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质量守恒定律

盛珂旸
中雅培粹学校
初中
化学
九年级
上学期
人教版
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    教学准备

    学情分析

    本课题是人教版九年级上册化学第五单元《化学方程式》课题一的内容,该课题包括质量守恒定律和化学方程式两部分内容。

    1.从学科知识角度,质量守恒定律是所有化学变化都应该遵循的普适规律。质量守恒定律的发现经过了一段漫长的过程,它的发现是化学史上的一个里程碑,为定量研究提供了理论依据,使定量研究逐步成为化学研究的主要方法,促进了化学学科的发展。

    2.教材的设计中,并没有首先将质量守恒定律的含义强加给学生。而是首先抛出问题“反应物和生成物的质量之间究竟存在着什么关系呢?”,引发思考。接着,以拉瓦锡的研究成果,真实的化学史,激发学生的探究兴趣。3.对质量守恒定律的探究,是学生首次进行定量探究。教材的探究实验中,包含了红磷燃烧、铁与硫酸铜溶液反应、碳酸钠与稀盐酸反应,有密闭体系和敞开体系,密闭体系两个实验中,红磷燃烧有氧气参加,借用了气球的缓冲装置,铁与硫酸铜溶液的反应虽然密闭,但没有气球的缓冲,这给学生提供了思考的空间。敞开体系的两个实验中,装置敞开,碳酸钠与稀盐酸的反应有气体生成并逸出,导致反应后物质总质量减轻;镁条燃烧实验中,有气体参加,生成物总质量本应该大于镁条质量,但又有白烟逸出,导致收集到的白色固体质量可能大于、小于或等于反应前的镁条质量,这给学生提供了很好的讨论空间。

    4.质量守恒定律的微观解释,教材中以氢气燃烧的微观示意图引导学生观察化学反应中原子的种类、数目、质量不变。教材中出现化学反应的微粒示意图的地方有三个:教材51页图3-7氢气与氯气反应的示意图、教材81页图4-26水分子分解示意图、图5-7氢气与氧气反应生成水的示意图。可以借助三幅图的观察引出化学变化中分子种类一定改变,分子数目可能改变,但原子的种类、数目、质量不变。

    5.本课题的学习,起到承前启后的作用,为后续化学方程式的书写打下基础。

    教学工具

    1.在前面四个单元的学习中,学生已经学习了一些变化,对于红磷燃烧的反应现象、生成物非常熟悉。但之前涉及的变化都是定性的角度分析反应物、生成物、反应现象,都没有进行定量分析。

    2.学生对于守恒的概念并不陌生,在物理学科的学习中,学生已经学习了能量守恒;

    3.第三单元中,对分子、原子有关结构的学习,为学习质量守恒定律的微观解释奠定了基础;

    4.第四单元,《自然界的水》一单元中,通过学习电解水实验、水分解的图示或动画,从微观的角度分析了水的分解反应,为质量守恒定律的微观解释奠定了基础。

    教学设计

    教学目标

    知识与目标:

    1.通过实验探究认识质量守恒定律,了解常见化学反应的质量关系。

    2.从微观角度解释质量守恒定律,知道化学反应前后原子的种类、数目和质量不变。

    过程与方法:

    1.通过探究质量守恒定律的过程,进一步熟悉科学探究的步骤;

    2.通过对数据的分析,初步了解定量探究的方法。

    情感态度与价值观:

    1.通过对化学定量探究化学史的介绍,培养严谨求实的科学精神。

    德育目标

    通过探究,体会合作探究的快乐。

    教学重难点

    1.通过实验探究认识质量守恒定律;

    2.能从微观角度解释质量守恒定律;

    教学方法

     

                    课题1  质量守恒定律

    主板书


    一、质量守恒定律

    1.内容:参加化学反应各物质质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和。

     注意:有气体参与或生成的化学反应验证质量守恒定律需要密闭装置

    2.微观解释:化学反应前后,原子的种类、数目、质量不变

                      原子三不变

    副板书

                                                                     反应前               反应后

    石蜡+氧气→(点燃)二氧化碳+水                       >

    铜+氧气→(加热)氧化铜                                     <

    铁+硫酸铜→铜+硫酸亚铁                                     =


    红磷+氧气→(点燃)五氧化二磷                          =

    碳酸钠+稀盐酸→氯化钠+二氧化碳+水                >

    镁+氧气→(点燃)氧化镁                                     ?

