5.1 质量守恒定律 第2课时（教学设计）化学新教材人教版九年级上册

该初中化学教学设计聚焦质量守恒定律的实质及应用，从水电解反应切入，衔接第一课时实验结论，通过微观示意图引导学生从化学反应微观实质过渡到守恒本质，搭建“宏观-微观”认知支架。 以微观模型为载体拆解守恒本质，分组讨论梳理“6不变、2必变、2可能变”规律落实化学观念，实验改进环节分析密闭装置压强与浮力问题培养科学探究与实践能力，应用部分通过步骤化解题指导提升科学思维，帮助学生建立定量研究思维，为教师提供可操作的分层教学资源。

课题1 质量守恒定律 第2课时 质量守恒定律的实质及应用 年级 九年级 学科 化学 课型 新授课 教材 人教版九年级化学 第五单元 课题1 第2课时 教学目标 1.准确理解质量守恒定律的核心内容，从宏观与微观两个层面掌握化学反应前后“原子三不变”的守恒实质。 2.通过定量实验探究与现象分析，培养学生从定性到定量研究化学反应的逻辑推理能力，以及自主设计、优化密闭实验装置的动手实践能力。 3.引导学生能运用质量守恒定律解释日常化学现象、推断未知物质的元素组成与化学式，建立用定量规律解决化学实际问题的学科思维。 教学重点 从微观角度掌握反应前后原子“三不变”的守恒实质。 教学难点 能灵活运用守恒规律解决实际化学问题。 教材分析 本节教学内容源于人教版九年级上册第五单元《化学反应的定量关系》课题1第2课时，是在第一课时通过定量实验得出质量守恒定律结论的基础上，对规律的本质拆解与实际应用拓展，是学生从定性认识化学反应转向定量研究化学反应的核心节点，为后续化学方程式的书写、根据化学方程式的定量计算奠定理论基础，在初中化学“物质的化学变化”主题中具有承上启下的关键作用。 本课时内容按照“实质拆解—规律梳理—场景应用”的逻辑编排：首先以水电解的微观过程为载体，推导得出质量守恒的微观本质是原子的种类、数目、质量均不变，再梳理化学反应前后“6不变、2一定变、2可能变”的规律体系，最后结合实验改进、现象解释、元素组成推断、反应类型判断四个典型应用场景，引导学生将抽象规律转化为解决实际问题的工具，符合九年级学生从具象到抽象的认知规律，也落实了课标中“运用质量守恒定律解释常见化学现象”的要求。 学情分析 教学对象为九年级学生，在此之前学生已经具备相关知识基础：微观层面已经掌握化学反应的实质是分子分裂为原子、原子重新组合为新分子，宏观层面已经通过第一课时的实验探究了解了质量守恒定律的基本内容，对定量研究化学反应有初步的好奇心与探究欲。 但学生现阶段的认知仍存在明显局限：一是对质量守恒的理解停留在宏观结论层面，无法将“质量不变”与微观的原子变化建立关联，容易混淆化学反应前后“变与不变”的范畴，甚至会错误将物理变化纳入质量守恒的适用范围；二是对规律的应用能力不足，碰到有气体参与或生成的质量分析、未知物元素推断、表格型反应数据分析等问题时，容易遗漏条件、逻辑混乱。同时九年级学生正处于经验型思维向抽象逻辑思维过渡的阶段，更易接受结合微观示意图、生活实例、实验探究的教学形式，因此教学中需要通过具象载体拆解抽象规律，结合典例训练强化应用逻辑，帮助学生建立定量研究化学反应的学科思维。 教学过程 教学内容 设计意图 环节一 情境导入 【引入】上节课我们通过定量实验验证了质量守恒定律：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。那大家有没有思考过，为什么化学反应前后质量会守恒？我们以大家熟悉的水电解反应为例，从微观角度切入探究这一问题，同时学习质量守恒定律的实际应用。 【教师提问】回忆水电解实验的反应过程，写出反应的文字表达式，思考为什么参加反应的水的质量恰好等于生成的氢气和氧气的总质量？ 【学生思考】回忆化学反应的微观本质，回答：化学反应的过程是分子分裂为原子，原子重新组合成新分子的过程，反应前后原子没有增减，所以总质量不变。 