课题1 化学反应中各物质间的定量关系（教学设计）化学沪科版五四学制2024八年级全一册

课题1 化学反应中各物质间的定量关系 一、知识目标 1.理解质量守恒定律的内容，能从宏观和微观角度解释质量守恒的原因，并运用该定律解释常见化学反应中的质量关系。 2.通过硫酸铜与氢氧化钠、盐酸与大理石的实验探究，初步掌握定量研究化学反应的方法，提升归纳实验结论的能力。 3.了解质量守恒定律的发展历程。 二、核心素养目标 1. 宏观辨识与微观探析：从宏观上认识化学反应前后物质质量的变化，从微观上理解质量守恒定律的本质是原子的种类、数目和质量不变。 2.科学探究与创新意识：通过实验探究化学反应前后物质的质量关系，培养科学探究能力和创新思维。 3.科学精神与社会责任：体会科学家严谨求实的科学精神，增强对化学现象的探究兴趣和科学素养。 一、教学重点 质量守恒定律的内容、微观解释及应用。 二、教学难点 从微观角度解释质量守恒定律，以及设计实验验证有气体参与或生成的化学反应的质量守恒。 本节教学内容源于化学沪科版五四制2024八年级全一册专题6《化学变化及其表示》课题1《化学反应中各物质间的定量关系》。质量守恒定律是初中化学的一个重要化学规律，是分析物质在化学反应中的质量关系的理论依据，它的应用贯穿于整个中学化学。本课题在教材编排上先引导学生从量的方面去研究并得出化学反应的客观规律，为化学方程式的教学以及利用化学方程式的计算做好理论准备，在知识体系上起到承上启下的作用。教材通过两个实验探究，让学生测定反应前后物质的质量，从宏观上认识化学反应中物质的质量变化情况，进而引出质量守恒定律。之后从微观角度对质量守恒定律进行解释，帮助学生理解其本质原因。此外，教材还介绍了质量守恒定律的探索历程，让学生了解科学研究的过程和方法，培养学生严谨的科学态度。 教学对象是八年级的学生，他们正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段。在知识储备方面，学生已经学习了一些化学反应和物质的性质等基础知识，对化学反应有了一定的感性认识，但对于化学反应中物质的质量变化情况还缺乏深入的探究和理性的思考。在学习能力上，八年级学生已经具备了一定的实验操作能力和观察分析能力，但在实验设计、数据处理和归纳总结等方面还需要进一步培养和提高。在思维方式上，他们习惯于直观、形象的思维，对于抽象的概念和理论理解起来可能会有一定的困难。在学习态度方面，学生对化学实验充满了好奇心和兴趣，喜欢通过实验来探究新知识，但在实验过程中可能会出现操作不规范、观察不仔细等问题。因此，在教学过程中，教师要充分利用学生的好奇心和求知欲，设计生动有趣的实验和教学活动，引导学生积极参与实验探究，培养学生的实验操作能力和科学思维能力。同时，要注重对学生进行学习方法的指导，帮助学生将感性认识上升到理性认识，更好地理解和掌握质量守恒定律。 教学环节一 新课导入 【分享化学史故事】同学们，在化学的历史长河中，有许多伟大的发现改变了我们对世界的认知。今天老师要给大家讲一个关于质量研究的故事。在17世纪，英国化学家波义尔做了一个实验，他将金属汞放在密闭容器中煅烧，之后他做了一件特别的事，打开容器盖去称量，结果发现固体物质的质量增加了。这个结果让当时的人们十分困惑，为什么质量会增加呢？到了1756年，俄国化学家罗蒙诺索夫通过在密闭容器中煅烧金属的实验，多次提出：某一物质减少了多少，另一物质就会被补充上多少。可当时这个观点没有引起广泛关注。直到1774年，拉瓦锡将“精确的定量概念”引入实验，经过多次严谨的实验，最终他得出结论：化学反应前后，物质的总质量不会发生变化。这一结论在化学发展史上具有里程碑式的意义。 【提出问题】从这些化学家的实验和结论中，我们不禁要思考：在化学反应中，物质的种类发生了变化，那么物质的质量以及构成物质的原子种类会发生变化吗？当物质发生化学反应生成新物质时，参加反应的物质的质量总和与生成物的质量总和又有什么关系呢？接下来，就让我们一起踏上探索之旅，去揭开这个奥秘。 【设计意图】 1.