     

    教学过程
       教 师 活 动   学 生 活 动   设计思想

    [趣味导入,播放视频]播放视频《化学学习日记1》

    [提问]我看同学们都看得非常认真,请一位最认真的同学,回忆一下这三个实验结果怎么样?

    老师板书文字表达式,板书质量变化

    你们认为化学变化前后质量到底怎么改变?为什么实验结果会不同?谁做的实验最可信?只要这节课你认真听,你一定能找到答案!




    观察现象,思考



    回答视频中出现的三个反应的现象和质量变化情况。

        活跃课堂气氛,调动学生兴趣,引发学生对化学反应过程中物质质量改变的思考以及对质量守恒定律的好奇


    教 师 活 动学生活 动设计思想

    [提出问题]化学反应前后物质质量总和如何变化?


    [作出假设]可能大于,可能等于,可能小于



    [资料卡片]化学史渗透:展示拉瓦锡利用氧化汞定量进行探究的化学史,引导学生思考能否用氧化汞在实验室进行实验。


    自主阅读思考]指导学生阅读P92方案一,试着理解实验装置、步骤和原理,并把实验过程概括为三步,看怎样达到实验目的。

    (要注意强调探究的问题是探究质量变化


    引导类比:把大象放进冰箱需要几步?


    引导学生归纳总结













    学生回答:汞有毒,条件苛刻,实验时间长

    学生回答:用红磷

     

     

    学生回答:1.反应前称量质量;2.开始反应(点燃红磷);3.反应后再次称量质量





    回忆一般科学探究的流程,渗透科学研究的方法,

     

     

     

    初步感知定量探究的一般步骤

     

     

     

    化繁为简,在这一步先回避繁琐的装置和操作,让学生重点理解实验的主要思路


    教 师 活 动学生活动设计思想

    [演示实验]

    介绍红磷燃烧的装置(改进:在玻璃管中缠绕一段铁丝方便引燃红磷

    强调托盘天平的使用注意事项(垫纸片或者玻璃器皿中称量):

    边演示边设疑:

    (1)锥形瓶底部为什么要铺一层细沙?

    (2)气球的作用

    (3)玻璃管的作用

    (4)实验中有必要记录具体数据吗?可以通过什么方式判断质量变化情况?


    [实验现象]引导学生观察并描述实验现象(从锥形瓶、气球、天平三个方面

    红磷燃烧的现象

    红磷燃烧反应之前与反应之后质量变化

    提醒学生填好学案做好笔记













    学生回答问题,思考实验装置的细节

     






    学生记录实验现象

    描述实验现象

     

    填写学案






    深入理解实验装置的设计思路以及作用

     

     

    注重对学生实验观察能力的培养






    深入了解定量探究的一般步骤,进而明确实验探究中时刻关注探究目的。



    教师活动
    学生活动
    设计思想

    设疑:红磷燃烧前后分别称量了哪些装置或者物质的质量?

           

    引导学生自主思考,并填写在学案中

    两名学生利用希沃操作,判断称量物质的质量


    前排学生观察锥形瓶内剩余的红磷,引导学生将反应前加入的红磷分为两部分,参加反应的红磷与剩余的红磷


    设疑:锥形瓶内的空气都被消耗了吗?红磷本质上与哪种气体反应?(将锥形瓶内空气分为参加反应的氧气+剩余的气体)


    得出红磷燃烧前后质量守恒的本质:

    参加反应的氧气质量+参加反应的红磷质量=反应生成的五氧化二磷质量

    化学史介绍]1908年,德国化学家廊道尔特及1912年英国化学家曼莱做了很多精确度极高的实验,反应前后的质量之差小于0.0001g,在允许的误差范围之内。

    [引导]什么是质量守恒定律

    [板书]课题1 质量守恒定律

    一、质量守恒定律

    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。 


    理解与应用]


    以学习小组为单位讨论

     

     反应前:                            

    锥形瓶+细沙+橡胶塞;

    锥形瓶内空气;

    加入的红磷

         反应后:

    锥形瓶+细沙+橡胶塞;

    剩余的气体;