【讲解】大家的思路非常准确，质量守恒的本质就藏在化学反应的微观变化中，接下来我们具体分析微观层面的守恒规律。 从学生已学的水电解反应切入，衔接旧知与新知，引发学生认知好奇，明确本节课的学习主线：从微观本质到实际应用。 环节二 质量守恒定律的实质 任务一 质量守恒的微观原因是什么？ 【引入】我们已经知道化学反应的本质是分子破裂、原子重新组合，现在结合水电解的微观示意图，具体分析反应前后微粒的变化规律。 【教师提问】观察水电解的微观示意图，数一下反应前后氢原子、氧原子的数目是否改变？原子的种类是否改变？单个原子的质量是否发生变化？ 【学生思考】对照示意图计数后回答：反应前2个H2O分子含有4个H原子、2个O原子，反应后2个H2分子和1个O2分子也含有4个H原子、2个O原子，原子种类、数目都没有变化，单个原子的质量也不会改变。 【讲解】化学反应的过程就是参加反应的各物质的原子重新组合生成其他物质的过程，因此反应前后原子的种类、原子的数目、原子的质量都不会发生改变，这就是质量守恒的微观本质，我们简称“原子三不变”。 任务二 化学反应前后的“变与不变”有哪些？ 【引入】我们从宏观、微观两个维度，系统梳理化学反应前后的量的变化规律，方便后续解题应用。 【教师提问】结合水电解的实例，分组讨论：宏观层面上，物质种类、元素种类、元素质量、物质总质量、元素化合价哪些变、哪些不变？微观层面上，原子种类、原子数目、原子质量、分子种类、分子数目哪些变、哪些不变？ 【学生思考】分组讨论后总结回答： （1）一定不变的：宏观上物质总质量、元素种类、元素质量；微观上原子种类、原子数目、原子质量 （2）一定改变的：宏观上物质种类，微观上分子种类 （3）可能改变的：宏观上元素化合价，微观上分子数目 【讲解】我们可以把规律归纳为“6不变、2必变、2可能变”，大家可以通过这个口诀快速记忆： 分类 6个一定不变 2个一定改变 2个可能改变 宏观 物质总质量、元素种类、元素质量 物质种类 元素化合价 微观 原子种类、原子数目、原子质量 分子种类 分子数目 【例1】下列关于质量守恒定律的解释正确的是(　　) A．化学反应前后，原子种类改变，原子数目没有增减 B．化学反应前后，原子种类没有改变，但原子数目有增减 C．化学反应前后，反应物和生成物的分子数目不变 D．化学反应前后，原子种类没有改变，原子数目没有增减 【答案】D 【解析】根据质量守恒的微观本质，原子种类、数目、质量均不变，分子数目可能改变，因此D正确。 【变式训练1】如图是某化学反应的微观示意图。关于该反应与微粒结构的说法中，错误的是(　　) A．反应有原子的重新组合 B．反应前后原子种类没变 C．反应前后分子结构改变 D．反应前后分子的种类没变 【答案】D 【解析】化学反应的本质是原子重新组合，分子种类一定发生改变，因此D错误。 通过可视化的微观模型引导学生自主计数对比，从微观层面推导守恒本质，落实“宏观辨识与微观探析”的化学核心素养，突破本节课重点。 通过分类梳理构建“宏观-微观”关联认知，通过针对性习题及时巩固知识点，强化学生对守恒规律的辨析能力。 环节三 质量守恒定律的应用 任务一 如何改进实验装置验证质量守恒定律？ 【引入】我们做碳酸钠和盐酸反应的验证实验时，发现反应后天平不平衡，并不是反应不遵循质量守恒，而是因为生成的CO2气体逸散到空气中未被称量，那我们该如何改进装置，准确验证质量守恒？ 【教师提问】第一个改进方案：把敞口烧杯换成带橡胶塞的密闭锥形瓶，这个方案有什么缺陷？如果在橡胶塞上加一个气球作为缓冲装置，又有什么不足？该如何进一步优化？ 【学生思考】讨论后回答： 仅用密闭锥形瓶的话，反应生成CO2会使瓶内压强骤增，橡胶塞容易绷出，有安全隐患。加气球的话，气球膨胀后受到的空气浮力增大，会导致称量结果偏小，存在误差。可以在密闭容器中预先加入NaOH溶液吸收生成的CO2，避免压强过大，同时消除浮力干扰。 