時間:2023-03-08 15:31:37
引言:易發(fā)表網(wǎng)憑借豐富的文秘實踐,為您精心挑選了九篇質(zhì)量守恒定律范例。如需獲取更多原創(chuàng)內(nèi)容,可隨時聯(lián)系我們的客服老師。
本課將以科學探究作為教學的突破口,力求將傳統(tǒng)教學的“以知識為本”轉(zhuǎn)移到以“學生的發(fā)展為本”,體現(xiàn)“知識技能”、“過程方法”、“情感態(tài)度與價值觀”等目標融為一體的化學教學價值觀。在教學過程中先講解并演示一個實驗,接著讓學生分組合作探究不同的實驗,通過實驗探究不但使學生能夠較為深刻地理解質(zhì)量守恒定律而且培養(yǎng)學生的科學探究能力以及嚴謹求實的科學態(tài)度、開拓創(chuàng)新的精神,真正體現(xiàn)教師為主導、學生為主體的雙邊良性互動效應。(教學內(nèi)容為人教版新課標教材第五單元課題1《質(zhì)量守恒定律》第82―89頁)
二、教學理念
體驗“人人參與,個個成才”的成功感。
三、教學方法
采用合作探究、類比推理的學習方式。
四、教學目標
1.知識與技能 (1)通過實驗測定,使學生理解質(zhì)量守恒定律的原因。 (2)理解并應用質(zhì)量守恒定律解釋化學變化中發(fā)生的―些現(xiàn)象。 (3)說出化學方程式所表示的意義,正確書寫簡單的化學方程式。
(4)通過對質(zhì)量守恒定律的探究,進一步提高觀察、分析實驗和總結歸納的能力。
2.過程與方法 (1)通過學生分組實驗、探究,培養(yǎng)學生的動手實驗能力及觀察分析能力。
(2)通過對化學反應實質(zhì)的分析及質(zhì)量守恒原因的分析,培養(yǎng)學生研究問題能力和邏輯推理能力。
(3)提高學生實驗、思維能力,培養(yǎng)學生定量研究和應用知識解決實際問題的能力。
3.情感態(tài)度和價值觀 (1)通過自己動手進行試驗探索,逐步形成研究問題的科學態(tài)度。 (2)通過化學反應中反應物及生成物的測定,逐步形成辯證唯物主義觀點。通過練習,培養(yǎng)學生多角度思維的能力,提高學生的思維品質(zhì)。
(3)培養(yǎng)學生由感性到理性,由個別到一般的認識方法。
五、教學重點、難點
重點
1.通過實驗探究,認識質(zhì)量守恒定律。
2.對質(zhì)量守恒定律含義的理解和運用。
難點
對質(zhì)量守恒定律和含義的理解和運用。
六、教具
1.實驗用品:天平、燒杯、錐形瓶、玻璃管、小氣球、石棉網(wǎng)、坩堝鉗、白磷、鐵、CuSO4溶液、蠟燭、鎂條、火柴等。
2.多媒體播放軟件或投影以及相關資料。
七、教學流程 2.質(zhì)量守恒定律的內(nèi)容和實質(zhì)(見課本)。 3.理解和應用質(zhì)量守恒定律時注意以下幾
八、板書設計
1、活動與探究
2.質(zhì)量守恒定律的內(nèi)容和實質(zhì)(見課本)。
3.理解和應用質(zhì)量守恒定律時注意以下幾點:
(1)質(zhì)量守恒定律是一切化學反應必然遵循的一個定律而且 是針對化學反應(注:物理變化不屬于此定律)。
(2)質(zhì)量守恒定律研究的內(nèi)容僅是指“質(zhì)量”不能任意推廣到 其他物理量,它強調(diào)的是“質(zhì)量守恒”。
(3)守恒的數(shù)量是“總質(zhì)量”,是指“參加反應”的所有反應物 和“反應生成”的所有生成物的總質(zhì)量。
(4)守恒的范圍是:“參加反應的各物質(zhì)”和“反應生成的各物 質(zhì)”,強調(diào)“參加”和“生成”,即運用此定律時其他沒有參加化學 反應的物質(zhì),不能計算在內(nèi)。
(5)宏觀上“物質(zhì)的總質(zhì)量”和“元素的種類”不變;微觀上“原 子的種類”、“原子的個數(shù)”、“原子的質(zhì)量”不變,“分子的種類”可 能改變。
4、化學方程式的定義、讀法和意義(見課本)。
2、質(zhì)量守恒定律的理解
(1)“化學反應”是前提。質(zhì)量守恒定律的適用范圍是化學變化,不適用于物理變化,任何化學變化都遵循質(zhì)量守恒定律。
(2)“參加反應”是基礎。概念中明確指出是“參加反應”的各物質(zhì)的質(zhì)量總和,不參加反應的物質(zhì)質(zhì)量不能計算在內(nèi)。
(3)“質(zhì)量總和”是核心。無論是參加反應的物質(zhì),還是反應后生成的物質(zhì),計算時不能漏掉任何一項。
例1以下應用守恒思想解決相關問題,推論正確的是()。
A.14 g碳與32 g氧氣反應,根據(jù)質(zhì)量守恒推出生成的二氧化碳的質(zhì)量為46 g
B.聚乙烯燃生成二氧化碳和水,根據(jù)元素守恒推出聚乙烯由碳、氫、氧元素組成
C.細鐵絲在氧氣中燃燒后,生成物質(zhì)量比細鐵絲的質(zhì)量大,因此這個反應不遵守質(zhì)量守恒定律。
D.水電解生成H2和O2的分子數(shù)比為2∶1,根據(jù)原子守恒推出水分子中H、O原子數(shù)比為2∶1
解析A中14 g碳與32 g氧氣反應,需先判斷14 g碳與32 g氧氣是否全部反應,根據(jù)化學方程式算出碳與氧氣恰好完全反應的質(zhì)量比為12∶32,對比質(zhì)量比發(fā)現(xiàn)14 g碳只反應了12 g,剩余2 g沒有參加反應,所以生成的二氧化碳的質(zhì)量為44 g,不是46 g,A錯誤;B中聚乙烯燃燒,是聚乙烯與氧氣反應,氧氣由氧元素組成,生成二氧化碳和水,生成物含碳、氫、氧三種元素,消去氧元素,根據(jù)元素守恒推出聚乙烯一定含有碳、氫元素,不能推出聚乙烯由碳、氫、氧元素組成,B錯誤;C中根據(jù)質(zhì)量守恒定律,生成物質(zhì)量等于參加反應的細鐵絲和氧氣質(zhì)量總和,所以生成物質(zhì)量比細鐵絲的質(zhì)量大,遵守質(zhì)量守恒定律,C錯誤;D中水電解生成H2和O2的分子數(shù)比為2∶1,而每個氫分子和氧分子分別由兩個氫原子和兩個氧原子構成,根據(jù)反應前后原子種類和數(shù)目不變,推出水分子中H、O原子數(shù)比為2∶1,D正確。
答案:D
點評該例題考查了對質(zhì)量守恒定律的如下理解:“參加反應”是指真正參與反應的那一部分質(zhì)量,如果反應物沒有全部參加反應,則剩余部分不能計算在內(nèi);反應前后元素守恒,是指所有反應物所含元素與所有生成物所含元素種類相同,不是其中一種反應物所含元素與所有生成物所含元素相同;根據(jù)質(zhì)量守恒定律計算時,不能漏掉任何一種反應物或生成物的質(zhì)量,否則,就會出現(xiàn)“表面不守恒”現(xiàn)象;化學反應前后原子的種類、數(shù)目、質(zhì)量均不變。
考點二質(zhì)量總和守恒結合化學方程式計算
例2在一個密閉容器內(nèi)有四種物質(zhì),在一定條件下充分反應后,測得反應前后各物質(zhì)的質(zhì)
可轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉:
Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3
2.NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3
(1)在碳酸氫鈉溶液中加入適量的NaOH溶液,碳酸氫鈉可轉(zhuǎn)化為碳酸鈉:
NaHCO3+NaOHNa2CO3+H2O
(2)將碳酸氫鈉固體加熱至恒重,碳酸氫鈉可轉(zhuǎn)化為碳酸鈉:
量見表1:
表1
物質(zhì)XYZQ
反應前質(zhì)量/g410121
反應后質(zhì)量/g01215待測
已知X的相對分子質(zhì)量為n,Q的相對分子質(zhì)量為2n,下列推理正確的是( )。
A. 反應后Q的質(zhì)量為9 g
B. 反應后生成15 g Z
C. 反應中Y與Q發(fā)生改變的質(zhì)量比為1∶1
D. 該反應方程式X與Q的化學計量數(shù)之比為2∶3
解析先根據(jù)質(zhì)量總和守恒,立式,4+10+1+21=0+12+15+Q(待測),算出Q(待測)=9;然后根據(jù)反應后與反應前的質(zhì)量變化,判斷反應物和生成物,
X、Q質(zhì)量減少是反應物,Y、Z質(zhì)量增加是生成物;同時求出變化量,從而知道X、Y、Z、Q四物質(zhì)間質(zhì)量比為4∶2∶14∶12,Y與Q的質(zhì)量比為2∶12=1∶6,C錯誤;利用化學方程式計算質(zhì)量比的方法,可以求出X與Q的化學計量數(shù)之比為:4/n∶12/2n=2∶3,D正確。
答案:D
點評該題把根據(jù)質(zhì)量守恒定律計算物質(zhì)質(zhì)量和利用化學方程式計算各物質(zhì)間質(zhì)量比結合起來考查。
考點三、質(zhì)量守恒結合化學方程式、化學式計算
例3物質(zhì)R在0.96 g氧氣中恰好完全燃燒:
R+3O2點燃XO2+2SO2
測得XO2和SO2的質(zhì)量分別為0.44 g和1.28 g。下列判斷正確的是()。
A.參加反應的R的質(zhì)量為0.86 g
B.R的相對分子質(zhì)量為76
C.R中含有X元素、硫元素和氧元素
D.XO2和SO2都是形成酸雨的主要物質(zhì)
解析根據(jù)質(zhì)量守恒定律,R的質(zhì)量=
0.44 g+1.28 g-0.96 g=0.76 g,A錯誤;同時可知R、O2、XO2、SO2四種物質(zhì)間質(zhì)量比為0.76 g∶0.96 g∶0.44 g∶1.28 g=76∶96∶44∶128,利用化學方程式根據(jù)質(zhì)量比,R的相對分子質(zhì)量:3×16×2=76∶96可以算出R的相對分子質(zhì)量=76,B正確;同理,算出XO2的相對分子質(zhì)量為44,并且用化學式XO2算出X的相對原子質(zhì)量為12,推知X為碳元素,XO2為CO2,D錯誤;再利用化學式計算m(X)=0.44 g×12/44=0.12 g,m(S)= 1.28 g×32/128=0.64 g,m(X)+m(S)=0.12 g+0.64 g=0.76 g,等于R的質(zhì)量,根據(jù)元素質(zhì)量守恒,可以推知R中只含有X元素、硫元素不含氧元素,C錯誤。
答案:B
點評本題先根據(jù)質(zhì)量守恒定律計算出R的質(zhì)量,然后利用化學方程式和化學式計算,綜合程度較高。
考點四、質(zhì)量守恒結合微觀模式圖計算
例4地球大氣的演化經(jīng)歷了原始大氣、次生大氣和現(xiàn)代大氣三個階段,次生大氣中部分成分的微觀示意圖如圖1所示:
圖1
一定條件下,3.4 g甲物質(zhì)和4.8 g氧氣恰好完全反應,生成5.4 g乙物質(zhì)和另一種物質(zhì)X,下列判斷不正確的是()。
A.物質(zhì)甲的化學式是NH3
B.物質(zhì)X的質(zhì)量為2.8 g
C.物質(zhì)X中含兩種元素
D.該反應化學方程式中物質(zhì)X與O2的化學計量數(shù)之比為2∶3
解析由微觀示意圖推知,甲物質(zhì)的化學式是NH3,乙物質(zhì)化學式為H2O,A正確;根據(jù)質(zhì)量守恒定律,物質(zhì)X的質(zhì)量=3.4 g+4.8 g-5.4 g=2.8 g,B正確;通過化學式計算,甲物質(zhì)中含m(H)=3.4 g×3/17=0.6 g,乙物質(zhì)中含m(H)=5.4g×2/18=0.6g,含m(O)=5.4 g×16/18=4.8 g,根據(jù)元素種類和質(zhì)量守恒,推知物質(zhì)X中只含有氮元素,化學式為N2,C錯誤;利用化學方程式求各物質(zhì)間質(zhì)量比的方法,已知物質(zhì)X與O2的質(zhì)量比為2.8 g∶4.8 g=28∶48,物質(zhì)X與O2的化學計量數(shù)之比=28/28∶48/32=2∶3,D正確。
答案:C
質(zhì)量守恒定律是一切化學反應都必須遵守的一條客觀規(guī)律,在歷年的中考中都以不同形式表現(xiàn)出來。近年來,試題在內(nèi)容、形式、立意等方面呈現(xiàn)出了密切聯(lián)系日常生活、關注社會熱點、連接現(xiàn)代科技、突出思維遷移等新的命題視角。本文就質(zhì)量守恒定律中考命題熱點試題作一探析。
1 信息給予型試題
例1.(泰州市中考題)“綠色化學”是當今社會提出的一個新的概念。在“綠色化學工藝”中,理想狀態(tài)是反應中原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物,即原子的利用率為100%。在用C3H4(丙炔)合成C5H8O2(2-甲基丙烯酸甲酯)的過程中,欲使原子的利用率達到100%,在催化劑作用下,還需要的其他反應物是( )
解析;這是一道信息給予題,也是新情境試題,旨在考查學生的自學能力、信息轉(zhuǎn)化能力以及對知識的遷移能力。由題給“綠色化學”的涵義,即反應物中的原子全部轉(zhuǎn)化為欲制得的產(chǎn)物,所以要求反應類型必須是化合反應,即C3H4+X= C5H8O2,X可以是純凈物,也可以是混合物,但一定要滿足有2個C、4個H、2個O。
答案:A、C。
2圖像型試題
例2.(河北省中考題)一定質(zhì)量的木炭與過量的氧氣在密閉的容器內(nèi)加熱使其充分反應。圖1中能正確反映容器內(nèi)有關的量隨時間變化的關系圖像是()
解析:本題利用反應中有關反應物、產(chǎn)物等物質(zhì)的質(zhì)量隨反應時間變化的動態(tài)圖像考查了質(zhì)量守恒定律。審題要注意關鍵詞“過量氧氣”即木炭完全反應,所以選項A、B均不正確;反應前容器中沒有CO2,故選項C也錯誤;因為是密閉容器,所以物質(zhì)的總質(zhì)量保持不變,故答案D正確。
3字母表格型試題