    剩余的红磷

    生成的五氧化二磷


    独立思考,小组代表上台操作,得出反应前称量的物质的质量与反应后称量的物质的质量








    思考回答: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质量总和。

     

     

    记录

    体会:质量守恒定律的重要内涵。



    培养学生独立思考的能力

     

     

     

    从现象分析出本质

     

    培养学生归纳总结的能力




       初步学会运用归纳、概括的方法对实验结果进行分析处理,形成科学的思维方法。








    化学史介绍,使学生体会一个科学定律的得出是一个曲折、漫长的过程,是几代科学家不懈求真、求实的过程,培养学生严谨的科学探究精神。


    教师活动
    学生活动
    设计思想

    现在我们对质量守恒定律有了非常深入了理解了,那么是不是所有化学反应都遵循都遵循质量守恒定律呢?



    [演示实验5-1引导学生观察现象,猜想天平怎么变,思考变化的原因。

    板书反应的文字表达式


    [播放视频]碳酸钠与盐酸的反应

    设疑1:为什么天平会向右倾斜,这是不遵循质量守恒定律吗?请学生回答。


    设疑2:黑板上这些称量质量变小/变大的反应有什么共同点,造成结果不相等?小组讨论一分钟并回答


    设疑3:红磷燃烧也有气体参与,为什么结果是相等的?


    设疑4:若想用这些实验验证质量守恒定律,觉得可以如何改进?


    设疑5:所有的化学变化验证质量守恒定律都需要密闭装置吗?


    得出结论并板书:⑤有气体参与/生成的反应验证需密闭装置


    引导学生思考课前化学学习日记视频中,出现的三个实验,为什么质量会不守恒呢?















    仔细观察视频中的实验,思考为什么天平不平衡




    都有气体参与/生成,气体没称量到

     


    答:装置密闭了,




    答:装置必须密闭



    不需要,开始的视频里铁和硫酸铜就没有密因为没有气体参与




    蜡烛燃烧:生成了二氧化碳和水,反应后质量减轻

     铜在空气中加热:氧气参与反应,但未称量质量

    铁与硫酸铜溶液反应:没有气体参加,也没有气体生成,因此质量相等。














    通过实验设疑,再抛出一连串问题让学生自己归纳出探究质量守恒定律的装置要求,再次加强了对质量守恒定律的理解和应用,以及锻炼学生的逻辑思维能力以及归纳总结能力



    教师活动
    学生活动
    设计思想

    [引导]现在我们知道质量守恒定律是什么,怎么用了,我们还要知道,为什么?化学反应前后为什么质量会守恒?我们从微观角度去考虑。

    [小组讨论]电解水的微观示意图。自己画图1分钟,交流讨论1分钟,上台展示

    [引导归纳] (引导:回忆第三单元,化学变化微观的实质是什么)

    [板书]化学反应前后原子的种类、数量、质量不变。


    学生回答:原子的种类、数目没变/化学变化中原子是最小粒子

     

     学生自主分析


    思考、回答:化学反应前后原子的种类、数量、质量不变。


    用小活动与微观示意图帮助学生理解质量守恒实质,搭建宏观物质与微观世界的桥梁,突破难点。



    教师活动
    学生活动
    设计思想

    提问:本堂课你学到了什么?

    从内容、实验验证、应用、微观解释四个方面归纳总结

    内容:

    实验验证:化学变化/有气体参加或生成的反应,要验证质量守恒定律,需要在密闭容器中进行


    应用:解释现象/化学方程式


    微观解释:化学反应前后,原子的种类、数目、质量不变

       总结新课内容,加深印象,并从另一个维度归纳总结,使知识逻辑更清晰



    教师活动
    学生活动
    设计思想

    演示镁条燃烧的实验

    设疑1:若将镁条燃烧产生的所有白色生成物(含白烟)都收集起来,其质量与镁条质量相比如何?


    设疑2:若不将镁条燃烧产生的白烟收集起来,只将石棉网上的白色固体收集起来,其质量与镁条质量相比如何?


    课后播放视频:《化学学习日记2》



    学生观察并记录实验现象



    思考

    给学生留白时间,让学生尝试用课堂学到的知识去解决更多的问题







    首尾呼应,增加课堂趣味


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