資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
【2024人教新版九上化學高效完全備課】（教學設計）
5.1　質量守恒定律
第五單元　化學反應的定量關系
單元整體設計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
核心素養目標 化學觀念 1.認識化學反應中各物質間存在的定量關系,化學反應遵守質量守恒定律。 2.理解質量守恒定律的微觀本質。 3.能根據客觀事實用文字或符號描述、表示化學變化,并正確書寫常見的化學方程式。 4.能基于質量守恒和比例關系推斷化學反應的相關信息。 5.初步學會從定性和定量的視角認識物質的組成與變化,并認識到質量守恒定律對資源利用和物質轉化的重要意義。 6.能根據化學方程式進行簡單計算,并解決生產生活中的簡單問題。
科學思維 1.初步學會運用觀察、實驗等手段獲取化學事實,初步運用分析、歸納等方法認識物質及其變化,形成一定的證據推理能力。 2.能從變化和聯系的視角認識常見的化學現象,能以宏觀、微觀、符號相結合的方式認識和表征化學變化。 3.初步建立物質及其變化的相關模型,運用研究物質變化的思路與方法,形成物質制備與檢驗等實際問題的思路,初步體會化學反應與技術、工程的關系。 4.能從跨學科角度初步分析和解決一些涉及物質變化與轉化等簡單的開放性問題,體會系統思維的意義。
科學探究 與實踐 1.通過對質量守恒定律的驗證認識實驗是科學探究的重要形式和學習化學的重要途徑,能進行安全、規范的實驗基本操作,獨立或與同學合作完成簡單的化學實驗任務。 2.在化學反應前后物質質量變化的探究中,能主動提出有價值的探究問題,從問題和假設出發確定探究目標,設計和實施探究方案,獲取證據并分析得出結論,能用科學的語言合理表達探究過程和結果,并與同學交流。 3.能基于物質及其反應的規律和跨學科知識,運用實驗手段,完成一些跨學科實踐活動。
科學態度 與責任 1.從化學反應的視角,體會化學是推動人類社會可持續發展的重要力量。 2.通過學習拉瓦錫等科學家發現質量守恒定律的史實及意義,體會定量實驗研究和基于實驗事實的科學推理對化學科學發展的重要性。
學習目標 1.通過實驗探究認識化學反應前后物質之間的質量關系,理解質量守恒定律的內涵及微觀本質,初步形成定量認識物質變化的質量視角和守恒意識。 2.通過對化學方程式意義的探究,知道化學方程式可以表征化學反應中物質之間的轉化關系和比例關系,初步形成定量認識物質變化的比例視角。 3.能基于化學反應中物質之間的轉化關系和定量關系,正確書寫化學方程式,并進行有關化學方程式的簡單計算。 4.通過梳理人類對質量守恒定律的認識過程及質量守恒定律的應用,體會定量實驗研究和基于實驗事實的科學推理對化學科學發展的重要性。
核心知識
跨學科實 踐活動
單元前置作業　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　實驗室可用過氧化氫溶液制取氧氣,該反應可表示為2H2O22H2O+O2↑。
(1)二氧化錳在過氧化氫分解過程中,起什么作用 過氧化氫分解時,反應物是什么 生成物是什么
(2)以上化學方程式中,如何反映化學反應遵守質量守恒定律 通過以上化學方程式,你能獲得哪些信息
(3)如果68份質量的過氧化氫完全分解,理論上可收集到多少氧氣 你的依據是什么
【作業目標】 過氧化氫分解制氧氣是學生熟悉的內容,可能在學習過程中已了解該反應的化學方程式,但學生沒有理解其意義,通過(1)讓學生思考化學方程式的意義,通過(2)引導學生理解質量守恒定律及化學方程式的意義,通過(3)引導學生從定量角度認識化學反應。
新課導入　　　　
　　[問題導入] 我們知道,化學反應的微觀實質是分子分解成原子,原子重新組合成新的分子,在這一過程中原子的種類、數目和質量都沒有發生變化,那么化學反應前后物質的總質量會改變嗎