激发学生兴趣：通过讲述化学史上关于质量研究的故事，将抽象的化学概念与历史故事相结合，使课堂氛围更加生动有趣，激发学生对化学研究的兴趣和好奇心，吸引学生的注意力。 2.培养科学精神：介绍多位化学家的研究过程和探索精神，让学生了解科学结论的得出并非一蹴而就，而是经过无数次的实验和思考，培养学生严谨求实的科学态度和勇于探索的科学精神。 3.自然导入新课：由化学家们的实验结果引出本节课要探讨的问题，即化学反应中物质质量的变化关系，自然地过渡到本节课的主题，让学生明确学习方向，带着问题去学习新知识，提高学习的主动性和积极性。 教学环节二 化学反应中物质的质量变化 活动一 新课导入 【引入】在化学反应中，物质的种类发生了变化，那么物质的质量以及构成物质的原子种类会发生变化吗？大家可以先思考一下，我们熟悉的一些化学反应，比如蜡烛燃烧、铁生锈等，反应前后物质的质量会有怎样的变化呢？接下来我们带着这个疑问开启今天的学习。 【问题】当物质发生化学反应生成新物质时，参加反应的物质的质量总和与生成物的质量总和有什么关系？请同学们大胆做出预测。 【学生思考】学生进行思考并回答，可能会提出两种预测： 预测一：化学反应前物质总质量与化学反应后物质总质量相等； 预测二：化学反应前物质总质量与化学反应后物质总质量不相等。 【讲解】对学生的预测进行肯定和鼓励，告诉学生接下来我们将通过实验来验证这些预测。 【设计意图】通过提出问题，引发学生的思考和好奇心，激发学生的学习兴趣，为后续的实验探究做好铺垫。 【对应训练1】在化学反应中，物质的种类发生改变，下列关于物质质量变化的说法，你认为正确的是（ ） A. 物质的质量一定增加 B. 物质的质量一定减少 C. 物质的质量可能增加、减少或不变 D. 物质的质量一定不变 【答案】C 【解析】在化学反应中，参加反应的物质质量总和与生成物质量总和的关系不确定，可能增加、减少或不变，所以物质的质量可能增加、减少或不变，C选项正确。 活动二 实验探究：硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液的反应 【引入】我们先通过硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液的反应来探究化学反应前后物质的质量关系。 【问题】请同学们根据给出的信息，写出该反应的化学方程式，并思考实验步骤应该如何设计。 【学生思考】学生写出化学方程式CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4并思考实验步骤。 【师生活动】 教师讲解实验原理和步骤： 实验原理：硫酸铜与氢氧化钠反应生成氢氧化铜蓝色沉淀和硫酸钠。 实验步骤： （1） 向两个烧杯中分别倒入5mL硫酸铜溶液和5mL氢氧化钠溶液，一起放置在电子天平上进行称量，记录称得的数据。 （2）将烧杯2中的氢氧化钠溶液倒入硫酸铜溶液中，反应后，放置在电子天平上进行称量，记录称得的数据。 学生分组进行实验，教师巡视指导，提醒学生注意实验操作的规范性和安全。 实验结束后，各小组汇报实验数据和现象。 实验现象：产生蓝色沉淀；天平两次显示示数相等。 教师引导学生分析实验数据： 反应前：硫酸铜溶液质量和氢氧化钠溶液质量。 反应后：生成的硫酸钠质量和生成的氢氧化铜质量、水质量，可能未反应完的硫酸铜或氢氧化钠的质量。 得出结论：参加反应的硫酸铜质量 + 参加反应的氢氧化钠质量 = 生成的氢氧化铜质量 + 生成的硫酸钠质量。 【设计意图】通过实验探究，让学生亲身体验化学反应前后物质质量的变化情况，培养学生的实验操作能力和数据分析能力，同时让学生直观地感受质量守恒定律。 【对应训练2】在硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液反应的实验中，下列说法正确的是（ ） A. 反应前后溶液的质量不变 B. 反应前后物质的总质量不变 C. 反应后溶液的质量增加 D. 