例3.(南通市中考題)把A、B、C、D四種物質(zhì)放在密閉容器中,在一定條件下充分反應,并測得反應物和產(chǎn)物在反應前后各物質(zhì)的質(zhì)量如下表所示。
下列說法正確的是()
A.物質(zhì)C一定是化合物,物質(zhì)D可能是單質(zhì)
B.反應后密閉容器中A的質(zhì)量為19.7 g
C.反應過程中,物質(zhì)B和物質(zhì)D變化的質(zhì)量比為87:36
D.若物質(zhì)A與物質(zhì)C的相對分子質(zhì)量之比為197:158,則反應中A和C的化學計量數(shù)之比為1:2
解析:本題利用字母表格數(shù)據(jù)對質(zhì)量守恒定律和化學方程式進行了考查,比較抽象,有一定難度。很明顯,B、D反應后質(zhì)量增加,應為生成物,C反應后質(zhì)量減少,則C為反應物。又因為C減少的質(zhì)量(31.6-0)g 大于B和D增加的質(zhì)量(3.6g-0.4g)+(17.4g-8.7g), 故可推知A也為生成物,且生成A的質(zhì)量為:31.6g-[(3.6g-0.4g)+(17.4g-8.7g)]=19.7g, 即反應后密閉容器中A的質(zhì)量為39.4g.因此該反應為分解反應,所以C一定是化合物,而D可能是單質(zhì),即A選項正確,B選項錯誤。
4 簡答型試題
例4.(齊齊哈爾市)為探索物質(zhì)在化學變化前后的質(zhì)量關系,科學家做了大量的實驗。1673年英國物理學家波義耳做了一個實驗,他將金屬放在密閉容器里燃燒后,立即打開容器蓋進行稱量,結果發(fā)現(xiàn)反應后的質(zhì)量增加了。之后,俄國化學家羅蒙諾索夫在密閉的玻璃瓶內(nèi)燃燒金屬,發(fā)現(xiàn)反應前后質(zhì)量不變,由此得出反應前后質(zhì)量守恒。
(1)該實驗導致波義耳未能發(fā)現(xiàn)質(zhì)量守恒定律,請你簡要分析一下原因是什么?
____________________________________。
(2)由于波義耳稱量方法上的原因,他錯過了發(fā)現(xiàn)質(zhì)量守恒定律的機會。請你改進他的稱量方法,以驗證質(zhì)量守恒定律。_________________。
(3) 質(zhì)量守恒定律的發(fā)現(xiàn)過程給你有什么啟示? (答一條即可)___________。
解析: 本題以兩位科學家曾經(jīng)做過的一個實驗立意命題,著重考查學生對質(zhì)量守恒定律的理解以及分析、設計實驗解決問題的能力。質(zhì)量守恒定律的探究性實驗是在反應前后質(zhì)量沒有損失的情況下得出的,因此,應分別稱量反應前后密閉容器的質(zhì)量,才能保證實驗的嚴謹性。
答案: (1) 由于金屬燃燒時會消耗空氣中的氧氣,波義耳在燃燒后打開容器蓋進行稱量,就使外界的空氣進入容器,所以反應后的固體質(zhì)量增加了,因此導致波義耳未能發(fā)現(xiàn)質(zhì)量守恒定律。(2)分別稱量反應前后密閉容器的質(zhì)量。 (3) ①科學研究要有科學系統(tǒng)的研究方法;② 理論的發(fā)展都要經(jīng)過實踐的檢驗;③ 科學研究要有嚴謹細致的態(tài)度(任答一條即可)。
5微觀圖示型試題
例5.(沈陽市中考題)圖2形象地表示某反應前后,反應物與生成物分子及其數(shù)目的變化。其中“”、“”、“”分別表示A、B、C三種不同的分子。該反應的化學方程式中,A、B、C前的化學計量數(shù)之比為( )
A.3:2:4 B.3:2:2C.1:2:3 D.1:2:2
解析: 本題利用分子模型圖示化學反應前后各物質(zhì)分子及其數(shù)目的變化情況,形象直觀,重點考查對質(zhì)量守恒定律的理解能力。從圖示信息可以看出:反應前有3個A分子和2個B分子,反應后有2個A分子和2個C分子,即由1個A分子和2個B分子反應生成了2C分子,所以該反應的化學方程式中,A、B、C前的化學計量數(shù)之比為1:2:2。
答案: D。
6學科滲透型試題
例6. (廣東課改區(qū))某同學在科技活動課上用圖3所示的實驗裝置論證質(zhì)量守恒定律。瓶內(nèi)放了足量的鹽酸,未充氣的氣球緊緊套在瓶口上,里邊放有6.5g鋅粉(如圖3中①),將圖3中①的裝置放在托盤天平上稱量,質(zhì)量為w1g;然后將氣球內(nèi)的鋅粉全部倒入瓶內(nèi),立即產(chǎn)生氣體,氣球逐漸膨脹變大,鋅粉全部反應(如圖3中②),反應結束后再次稱量,質(zhì)量為w2g;結果w2<w1。試分析:
(1)此反應是否符合質(zhì)量守恒定律?_____(填“符合”或“不符合”)。
(2)天平顯示w2<w1的原因是(裝置不漏氣)____。
(3)在_______的條件下稱量, w2=w1。
解析: 本題是一道物理、化學綜合題,要把物理學中的浮力和真空條件等知識應用到解決化學問題中來。試題充分體現(xiàn)了探究的實踐性、生成性(即在探究過程中會出現(xiàn)我們意想不到的問題)和綜合性。本題旨在考查影響質(zhì)量守恒定律探究實驗的因素,即要驗證質(zhì)量守恒定律,必須一無物質(zhì)從體系中擴散出去,二無物質(zhì)從外界進入體系,三無外界浮力的作用等。
答案: (1) 符合 (2)氫氣球有浮力 (3) 真空
7科學探究型試題
例7.(青島市中考題)小剛和小潔以“化學反應中,反應物與生成物的質(zhì)量關系”為課題進行科學探究。請?zhí)顚懸韵绿骄恐械目崭瘢?/p>
[提出假設]:化學反應中,反應物與生成物的質(zhì)量(1) 。
[確定研究方法]:分析推理、查閱資料、實驗探究。
[設計并進行實驗]:小剛設計的實驗裝置和選用藥品如圖4-A所示,小潔設計的實驗裝置和選用藥品如圖4-B所示,他們在反應前后都進行了規(guī)范的操作、準確的稱量和細致的觀察。實驗結論:小剛認為:在化學反應中,反應物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量不相等。小潔認為:在化學反應中,反應物的總質(zhì)量與生成物的總質(zhì)量相等。你認為(2)的結論是正確的,請說出導致另一結論錯誤的原因(3)。
本文為全文原貌 未安裝PDF瀏覽器用戶請先下載安裝 原版全文
[結論分析]:請從原子的角度,簡要分析你認為正確的結論(4)。
[查閱資料]:小剛和小潔通過查閱材料了解到,法國偉大的科學家拉瓦錫,早在18世紀就圍繞這個問題進行了研究,并做出了科學的結論。
[交流表達]:請簡要談一下,你認為這條科學結論有什么重大意義?(不超過30字)(5)。
[結論應用]: 環(huán)保部門常用I2O5測定空氣受CO污染的程度,發(fā)生反應的化學方程式為:I2O5+5CO I2+5X,根據(jù)X的多少,可以判斷CO的含量。X的化學式是(6)。
