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第五單元 化學(xué)反應(yīng)的定量關(guān)系
課題1 質(zhì)量守恒定律
5.1 質(zhì)量守恒定律
核心素養(yǎng)目標(biāo)
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：
通過親歷 “化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量關(guān)系” 的實(shí)驗(yàn)探究，體會定量實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，感悟科學(xué)家對化學(xué)規(guī)律探索的貢獻(xiàn)，培養(yǎng)基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)分析問題的科學(xué)態(tài)度。
化學(xué)觀念：
建立質(zhì)量守恒觀念，理解 “化學(xué)反應(yīng)中原子種類、數(shù)目、質(zhì)量不變” 的微觀本質(zhì)，形成從宏觀現(xiàn)象到微觀本質(zhì)解釋化學(xué)規(guī)律的認(rèn)知體系。
科學(xué)思維：
通過分析實(shí)驗(yàn)方案（如銅與氧氣反應(yīng)、鐵與硫酸銅反應(yīng)），培養(yǎng)歸納推理能力；借助微觀示意圖（如氫氣燃燒），發(fā)展宏觀辨識與微觀探析思維，掌握用質(zhì)量守恒定律解釋化學(xué)現(xiàn)象的方法。
重點(diǎn)
質(zhì)量守恒定律的內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（如銅與氧氣、鐵與硫酸銅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)分析）；
從微觀角度解釋質(zhì)量守恒定律（原子 “三不變”）。
難點(diǎn)
設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律（尤其是有氣體參與或生成的反應(yīng)裝置設(shè)計(jì)）；
運(yùn)用質(zhì)量守恒定律推斷物質(zhì)組成、解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等實(shí)際應(yīng)用。
課前導(dǎo)入
課前導(dǎo)入
蠟燭燃燒時(shí)，隨著火焰跳動，蠟燭逐漸變短，質(zhì)量似乎 “消失” 了；而鐵絲生銹后，表面覆蓋的鐵銹讓其質(zhì)量增加。這些化學(xué)反應(yīng)前后，物質(zhì)的總質(zhì)量究竟是如何變化的？是減少、增加，還是保持不變？早在 18 世紀(jì)，拉瓦錫等科學(xué)家就帶著這樣的疑問，通過精密的定量實(shí)驗(yàn)展開探索，最終發(fā)現(xiàn)了化學(xué)世界的重要規(guī)律 —— 質(zhì)量守恒定律。今天，就讓我們化身為 “科學(xué)探究者”，親自設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察現(xiàn)象，像科學(xué)家一樣去揭開化學(xué)反應(yīng)前后質(zhì)量關(guān)系的奧秘，探尋質(zhì)量守恒定律的本質(zhì)！
01
質(zhì)量守恒定律
化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系
我們已經(jīng)知道，在化學(xué)反應(yīng)前后，物質(zhì)的種類發(fā)生了變化，如紅磷與氧氣化合生成五氧化二磷，電解水產(chǎn)生氫氣和氧氣。在這些變化中，反應(yīng)物和生成物的質(zhì)量之間存在什么關(guān)系？化學(xué)家很早就關(guān)注了這個(gè)問題，意識到需要在定性研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步從定量的角度認(rèn)識化學(xué)變化的規(guī)律。
18世紀(jì)，拉瓦錫借助天平，對大量化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行了較為精密的定量研究。他將45.0份質(zhì)量的氧化汞加熱分解，恰好得到41.5份質(zhì)量的汞和3.5份質(zhì)量的氧氣，反應(yīng)前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和沒有改變。
實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象
【實(shí)驗(yàn)過程】將銅粉平鋪于錐形瓶的底部，把上端系有小氣球的玻璃導(dǎo)管插入單孔橡膠塞，用橡膠塞塞緊錐形瓶口。將裝置放在天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量m1。再將錐形瓶置于陶土網(wǎng)上，用酒精燈加熱，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。反應(yīng)一段時(shí)間后停止加熱，待裝置冷卻后再次稱量，記錄所稱的質(zhì)量m2。
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】固體由紅色逐漸變?yōu)楹谏徊ＡЧ苌系男馇蛳葷q大后縮小；反應(yīng)前后的質(zhì)量m1=m2
【反應(yīng)的文字表達(dá)式】 銅 + 氧氣氧化銅
（Cu）（O2） (CuO)
實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)論
【實(shí)驗(yàn)分析】
銅和氧氣在加熱的條件下生成氧化銅，反應(yīng)前的總質(zhì)量來源于裝置、裝置內(nèi)的空氣和銅粉。反應(yīng)后的總質(zhì)量來源于裝置、裝置內(nèi)除消耗的氧氣外的空氣和氧化銅。
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
參加反應(yīng)的氧氣和銅的質(zhì)量總和等于反應(yīng)生成的氧化銅的質(zhì)量。
化學(xué)反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系
實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象
【實(shí)驗(yàn)過程】在錐形瓶中加入用砂紙打磨干凈的鐵絲，再小心地放入盛有硫酸銅溶液的小試管，塞好橡膠塞。將裝置放在天平上稱量，記錄所稱的質(zhì)量m1。取下錐形瓶并將其傾斜，使小試管中的硫酸銅溶液流入錐形瓶，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。反應(yīng)一段時(shí)間后再次稱量，記錄所稱的質(zhì)量m2。
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】鐵絲表面覆蓋了一層紅色物質(zhì)，溶液由藍(lán)色沉淀變成淺綠色；反應(yīng)前后的質(zhì)量m1=m2
【反應(yīng)的文字表達(dá)式】 鐵 + 硫酸銅銅 + 硫酸亞鐵
（Fe）(CuSO4) (Cu) (FeSO4)
實(shí)驗(yàn)分析及結(jié)論
【實(shí)驗(yàn)分析】
鐵與硫酸銅反應(yīng)生產(chǎn)硫酸亞鐵和銅，反應(yīng)前的總質(zhì)量來源于裝置、硫酸銅溶液和鐵絲，反應(yīng)后的總質(zhì)量來源于裝置、硫酸亞鐵溶液和銅。
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
參加反應(yīng)的鐵和硫酸銅的質(zhì)量總和等于反應(yīng)生成的銅和硫酸亞鐵的質(zhì)量總和。
質(zhì)量守恒定律
參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和，等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。這個(gè)規(guī)律叫作質(zhì)量守恒定律。
對質(zhì)量守恒定律的理解 適用范圍 適用于所有的化學(xué)反應(yīng)，不適用于物理變化
研究的量 是質(zhì)量的守恒，不包括體積等其他方面的守恒
研究對象 “參加化學(xué)反應(yīng)”的物質(zhì)，即實(shí)際反應(yīng)掉的那一部分物質(zhì)，沒有參加反應(yīng)的物質(zhì)不計(jì)算在內(nèi)
各物質(zhì) 是指所有參加反應(yīng)的反應(yīng)物和生成物，包括固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)的所有的物質(zhì)。
總質(zhì)量 指物質(zhì)的總質(zhì)量守恒，而非某一種或幾種物質(zhì)的質(zhì)量守恒。
02
質(zhì)量守恒定律的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
質(zhì)量守恒定律的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】
①劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡；②天平指針右偏
【實(shí)驗(yàn)分析】
產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w逸散到空氣中，使天平左右兩邊質(zhì)量不相等。
【反應(yīng)的文字表達(dá)式】
碳酸鈉 + 鹽酸氯化鈉 + 二氧化碳+水
（Na2CO3） （HCl） （NaCl）（CO2） (H2O)
質(zhì)量守恒定律的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】①劇烈反應(yīng)，發(fā)出耀眼白光，放出熱量，生成白色固體；②反應(yīng)前后物質(zhì)質(zhì)量不相等
【實(shí)驗(yàn)分析】
參加反應(yīng)的氧氣質(zhì)量沒有計(jì)算在內(nèi)，使反應(yīng)前后物質(zhì)的質(zhì)量不變。
【反應(yīng)的文字表達(dá)式】
鎂 + 氧氣氧化鎂
（Mg） （O2） (MgO)
歸納總結(jié)
所有的化學(xué)反應(yīng)都遵循質(zhì)量守恒定律。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律時(shí)，對于有氣體參加或生成的反應(yīng)，應(yīng)在密閉裝置中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)
【探究質(zhì)量守恒定律的一般思路】
測定反應(yīng)前物質(zhì)總質(zhì)量m1→測定反應(yīng)后物質(zhì)總質(zhì)量m2→
比較m1和m2的大小→得出結(jié)論
質(zhì)量守恒的原因
化學(xué)反應(yīng)的過程，就是參加反應(yīng)的各物質(zhì)（反應(yīng)物）的原子重新組合生成新物質(zhì)（生成物）的過程。
由分子構(gòu)成的物質(zhì)在化學(xué)反應(yīng)中變化過程可表示如下：
分子 原子 新分子新物質(zhì)
質(zhì)量守恒的原因 宏觀 化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類、質(zhì)量沒有改變
微觀 化學(xué)反應(yīng)前后原子的種類和數(shù)目不變，原子的質(zhì)量也不變
質(zhì)量守恒定律的應(yīng)用
解釋化學(xué)變化中的有關(guān)現(xiàn)象。
推斷物質(zhì)的元素組成或化學(xué)式
求反應(yīng)中某物質(zhì)的質(zhì)量
解釋化學(xué)變化中的有關(guān)現(xiàn)象。
推斷化學(xué)反應(yīng)的基本類型
計(jì)算物質(zhì)的相對分子質(zhì)量
03
課堂小結(jié)
04
課堂練習(xí)
C
1.下列現(xiàn)象能用質(zhì)量守恒定律解釋的是( )
A.蔗糖溶于水后總質(zhì)量不變
B.水杯內(nèi)飲用水敞口放置質(zhì)量減少
C.小樹苗長成參天大樹
D.10mL水和10mL酒精混合后體積小于20mL
B
D
3.將等容積、等質(zhì)量(含瓶塞、導(dǎo)管、燃燒匙及瓶內(nèi)少量液體)的兩個(gè)集氣瓶置于天平的左右兩盤，并調(diào)至平衡，然后同時(shí)迅速放入點(diǎn)燃的等質(zhì)量的白磷和木炭(白磷和木炭均足量)，使兩者充分燃燒后冷卻至室溫，并且瓶中的所有物質(zhì)均充分完全反應(yīng)后打開止水夾，此時(shí)的天平指針( )

A.向左偏 B.向右偏
C.先向左偏后向右偏 D.仍處于標(biāo)尺中央
A
4.質(zhì)量守恒定律揭示了化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物和生成物之間的關(guān)系，下列關(guān)于質(zhì)量守恒定律說法錯(cuò)誤的是( )
A.木炭在空氣中燃燒成灰，固體質(zhì)量減少了，這違背了質(zhì)量守恒定律
B.在化學(xué)反應(yīng)前后，反應(yīng)物和生成物中原子的種類和數(shù)目都不變
C.在化學(xué)反應(yīng)前后，反應(yīng)物和生成物中元素的種類和質(zhì)量都不變
D.在化學(xué)反應(yīng)前后，反應(yīng)物和生成物中分子的種類一定改變，數(shù)目可能改變
Thanks
好好學(xué)習(xí)天天向上

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