　　[史實導入] 18世紀,拉瓦錫借助天平,對大量化學反應進行了較為精密的定量研究。他將45.0份質量的氧化汞加熱分解,恰好得到41.5份質量的汞和3.5份質量的氧氣,反應前后各物質的質量總和沒有改變。這難道是巧合嗎 當年困惑拉瓦錫的問題,正是我們今天要學習的內容。這節課我們就來研究一下這個問題。
教學建言　　
　　[建言1] 探究質量守恒定律的實驗
1.鐵與硫酸銅反應前后質量的測定實驗中引導學生積極思考:
【教師】 提問:
①用砂紙打磨干凈的鐵絲與硫酸銅溶液混合后,是否發生了化學反應 你判斷的依據是什么
②根據實驗現象,你能得出什么結論
③我們的結論不同于教材,你知道為什么嗎 如何進一步推理得出教材的結論呢 (提示:分析第一次稱量的質量m1包括哪些物質的質量,第二次稱量的質量m2包括哪些物質的質量)
④是不是只有恰好完全反應時,化學反應才遵守質量守恒定律
2.鎂在空氣中燃燒前后物質總質量的測定
【教師】 請預測鎂在空氣中燃燒后固體物質的質量如何變化
預測1:受鐵與硫酸銅、銅與氧氣反應實驗的影響,認為鎂在空氣中燃燒后固體物質的質量不變。
預測2:學生根據鎂與空氣中的氧氣在點燃的條件下反應生成了氧化鎂,得到氧化鎂的質量大于鎂的質量的結論,預測燃燒后固體物質的質量增加。
但讓學生進行實驗時(鎂條質量不宜過少),出現了三種不同的結果:固體物質的質量增加了、固體物質的質量沒有變化、固體物質的質量減少了。
針對實驗結果:(1)引導學生利用質量守恒定律分析燃燒后固體物質質量的變化。
(2)分析實驗中觀察到的煙是如何形成的,讓學生明白煙是氧化鎂的固體顆粒分散在空氣中形成的,因此有部分氧化鎂的質量沒有被稱量。
(3)觀察實驗所用的坩堝鉗,發現有部分氧化鎂殘留在坩堝鉗上,沒有被稱量。
綜合考慮以上情況,可對不同的結果進行說明,但鎂燃燒仍然遵守質量守恒定律。
[建言2] 從微觀角度說明反應前后質量守恒的原因
教材只是從微觀角度闡述化學反應前后質量守恒的原因,為了拓寬學生視野,授課時可以增加從宏觀角度理解質量守恒(即元素質量不變、元素種類不變、反應前后物質總質量不變),加深學生對“宏觀”和“微觀”的理解。如果授課時間允許的情況下,還可以從宏觀和微觀角度增加化學反應前后一定改變的量和可能改變的量都有哪些的思考。講課時可設計如下問題,層層深入,最終達到突破難點的目的。
(1) 引導學生閱讀教材,討論化學反應前后質量守恒的原因。
(2) 教材從微觀(原子)角度描述化學反應前后質量守恒的原因,那么從宏觀(元素)角度如何理解質量守恒定律
(3) 想一想化學反應前后一定發生改變的量和可能發生改變的量都有哪些 (學生討論、總結,教師指導和糾正)
情境素材建議　　
【新課標情境素材建議1】
下表是質量守恒定律發現史的幾個重大事件。
時間 科學家 研究內容 教學意義
17世紀 波義耳 敞口容器中加熱汞的實驗 早期的質量守恒定律的研究
1756年 羅蒙諾索夫 密閉容器中錫燃燒實驗 研究得出質量守恒定律,但當時沒有引起科學家的重視
18世紀 拉瓦錫 密閉容器中汞與氧氣反應實驗 與波義耳所做實驗對比,研究質量守恒定律,探究儀器的作用,并說明實驗的三重意義:證明了質量守恒定律;提出了氧化學說,破除了燃素論;驗證了空氣是混合物
1908年 朗道爾特 做了精確度極高的實驗 實驗中證明質量守恒定律
20世紀初 愛因斯坦 質能方程 理論上證明質量守恒定律
　　考查點:
(1)波義耳在敞口容器中加熱汞,發現固體的質量增加了,固體質量增加的原因是　加熱時空氣中的氧氣參加了反應　。
(2)對比波義耳與羅蒙諾索夫及拉瓦錫的實驗,你對驗證質量守恒定律有何建議 　利用有氣體參加或生成的反應驗證質量守恒定律時,需在密閉容器中進行　。
【新課標情境素材建議2】
在玻璃棒兩端各纏繞10 cm長的細銅絲,用絲線將玻璃棒掛在鐵架臺上,然后按圖進行實驗。
考查點:
(1)步驟②中左端銅絲出現的現象為　銅絲表面變成黑色　。