解析:本題以“化學反應中,反應物與生成物的質(zhì)量關系”為課題,引導學生實踐了一個較為完整的研究性學習過程。得出結論之后,查閱有關科學家關于該研究的史料,有利于鼓勵學生進行化學知識研究的信心,激發(fā)學生熱愛科學的情感。題中實驗及對不同實驗結論的分析是探究的關鍵,最后一問的解答,則有助于加深對探究結論意義的了解。題目還特別注意了結論意義的分析評價,考查運用結論解決實際問題的能力。
答案:(1)相等;(2)小潔;(3)小剛在操作過程中讓反應生成的CO2氣體逸出錐形瓶,所以剩余的生成物的質(zhì)量比反應物的總質(zhì)量減少了;(4)在化學反應中,反應前后原子種類不變,原子的數(shù)目沒有增減,原子質(zhì)量沒有變化,所以,反應物的質(zhì)量總和與生成物的質(zhì)量總和必然相等;(5)該科學結論對于定量認識化學反應,合理進行化工生產(chǎn)具有重要的作用;(6)CO2。
8巧算型試題
例8.(眉山市中考題)鋅、鋁、鐵、鎂四種金屬共3.8g與一定質(zhì)量、溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為0.25的稀硫酸恰好完全反應,將反應后的混合物蒸發(fā)水分得固體(不含結晶水)11g,則反應中生成的H2的質(zhì)量為()
A.0.15g B.0.20gC.0.30g D.0.45g
9綜合計算型試題
例9.(重慶市中考題)測定因存放不當而部分變成碳酸鈉的燒堿中氫氧化鈉的質(zhì)量分數(shù)。所取試樣質(zhì)量8.00g放入質(zhì)量140.00g錐形瓶,加入足量稀硫酸(質(zhì)量50.00g)。每隔相同時間在電子天平上稱量一次,數(shù)據(jù)如下表:
(1) 不必進行第7次讀數(shù)的原因是____。
(2)計算氫氧化鈉的質(zhì)量分數(shù)。
(3)所用稀硫酸中H2SO4的質(zhì)量分數(shù)不低于多少?
解析:本題考查學生對實驗數(shù)據(jù)的處理能力和化學方程式及溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的綜合計算能力。本題涉及的化學反應有兩個 :2NaOH+H2SO4= Na2SO4 +2H2O, Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2,其中Na2CO3和H2SO4反應時,產(chǎn)生CO2氣體并逸出,促使錐形瓶內(nèi)剩余物質(zhì)質(zhì)量減少,當完全反應后,不再產(chǎn)生CO2氣體,剩余物質(zhì)質(zhì)量不再減少。(1)比較后發(fā)現(xiàn)第5次、第6次剩余物質(zhì)質(zhì)量相等,說明第5次讀數(shù)時足量的稀硫酸已使Na2CO3完全反應。(2)根據(jù)質(zhì)量守恒定律先求出Na2CO3充分反應后生成的CO2質(zhì)量,然后利用化學方程式:Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2計算出試樣中Na2CO3和與之反應的H2SO4的質(zhì)量,進而利用Na2CO3的質(zhì)量求出樣品中氫氧化鈉的質(zhì)量及質(zhì)量分數(shù)。(3)加入足量的稀硫酸部分與NaOH反應, 利用(2)的結果再計算出與NaOH反應的H2SO4的質(zhì)量,并由此計算出參加反應的H2SO4的總質(zhì)量,依題意50.00g稀硫酸中H2SO4的質(zhì)量不應低于參加反應的H2SO4的質(zhì)量,從而可求出該硫酸溶液中溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的最小值。
答案:(1)第5次和第6次讀數(shù)相同,說明已充分反應。
關鍵詞:質(zhì)量守恒定律;實驗改進;石灰石與鹽酸
文章編號:1008-0546(2014)01-0093-02 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.01.038
質(zhì)量守恒定律是初中化學的一個重要化學規(guī)律,是分析物質(zhì)在化學反應中質(zhì)量關系的理論依據(jù),是定量研究化學反應的基礎,它的應用貫穿于整個中學化學。透徹理解質(zhì)量守恒定律對于中學化學的學習非常重要。而質(zhì)量守恒定律是一條比較抽象的理論,需要借助化學實驗來形象地理解它。初中化學教學中,教師對驗證質(zhì)量守恒定律實驗的研究也很多。
人教版教材利用白磷燃燒的實驗來研究質(zhì)量守恒定律。但是白磷的著火點很低,容易自燃,而且白磷有毒,燃燒產(chǎn)物三氧化二磷和五氧化二磷也有毒性,實驗不慎就會造成一定的危害。驗證質(zhì)量守恒定律的實驗一般都是使用托盤天平來稱量,但托盤天平的感量一般為0.1g,實驗所取用的白磷只有火柴頭大小,質(zhì)量太小,反應時容器的敞開與密閉對天平的平衡影響不大。所以,采用白磷燃燒實驗來研究質(zhì)量守恒定律不是很妥當。
上教版教材選擇利用石灰石和稀鹽酸的反應來研究質(zhì)量守恒定律。該實驗現(xiàn)象明顯,氣體逸出后容器內(nèi)物質(zhì)質(zhì)量明顯減小,反應時容器是敞開還是密閉對實驗的結果影響很大。但該實驗最大的問題是如何確保產(chǎn)生的二氧化碳氣體留在密閉容器內(nèi)并且不因裝置內(nèi)氣壓變大產(chǎn)生危險。就這一問題,筆者進行了一系列的實驗,并對這些實驗進行了可行性分析。
一、 分析“石灰石與鹽酸反應”實驗的幾套裝置的可行性
按圖1裝置進行實驗。先在錐形瓶中放入少量石灰石,再將一支盛有稀鹽酸的小試管放入錐形瓶中,最后在錐形瓶口塞上橡皮塞并旋緊。實驗時,將錐形瓶側放,小試管中的稀鹽酸倒出,與石灰石接觸。石灰石與鹽酸反應后產(chǎn)生大量二氧化碳,錐形瓶內(nèi)氣壓瞬間增大,導致橡皮塞被彈出。該實驗危險性較大,不適合實際應用。
為了避免反應產(chǎn)生二氧化碳導致錐形瓶內(nèi)氣壓過大而發(fā)生危險,進行了如圖2的改進,在圖1所示的實驗裝置中,取走橡皮塞,在錐形瓶口套一個氣球。實驗時,反應產(chǎn)生二氧化碳氣體導致氣球膨脹,避免了裝置內(nèi)氣壓變大而發(fā)生危險。但是,如果反應產(chǎn)生的二氧化碳較多,使得氣球膨脹體積較大,整套裝置在空氣中受到的浮力就會明顯增大,導致反應后稱得的質(zhì)量小于反應前稱得的質(zhì)量,無法驗證質(zhì)量守恒。所以該裝置也不可行。
