資源簡介

質量守恒定律實驗探究
實驗器材
儀器：錐形瓶、注射器、氣球、試管、燒杯、電子天平（精度0.1g)、坩堝鉗、飲料瓶、罐頭瓶、膠頭滴管
試劑：碳酸鈉固體、稀鹽酸、氫氧化鈉溶液、紅磷、鐵絲、硫酸銅溶液、鎂條
實驗改進要點
表 1 實驗類型及實驗內容
序號 實驗類型 實驗形式 探究實驗內容
1 課本實驗 演示實驗 碳酸鈉與鹽酸反應
2 改進實驗 學生實驗 碳酸鈉與鹽酸反應
3 改進實驗 演示實驗 紅磷的燃燒
4 改進實驗 學生實驗 鐵與硫酸銅反應
5 課本實驗 演示實驗 鎂條的燃燒
如表1所示，本節課共設兩個課本實驗，三個改進實驗。改進實驗亮點如下：1、設計多個密閉體系，使實驗能更準確的驗證質量守恒定律。2、課本中紅磷燃燒實驗操作復雜，容易有五氧化二磷散失到空氣中，使結果不準確，我使用生活中常見的罐頭瓶做實驗反應裝置，操作簡單，結果準確。3、將課本實驗中的鐵釘用鐵絲替代，觀察現象方便，能更好的為主題服務。
實驗原理
在敞口容器中，碳酸鈉與鹽酸反應生成的二氧化碳逸出，使的測量質量偏小，在密閉容器進行實驗，二氧化碳留在體系內，測量質量前后相等。紅磷在密閉體系中燃燒，鐵與硫酸銅反應質量守恒。鎂條與氧氣反應，反應前只測量了鎂的質量，反應后測的氧化鎂的質量，質量增加。
實驗教學目標
（一）知識與技能
1.引導學生理解質量守恒定律的內涵以及質量守恒的原因；
2.學會運用質量守恒定律解釋和解決一些生活中的化學現象和問題。
（二）過程與方法
1.通過探究性學習，讓學生了解科學探究的基本思路，培養學生發現問題、探究問題的能力；
2.通過探究性學習，學習猜想與假設、觀察與收集、分析與推理、交流與合作、總結與評估等科學方法。
（三）情感、態度、價值觀
1.通過探究學習，培養學生熱愛科學、善于合作、勇于探索、追求真理、實事求是的科學精神和態度；
2.培養學生善于反思、敢于質疑的學習習慣，對學生進行透過現象認識事物本質的辯證唯物主義教育。
六、實驗教學內容
1.碳酸鈉與鹽酸的密閉體系探究性實驗。通過探究性實驗的設計、操作、對比評價，掌握有氣體參與的反應，密閉體系對于驗證質量守恒定律的重要性。
2.紅磷與氧氣、鐵與硫酸銅的反應演示實驗。比較反應前后變化的物質，得出質量守恒定律的內涵。
3.鎂條燃燒實驗。通過分析反應前后的質量變化，學會用質量守恒定律分析問題，掌握質量守恒定律的應用。
實驗教學過程
上課之初，通過拼圖游戲與同學們一起復習水分解的原理，引導學生給出質量守恒定律的本質原因是由于原子在化學變化中數目、種類、質量都不變。”
情境一：創設情境，提出問題
圖 1 碳酸鈉與鹽酸在敞口容器中反應
如圖1所示，演示課本上碳酸鈉與稀鹽酸的反應，引導學生觀察記錄實驗現象，發現反應前后質量改變了，提出問題：“反應前后質量怎么減小了？難道是質量守恒定律不正確？”
給出碳酸鈉與鹽酸的反應方程式，同學們瞬間明白是由于二氧化碳氣體逸出了。提出探究性實驗課題：怎樣改進實驗能使實驗更好的驗證質量守恒定律呢？學生進入分組實驗階段。
圖 2 碳酸鈉與鹽酸反應改進方案一
如圖2所示，學生們的第一反應就是在錐形瓶上加一個塞子，使氣體留在瓶內，但很快發現，瓶內氣壓增大，會將瓶塞頂出。
圖 3 碳酸鈉與鹽酸反應改進方案二
于是，學生很自然的想到用氣球來調節壓強（如圖3所示），可是有的組發現，當氣球形變較大時，測出的數據會偏小，我適時引導學生從浮力的角度分析，學生便明白，氣球受到浮力使重力減小，造成讀數偏小。
圖 4 碳酸鈉與鹽酸反應改進方案三
這時可以看到如圖4所示，有的組采用了注射器來注入鹽酸，當注射器排空之后可以緩沖氣壓。但是需注意，藥品用量不能特別多。如圖5所示，更有同學就地取材，用飲料瓶盛放鹽酸，用茶包裝碳酸鈉，不僅操作簡單，氣密性也好，還不用擔心浮力問題。這一設計受到其他同學的一致好評。還有同學設計了一套內裝氫氧化鈉的裝置，以吸收二氧化碳，從而解決氣壓的問題。通過分組實驗，學生明白了密閉體系對于驗證質量守恒定律的重要性。
圖 5 碳酸鈉與鹽酸反應改進方案四
情境二 展示教師改進實驗，認識質量守恒定律本質
圖 6 紅磷與氧氣在密閉條件下反應的改進實驗
課本中延用紅磷在空氣中燃燒的實驗來驗證質量守恒定律，但這個實驗在做的過程中很容易有五氧化二磷散失，造成讀數偏小，如圖6所示，我通過在罐頭瓶中進行實驗，避免了這一問題。
圖 7 鐵與硫酸銅反應改進實驗圖
另外，我將鐵釘與硫酸銅的反應改成了鐵絲與硫酸銅反應（如圖7所示），能更方便的觀察實驗結果。借這兩個反應引導學生對比反應前后變化的物質，并計算出參加反應的物質與生成物質量相等，揭示質量守恒定律的本質。
情境三 演示鎂條燃燒實驗，學會用質量守恒定律分析問題
鎂條在空氣中燃燒涉及反應較多，為了簡化問題，這里只提供給學生金屬鎂與氧氣反應的方程式。如圖8所示實驗中，反應后的總質量增加了，學生能很快給出解釋，是由于反應前氧氣的質量沒有稱到。再通過播放視頻的方式展示質量不變的情況以及質量減小的情況讓學生分析，從而使學生學會質量守恒定律的應用。
圖 8 鎂在空氣中燃燒演示實驗
至此，本節課的主要內容就接近尾聲，學生通過分組實驗體會到了密閉體系的重要性，通過教師演示實驗，學會了質量守恒定律的內涵及應用。最后，我們一起分享了質量守恒定律的發現史，體會科研成果的來之不易，感受科學家的睿智與堅持。
實驗效果評價
在本節課中，我選用的實驗操作簡單，現象明顯，材料易得，能更準確的驗證質量守恒定律。學生在動手實驗階段情緒高漲，對知識的欲望被激發出來，在表達與交流中，進行思想的碰撞，體會到探究的樂趣，感受到實驗的魅力。此外，本節課除了質量守恒定律的知識線外，還有情境線與情感線兩條線，讓學生借探究遨游于知識的海洋，從實驗中體會化學的樂趣！

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