科粤版九年级上册4.3 质量守恒定律公开课教案设计

第四章  生命之源——水

4.3  质量守恒定律

一、知识与技能

1.通过实验探究理解质量守恒定律，了解常见化学反应中的质量关系。

2.从微观角度认识在一切化学反应中，反应前后原子的种类和原子的数目都没有增减。

二、过程与方法

通过对实验现象的观察和分析,学会归纳整理；用化学知识解释日常生活中的一些变化,激发学习化学的兴趣。

质量守恒定律的理解及应用。

从微观角度理解质量守恒定律及其应用。

二百多年前，拉瓦锡用精确的定量实验研究了氧化汞的分解和合成反应中各物质质量之间的变化关系。他将45份质量的氧化汞加热分解，恰好得到了41.5份质量的汞和3.5份质量的氧气，反应前后各物质的质量总和没有改变。这难道是巧合吗？

同学们，大家都知道，化学反实质是反应物发生化学反应生成了新的物质，如磷烧生成白色固体五氧化二磷；蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，蜡烛渐渐变短。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做出自己的假设。               

1. 质量守恒定律的探究

［猜想］学生甲：生成物的质量总和会大于反应物的质量总和。

学生乙：生成物的质量总和会小于反应物的质量总和。

学生丙：生成物的质量总和会等于反应物的质量总和。

［过渡］同学们提出了三种猜想，我们来进行下面的活动与探究，通过实验去验证一下反应物和生成物之间的质量关系。

［活动与探究］实验分两大组进行，一组进行实验一，另一组进行实验二。

每组汇报各自的实验方案，教师与学生共同纠正学生方案中的不当之处后，提出如下注意事项：

（1）称量时天平应注意调零。

（2）红磷燃烧时，锥形瓶底部应预先装一部分沙子。

（3）在红磷燃烧这个实验中，玻璃棒烧红后往锥形瓶中塞时动作要快，塞子要塞紧，不能漏气。

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

［学生实验］教师巡视，及时发现学生操作中的一些错误并进行纠正。

［交流讨论］由学生陈述实验结果，有不同意见的同学进行补充。

［方案一］在红磷燃烧这个实验中看到红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，反应前后物质的质量总和没有发生改变。

［不同意见］我们组的实验结果是生成物的质量总和略大于反应物的质量总和，可能是由锥形瓶没有塞紧漏气所致。

［方案二］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铜析出；同时溶液的颜色也略有改变，由蓝色溶液变为浅绿色溶液；用天平称量，发现反应前后物质的质量总和没有发生改变。

［总结］通过这两个实验我们看到，发生化学反应时反应物的质量总和与生成物的质量总和存在相等的关系。其实不仅仅这两个实验如此，无数的实验证明，反应前后反应物和生成物的质量总和相等，这个规律叫做质量守恒定律。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。

［设问］如何描述质量守恒定律的内容呢？

教师：大家考虑一下，在这个定律中最关键的词语是什么？

［学生分析其中的关键词］

［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系，是真正参加反应的那一部分质量，要注意“参加”二字的真正含义。

［过渡］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。

［学生实验］教师巡视，指导学生实验操作。交流讨论实验现象和结论。

［实验5-1］现象：产生大量气体，天平失衡。

结论：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。

教师：为什么会出现这样的结果？

［学生讨论］

［回答］因为碳酸钠与盐酸反应生成了二氧化碳，二氧化碳是气体，逸散到了空气中，所以反应后质量减少，天平失衡。

教师：分析得不错，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？

［实验5-2］现象:镁带在空气中燃烧发出耀眼的白光，产生大量的白烟，生成物的质量小于反应物的质量。

结论：实验前后反应物和生成物的质量不相等。

教师：讨论一下这是为什么？这与质量守恒定律相违背吗？

［学生讨论］

回答：在镁带燃烧这个实验中，有白烟跑到空气中。

教师：镁带燃烧时产生的大量白烟是生成物氧化镁，氧化镁是很细的粉末，在燃烧的过程中有一部分逸散到了空气中，失掉了一部分生成物所以我们称得的生成物的质量小于反应物的质量。

［设问］那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,会出现什么结果？

学生：反应前后质量相等。

教师：仔细思考，是相等吗？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？

学生：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所称镁带的质量大。

教师：分析得很好，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，所以生成物的质量比原来镁带的质量大。

［提问］这两个反应到底遵不遵守质量守恒定律呢？

［回答］遵守。只要改进实验装置，就会出现正确的结果。

［追问］如何改进实验装置呢？

［思考］在白磷燃烧那个实验中，若玻璃管上端没有系小气球，将会出现什么结果？

［回答］如果玻璃管上端没有系小气球，则会出现生成物的质量总和小于反应物的质量总和，因为有一部分白烟会从玻璃管口进入空气中，从而引起生成物质量的减小。

2.质量守恒定律的实质

［思考］了解了质量守恒定律的内容和它的发现，我们再从微观方面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。