上述實驗不可行的原因是由于生成的二氧化碳導致錐形瓶內(nèi)氣壓過大造成危險或?qū)嶒炇。允滓紤]如何使二氧化碳留在裝置內(nèi),同時又不能改變整套裝置的體積。基于這一考慮,選用石灰水或氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳,進行了如圖3的改進。先在錐形瓶內(nèi)倒入一定量的石灰水或氫氧化鈉溶液,把少量盛有石灰石的小試管放入錐形瓶中,再將一支膠頭滴管伸入單孔橡皮塞,并用膠頭滴管吸取一滴管的稀鹽酸,最后在錐形瓶口塞上橡皮塞并旋緊。教學過程中使用該方法進行演示實驗能夠比較順利的完成任務,但是在進行學生分組實驗時卻出現(xiàn)了問題。因為石灰水或氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳需要一定的時間,所以實驗時必須注意鹽酸的濃度和用量,滴加時不能一次滴加完,要分次滴加,并且要邊滴加邊振蕩,使二氧化碳被石灰水充分吸收,否則很容易因為裝置內(nèi)氣壓過大而導致橡皮塞被彈出。對于學生實驗而言,注意事項太多,學生在進行操作時常常會出現(xiàn)橡皮塞彈出的問題。而且,該實驗中涉及了兩個化學反應,學生在理解時對石灰水的作用容易產(chǎn)生疑惑,不利于質(zhì)量守恒定律的分析。該裝置雖然可行,但不適合進行學生實驗。
為了使實驗裝置簡單、可操作性強、安全可靠,進行了如圖4的改進。在錐形瓶內(nèi)放入少量石灰石,在注射器內(nèi)加入一定量的稀鹽酸,實驗時將稀鹽酸注入錐形瓶中,反應產(chǎn)生二氧化碳使錐形瓶內(nèi)氣壓變大,注射器活塞被彈起。該裝置最大的優(yōu)點就是注射器所起的作用:(1)存放并滴加鹽酸;(2)利用注射器活塞移動產(chǎn)生空間儲存反應產(chǎn)生的二氧化碳氣體;(3)注射器的活塞移動不會導致整套裝置在空氣中所受到的浮力變大;(4)避免使用石灰水吸收二氧化碳,導致講解質(zhì)量守恒定律時因分析石灰水的作用而重點偏離。
綜上,圖4裝置最適合進行驗證質(zhì)量守恒定律的學生實驗。
二、定量研究圖4裝置所需的儀器規(guī)格和鹽酸濃度
上教版教材上關于圖4裝置的實驗只要求石灰石用量5g、鹽酸用量5mL,對于鹽酸濃度、錐形瓶、注射器和托盤天平的規(guī)格均沒有具體要求。但是,要使該實驗安全進行,儀器規(guī)格和鹽酸濃度的選擇有一定的要求。下面通過實驗討論鹽酸濃度和儀器規(guī)格的選擇。
1. 注射器、錐形瓶、托盤天平規(guī)格的選擇
(1)注射器規(guī)格的選擇
市售注射器的規(guī)格一般有10mL、20mL、30mL、50mL和100mL。根據(jù)理論計算,5mL濃度為1∶4的鹽酸與足量石灰石充分反應,得到的二氧化碳的體積約為130mL左右。但是考慮到藥品不可能全反應完,且100mL注射器組裝后裝置頭重腳輕,所以選擇50mL注射器進行實驗。
注射器要注意選擇活塞與針筒壁摩擦較小的,否則可能會因為活塞移動不暢而導致橡皮塞被彈出。
(2)錐形瓶規(guī)格的選擇
中學化學實驗室一般配備100mL和250mL兩種規(guī)格的錐形瓶。
使用100mL的錐形瓶、50mL的注射器,濃度為1∶4的鹽酸進行實驗,觀察到注射器活塞迅速上升,很快超過50mL刻度線上升到超過60mL的位置(60mL無刻度,估算的),停留一段時間后橡皮塞被彈出。
使用250mL的錐形瓶、50mL注射器,濃度為1∶4的鹽酸進行實驗,觀察到注射器活塞隔幾秒后再開始上升,停留在約40mL處超過1分鐘,振蕩錐形瓶后活塞又開始上升,停留在約60mL(估算)處較長時間。
兩組實驗對比,選擇250mL的錐形瓶進行實驗更安全。
(3)托盤天平規(guī)格的選擇
由于250mL錐形瓶加上注射器和藥品,總質(zhì)量會超過100g,需要使用量程為200g或500g的托盤天平才能完成實驗。
2. 鹽酸濃度的選擇
選用1∶2、1∶4、1∶6三種濃度的鹽酸進行對比實驗,裝置選用250mL的錐形瓶、50mL注射器。
使用1∶2的鹽酸進行實驗,注射器活塞迅速上升,最終橡皮塞被彈出。
使用1∶4的鹽酸進行實驗,注射器活塞隔幾秒后再開始上升,停留在約40mL處超過1分鐘,振蕩錐形瓶后活塞又開始上升,停留在約50mL處1~2分鐘,活塞繼續(xù)上升,最后停留在約60mL(估算)處較長時間。
使用1∶6的鹽酸進行實驗,注射器活塞1分鐘后才開始上升,停留在約25mL刻度處,振蕩后緩慢上升,停留在約35mL處,隔1~2分鐘后又繼續(xù)上升,重復上述過程,最終停留在約60mL(估算)處。
綜上,使用濃度為1∶2的鹽酸與石灰石反應,注射器活塞很容易被彈出,實驗存在一定的危險。
使用濃度為1∶4的鹽酸,注射器活塞上升的現(xiàn)象明顯,在一定的時間里活塞不會被彈出,比較安全。但是如果放置過長時間,活塞還是有可能被彈出,所以在實驗完成后一定要學生將橡皮塞取下,防止二氧化碳不斷產(chǎn)生而導致活塞被彈出。
使用濃度為1∶6的鹽酸,所需時間較長,但是實驗相對更安全,所以進行學生分組實驗時建議使用該濃度的鹽酸。安全起見,實驗完成后也要求將橡皮塞取下。
3. 小結
該實驗建議使用250mL錐形瓶、50mL注射器、200g量程的托盤天平、濃度為1∶4或1∶6的鹽酸。
有些學校因為條件所限,200g天平的數(shù)量不夠開展學生分組實驗,需要將裝置和藥品的總質(zhì)量控制在100g以下,這種情況下只能使用100mL的錐形瓶進行實驗,此時,應該將石灰石和鹽酸的用量減半,實驗才能夠安全進行。
2012上教版中學化學教材在實驗的設置、內(nèi)容、數(shù)量以及形式等方面較以往都有了很大的改變,化學實驗教學也應隨著新課程的實施進行相應的改革和創(chuàng)新。目前教材上很多演示實驗都變?yōu)閷W生實驗。對于學生分組實驗,一般要求原料易得、操作簡便、安全性高,對于質(zhì)量守恒定律實驗的研究也是本著這一原則進行的,一線的化學教師應該在教學過程中不斷發(fā)揮聰明才智,對實驗進行改進,使得實驗更適合學生進行操作。
參考資料
[1] 人教社課程教材研究所,化學課程教材研究開發(fā)中心. 義務教育課程標準實驗教科書·化學(九年級上冊)[M]. 北京:人民教育出版社,2009
本節(jié)教學目的:
1、過實驗測定,使學生理解質(zhì)量守恒定律的原因,能用質(zhì)量守恒定律解釋和說明一些化學現(xiàn)象和化學事實。
2、初步培養(yǎng)學生應用實驗方法來定量研究問題和分析問題的能力。
本節(jié)重點難點:
對質(zhì)量守恒定律涵義的理解和運用。正確觀察分析有關的實驗是理解質(zhì)量守恒定律的關鍵。應用質(zhì)量守恒定律,要注意定律中的關鍵詞語"參加化學反應的"、"生成的"、"質(zhì)量總和"、一方面要注意到未參加反應的物質(zhì)質(zhì)量不能算在參加反應的物質(zhì)質(zhì)量總和中,未參加反應的或反應剩余的物質(zhì)質(zhì)量不能算在生成的物質(zhì)的質(zhì)量總和中。另一方面還要注意到參加反應的全部物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應后生成的全部物質(zhì)的質(zhì)量總和。根據(jù)質(zhì)量守恒定律,求反應物或生成物的質(zhì)量,駁斥偽科學的錯誤論點、推斷物質(zhì)的組成元素及化學式.
核心知識
1.質(zhì)量守恒定律涵義:參加化學反應的各物質(zhì)的質(zhì)量總和,等于反應后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和.例如:參加反應P和O2的質(zhì)量總和等于生成物P2O5的質(zhì)量.
2.解釋:化學反應前后元素的種類沒有改變,原子的個數(shù)沒有增減,原子質(zhì)量也沒有改變,因此質(zhì)量守恒.
3.實質(zhì):參加化學反應的物質(zhì)的分子被分裂成原子,原子重新排列組合成新的分子過程.
典型例題
例1若有a克KClO3與b克MnO2的混合物,加熱到質(zhì)量不再減少為止,得到剩余固體c克,則反應生成O2的質(zhì)量是克,同時會生成氯化鉀克.
分析KClO3在MnO2催化作用下生成KCl和O2,而MnO2在化學反應前后其質(zhì)量和化學性質(zhì)都不改變.剩余固體是KCl和MnO2的混合物,根據(jù)質(zhì)量守恒定律,MO2=MKClO3-MKCl
解答(a+b-c)克(c一b)克
例2將一定質(zhì)量的鎂條在空氣中點燃,完全燃燒后,生成MgO的質(zhì)量與鎂條相比,是不變,增大還是減小?為什么?
分析Mg在空氣中與O2化合生成M,遵循質(zhì)量守恒定律.Mg+O2MgO
解答增大.根據(jù)質(zhì)量守恒定律,反應后生成MgO的質(zhì)量,必定等于鎂條的質(zhì)量和參加反應的氧氣質(zhì)量之和,所以MgO的質(zhì)量比鎂條的質(zhì)量增大了.
例3化學反應前后肯定沒有變化的是()①原子的數(shù)目②分子的數(shù)目③元素的種類④參加化學反應各物質(zhì)的質(zhì)量總和⑤物質(zhì)的種類⑥原子的種類A①④⑥B.①③⑤C.①③④⑥D(zhuǎn).①③④⑤⑥
分析質(zhì)量守恒定律的實質(zhì)是參加化學反應的物質(zhì)的分子被分裂成原子,原子重新排列組合成新的分子的過程.故反應前后原子種類、數(shù)目、各物質(zhì)質(zhì)量總和、元素的種類不變.
解答選C.
例4某物質(zhì)在氧氣中燃燒后只生成水和二氧化碳,關于該物質(zhì)的組成,下列說法中正確的是()A.一定含有C、H、O三種元素B.一定含有C、H元素,不含O元素C.一定含有C、H元素,可能含有O元素D.可能含有C、H、O元素
知識目標:
1.識記:質(zhì)量守恒定律。
2.理解:從微觀角度認識質(zhì)量守恒定律。
能力目標:
1.鍛煉動手能力、形成觀察能力以及分析解決問題的能力。
2.了解研究化學問題的方法。
情感目標:
1.形成實事求是的科學態(tài)度。
2.通過分組實驗,認識到合作與交流在科學探究中的重要作用。
教學方法
猜想、分組實驗探究、討論、歸納。
教學輔助工具
多媒體課件、實驗必備的儀器及藥品。
教學過程
一、提出問題
師:我們已經(jīng)知道化學反應特征就是生成了其他物質(zhì),例如:硫在氧氣中燃燒生成了二氧化硫;那么生成的二氧化硫的質(zhì)量與反應物硫和氧氣的質(zhì)量之和之間有無變化呢?
二、猜想與假設
生—生:分組交流,討論。若反應物與生成物之間的質(zhì)量有變化,則可能有以下三種情況:
一組代表:參加反應的各物質(zhì)的質(zhì)量之和大于生成的各物質(zhì)的質(zhì)量之和。
二組代表:參加反應的各物質(zhì)的質(zhì)量之和等于生成的各物質(zhì)的質(zhì)量之和。
三組代表:參加反應的各物質(zhì)的質(zhì)量之和小于生成的各物質(zhì)的質(zhì)量之和。
師:從討論的情況看,有三種不同的意見,那么哪一種正確呢?我們不妨用實驗來驗證。
三、假設的檢驗及推理
1.制定計劃。
師:把學生分成三組:
一組:進行白磷燃燒前后質(zhì)量的測定。
二組:進行鐵釘與CuSO4溶液反應前后質(zhì)量的測定。
三組:進行NaOH溶液與CuSO4溶液反應前后質(zhì)量的測定。
2.進行實驗。
生一生:要求學生根據(jù)教師的指導,自行設計簡單的化學實驗方案,并能積極分工、協(xié)作、共同順利地完成實驗。
3.收集證據(jù)。
生—生:根據(jù)現(xiàn)象進行討論、歸納,然后請各小組組長代表本組對所做的實驗做小結,自然地得出結論。
四、發(fā)現(xiàn)規(guī)律
生:三個組的小結情況:
一組:磷燃燒后有白色煙生成即生成了五氧化二磷,但反應前后物質(zhì)的總質(zhì)量不變。
二組:鐵在CuSO4溶液中反應,鐵絲上附著紅色的物質(zhì);溶液由藍色變成淺綠色,反應前后物質(zhì)的質(zhì)量之和仍然不變。
三組:無色NaOH溶液與藍色的CuSO4溶液反應,生成藍色絮狀沉淀,反應前后物質(zhì)的質(zhì)量之和還是不變。
師:通過學生小結發(fā)言,教師歸納、評價得出質(zhì)量守恒定律,請一個學生敘述。
生:參加化學反應的各物物質(zhì)的質(zhì)量之和等于反應生成的各物質(zhì)的質(zhì)量之和。
生:為什么參加反應的各物質(zhì)的質(zhì)量之和會等于生成的各物質(zhì)的質(zhì)量之和呢?
五、解釋與討論
師:教師先演示有關“化學變化中分子被破壞,原子重新組合成其他物質(zhì)的分子”的動畫課件,給學生必要的啟迪。
生—生:(討論、歸納)
參加反應的各物質(zhì)的質(zhì)量之和等于反應后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量之和
師:從以上的討論可以看出物質(zhì)的質(zhì)量之和之所以不變,是因為在化學反應中原子沒有變。
生:質(zhì)量守恒定律是否對任何化學反應都適用呢?
