课题1 质量守恒定律教学设计及教案分析

课题1 质量守恒定律

第1课时

质量守恒定律

第2课时

化学方程式

1．理解质量守恒定律以及守恒的原因。

2．学会运用质量守恒定律解释和解决一些化学现象和问题。

3．正确读出化学方程式，并进行简单的计算。

4．了解化学方程式的意义和读法，特别是各物质之间的质量关系。

重点

对质量守恒定律含义的理解和运用；化学方程式的意义和读法，特别是各物质之间的质量关系。

难点

实验的操作和结论的得出以及从微观角度认识质量守恒定律；理解化学方程式的意义，能从化学方程式中了解到有关反应的信息。

一、创设情境，导入新课

同学们，大家都知道，化学反应的实质是反应物发生化学反应生成了新的物质，如磷燃点燃烧生成白色固体五氧化二磷，P＋O2――→P2O5；蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，蜡烛渐渐变短，点燃石蜡＋O2――→CO2＋H2O。那么大家知不知道在一个化学反应中反应前各反应物的质量总和与反应后各生成物的质量总和之间可能有哪几种关系呢？这就是我们今天要探究的问题，请大家根据我们学过的知识大胆地作出自己的假设。

二、合作交流，探究新知

(一)质量守恒定律

猜想与假设：假设1：生成物的质量总和大于反应物的质量总和。

假设2：生成物的质量总和小于反应物的质量总和。

假设3：生成物的质量总和等于反应物的质量总和。

提问：那么通过什么方式可以验证这些假设呢？

(可以通过实验事实来验证) 追问：怎样才能知道反应前后各物质的质量呢？

(用天平称量) 现在我们就用托盘天平作为研究工具，根据我们现有的实验条件和操作的可行性，以白磷燃烧和铁钉与硫酸铜溶液反应这两个实验为例来探究化学反应前后各物质的质量关系。

方案一：白磷燃烧前后质量的测定。

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方案二：铁钉与硫酸铜溶液反应前后质量的测定。

注意事项：

(1)称量时天平应注意调平。

(2)白磷燃烧时，锥形瓶底部应预先装一部分沙子。

(3)白磷燃烧这个实验中不用橡胶塞而改用气球套在锥形瓶口，连同白磷一起放在石棉网上加热，待白磷燃烧时移开酒精灯，此时不要用手拿锥形瓶。

(4)在铁与硫酸铜反应这个实验中，铁钉在放入硫酸铜溶液之前要用砂纸打磨干净。

方案一实验结果：在白磷燃烧这个实验中我们看到白磷燃烧产生大量白烟，生成一种白色固体，气球先膨胀后缩小，反应前后各物质的质量总和没有发生改变。

学生提出不同意见：生成物的质量总和略大于反应物的质量总和，可能是由于气球有沙眼所致。

提问：在这个反应中反应物是什么？生成物是什么？我们称量的是哪些物质的质量？

(在这个反应中，反应物是磷和氧气，生成物是五氧化二磷，反应前我们称量的是磷和氧气的质量总和，反应后我们称量的是五氧化二磷的质量。也就是参加反应的磷和氧气的质量总和与反应后生成的五氧化二磷的质量相等。) 方案二实验结果：在铁钉与硫酸铜溶液反应这个实验中，用砂纸把铁钉打磨干净放入硫酸铜溶液中，一会儿看到铁钉表面有一层红色的物质析出，同时溶液的颜色也略有改变，由蓝色溶液逐渐变为浅绿色溶液，用天平称量，发现反应前后物质的质量总和没有发生改变。

提问：在这个反应中反应物和生成物分别是什么？我们称量的又是哪些物质的质量呢？

(在这个反应中，反应物是铁和硫酸铜，生成物是铜和硫酸亚铁，反应前我们称量的是参加反应的铁和硫酸铜的质量总和，反应后我们称量的是生成物铜和硫酸亚铁的质量总和。也就是参加反应的铁和硫酸铜的质量总和与反应后生成的铜和硫酸亚铁的质量总和相等。) 归纳：

实验方案

实验现象

反应前后各物

质质量总和

分析

方案一

白磷燃烧，产生大量白烟，气球先膨胀后缩小

相等

点燃P＋O2――→P2O5

质量总和＝质量总和

方案二

铁钉表面覆盖一层红色物质，溶液由蓝色变成浅绿色

相等

Fe＋CuSO4―→Cu＋FeSO4

质量总和＝质量总和

教师总结：

刚才同学们通过不同的实验得出了共同的结论，这非常不错。其实，在很早以前科学家们经过长期的研究和实践，做了大量的实验，也和同学们一样得出了相同的结论，那就是物质在发生化学反应前后参加反应的各反应物的质量总和与反应后生成的各生成物的质量总和是相等的。拉瓦锡就是发现这个规律的科学家之一，下面我们来看一看他是怎样发现的。

播放影片：质量守恒定律的发现

教师：我们学习自然科学也要像拉瓦锡等科学家发现质量守恒定律一样，以严谨求实的科学态度去不断地探索，不断进取。

问：如何描述质量守恒定律的内容呢？

板书：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。

强调：质量守恒定律指的是参加反应的各物质和反应后生成的各物质的质量总和的关

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系，而不是有多少反应物，要注意“参加”二字的真正含义。

了解了质量守恒定律的内容和它的发现，我们以电解水为例再从微观角度来研究一下为什么在化学反应中参加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。请看电解水的微观过程。

投影：电解水的微观过程

提问：一个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成。在通电的条件下，水分子发生了什么变化？

(水分子分解成了氢原子和氧原子，两个氧原子构成一个氧气分子，两个氢原子构成一个氢气分子。) 追问：分子的种类变了吗？

分析：既然是化学变化，分子的种类肯定发生了变化，因为化学变化的本质特征是生成了新物质，从微观角度看也就是生成了新的分子。

追问：在电解水的过程中，构成水分子的氢原子和氧原子变了吗？

(没有，它们只是经过了重新组合。) 总结：从微观过程以及前面所学的分子、原子知识可知，化学反应的过程，事实上是旧的分子破裂成原子和原子重新组合成新分子的过程。在这个过程中，原子的种类没有变化，原子的数目没有增减，原子的质量也没有变化，所以参加反应的各反应物的质量总和会等于反应后生成的各生成物的质量总和。

板书：质量守恒的微观解释：在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，原子的数目没有增减，原子的质量也没有改变。

到底是不是所有的化学反应都遵守质量守恒定律呢？我们在通过下面的实验来验证一下质量守恒定律是否正确。

演示实验5－1：盐酸与碳酸钠粉末反应前后质量的测定

引导学生观察实验现象并描述：碳酸钠与盐酸反应前后不遵守质量守恒定律，生成物的质量小于反应物的质量。

为什么会出现这样的结果？交流讨论。

(因为碳酸钠与盐酸反应后生成了二氧化碳，二氧化碳是气体，逸散到了空气中，所以盐酸与碳酸钠反应后生成物的质量小于反应物的质量。) 质量守恒定律强调的是参加化学反应的各物质的质量总和等于反应生成的各物质的质量总和，所以分析时一定弄清楚参加反应的是哪些物质，反应后生成的是哪些物质。那镁带燃烧的实验现象和结果呢？

演示实验5－2：镁带燃烧前后质量的测定

引导学生观察实验现象并描述：镁带在空气中燃烧发出耀眼的白光，生成白色固体；用天平称量反应前后物质的质量，质量减小、增大或相等均可能。

讨论一下这是为什么？这与质量守恒定律相违背吗？

镁带燃烧后称量的质量可能有以下几种情况：一是质量减小，因产生白烟，造成氧化镁散失较多；二是质量增大，因镁带足够长，反应物有空气中的氧气参加，多数氧化镁附着于镁带之上，而反应前所称量的仅仅是镁带的质量；三是质量相等，是以上两种因素综合的结果。

追问：注意反应前我们称量的是什么物质，参加反应的是哪些物质？

(反应前我们称量的是镁带的质量，参加反应的是镁和空气中的氧气，所以如果在燃着的镁带上方罩上罩，使生成物全部收集起来称量，生成物的质量比原来镁带的质量大。) 根据质量守恒定律，反应后生成物氧化镁的质量应该等于参加反应的镁带和氧气的质量总和，而反应前我们称量的是镁带的质量，参加反应的氧气的质量没有计算在内，所以生成