［演示］展示白磷燃烧和铁与硫酸铜反应的微观过程动画，从分子、原子角度进行分析。

［思考］根据所展示的动画，从分子和原子的角度思考为什么化学反应都遵守质量守恒定律？

［交流讨论］从刚才投影所展示的白磷燃烧实验以及铁与硫酸铜溶液反应实验的微观过程可知：在化学反应前后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，所以说一切化学反应都遵守质量守恒定律。

［小结］（1）微观解释：化学反应的过程，事实上是旧的分子破裂成原子，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，原子的质量也没有改变，所以反应物的质量总和会等于生成物的质量总和。

（2）质量守恒定律可理解为“六个不变”，“两个一定改变”，“两个可能改变”。

［投影］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，但此定律不适用于物理变化；

(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。

1.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。

2.质量守恒定律的微观解释：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。

通过本节课的探究活动，真正做到了将课堂还给学生，让他们过了一把“当小科学家的瘾”，培养了他们学习化学的兴趣和信心，使学生了解了质量守恒定律的发现过程，学习科学家勇于质疑、开拓创新的精神，培养他们在今后的学习过程中善于发现问题、分析问题、解决问题的意识和能力。21教

例1(1)解放军特种兵进行夜间射击训练时，在密闭的囊形靶体内充入一定体积的氧气和氢气，当高温高速的子弹击中靶体时，靶体内物质发生反应,此时会听到爆炸（或爆鸣）声，反应的文字表达式是氢气+氧气水。

 (2)如图是探究质量守恒定律的实验装置图，锥形瓶内插有一根上端系有小气球，下端能与白磷接触的玻璃管。引燃白磷后，气球胀大，待锥形瓶冷却至室温，气球部分缩进玻璃管内。气球缩进的原因是白磷燃烧消耗氧气，导致瓶内气压小于瓶外大气压。再将锥形瓶放在托盘天平上称量，天平仍平衡，这说明化学反应前后各物质质量总和相等。

解析:氢气具有可燃性，与氧气混合达到爆炸极限，被点燃后发生爆炸。气球部分缩进玻璃管内，说明瓶内气压小于外界大气压。

例2由质量守恒定律可知，下列各项：①分子种类、②原子种类、③分子数目、④原子数目、⑤分子质量、⑥原子质量。在化学反应前后一定不变的是(B)

A.①③⑤     B.②④⑥     C.全部     D.无法判断

解析:在化学反应前后，微观上肯定不会变化的是原子种类、原子数目、原子质量。

例3酒精检测仪检测的原理为C2H5OH+4X+6H2SO4 ==2Cr2（SO4）3+2CO2↑+9H2O，则物质X的化学式为(A)

A.CrO3          B.Cr2O3          C.Cr2S3          D.CrSO3

例4在一个密闭容器中加入四种物质，在一定条件下充分反应，测得反应前后各物质的质量如下表：

通过分析，判断下列说法中不正确的是(B)

A.甲是生成物

B.测得反应后丁的质量为4 g

C.乙可能是催化剂

D.该反应是分解反应

解析:由质量守恒定律可得，丁应是生成物，且反应生成的丁的质量为12 g-8 g=4 g，故反应后丁物质的质量为4 g+5 g=9 g。

1.下列所描述的现象，不能用质量守恒定律解释的是(C)

A.蜡烛燃烧后，越来越短，最终消失

B.铁丝燃烧，其固体质量增加

C.潮湿的衣服在阳光下晒干

D.高锰酸钾受热后，固体质量减少

2.Sb2O5是一种重要的阻燃剂。用X来生产该阻燃剂的化学方程式为X+2H2O2==Sb2O5+2H2O。根据质量守恒定律，推断X的化学式为(B)

A.SbO2     B.Sb2O3     C.HSbO3     D.H3SbO4

3.某有机物在氧气中完全燃烧只生成二氧化碳和水。据此判断该有机物组成，下列说法正确的是(C)

A.只含有碳、氢元素

B.含有碳、氢、氧三种元素

C.含有碳、氢元素，可能含有氧元素

D.无法确定

4.在实验中经常出现实验现象与理论的“不配合”，理性思考这些现象有助于提高我们的科学素养。下面是某同学验证质量守恒定律的两个实验，请回答相关问题。(提示：碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水与二氧化碳)

(1)该同学在用A装置验证质量守恒定律时，将气球中的碳酸钠抖落与稀盐酸充分反应后，发现天平的指针并没有停在中间，而是偏右(填“偏右”或“偏左”)，出现实验现象与理论“不配合”的原因是气球膨胀后受到的空气浮力增大。

(2)该同学改用B装置重新进行实验，当吸滤瓶中的白磷燃烧并冒出大量白烟时，听到“砰”的一声，橡皮塞冲出，瓶中的白烟也随之冒出。重新塞上橡皮塞，此时却发现天平仍然平衡，出现实验现象与理论的“不配合”的原因是逸出的白烟质量恰好等于进入吸滤瓶中的空气质量。为了避免在实验过程中橡皮塞被冲出，该同学打开吸滤瓶支管上的夹子，并接上一个气球，实验过程中气球的变化是先变大后变小。

(3)当实验现象与理论之间出现“不配合”时，可采取的做法是C。

A.否定相应的理论

B.放弃实验，直接认同相应的理论

C.查阅资料，了解理论的适用条件