六、反思與評價
生—生:(學生繼續(xù)分組進行實驗)
實驗1:蠟燭燃燒前后天平的變化。
實驗2:鎂條燃燒前后的質(zhì)量變化。
師—生:(討論)
1.上面兩個實驗的結果與你實驗前的預測相同嗎?為什么會出現(xiàn)這樣的實驗結果?
2.對于磷燃燒的實驗,如果玻璃管上端沒有系小氣球,將會出現(xiàn)什么結果?
3.如果在燃著的鎂條上方罩上罩,使生成物全部收集起來稱量,會出現(xiàn)什么實驗結果?
師:(歸納、總結)
再以碳在氧氣中燃燒生成CO2為例,從化學反應中分子、原子的變化情況說明只要是化學反應必定符合質(zhì)量守恒定律。
七、遷移與應用
遷移:供給一組題目進行反饋。
應用:用質(zhì)量守恒定律解釋日常生活中遇到的各種化學現(xiàn)象。
板書設計
課題二質(zhì)量守恒定律
一、質(zhì)量守恒定律
參加化學反應各物質(zhì)的質(zhì)量之和等于反應后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量之和。
教學目標
知識目標
通過對化學反應中反應物及生成物質(zhì)量的實驗測定,使學生理解質(zhì)量守恒定律的含義及守恒的原因;
根據(jù)質(zhì)量守恒定律能解釋一些簡單的實驗事實,能推測物質(zhì)的組成。
能力目標
提高學生實驗、思維能力,初步培養(yǎng)學生應用實驗的方法來定量研究問題和分析問題的能力。
情感目標
通過對實驗現(xiàn)象的觀察、記錄、分析,學會由感性到理性、由個別到一般的研究問題的科學方法,培養(yǎng)學生嚴謹求實、勇于探索的科學品質(zhì)及合作精神;
使學生認識永恒運動變化的物質(zhì),即不能憑空產(chǎn)生,也不能憑空消失的道理。滲透物質(zhì)不滅定律的辯證唯物主義的觀點。
教學建議
教材分析
質(zhì)量守恒定律是初中化學的重要定律,教材從提出在化學反應中反應物的質(zhì)量同生成物的質(zhì)量之間存在什么關系入手,從觀察白磷燃燒和氫氧化鈉溶液與硫酸銅溶液反應前后物質(zhì)的質(zhì)量關系出發(fā),通過思考去“發(fā)現(xiàn)”質(zhì)量守恒定律,而不是去死記硬背規(guī)律。這樣學生容易接受。在此基礎上,提出問題“為什么物質(zhì)在發(fā)生化學反應前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和相等呢?”引導學生從化學反應的實質(zhì)上去認識質(zhì)量守恒定律。在化學反應中,只是原子間的重新組合,使反應物變成生成物,變化前后,原子的種類和個數(shù)并沒有變化,所以,反應前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和必然相等。同時也為化學方程式的學習奠定了基礎。
教法建議
引導學生從關注化學反應前后"質(zhì)"的變化,轉(zhuǎn)移到思考反應前后"量"的問題上,教學可進行如下設計:
1.創(chuàng)設問題情境,學生自己發(fā)現(xiàn)問題
學生的學習是一個主動的學習過程,教師應當采取"自我發(fā)現(xiàn)的方法來進行教學"。可首先投影前面學過的化學反應文字表達式,然后提問:對于化學反應你知道了什么?學生各抒己見,最后把問題聚焦在化學反應前后質(zhì)量是否發(fā)生變化上。這時教師不失適宜的提出研究主題:通過實驗來探究化學反應前后質(zhì)量是否發(fā)生變化,學生的學習熱情和興趣被最大限度地調(diào)動起來,使學生進入主動學習狀態(tài)。
2.體驗科學研究過程、設計、實施實驗方案
學生以小組探究方式,根據(jù)實驗目的(實驗化學反應前后物質(zhì)總質(zhì)量是否發(fā)生變化)利用實驗桌上提供的儀器和藥品設計實驗方案。在設計過程中,教師盡量減少對學生的限制,并適時的給學生以幫助,鼓勵學生充分發(fā)揮自己的想象力和主觀能動性,獨立思考,大膽探索,標新立異。在設計方案過程中培養(yǎng)學生分析問題的能力,在交流方案過程中,各組間互相補充,互相借鑒,培養(yǎng)了學生的語言表達能力。在實施實驗時學生體驗了科學過程,動手能力得到了加強,培養(yǎng)了學生的觀察能力、研究問題的科學方法和嚴謹求實的科學品質(zhì)及勇于探索的意志力。同時在實驗過程中培養(yǎng)了學生的合作意識。通過自己探索,學生不僅獲得了知識,也體驗了科學研究過程。
3.反思研究過程、總結收獲和不足
探索活動結束后可讓學生進行總結收獲和不足,提高學生的認知能力。
教學設計方案
課題:質(zhì)量守恒定律
重點、難點:對質(zhì)量守恒定律含義的理解和運用
教具學具:
CuSo4溶液、naoh溶液、fecol3溶液、nacl溶液、agno3溶液、白磷、錐形瓶、玻璃棒、單孔橡皮塞、燒杯、小試管一天平、酒精燈。
教學過程:
創(chuàng)設情境:
復習提問:在前幾章的學習中,我們學習了哪些化學反應?
投影:反應文字表達式
氯酸鉀氯化鉀+氧氣
kclo3kcl02
氫氣+氧氣水
h2o2h2o
氫氣+氧化銅銅+水
h2cuocuh2o
引言:這是我們學過的化學反應(指投影),對于化學反應你知道了什么?
思考討論:化學反應前后物質(zhì)種類、分子種類、物質(zhì)狀態(tài)、顏色等發(fā)生了變化;原子種類、元素種類沒發(fā)生變化;對于化學反應前后質(zhì)量、原子數(shù)目是否發(fā)生變化存在爭議。
引入:化學反應前后質(zhì)量是否發(fā)生變化,有同學說改變,有同學說不變,意思不統(tǒng)一,那么我們就通過實驗來探討。
設計與實施實驗:
討論:根據(jù)實驗目的利用實驗桌上提供的儀器和藥品設計實驗方案。
交流設計方案
評價設計方案
教師引導學生評價哪些方案是科學合理的,哪些需要改進,鼓勵學生開動腦筋,積極主動地參與實驗設計過程。
1.實施實驗:
同學們的設計方案是可行的,可以進行實驗。
指導學生分組實驗,檢查糾正學生實驗操作中的問題
1.依照設計方案進行實驗并記錄實驗現(xiàn)象和測定的實驗數(shù)據(jù)。
2.對實驗結果進行分析,反應前后物質(zhì)的總質(zhì)量是否發(fā)生變化。
3.匯報實驗結果
引導學生從實驗內(nèi)容,化學反應前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和是否發(fā)生變化匯報實驗結果
同學們的實驗結果是巧合,還是具有普遍意義?
匯報:
1.實驗內(nèi)容
一、調(diào)整實驗內(nèi)容,降低實驗難點,使教學更簡捷有效
本節(jié)課的課程安排是教師的演示實驗教學。首先演示的是磷燃燒的實驗,用一個氣球?qū)⒎磻萜骺谔鬃。磻跋确Q量反應裝置及藥品的質(zhì)量,開始反應,等反應停止后再稱量,質(zhì)量沒有發(fā)生改變。讓學生觀察實驗現(xiàn)象并思考質(zhì)量不變的原因。接著進行鐵與硫酸銅的演示實驗,稱量反應前后的質(zhì)量,根據(jù)反應現(xiàn)象以及反應前后質(zhì)量仍然不變的結果,推導出質(zhì)量守恒定律。第三個實驗是碳酸鈉和鹽酸的反應,是反應后稱量質(zhì)量會變少的,第四個實驗是鎂條燃燒,是反應后稱量質(zhì)量會增加的,讓學生反復思考加深對質(zhì)量守恒定律的理解。實驗設計層層推進,體現(xiàn)了探究學習的理念,加深并拓展了知識內(nèi)容。但是在實驗的設計上,我認為磷燃燒的實驗大可以不做,因為這是個重復實驗,在九年級的化學教學中出現(xiàn)了好幾次。而鐵和硫酸銅反應的實驗現(xiàn)象不夠明顯,在這里可以改成氫氧化鈉和硫酸銅反應,現(xiàn)象比較明顯,同時也達到質(zhì)量不變的結果。這樣雖然少了磷燃燒的實驗,可是沒有影響利用實驗來推出定律的教學思路,還降低了實驗難點。保留碳酸鈉和鹽酸的實驗和鎂條燃燒的實驗,這樣課堂的實驗只有三個,在時間上也比較寬裕。因為簡捷有效,課堂的學習效果以及課后知識的掌握和理解反而更好。
二、改演示實驗為學生分組實驗,激發(fā)學生學習興趣,加深體驗
《質(zhì)量守恒定律》這節(jié)課的新課是安排教師的演示實驗教學,我改成了學生的分組實驗。分組實驗相對于演示實驗來說,可以更直接地讓學生在動手實踐的過程中發(fā)現(xiàn)真理,在知識的學習上肯定更有效果,但是不能是難度太大的實驗,而且實驗的內(nèi)容不能太多。而原本教材安排為演示實驗教學,是因為本節(jié)課是根據(jù)實驗來推理基本定理的課,又是新課,實驗的內(nèi)容較多,磷燃燒的實驗較難,不適宜設計為分組實驗探究的課。但是因為我把磷燃燒的實驗去掉不做,節(jié)省了較多的時間,而其他的幾個實驗都比較簡單,學生可以勝任,所以安排為分組探究的實驗是可行的。教學的過程如下:
首先根據(jù)教學的主題設置問題:化學反應前后質(zhì)量會改變嗎?然后安排學生做第一個實驗,實驗的內(nèi)容是氫氧化鈉和硫酸銅的反應,要求稱量反應前后的物質(zhì)質(zhì)量和,并觀察記錄實驗現(xiàn)象。讓學生帶著問題去做實驗,在實驗過程中自己得到答案。氫氧化鈉和硫酸銅的反應現(xiàn)象是比較明顯的,現(xiàn)象越明顯就越能加深學生對設問的問題的思考,由此可以比較順利地推出質(zhì)量守恒定律。講解了質(zhì)量守恒定律后,要求同學們思考并討論為什么質(zhì)量會守恒。根據(jù)學生討論的結果給出解釋,因為化學反應的本質(zhì)是分子分成原子,原子重新組合成新分子的過程,參加反應的前后原子種類個數(shù)質(zhì)量都不變,所以反應前后質(zhì)量不變。有了實驗的結果做前提,又有了理論的依據(jù),學生就可以很輕松地接受質(zhì)量守恒定律了。
接著要求學生做第二個實驗,即碳酸鈉和鹽酸反應的實驗,反應完后稱量的質(zhì)量比反應前少。學生對這個實驗結果很吃驚,但是也很快就理解了質(zhì)量減少的原因,因為實驗過程有很明顯的氣體產(chǎn)生。該實驗最重要的就是要問學生:反應后稱量質(zhì)量減少是否還符合質(zhì)量守恒定律?學生也能很快理解必須是參加反應的所有物質(zhì)的質(zhì)量和反應后生成的所有物質(zhì)的質(zhì)量相等,包含產(chǎn)生的氣體的質(zhì)量。然后在這里要讓學生思考,怎樣做才能讓這個實驗反應后稱量的質(zhì)量不變?在思考討論后讓學生看課本上磷燃燒的實驗,問為什么要在裝置上加一個氣球,學生自然很快就知道是為了防止氣體的散失。這樣的話,學生又學會了如何設計密閉的反應容器。
三、利用實驗中的問題加深探究的力度,啟迪學生的思維
第三個實驗是鎂條燃燒的實驗,在做這個實驗之前我也先提了個問題,設問:鎂條燃燒完稱量反應后物質(zhì)的質(zhì)量,是比鎂條質(zhì)量大,還是小,還是不變?有意思的是很多學生判斷不出來,我猜想是因為不知道反應的原理的緣故吧。接著就讓學生帶著疑問動手做這個實驗。令人覺得有意思的是,這個實驗的結果是不同的,有的學生稱量出來反應后的質(zhì)量增加,可是也有的人稱量出來質(zhì)量是減少的,有少數(shù)的質(zhì)量沒有太大的變化。這就引起了學生的爭論。于是我先和大家討論實驗的現(xiàn)象,根據(jù)燃燒通常是和氧氣反應給出了該反應的方程式,就方程式上的反應物和生成物再和大家討論正確的結果。學生們很快得出應該質(zhì)量是增大的,因為鎂條的質(zhì)量加上氧氣的質(zhì)量才等于生成物氧化鎂的質(zhì)量。可是為什么會出現(xiàn)這么多不同的結果呢?我讓大家認真回憶反應過程中出現(xiàn)的現(xiàn)象,再思考討論出現(xiàn)這個結果的原因。經(jīng)過大家認真的思考和熱烈的討論,最后同學們提出很多可能使得反應后的質(zhì)量沒有變大:一是認為鎂條燃燒的時候同時出現(xiàn)了大量的白煙,這個白煙可能是氧化鎂的小顆粒散失在空氣中引起質(zhì)量損失;還有就是發(fā)現(xiàn)夾鎂條用的坩堝鉗上有沾上很多的白色固體,估計是氧化鎂的固體留在上面,這樣就會造成生成物質(zhì)量的損失;還有的同學提出鎂可能會和空氣中的氮氣起反應而損失質(zhì)量等等。通過探究討論,學生們的知識得到了更深的鞏固,對實驗誤差的理解和判斷也會更明晰。
預計1個月內(nèi)審稿 省級期刊
陜西省質(zhì)量技術監(jiān)督局主辦
預計1個月內(nèi)審稿 省級期刊
江西省市場監(jiān)督管理局主辦
預計1個月內(nèi)審稿 部級期刊
中國質(zhì)量協(xié)會主辦
預計1個月內(nèi)審稿 省級期刊
新疆維吾爾自治區(qū)質(zhì)量技術監(jiān)督局主辦
預計1個月內(nèi)審稿 省級期刊
上海市經(jīng)濟和信息化委員會主辦
預計1個月內(nèi)審稿 部級期刊
中國輕工業(yè)聯(lián)合會主辦