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物的质量比原来镁带的质量大，这个反应符合质量守恒定律。

理解和应用质量守恒定律时要注意以下几点：

(1)质量守恒定律是一切化学反应必须遵守的一个定律，但物理变化不遵守此定律；

(2)质量守恒定律研究的仅是“质量”，不能任意扩展到其他物理量；

(3)守恒的数量是“总质量”，不是部分反应物和生成物的质量；

(4)守恒的范围是“参加化学反应的各物质”，没有参加反应的物质，不能计算在内。

知识拓展：在验证质量守恒定律的实验中，有气体参加或有气体生成的反应必须在密闭的容器里进行，否则反应前后天平会不平衡。

(二)化学方程式

前面我们用文字表达式表示化学反应，文字表达式能给我们一些什么信息？(以碳在氧气中燃烧为例讲解文字表达式的意义) 点燃碳＋氧气――→二氧化碳

反应物

生成物

(反应物是碳和氧气，生成物是二氧化碳，反应条件是点燃。) 用文字表示化学反应很直观，表示出了化学反应的反应物、生成物和反应条件，但书写起来麻烦，且不能表示出各物质之间的量的关系。如何简便地表示化学反应呢？国际上为了便于交流，化学家采用国际通用的化学方程式来表示化学反应。

1．定义：用化学式表示化学反应的式子。

点燃例如：碳在氧气中燃烧的化学方程式就是：C＋O2=====CO2

前面我们学过原子和元素可以用元素符号表示，分子可以用化学式来表示，今天我们又知道了化学反应可以用化学方程式来表示。那么，木炭在氧气中燃烧的化学方程式C＋点燃O2=====CO2能提供给我们什么信息呢？

(1)反应中反应物为碳和氧气，生成物为二氧化碳，反应在点燃的条件下进行。

(2)该反应中碳原子、氧分子、二氧化碳分子三者的个数比为1∶1∶1。

(3)表示各反应物与生成物的质量比，如该反应中反应物与生成物的质量比为m(C)∶m(O2)∶m(CO2)＝12∶32∶44＝3∶8∶11。

2．意义

(1)表示反应物、生成物、反应条件。

(2)表示反应物与生成物间的质量比。

3．读法

点燃化学方程式如何读呢？以C＋O2=====CO2为例。

“和”

“反应条件”

↓

↓

“生成”

点燃C＋O2=====CO2

反应物

生成物

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(1)宏观读法如：碳和氧气在点燃的条件下生成二氧化碳。(化学式应读成物质的名称) (2)微观读法如：每1个碳原子和1个氧分子反应生成1个二氧化碳分子。

(3)数量读法如：每12份质量的碳跟32份质量的氧气反应生成44份质量的二氧化碳。

师：化学方程式与数学方程式有什么不同？

生：(1)化学方程式中的加号(“＋”)和等号(“===”)有特定的化学意义：反应物间的“＋”号表示物质间有“反应关系”，即用“＋”号相连的物质间能发生化学反应，故应将“＋”号读成“与”、“和”或“跟”；生成物间的“＋”号表示物质的“并存关系”，即反应后同时有这样几种物质生成，故应将“＋”号读成“和”；“===”号则表示“反应生成”和“质量守恒”的意思，即左边那些物质“反应生成”了右边那些物质。例如，化学方程式：△CuO＋H2=====Cu＋H2O应读成：在加热条件下，氧化铜与氢气反应生成了铜和水；而不应读成：氧化铜加氢气等于铜加水。

(2)由于化学方程式中等号(“===”)左右两边所表示的是物质的转化关系，故左右两边不能像数学方程式那样可以倒写或移项。

三、练习设计

《探究在线·高效课堂》“基础在线”部分。

四、课堂小结

本节课你学到并掌握了哪些知识，有哪些收获？

五、布置作业

《探究在线·高效课堂》“能力在线”部分。

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