(2)試解釋出現步驟③中現象的原因:　左端銅絲在受熱時與空氣中的氧氣反應生成了氧化銅,其質量增加　。
【新課標情境素材建議3】
質量守恒定律的發現經過了漫長、曲折的歷程與思考。
歷程一:早在1673年,英國化學家波義耳將金屬汞放在密閉容器里煅燒,打開容器蓋冷卻后稱量,得出的結論是物質的總質量增加了,導致波義耳與質量守恒定律失之交臂。
歷程二:1756年,俄國化學家羅蒙諾索夫將金屬錫放在密閉容器里煅燒,發現總質量和煅燒前沒有變化。
歷程三:1774年,拉瓦錫將45.0份質量的氧化汞加熱分解,恰好得到了41.5份質量的汞和3.5份質量的氧氣,得到了與羅蒙諾索夫相同的結論,從而總結出了質量守恒定律。
考查點:
(1)你認為波義耳實驗中反應后物質的總質量增加的原因是　反應消耗密閉容器內的氧氣,進入生成物中,當打開容器蓋后,空氣進入,物質的總質量增加　。
(2)拉瓦錫還通過這個實驗研究了　空氣中氧氣的體積分數　,成就了化學史上的另一經典實驗。
(3)如圖分別是水蒸發和水通電分解的微觀示意圖。
①從微觀角度分析水蒸發和水通電分解的本質區別:　水蒸發過程中水分子本身沒有發生改變,只是分子間隔變大,發生了物理變化;水通電分解過程中水分子變為氫分子和氧分子,發生了化學變化　。
②水通電分解遵守質量守恒定律,從微觀角度分析,其原因是　水通電分解前后原子的種類、數目和質量均沒有發生變化　。
視頻資源　　
　　[視頻1] 鐵與硫酸銅反應前后質量的測定
[視頻2] 鹽酸與碳酸鈉反應及質量測定
[視頻3] 鎂條燃燒
[視頻4] 紅磷燃燒前后質量的測定
板書設計　　
　　[板書1]
第五單元　化學反應的定量關系
課題1　質量守恒定律
提出問題:化學反應前后物質的總質量如何變化
猜想與假設:猜想1:反應后總質量不變;猜想2:反應后總質量減少;猜想3:反應后總質量增加。
設計與實驗:(1)銅與氧氣反應;(2)鐵與硫酸銅反應。
分析與結論
:
　　拓展:(1)利用有氣體參加或生成的反應驗證質量守恒定律,需要在密閉容器中進行。
(2)質量守恒定律的本質:
宏觀:化學反應中元素的種類、質量都不變。
微觀:化學反應中原子的種類、數目和質量都不變。
[板書2]
化學反應前后物質的質量關系
宏觀 守恒　質量守恒定律 參加化學反應的各物質的質量總和,等于反應后生成的各物質的質量總和 元素種類不變 元素質量不變 微觀　　 原子種類不變 原子數目不變 原子質量不變
變化　物質種類改變 分子種類改變
課題1　質量守恒定律
教學設計　　
教學分析: 質量守恒定律屬于新課標“物質的化學變化”主題中“化學反應的定量關系”部分。質量守恒定律是初中化學學習的唯一一個定律,構成了化學學科的基礎,是初中化學教學的重點。該定律的學習需要學生在對大量實驗觀察、分析、總結的基礎上自己建構概念,需要學生從微觀的角度解釋質量守恒定律的本質。質量守恒定律的發現在化學史上經歷了艱辛和曲折的過程,這個過程展現了科學家們繼承、發展、創新和堅持不懈等精神,是鮮活的學科育人資料。質量守恒定律是學生從定性學習化學到定量學習化學的轉折點,是學生學習化學的分水嶺,也是化學方程式書寫和定量計算的依據。 質量守恒定律是自然界重要的客觀規律,也是學生認識化學反應從定性邁向定量的起點。在這一節的學習之前,學生對微觀粒子的模型與符號已有較系統的認識,對氧氣的性質、氧氣的制取中涉及的化學反應已有定性的認識。但學生對化學反應的認識僅停留在現象的觀察、產物的識別和性質的認識上,對化學反應發生過程中定量的關系缺乏認識和思考。從能力上看,學生有動手實驗的經歷,但獨立開展實驗探究的能力仍較為薄弱。因此在教學中,要讓學生親歷史實品評、方案設計、科學測量,把握定律的含義及形成歷程,完善對“實驗與定律”“宏觀與微觀”的認識,發展化學學科關鍵能力,提升化學核心素養。
教學目標: 1.利用定量實驗探究化學反應中反應物與生成物的質量關系,認識化學反應中各物質間存在定量關系,培養證據推理能力;能正確描述質量守恒定律,體會從定量視角探究化學變化的重要性,能運用質量守恒定律解決生活中的一些相關問題。 2.通過對鎂條燃燒前后物質總質量變化及鹽酸與碳酸鈉反應前后物質總質量變化的探究,培養學生反思評價能力,進一步理解質量守恒定律,認識所有的化學反應均遵守質量守恒定律。 3.通過對質量守恒定律宏觀、微觀本質的探究,形成宏觀、微觀相結合的化學思想,理解質量守恒定律的微觀本質。
教學重點:質量守恒定律的含義及其應用。
教學難點: 1.對質量守恒定律本質的理解。 2.質量守恒定律的應用。
教學用具: 試劑:鐵絲、硫酸銅溶液、銅粉、稀鹽酸、碳酸鈉、鎂條。 儀器:托盤天平、燒杯、錐形瓶、橡膠塞、單孔橡膠塞、玻璃導管、試管、鑷子、藥匙、坩堝鉗、陶土網、酒精燈。 實驗用品:稱量紙、砂紙、火柴、氣球。
教學思路:
教學過程
教師活動 學生活動 設計意圖
環節一　回顧歷史　提出問題 歷史上波義耳和拉瓦錫曾做過相似實驗: 那么化學反應前后物質的總質量如何變化 思考問題。 利用化學史的相關知識提出問題,一是激發學生的學習興趣,二是讓學生感受到質量守恒定律的發現經歷了曲折的過程,培養學生嚴謹求實的科學態度。
環節二　猜想與假設 要求學生對問題作出猜想。 思考,作出猜想: 猜想1:反應后物質的總質量不變; 猜想2:反應后物質的總質量減少; 猜想3:反應后物質的總質量增加。 培養學生科學探究能力。
環節三　設計與實驗 問題1:測定化學反應前后的質量,需用到什么儀器 你能說說使用該儀器的注意事項嗎 問題2:銅粉在加熱的條件下可與空氣中的氧氣反應生成氧化銅,如果我們利用這個反應來探究化學反應前后物質總質量的變化,你認為應該如何操作 請你和小組同學討論后,制定方案并進行實驗。 【講解】 該實驗應該在密閉容器中進行,為防止實驗過程中橡膠塞沖出,應用氣球緩沖,可參考教材裝置。 問題3:已知鐵與硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅,如果我們選擇鐵絲與硫酸銅溶液反應來探究化學反應前后物質總質量的變化,你認為應該如何操作 請你和小組同學討論后,制定方案并進行實驗。 思考、討論并回答問題: 1.稱量質量的儀器是托盤天平。使用時需注意左物右碼;為防止試劑腐蝕托盤,需在兩托盤中各墊一張等質量的稱量紙…… 2. 3. 在討論的基礎上,進行實驗,并記錄實驗現象,得出結論1:化學反應前后物質的總質量不變。 培養學生探究能力和實驗操作能力。
環節四　數據分析 1.我們先分析銅粉與氧氣反應的實驗數據:反應前總質量為m1,反應后總質量為m2。 m1=錐形瓶的質量+橡膠塞的質量+導管和氣球的質量+銅粉的質量+瓶內空氣的質量。 m2=錐形瓶的質量+橡膠塞的質量+導管和氣球的質量+剩余銅粉的質量+瓶內剩余氣體的質量+反應生成氧化銅的質量。 思考、推理:根據m1=m2, 可得出:錐形瓶的質量+橡膠塞的質量+導管和氣球的質量+銅粉的質量+瓶內空氣的質量=錐形瓶的質量+橡膠塞的質量+導管和氣球的質量+剩余銅粉的質量+瓶內剩余氣體的質量+反應生成氧化銅的質量。 推得:銅粉的質量+瓶內空氣的質量=剩余銅粉的質量+瓶內剩余氣體的質量+反應生成氧化銅的質量。 所以,(銅粉的質量-剩余銅粉的質量)+(瓶內空氣的質量-瓶內剩余氣體的質量)=反應生成氧化銅的質量,即參加反應的銅粉的質量+參加反應的氧氣的質量=反應生成氧化銅的質量。 培養學生證據推理能力。
2.我們對鐵絲與硫酸銅溶液反應的數據進行分析:反應前總質量為m1,反應后總質量為m2。 m1=錐形瓶的質量+橡膠塞的質量+硫酸銅的質量+水的質量+鐵絲的質量。 m2=錐形瓶的質量+橡膠塞的質量+剩余硫酸銅的質量+水的質量+剩余鐵絲的質量+反應生成的銅的質量+反應生成的硫酸亞鐵的質量。 【歸納】 通過這兩個實驗,我們可得出:化學反應前后物質的總質量不變,即猜想1正確。 思考、推理:根據m1=m2, 可得出:錐形瓶的質量+橡膠塞的質量+硫酸銅的質量+水的質量+鐵絲的質量=錐形瓶的質量+橡膠塞的質量+剩余硫酸銅的質量+水的質量+剩余鐵絲的質量+反應生成的銅的質量+反應生成的硫酸亞鐵的質量。 推得:(硫酸銅的質量-剩余硫酸銅的質量)+(鐵絲的質量-剩余鐵絲的質量)=反應生成的銅的質量+反應生成的硫酸亞鐵的質量,即參加反應的硫酸銅的質量+參加反應的鐵的質量=反應生成的銅的質量+反應生成的硫酸亞鐵的質量。 在推理的基礎上,得出結論2:參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和。
環節五　反思質疑 所有的化學反應都遵守質量守恒定律嗎 思考。 培養學生的創新能力,發展學生的高階思維。
環節六　實驗探究 1.已知鹽酸與碳酸鈉反應生成氯化鈉、水和二氧化碳,請同學們探究該反應前后物質總質量的變化。 2.鎂條燃燒發出耀眼的白光,會損傷眼睛,注意保護眼睛。老師演示:稱取一定質量的鎂條,然后點燃,再收集坩堝鉗上、陶土網上的白色物質,在稱其質量前,讓學生猜想鎂條燃燒前后總質量的變化,再稱其質量。 【講解】 鎂燃燒前后物質的總質量不變,即參加反應的鎂的質量+參加反應的氧氣的質量=反應生成的氧化鎂的質量,因此反應后固體的質量增加,但實驗中有白煙產生,有部分氧化鎂逸散到空氣中,同時坩堝鉗上的白色固體也不一定能完全收集到,即實驗中有部分氧化鎂損失了,因此反應后稱得固體的質量可能小于、等于或大于反應前鎂條的質量。 1.進行實驗: 隨著反應的進行,天平指針向右偏轉。 2.對鎂條燃燒前后物質總質量的變化進行猜想。 培養學生的探究能力和分析能力,加深對質量守恒定律的理解。
環節七　分析與結論 引導學生進行分析。 【歸納】 大量的實驗表明,化學反應都遵守質量守恒定律,對一些看似不符合質量守恒定律的反應,只能用質量守恒定律才能解釋。 1.分析:反應中有二氧化碳氣體生成,稱量反應后物質的總質量時沒有稱量反應生成的二氧化碳的質量,因此反應后質量變小。 2.分析鎂條燃燒前后物質總質量變化的原因。
環節八　拓展延伸 【提問】 為什么所有的化學反應都遵守質量守恒定律 請從宏觀和微觀兩個視角進行探討。 特別提醒: (1)一切化學反應都遵守質量守恒定律。 (2)沒有參加化學反應的物質的質量不計入參加反應的物質的質量總和中。 (3)質量守恒定律是質量的守恒,不是體積的守恒。 思考: 宏觀:化學反應中元素的種類和質量都不變。 微觀:化學反應中原子的種類、數目和質量都不變。 培養學生宏微結合的思維方式。
環節九　小結提升 1.【提問】 如何評價波義耳和拉瓦錫的實驗及結論 2.簡介質量守恒定律的發現史。 3.小結本節課內容。 思考:兩者的反應均有氣體參加,但波義耳的實驗是在敞口容器中進行的,拉瓦錫的實驗是在密閉容器中進行的。 傾聽。 從質量守恒定律發現史中體會和學習科學家嚴謹求實的科學態度和精神。
　　教學反思:
1.對銅與氧氣反應、鐵與硫酸銅反應的實驗數據測定是否準確 數據分解是否到位
2.從“化學反應前后物質的總質量不變”至“參加化學反應的各物質的質量總和,等于反應后生成的各物質的質量總和”,學生是否能準確理解
3.學生對鎂條燃燒前后固體質量的變化,能否用語言準確表述出來
4.從微觀角度理解質量守恒定律時,是否能更好地利用模型的思想
配套學案　　
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配套教學設計PPT　　
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21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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