反应后生成的沉淀质量等于参加反应的硫酸铜和氢氧化钠的质量总和 【答案】B 【解析】根据质量守恒定律，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，所以反应前后物质的总质量不变，B选项正确；反应生成了沉淀，溶液质量会减少，A、C选项错误；反应后生成的沉淀质量加上生成的硫酸钠质量等于参加反应的硫酸铜和氢氧化钠的质量总和，D选项错误。 活动三 实验探究：稀盐酸与大理石的反应 【引入】接下来我们再通过稀盐酸与大理石的反应来进一步探究化学反应前后物质的质量关系。 【问题】请同学们写出该反应的化学方程式，并思考这个实验与上一个实验有什么不同。 【学生思考】学生写出化学方程式CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，并思考实验的不同之处。 【师生活动】 教师讲解实验原理和步骤： 实验原理：碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳。 实验步骤：向两个烧杯中分别倒入稀盐酸和碳酸钙固体，一起放置在电子天平上进行称量，记录称得的数据。将烧杯2中的稀盐酸倒入碳酸钙固体中，反应后，放置在电子天平上进行称量，记录称得的数据。 学生分组进行实验，教师巡视指导。 实验结束后，各小组汇报实验数据和现象。 实验现象：大理石溶解，有大量气泡产生。天平显示质量逐渐减少。 教师引导学生分析实验结果： 提出问题：通过实验数据，你是否可以推测出，反应物的质量总和不等于生成物的质量总和？说出你的理由。 学生思考并回答：反应过程中，生成的二氧化碳是气体，逸散到空气中去，没有被称量到，因此反应物的质量总和最终大于生成物的质量总和。 教师进一步提问：若要探究该化学反应前后总质量的变化，你会如何改进或设计实验装置？ 学生思考并回答：稀盐酸与大理石的反应是有气体生成的反应，应选择密闭装置来探究其质量变化规律。【设计意图】通过这个实验，让学生认识到有气体参与或生成的化学反应中，需要在密闭容器中进行实验才能准确验证质量守恒定律，培养学生的科学思维和解决问题的能力。 【对应训练3】在稀盐酸与大理石反应的实验中，若用密闭装置进行实验，反应前后天平的示数（ ） A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 无法确定 【答案】C 【解析】在密闭装置中进行稀盐酸与大理石的反应，根据质量守恒定律，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，所以反应前后天平的示数不变，C选项正确。 活动四 质量守恒定律的总结 【引入】通过以上两个实验，我们对化学反应前后物质的质量关系有了更深入的了解，下面我们来总结一下质量守恒定律。 【问题】请同学们根据实验结果，总结质量守恒定律的内容，并思考该定律的适用范围和关键词。 【学生思考】学生总结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。 【师生活动】 教师强调质量守恒定律的适用范围：适用于所有的化学变化，不适用于物理变化。 教师讲解质量守恒定律的关键词： ①质量：只强调“质量”，不包括“体积”。 ②化学反应：是一切化学反应必须遵守的定律。 ③参加：指真正参加反应的那一部分物质，反应物如果有剩余，剩余部分不能计算在内。 ④总和：不能漏掉气体物质。 教师介绍质量守恒定律的探索历程：从1673年英国化学家波义尔的实验，到1756年俄国化学家罗蒙诺索夫的发现，再到1774年拉瓦锡得出结论，以及1912年英国化学家莱曼的高精度实验，让学生了解科学家们对质量守恒定律的探索过程。 【设计意图】通过总结质量守恒定律，让学生对所学知识进行系统的梳理，加深对质量守恒定律的理解和记忆，同时通过介绍探索历程，培养学生的科学精神和探究兴趣。 【对应训练4】下列关于质量守恒定律的说法正确的是（ ） A. 10g水加热变成10g水蒸气，符合质量守恒定律 B. 蜡烛燃烧后质量减少，不遵守质量守恒定律 C. 铁生锈后质量增加，遵守质量守恒定律 D. 5g食盐溶解在95g水中，得到100g食盐水，符合质量守恒定律 【答案】C 【解析】质量守恒定律适用于化学变化，A选项水加热变成水蒸气是物理变化，不符合质量守恒定律；B选项蜡烛燃烧生成二氧化碳和水，逸散到空气中，质量减少，但仍然遵守质量守恒定律；C选项铁生锈是铁与氧气、水发生化学反应，质量增加，遵守质量守恒定律；D选项食盐溶解是物理变化，不符合质量守恒定律。所以C选项正确。 活动五 典型范例分析 【引入】下面我们通过几个典型例题来巩固对质量守恒定律的理解和应用。 【师生活动】 教师展示 【典例1】：下列叙述符合质量守恒定律的是（ ） A. 10g盐水蒸发后得到9g水和1g氯化钠 B. 50mL水与50mL酒精混合不等于100mL C. 44g干冰（固态二氧化碳）升华后变成44g二氧化碳气体 D. 1g硫在1g氧气中完全燃烧生成2g二氧化硫 学生思考并回答： A选项盐水蒸发是物理变化，不符合质量守恒定律；B选项水和酒精混合是物理变化，不符合质量守恒定律；C选项干冰升华是物理变化，不符合质量守恒定律；D选项硫在氧气中燃烧是化学变化，且S+O2点燃SO2，1g硫和1g氧气恰好完全反应生成2g二氧化硫，符合质量守恒定律。所以答案选D。 教师展示 【典例2】：下列关于质量守恒定律说法正确的是（ ） A. 物质在空气中加热发生反应后，生成物的总质量必定等于参加反应的反应物总质量 B. 细铁丝在氧气中燃烧后生成物的质量增大，不遵守质量守恒定律 C. 蜡烛燃烧后质量减小，说明质量守恒定律不是普遍规律 D. 冰融化成水，前后质量相等，说明这个变化遵守质量守恒定律 学生思考并回答： A选项根据质量守恒定律，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，所以物质在空气中加热发生反应后，生成物的总质量必定等于参加反应的反应物总质量，A选项正确；B选项细铁丝在氧气中燃烧后生成物的质量增大，是因为有氧气参加反应，遵守质量守恒定律；C选项蜡烛燃烧后质量减小，是因为生成的二氧化碳和水逸散到空气中，遵守质量守恒定律；D选项冰融化成水是物理变化，不符合质量守恒定律。所以答案选A。 【设计意图】通过典型例题的分析，让学生学会运用质量守恒定律解决实际问题，提高学生的解题能力和对知识的应用能力。 教学环节三 从微观视角认识质量守恒定律 活动一 微观变化分析 【引入】我们已经从宏观角度了解了质量守恒定律，那么从微观角度来看，化学反应前后为什么质量会守恒呢？接下来我们通过水分子分解的例子来进行分析。 【问题】根据图4.16，分析水分子分解前后，分子种类、原子种类和原子数目的变化情况。 【学生思考】学生观察图片，思考并回答：水分子分解前是水分子，分解后变成了氢分子和氧分子，分子种类发生了改变；而氢原子和氧原子在反应前后没有发生变化，其数目也没有变化。 【师生活动】 教师讲解水分子分解的过程：每两个水分子裂分成4个氢原子和2个氧原子，每2个氢原子组合成1个氢分子，每2个氧原子组合成1个氧分子。 教师引导学生总结化学反应的本质：所有的化学反应都是各反应物中的原子经过重新组合形成新物质的过程。 教师得出化学反应前后质量守恒的原因：化学反应前后原子的种类、数目、质量都不变。 【设计意图】通过对水分子分解的微观分析，让学生从微观角度理解质量守恒定律的本质，培养学生的微观思维能力。 【对应训练1】在化学反应前后，肯定不会变化的是（ ） ①原子的数目 ②分子的数目 ③原子的种类 ④分子的种类 ⑤元素的种类 ⑥物质的种类 ⑦物质的质量总和 ⑧物质的体积 ⑨物质的状态 A. ①②③⑧ B. ②④⑥⑧ C. ①③⑤⑦ D. ①③⑥⑨ 【答案】C 【解析】根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类、数目、质量不变，元素的种类和物质的质量总和也不变；而分子的种类和物质的种类一定改变；分子的数目、物质的体积和物质的状态可能改变。所以①③⑤⑦正确，答案选C。 活动二 总结化学反应前后的变和不变 【引入】通过刚才的分析，我们知道了化学反应前后原子、分子、元素等方面的变化情况，下面我们来总结一下化学反应前后的变和不变。 【问题】请同学们从微观和宏观两个角度总结化学反应前后的变和不变。 【学生思考】学生思考并回答，教师进行补充和完善。 【师生活动】 教师总结并展示表格： 微观 宏观 物质的种类、分子的种类一定改变 物质的种类、分子的种类一定改变 原子数目、原子质量、原子种类不变 元素质量、元素种类、物质总质量不变 分子数目可能改变 元素化合价可能改变 教师强调这些变化情况的重要性，让学生理解质量守恒定律在微观和宏观层面的体现。 【设计意图】通过总结化学反应前后的变和不变，让学生对化学反应有更全面、深入的认识，进一步巩固对质量守恒定律的理解。 【对应训练2】某有机物与氧气充分反应，有机物 + 氧气→二氧化碳 + 水，则该有机物一定含有的元素是(　　) A. C、O B. H、O C. C、H D. C、H、O 【答案】C 【解析】根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变。生成物二氧化碳中含有碳元素和氧元素，水中含有氢元素和氧元素，而反应物中有氧气，所以该有机物中一定含有碳元素和氢元素，可能含有氧元素。所以答案选C。 活动三 典型范例分析 【引入】下面我们再通过几个典型例题来巩固从微观视角对质量守恒定律的理解。 【师生活动】 教师展示： 【典例1】：在化学反应前后，肯定不会变化的是（ ） ①原子的数目 ②分子的数目 ③原子的种类 ④分子的种类 ⑤元素的种类 ⑥物质的种类 ⑦物质的质量总和 ⑧物质的体积 ⑨物质的状态 A. ①②③⑧ B. ②④⑥⑧ C. ①③⑤⑦ D. ①③⑥⑨ 学生思考并回答： 同前面分析，答案选C。 教师展示 【典例2】：某有机物与氧气充分反应，有机物 + 氧气→二氧化碳 + 水，则该有机物一定含有的元素是(　　) A. C、O B. H、O C. C、H D. C、H、O 学生思考并回答： 同前面分析，答案选C。 【设计意图】通过典型例题的分析，让学生进一步掌握从微观视角运用质量守恒定律解决问题的方法，提高学生的解题能力。 课题1 化学反应中各物质间的定量关系 一、化学反应中物质的质量变化 1.实验探究：硫酸铜与氢氧化钠溶液反应 原理：CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4​ 现象：产生蓝色沉淀，天平示数不变 2.稀盐酸与大理石反应 原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 现象：大理石溶解，有气泡产生，天平示数减小 3.质量守恒定律 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 适用范围：化学变化 关键词：质量、化学反应、参加、总和 二、从微观视角认识质量守恒定律 1.化学反应本质：原子重新组合 2.质量守恒原因：原子种类、数目、质量不变 3.反应前后的变和不变 一定改变：物质种类、分子种类 一定不变：原子种类、数目、质量，元素种类、质量，物质总质量 可能改变：分子数目、元素化合价 1． 化学学习中要形成正确的化学观念，下列说法中正确的是( ) A． 微粒观：中子不带电，故不带电的微粒一定是中子 B． 元素观：蜡烛燃烧后生成水和二氧化碳，则蜡烛中一定含有碳元素、氢元素和氧元素 C． 分类观：蒸馏水是软水 D． 守恒观：铁缓慢氧化后生成铁锈，则铁锈与铁的质量相等 【答案】C 【解析】A. 不带电的微粒不一定是中子，例如分子、原子等也不带电，A选项错误；B. 蜡烛燃烧生成水和二氧化碳，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，可知蜡烛中一定含有碳元素和氢元素，可能含有氧元素，B选项错误；C. 蒸馏水是纯净物，不含或含较少可溶性钙、镁化合物，属于软水，C选项正确；D. 铁缓慢氧化后生成铁锈，是铁与氧气、水等反应，铁锈的质量等于参加反应的铁、氧气和水的质量总和，所以铁锈质量大于铁的质量，D选项错误。答案选C。 2． 下图是水分子电解模型，下列关于模型所获得的信息，不正确的是( ) A． 水是由氢元素和氧元素组成的 B． 反应物原子总数等于生成物原子总数 C．1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成 D．1个水分子由1个氢分子和1个氧原子构成 【答案】D 【解析】A. 从水分子电解模型可知，水分解生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，所以水是由氢元素和氧元素组成的，A选项正确；B. 根据质量守恒定律，化学反应前后原子的种类和数目不变，所以反应物原子总数等于生成物原子总数，B选项正确；C. 由水分子的模型可以看出，1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，C选项正确；D. 分子是由原子构成的，1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，而不是由1个氢分子和1个氧原子构成，D选项错误。答案选D。 3． 在一个密闭容器中放入甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下发生化学反应，一段时间后，测得有关数据如下表，下列说法不正确的是（ ） A． 乙是反应物 B． 反应后物质甲的质量为13g C． 物质丙可能是该反应的催化剂 D． 参加反应的甲和丁的质量比为1：4 【答案】A 【解析】A. 反应后乙的质量增加了26g−1g=25g26g−1g=25g，质量增加是生成物，A选项错误；B. 根据质量守恒定律，反应前后物质的总质量不变，所以18g+1g+2g+32g=X+26g+2g+12g18g+1g+2g+32g=X+26g+2g+12g，解得X=13gX=13g，即反应后物质甲的质量为13g，B选项正确；C. 丙在反应前后质量不变，可能是该反应的催化剂，也可能是不参与反应的杂质，C选项正确；D. 甲反应前质量为18g，反应后质量为13g，参加反应的甲的质量为18g−13g=5g18g−13g=5g，丁反应前质量为32g，反应后质量为12g，参加反应的丁的质量为32g−12g=20g32g−12g=20g，所以参加反应的甲和丁的质量比为5g:20g=1:45g:20g=1:4，D选项正确。答案选A。 4． 质量恒定律是自然界最基本的规律之一，如图实验(天平省略)能用来验证质量守恒定律的是（ ） 【答案】B 【解析】质量守恒定律是指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，验证质量守恒定律时，有气体参加或生成的反应需要在密闭容器中进行。A选项是镁条在空气中燃烧，有氧气参加反应，且生成的氧化镁部分会逸散到空气中，不能用于验证质量守恒定律；B选项是红磷在密闭容器中燃烧，没有物质逸出，能用于验证质量守恒定律；C选项是盐酸和碳酸钠反应生成二氧化碳气体，二氧化碳会逸散到空气中，不能用于验证质量守恒定律；D选项是过氧化氢溶液在二氧化锰催化下分解生成氧气，氧气会逸出，不能用于验证质量守恒定律。答案选B。 在本次教学中，通过实验探究和理论分析，学生较好地理解了质量守恒定律的内容和微观本质。实验环节激发了学生的学习兴趣，培养了他们的观察和分析能力。但在教学过程中也存在一些不足之处，例如部分学生对实验现象的观察不够细致，对质量守恒定律的应用还不够熟练。在今后的教学中，应加强对实验操作的指导，让学生更深入地理解实验原理。同时，增加更多的实例和练习，帮助学生巩固所学知识，提高运用质量守恒定律解决实际问题的能力。此外，还可以引导学生进行小组讨论和交流，培养他们的合作学习能力和科学思维。 9 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $