓦锡在密闭容器中避免了外界物质的干扰等观点。【讲解】评价学生的讨论结果，强调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更能准确地反映化学反应前后物质质量的关系，这也为我们后续探索质量守恒定律奠定了基础。活动二：质量守恒定律的探索【引入】通过化学家们的研究，我们对化学反应前后物质质量的关系有了初步的思考。接下来，我们通过几个实验来进一步探索质量守恒定律。【问题】在进行实验探究前，大家先思考一下，如果化学反应前后物质的质量守恒，我们应该如何设计实验来验证呢？【学生思考】学生可能会提出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想法。【实验演示】实验1：氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应【操作】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。【现象】产生蓝色沉淀，天平仍然保持平衡。【表达式】NaOH实验2：碳酸钙与盐酸反应【操作】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。【现象】石灰石表面产生气泡，天平仍然保持平衡。【表达式】CaC实验3：盐酸与碳酸钠溶液反应【操作】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。【现象】烧杯内产生大量气泡，白色粉末逐渐消失，反应后质量减小。【讲解】分析实验3反应后质量减小的原因，是因为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，没有被称量到。强调在有气体参加或生成的化学变化中，验证质量守恒定律时候，必须在密闭容器中进行。【对应训练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【学生回答】B【讲解】A、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；B、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；C、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；D、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。【对应训练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【学生回答】C【讲解】A、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；B、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；C、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；D、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。教学环节三质量守恒定律活动一：质量守恒定律的内容与理解【引入】通过前面的实验探索，我们对化学反应前后物质质量的关系有了更深入的认识。那么，到底什么是质量守恒定律呢？【问题】请同学们根据实验现象和数据分析，尝试总结质量守恒定律的内容。【学生思考】学生总结：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。【讲解】对学生的总结进行评价和完善，强调“参加”的含义，即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）；质量守恒定律仅适用于化学变化；“各物质”指的是所有参加反应的反应物和所有的生成物；质量守恒定律的“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）。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【引入】我们已经知道了质量守恒定律的内容，那为什么化学反应前后物质的质量会守恒呢？接下来我们从微观和宏观的角度来分析。【问题】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？【学生思考】学生结合教材和微观示意图进行分析，得出反应前后氢原子和氧原子的种类、数目和质量都不变。【讲解】通过动画演示氢气和氧气反应的微观过程，进一步强调在化学反应中，原子的种类、数目和质量都不变，所以元素的种类和质量也不变，物质的总质量也守恒。同时，总结化学反应前后的变和不变：微观：原子数目、原子质量、原子种类不变；分子数目、元素化合价可能改变；分子的种类一定改变。宏观：元素质量、元素种类、物质总质量不变；物质的种类一定改变。【对应训练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【学生回答】B【讲解】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。【对应训练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【学生回答】C【讲解】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。第2节化学反应中的质量关系一、从定量角度认识化学变化1．化学家对化学反应进行定量研究2．质量守恒定律的探索二、质量守恒定律1．．．．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40mL2．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．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、O5．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