4.2化学反应中的质量关系-课件-2026-2027学年九年级化学沪教版上册

该初中化学课件聚焦化学反应中的质量关系，核心讲解质量守恒定律。通过燃烧的木头质量减少、生锈的铁链质量增加等生活情境导入，引发学生思考物质变化时的质量关系，搭建从生活现象到化学规律的学习支架，衔接实验探究与微观解释。 其亮点在于以情境化问题驱动科学探究与实践，通过氢氧化钠与硫酸铜的密闭实验、碳酸钙与盐酸的开放及改进实验对比，结合原子种类、数目、质量不变的微观分析，培养学生科学思维。课堂小结结构化梳理定义、实验条件、微观本质及应用，帮助学生构建化学观念，教师可高效开展实验教学与规律讲解。

第4章 认识化学反应 第二节 化学反应中的质量关系 沪教版 · 化学九年级上册 1.7.2013 同学们好！今天我们将一起探索化学世界中一个非常基本且重要的定律——质量守恒定律。在我们开始之前，请大家思考一个问题：当物质发生化学变化时，它们的质量会发生怎样的变化呢？让我们带着这个疑问，进入今天的学习。 ‹#› 它们去哪儿了？——生活中的化学谜题 情境一：燃烧的木头 一根木头燃烧后，只剩下少量灰烬，原本庞大的身躯似乎凭空消失，质量明显减少。 思考：消失的木头质量去哪儿了？ 情境二：生锈的铁链 光亮的铁钉放置一段时间后，表面覆盖了红褐色的铁锈，称重发现铁锈的质量比原来的铁要重。 思考：增加的质量是从什么地方来的？ 核心问题：物质发生化学变化时，总质量究竟是增加、减少，还是保持不变？这背后隐藏着什么科学规律？ 1.7.2013 在我们的日常生活中，充满了奇妙的化学变化。比如，木头燃烧后，庞大的身躯只剩下一点点灰烬，质量似乎凭空消失了。而一根光亮的铁钉，放久了生锈，质量反而增加了。这两种截然相反的现象背后，究竟隐藏着怎样的科学奥秘呢？物质的质量在化学反应中到底遵循着什么样的规律？这就是我们今天要探究的核心问题。 ‹#› 核心概念——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。这是自然界普遍存在的基本定律之一，揭示了化学反应前后物质质量的恒定关系。 “参加”：精准界定 特指实际参与反应的物质质量，不包含反应前过量的、未真正参与化学反应的剩余部分，确保计算对象的准确性。 “生成”：全域覆盖 包含反应后新产生的所有物质，无论是可见的固体、液体，还是容易被忽略的气体、沉淀，均需纳入质量核算范围。 “总和”：总量守恒 强调是反应物“全部”质量的相加，以及生成物“全部”质量的相加，体现了化学反应前后物质总质量始终保持不变的规律。 1.7.2013 这就是我们今天的主角——质量守恒定律。它的定义非常精确：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。请大家特别注意这几个关键词：“参加”、“生成”和“质量总和”。这意味着我们必须考虑所有真正参与反应的物质，以及所有新生成的物质，哪怕是看不见的气体或沉淀，它们的质量都必须计算在内。 ‹#› 实验探究1：氢氧化钠与硫酸铜溶液反应 01 / 实验目的 在密闭容器中进行化学反应，观察并验证反应前后反应物和生成物的总质量是否相等，从而探究质量守恒定律的实际应用。 02 / 实验原理 氢氧化钠与硫酸铜溶液混合，生成蓝色的氢氧化铜沉淀和硫酸钠。反应前后原子的种类、数目和质量均不变，因此总质量守恒。表达式：氢氧化钠 + 硫酸铜 → 氢氧化铜 + 硫酸钠。 03 / 实验仪器 主要仪器包括：托盘天平（含砝码）、锥形瓶、橡皮塞、烧杯、试管。其中托盘天平用于称量反应前后整个装置的总质量。 04 / 实验药品 需要准备的药品为：氢氧化钠(NaOH)溶液和硫酸铜(CuSO₄)溶液。两种溶液均为透明液体，混合后会产生明显的蓝色絮状沉淀。 1.7.2013 接下来，我们通过第一个实验来验证这个定律。我们将在一个密闭的体系中，让氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液发生反应。这个实验的目的是观察反应前后，整个装置的总质量是否发生变化。大家可以看到，我们需要用到的仪器和药品都列在这里了。 ‹#› 实验步骤与现象观察 01. 准备与组装 在锥形瓶中加入NaOH溶液，试管中加入CuSO₄溶液；将试管小心放入锥形瓶，用橡皮塞塞紧瓶口，完成装置组装。 02. 称量与反应 将装置放天平左盘，平衡后记录m₁；倾斜锥形瓶使溶液混合，观察反应现象；待反应完全后再次称量，记录m₂。 化学反应现象：两种溶液混合后，迅速产生蓝色絮状沉淀，溶液颜色逐渐变浅。 质量守恒验证：天平始终保持平衡，即反应前后装置总质量相等 (m₁ = m₂)。 1.7.2013 我们按照这六个步骤进行操作。首先将两种反应物准备好并放在天平上称量，记录初始质量m₁。然后让它们混合反应，大家会看到试管里迅速出现漂亮的蓝色絮状沉淀。反应结束后，我们再次称量整个装置，会惊奇地发现，天平依然保持平衡！这说明反应前后的总质量m₁和m₂是相等的。 ‹#› 分析与结论 实验现象深度分析 本次反应在密闭容器中进行，系统与外界没有物质交换。所有反应物和生成物（包括生成的蓝色氢氧化铜沉淀）始终被称量在内，物质的进出被完全隔绝。 虽然宏观上物质的形态发生了改变，产生了新的沉淀，但构成物质的原子种类和数量并未改变，只是进行了重新组合，因此装置的总质量保持稳定。 质量守恒核心结论 在该化学反应中，参加反应的氢氧化钠与硫酸铜的质量总和，严格等于反应后生成的氢氧化铜沉淀和硫酸钠的质量总和，反应前后总质量保持恒等。 实验有力地验证了质量守恒定律：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。 1.7.2013 为什么会这样呢？因为我们的反应是在密闭容器中进行的，没有任何物质跑出去，也没有任何物质从外面进来。所以，尽管物质的种类发生了变化，生成了新的蓝色沉淀，但原子只是重新组合，它们的总质量并没有改变。这个实验有力地证明了，参加反应的氢氧化钠和硫酸铜的质量总和，确实等于生成的氢氧化铜和硫酸钠的质量总和。 ‹#› 实验探究2：碳酸钙与盐酸反应 01 / 实验目的 探究在开放容器中，进行化学反应时，反应前后参与反应的各物质的总质量与反应后生成的各物质的总质量是否守恒。 02 / 实验原理 碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳气体。文字表达式为：碳酸钙 + 盐酸 → 氯化钙 + 水 + 二氧化碳 03 / 实验仪器 主要使用的仪器有：烧杯（作为反应容器）、托盘天平（用于称量物质质量）、小试管（用于盛装液体药品）。 04 / 实验药品 实验所需药品为：固体药品碳酸钙粉末（CaCO₃），液体药品稀盐酸（HCl）。两种药品混合后会迅速发生化学反应。 1.7.2013 现在，我们换一个实验，这次在一个开放的烧杯中进行。我们将让碳酸钙粉末和稀盐酸反应。这个反应会生成二氧化碳气体。大家预测一下，这次天平还会平衡吗？让我们通过实验来寻找答案。 ‹#› 实验步骤与现象观察 01. 实验准备：药品取用与装置搭建 ① 在烧杯中加入适量碳酸钙粉末，小试管中加入少量稀盐酸；② 将盛有稀盐酸的小试管小心放入烧杯中，确保两种药品暂不接触。 02. 核心操作：称量质量并触发反应 ① 称量装置总质量记为m₁；② 倾斜烧杯使药品混合，观察反应现象；③ 待反应结束后，再次称量装置总质量记为m₂，对比m₁与m₂的数值。 剧烈反应，产生大量气泡 碳酸钙与稀盐酸混合后，迅速生成二氧化碳气体，烧杯内出现大量泡沫状气泡。 天平指针向右偏转，反应后总质量减轻 (m₂ < m₁)。 1.7.2013 我们重复类似的步骤，先称量反应前的总质量m₁。然后让碳酸钙和盐酸混合，大家会看到烧杯里立刻冒出大量气泡，这是二氧化碳气体。反应结束后再次称量，我们发现天平指针向右偏转了，说明反应后的总质量m₂变小了。这和我们上一个实验的结果完全相反，这是为什么呢？ ‹#› 分析与讨论 实验现象分析 反应在开放的烧杯中进行，生成的二氧化碳气体从烧杯中逸散到空气中。由于逸散的二氧化碳气体没有被称量到，导致反应后所称量的总质量看似“减少”了。 质量守恒定律辨析 Q: 实验结果是否违背质量守恒定律？ A:并不违背。质量守恒定律指的是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。若将逸散的二氧化碳收集并称量，反应前后总质量依然相等。 核心结论：对于有气体参与或生成的化学反应，为了准确验证质量守恒定律，必须在密闭容器中进行实验，防止气体逸散或进入影响称量结果。 1.7.2013 关键就在于这个反应是在开放容器中进行的。生成的二氧化碳气体都跑到空气里去了，我们第二次称量的时候，并没有把这部分气体的质量算进去。所以，天平显示质量减少了。这并不违背质量守恒定律，恰恰是因为我们漏掉了生成物的一部分。这个实验告诉我们一个非常重要的结论：如果反应中有气体参与或生成，我们必须在密闭容器中进行实验，才能准确验证质量守恒定律。 ‹#› 实验改进：在密闭容器中进行 图示为改进后的实验装置：利用带气球的锥形瓶构建密闭体系，确保反应产生的气体不逸散，从而精确称量反应物与生成物的总质量。 核心改进思路 将敞口烧杯替换为带气球的锥形瓶，构建密闭反应体系。反应生成的气体被收集在气球内，使所有反应物和生成物均纳入称量体系，消除气体逸散对结果的影响。 关键实验现象 反应过程中产生大量气泡，气球随之膨胀；待反应结束、装置冷却后，观察到天平的指针始终保持在平衡位置，未发生偏转。 严谨实验结论 该改进实验再次验证了质量守恒定律的普适性：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。 1.7.2013 那么，如何改进这个实验呢？很简单，我们把烧杯换成一个带气球的锥形瓶。这样，反应生成的二氧化碳气体就会被收集在气球里，整个装置仍然是密闭的。当我们再次进行实验时，虽然气球会因为气体生成而膨胀，但天平会保持平衡。这就完美地证明了，即使有气体生成，只要我们把所有物质都考虑在内，质量守恒定律依然成立。 ‹#› 为什么质量会守恒？——从原子视角看 化学反应的本质，并不是创造或消灭原子，而仅仅是反应物分子破裂，原子重新组合形成新分子的过程。 图示：反应前后分子种类改变，但构成分子的氧原子种类、数量和质量始终保持不变，只是重新进行了排列组合。 01. 原子种类不变 反应前后，构成物质的元素种类没有改变，原子的“身份”始终如一，不会变成其他种类的原子。 02. 原子数目不变 反应前后，各种原子的数量没有增减，只是进行了重新搭配，原子总数保持恒定。 03. 原子质量不变 原子本身的质量在化学反应前后没有发生任何改变，因此所有原子的总质量也必然保持守恒。 1.7.2013 现在我们已经通过实验验证了质量守恒定律，那么从微观角度看，为什么质量会守恒呢？答案在于化学反应的本质。化学反应并不是创造或消灭原子，而仅仅是原子的重新组合。就像这张图展示的，反应前后，原子的种类、数量和质量都没有发生任何改变。既然构成物质的基本单元——原子——都没有变化，那么宏观上物质的总质量自然也就不会改变了。 ‹#› 应用一：推断物质组成 【典型例题】某物质在空气中完全燃烧后，生成了二氧化碳和水。请问该物质中一定含有哪些元素？可能含有什么元素？ 核心依据：质量守恒定律 反应前后元素种类不变。生成物CO₂含C、O元素，H₂O含H、O元素；反应物为该物质和空气中的O₂。因此可通过元素溯源分析物质成分。 科学推断：成分确定 一定含碳、氢元素；可能含氧元素。因为生成物中的氧元素可全部来自氧气，也可部分来自该物质本身，无法通过现有信息确定。 解题技巧：此类问题只需关注生成物中的元素种类，排除反应物中氧气提供的氧元素，剩余元素即为可燃物一定含有的元素。 1.7.2013 掌握了质量守恒定律，我们就能解决一些实际问题。比如，一个未知物质燃烧后生成了二氧化碳和水，我们能推断出它的成分吗？根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变。生成物中有碳、氢、氧三种元素，而反应物之一是空气中的氧气，它提供了氧元素。所以，我们可以确定，这个未知物质里一定含有碳元素和氢元素，而氧元素则可能含有，也可能不含有。 ‹#› 应用二：进行简单计算 图示为碳在氧气中充分燃烧的过程。在这个化学反应中，碳原子与氧分子结合生成二氧化碳分子，反应前后物质的总质量始终保持守恒。 ▍典型例题 3克碳与8克氧气恰好完全反应，生成二氧化碳的质量是多少？ ▍原理解析 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。本题中碳和氧气恰好完全反应，因此反应物总质量即为生成物质量。 ▍计算过程与答案 生成二氧化碳的质量 = 参加反应的碳的质量 + 参加反应的氧气的质量 = 3g + 8g = 11g。 结论：生成二氧化碳的质量为11克。 1.7.2013 质量守恒定律还能帮助我们进行化学计算。比如这个问题：3克碳和8克氧气恰好完全反应，能生成多少克二氧化碳？根据定律，反应物的质量总和等于生成物的质量总和。所以，我们只需要把3克和8克相加，就能得到生成的二氧化碳质量是11克。是不是很简单？ ‹#› 课堂小结：本节课我们学到了什么？ 01. 质量守恒定律的定义 参加化学反应的各物质质量总和，等于反应后生成的各物质质量总和。这是化学反应必须遵循的基本定律。 02. 实验验证的关键条件 无气体参与或生成时，开放/密闭容器均可；若有气体参与或生成，必须在密闭容器中进行实验，才能准确验证质量守恒。 03. 微观层面的本质原因 化学反应的过程是原子重新组合的过程。反应前后，原子的种类、数目、质量均没有改变，因此宏观上总质量守恒。 04. 定律的实际应用价值 利用质量守恒定律，可以推断未知物质的元素组成；也可以结合相对原子质量，进行化学方程式中的反应物与生成物的质量计算。 1.7.2013 好了，让我们来总结一下今天所学的内容。我们认识了质量守恒定律，知道了它的定义和关键词。通过两个对比实验，我们理解了验证定律时“密闭容器”的重要性。我们还从微观层面探究了质量守恒的本质，即原子的“三不变”。最后，我们学习了如何运用这个定律来推断物质组成和进行简单计算。希望大家都能牢固掌握这些知识点。 ‹#› 巩固练习（一） 01. 糖水溶解的误区 10克糖溶解在90克水中，得到100克糖水，这符合质量守恒定律。 判断：× 解析：这是物理溶解过程，没有新物质生成。质量守恒定律的适用范围是化学变化，而非物理变化。 02. 固体减重的真相 高锰酸钾加热分解后，剩余固体的质量比原固体质量小，说明此反应不符合质量守恒定律。 判断：× 解析：反应生成的氧气逸散到空气中，导致剩余固体质量减小。若将逸散的氧气质量计入，反应前后总质量依然守恒。 03. 体积守恒的陷阱 根据质量守恒定律，2升氢气和1升氧气反应，可以生成3升水。 判断：× 解析：质量守恒定律明确指的是“质量”守恒，化学反应前后的体积关系不一定遵循简单的加和，切勿混淆概念。 核心提示：质量守恒定律是化学变化的普遍规律，判断时需紧扣“化学变化”和“质量总和”两个关键要素。 1.7.2013 现在我们来做几道练习题，检验一下大家的学习成果。请看第一题，这三个说法都是错误的。第一句描述的是物理溶解过程，不是化学变化。第二句，高锰酸钾分解质量减小是因为生成了氧气跑掉了，依然符合定律。第三句是最容易混淆的，质量守恒指的是质量，而不是体积。大家都明白了吗？ ‹#› 巩固练习（二） 01. 基础应用：质量守恒判断 题目：在化学反应 A + B → C 中，已知10克A与20克B恰好完全反应，生成C的质量是多少？ A. 10克 B. 20克 C. 30克 D. 无法确定 解析：根据质量守恒定律，参加反应的各物质质量总和等于生成的各物质质量总和。因此 m(C) = 10g + 20g = 30g。 02. 进阶计算：差量法求气体质量 题目：将24.5g氯酸钾与5g二氧化锰混合加热，完全反应后剩余固体19.9g。求生成氧气的质量。 反应前总质量为 24.5g + 5g = 29.5g；固体减少的质量即为生成氧气的质量：29.5g - 19.9g = 9.6g。 结论：在有气体生成的反应中，反应前后固体的质量差就是生成气体的质量，这是解题的关键突破口。 核心提示：质量守恒定律不仅适用于密闭体系，在开放体系中，只要找准“参加反应的物质”和“生成的物质”，依然可以通过质量差来计算气体或沉淀的质量。 1.7.2013 来看第二题，这是一个简单的计算题，10克A和20克B恰好完全反应，生成C的质量自然是两者之和，30克，选C。第三题稍微复杂一点，氯酸钾分解制氧气，反应后固体质量减少了。减少的质量去哪儿了？变成了氧气。所以我们用反应前的总质量减去反应后的固体质量，就能得到生成氧气的质量是9.6克。 ‹#› 感谢观看 1.7.2013 今天的课程就到这里。质量守恒定律是化学学习的基石，希望大家课后能多加练习，熟练掌握。感谢同学们的认真听讲，下课！ ‹#› $