【讲解】总结验证实验的核心要求：有气体参加或生成的反应，验证质量守恒必须在密闭体系中进行，改进时需兼顾两个问题： ①压强变化带来的装置安全问题；②浮力带来的称量误差问题。 任务二 如何用质量守恒定律解释化学反应前后的质量关系？ 【引入】生活中有很多看似“不守恒”的现象，比如高锰酸钾受热分解后剩余固体质量比原反应物小，镁条燃烧后固体质量变大，都可以用质量守恒定律解释。 【教师提问】按照步骤分析：①写出反应表达式 ②写出质量守恒关系式 ③圈出对比的物质 ④分析质量变化，解释高锰酸钾受热分解后剩余固体质量减小的原因。 【学生思考】按步骤推导后回答：高锰酸钾锰酸钾 + 二氧化锰 + 氧气，m高锰酸钾=m锰酸钾+m二氧化锰+m氧气，剩余固体是锰酸钾和二氧化锰，氧气逸散到空气中，因此剩余固体质量小于原高锰酸钾质量。 【讲解】解释这类问题的核心是不要遗漏气体、沉淀的质量，所有参加反应的物质总质量等于所有生成物的总质量，开放体系中逸散的物质质量必须纳入计算。 任务三 如何根据质量守恒定律推断未知物的元素组成？ 【引入】化学反应前后元素种类不变，因此我们可以通过生成物的元素组成，反推反应物的元素组成。比如我们不知道葡萄糖的元素组成，但是已知葡萄糖和氧气反应生成CO2和H2O，就可以推断葡萄糖的组成。 【教师提问】按照步骤推导：①列出所有反应物、生成物的元素种类 ②对比已知反应物的元素，确定未知物一定含有的元素和可能含有的元素，推导葡萄糖的元素组成。 【学生思考】推导后回答：生成物CO2含C、O元素，H2O含H、O元素，反应物O2只能提供O元素，因此葡萄糖一定含有C、H元素，可能含有O元素。 【讲解】这类题的核心是“元素种类守恒”，如果给出具体质量，还可以通过计算元素质量确定是否含有氧元素，本节课我们先掌握定性推断方法。 任务四 如何根据质量守恒定律推断反应类型和进行定量计算？ 【引入】密闭容器中反应前后总质量守恒，我们可以通过反应前后各物质的质量变化，判断反应物、生成物，进而推断反应类型、计算质量比。 【教师提问】根据表格中的数据，先计算未知量x，再判断反应物、生成物，推断反应类型，计算反应中甲与丙变化的质量比。 物质 甲 乙 丙 丁 反应前/g 6 2 14 35 反应后/g 2 22 13 【学生思考】计算后回答：总质量守恒6+2+14+35=x+2+22+13，解得x=20；丁质量减少22g是反应物，甲质量增加14g、丙质量增加8g是生成物，反应为丁→甲+丙，属于分解反应；甲、丙变化的质量比为14:8=7:4。 【讲解】这类题的解题步骤： 1.根据密闭容器总质量守恒，计算未知质量； 2.反应后质量减小的是反应物，质量增大的是生成物，质量不变的可能是催化剂或杂质； 3.根据“一变多”“多变一”的特点判断反应类型。反应前后的质量差就是参加反应/生成的物质质量，计算质量比即可。 【例2】硝酸羟胺（化学式为H4N2O4）是一种新型的火箭推进剂，其在加热的条件下发生分解反应不可能产生的物质是(　　) A．N2 B．H2O C．O2 D．CO2 【答案】D 【解析】反应物硝酸羟胺中不含C元素，根据元素守恒，不可能生成含C的CO2，因此选D。 【变式训练2】某可燃物在密闭氧气瓶中完全燃烧，只生成二氧化碳和水，根据元素守恒判断，该物质一定含有的元素是(　　) A．碳元素、氢元素 B．碳、氢、氧三种元素 C．碳元素、氧元素 D．氢元素、氧元素 【答案】A 【解析】生成物含C、H、O三种元素，O2提供O元素，因此可燃物一定含有C、H元素，可能含有O元素，故选A。 引导学生自主分析实验缺陷、优化实验方案，落实“科学探究与创新意识”的核心素养，明确质量守恒验证实验的注意事项。 通过步骤化的方法指导，降低学生解释现象的难度，培养学生用定量规律解释实际问题的逻辑思维能力。 从定性推断到习题巩固，帮助学生掌握元素守恒的应用方法，落实“证据推理”的核心素养。 通过步骤化的解题指导，帮助学生掌握质量守恒的定量计算方法，提升学生定量分析化学反应的能力。 课堂小结 七、板书设计 课题1 质量守恒定律 第 2课时 质量守恒定律的实质及应用 一、质量守恒定律的实质 1.微观本质：原子种类、数目、质量均不变 2.反应前后“变与不变” 6个一定不变 2个一定改变 2个可能改变 宏观 物质总质量、元素种类、元素质量 物质种类 元素化合价 微观 原子种类、原子数目、原子质量 分子种类 分子数目 二、质量守恒定律的应用 1.验证实验改进：有气体参与/生成的反应需在密闭容器中进行，需规避压强过大、浮力干扰的问题 2.解释反应前后的质量变化：明确参与反应的所有物质、生成的所有物质，梳理气体的质量影响 3.推断未知物组成：根据反应前后元素种类不变，确定一定含有的元素、可能含有的元素 4.反应类型推断及定量计算：根据密闭容器总质量不变，计算反应物、生成物的质量变化，推导反应通式 随堂练习 1.下列对质量守恒定律的理解正确的是(　　) A．10g冰融化成10g水，遵循质量守恒定律 B．化学反应前后原子的种类、数目和质量都不变 C．化学反应前后分子的种类和数目一定不变 D．镁条燃烧后质量增加，说明该反应不遵循质量守恒定律 【答案】B 【解析】A选项：冰融化是物理变化，质量守恒定律仅适用于化学变化，错误；B选项：原子三不变是质量守恒的微观本质，正确；C选项：化学反应中分子种类一定改变，分子数目可能改变，错误；D选项：镁条燃烧结合了空气中的氧气，反应后总质量等于镁和参与反应的氧气质量之和，符合质量守恒定律，错误。 2.利用盐酸和碳酸钠粉末验证质量守恒定律，装置如图所示。 （1）写出该反应的文字表达式。 （2）反应后天平是否平衡？解释其原因。 （3）怎样改进装置才能达到实验目的？ 【答案】（1）碳酸钠+盐酸→氯化钠+水+二氧化碳 （2）不平衡，反应生成的二氧化碳气体逸散到空气中去了 （3）将装置改为密闭容器 【解析】（1）碳酸钠+盐酸→氯化钠+水+二氧化碳 （2）不平衡。反应生成的二氧化碳气体逸散到空气中，未被称量，因此左盘总质量减小，天平偏右。 （3）将反应装置改为密闭容器，同时为避免压强过大冲开橡胶塞、气球浮力干扰称量结果，可在密闭容器中预先加入氢氧化钠溶液吸收生成的二氧化碳。 3.化学反应前后一定发生改变的是(　　) ①原子数目    ②分子数目     ③原子种类    ④物质种类   ⑤元素种类    ⑥物质总质量    ⑦元素的化合价 A．②④⑦ B．④ C．②⑦ D．①③⑤⑥ 【答案】B 【解析】化学反应中①③⑤⑥一定不变；④物质种类、分子种类一定改变；②分子数目、⑦元素化合价可能改变，因此只有④一定改变，故选B。 4.某密闭容器内有甲、乙、丙、丁四种物质，在一定条件下充分反应，测得反应前后各物质的质量分数如图。下列说法正确的是(　　) A．反应后丁的质量分数为20% B．乙一定是该反应的催化剂 C．该反应中甲、丙的质量变化之比为1：8 D．丁可能为单质 【答案】C 【解析】根据反应前后总质量为100%，可得反应后丁的质量分数=100%-19%-10%-41%=30%，A错误；乙质量不变，可能是催化剂，也可能是未参与反应的杂质，B错误；甲质量增加了19%-17%=2%，丙质量增加了41%-25%=16%，二者质量变化比为2%:16%=1:8，C正确；该反应为丁分解生成甲和丙，丁作为分解反应的反应物一定是化合物，D错误。故选C。 教学反思 本节课通过水电解微观模型拆解质量守恒的本质，结合实验改进探究、生活实例分析、梯度题型训练，落实了“宏观-微观-符号”三重表征的思维建构，大部分学生能掌握守恒规律的核心，能解决基础的应用题型。不足在于部分学生对密闭实验的浮力、压强干扰理解较抽象，后续可补充带气球的称量演示实验，让学生直观感知误差来源；另外拓展题型不足，对学有余力的学生可补充化学式推断的训练。后续教学可增加学生自主设计实验的环节，进一步提升实践探究能力。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $