5.1化学反应中的质量守恒第一课时教学设计--2026-2027学年八年级化学鲁教版（五四学制）全一册

第五单元 第一节 化学反应中的质量守恒（第一课时） 鲁教版（五四学制）·初中化学·八年级全一册 一、教材分析 本节内容选自鲁教版（五四学制）八年级全一册第五单元第一节第一课时。学生在前面的学习中已经认识了物质的微观构成，学习了氧气、水等常见物质的性质与变化，本节是从定量角度认识化学反应的起始课。质量守恒定律是化学学科最基本的定律之一，上承物质构成的微观知识，下启化学符号表达与化学计算，在整个初中化学知识体系中具有承上启下的核心地位。 二、四维核心素养 化学观念：形成化学变化前后元素种类不变、原子种类与数目不变的守恒观念。科学思维：通过实验数据归纳与微观模型推理，发展证据推理与模型认知能力。科学探究与实践：经历提出问题、设计方案、实验验证、交流反思的完整探究过程。科学态度与责任：体会定量研究对化学发展的价值，养成严谨求实、尊重事实的科学态度。 三、教学重难点 教学重点：通过实验探究认识质量守恒定律，理解其含义与适用范围。教学难点：从微观角度解释化学反应前后质量守恒的原因；理解有气体参与或生成时为何必须使用密闭装置，以及实验误差的来源与分析方法。 四、新课导入 教师演示并展示：一段蜡烛在空气中燃烧后逐渐变短，一枚铁钉在潮湿空气中放置日久后表面生成红棕色物质。提问：蜡烛燃烧后质量变轻了，铁生锈后质量似乎变重了，那么物质发生化学变化前后，参加反应的各物质质量总和与生成的各物质质量总和之间究竟存在怎样的关系？由此引出本节课的探究主题——化学反应中的质量守恒。 五、设计意图 以学生熟悉的生活现象制造认知冲突，引发对反应前后质量关系的思考，自然将学生引入定量探究的学习情境。 六、上课过程设计意图 本节课以提出问题、实验探究、数据分析、微观解释、迁移应用为主线，采用任务式活动驱动教学。先由生活现象引发学生猜想，再让学生分组设计并完成多个化学反应的质量测定实验，通过敞口装置与密闭装置的对比发现规律；随后借助分子与原子模型从微观层面揭示守恒的本质原因；最后运用规律解释真实问题，完成从宏观现象到微观本质的认识跨越。设计意图在于让学生像科学家一样经历完整的探究过程，在动手操作与思维碰撞中主动建构质量守恒定律，落实化学观念、科学思维、科学探究与科学态度等核心素养。 七、教学过程 任务一：观察生活现象，提出探究问题 活动1：创设情境，引发认知冲突 教师活动：教师在讲台上点燃一支蜡烛，引导学生观察蜡烛逐渐变短的过程；同时展示一枚久置生锈的铁钉，请学生用手掂一掂生锈前与生锈后铁钉的分量差异。教师顺势追问：蜡烛燃烧后，剩下的蜡烛越来越少，是不是总质量也在减少？铁生锈后表面多了一层红棕色物质，总质量是不是增加了？物质发生化学变化前后，质量究竟是变大、变小还是不变？ 学生活动：学生观察蜡烛燃烧变短、铁钉生锈变色的现象，结合生活经验展开讨论。有的学生认为蜡烛烧完了质量当然变小，有的学生认为铁生锈是与空气中物质结合所以质量变大，也有学生提出质疑——蜡烛燃烧产生的气体跑掉了，如果把这些气体收集起来，总质量可能并没有变。学生在争论中意识到，仅凭生活直觉无法回答这个问题，必须通过精确的定量实验来寻找证据。 教师引导：教师肯定学生的质疑，指出要回答这个问题，不能只看反应前后固体物质的质量，而应该把参加反应的所有物质和生成的所有物质全部称量在内。教师由此引出本节课的核心探究任务：探究化学反应前后物质的质量总和是否发生改变。 任务二：做出猜想与假设，明确探究方向 活动2：小组讨论，形成猜想 教师活动：教师将学生分成若干小组，发放探究任务单，请各小组围绕化学反应前后物质质量总和的关系提出猜想。教师提示学生可以从以下角度思考：反应前所有物质的总质量与反应后所有物质的总质量相比，是相等、变大还是变小？提出猜想后要说明自己的依据是什么。 学生活动：各小组围绕教师提出的问题展开讨论，形成不同的猜想。有的小组猜想反应后总质量变小，理由是蜡烛燃烧后固体明显减少；有的小组猜想反应后总质量变大，理由是铁生锈后固体变重；也有的小组猜想反应前后总质量应该相等，理由是化学变化只是原子重新组合，原子不会凭空产生也不会消失。各小组把猜想和依据写在任务单上，准备用实验来验证自己的猜想。 教师引导：教师引导学生认识到，猜想是否正确不能靠主观判断，必须用实验数据说话。教师进一步追问：要比较反应前后总质量是否相等，实验中应该测量哪些质量？如果反应中有气体参加或者有气体生成，称量时应该注意什么？由此自然过渡到实验方案的设计环节。 任务三：设计实验方案，选择实验装置 活动3：设计实验，讨论装置 教师活动：教师为各小组提供以下实验素材：红磷在锥形瓶中燃烧、铁钉与硫酸铜溶液反应、盐酸与碳酸钠粉末反应、镁条在空气中燃烧。教师请各小组从中选择一个反应，设计测定反应前后总质量的实验方案，并重点讨论：实验中是否需要密闭装置？为什么？教师巡视各小组，对方案中不严密的地方进行追问。 学生活动：各小组认真讨论实验方案。选择红磷燃烧的小组提出，红磷燃烧会消耗瓶内氧气，如果瓶塞没有塞紧，外界空气进入会导致称量结果不准确，因此必须使用密闭的锥形瓶，并在瓶口套一个气球缓冲压强变化。选择铁钉与硫酸铜溶液反应的小组认为，该反应在溶液中进行，没有气体参与也没有气体生成，可以在敞口烧杯中称量。选择盐酸与碳酸钠反应的小组出现了分歧：有的小组认为敞口即可，有的小组提出反应会产生二氧化碳气体，如果气体逸出，天平称量到的只是剩余物质的质量，就会误以为质量减少了。经过讨论，小组一致决定使用密闭装置进行实验。 教师引导：教师在学生汇报方案后进行总结：凡是有气体参加反应或者有气体生成的实验，都必须在密闭装置中进行，否则气体的质量无法被天平称量，就会得出错误结论。教师强调，定量实验的关键是把所有参加反应的物质和所有生成的物质都纳入称量范围，不能遗漏任何一部分。 任务四：分组实验探究，记录实验数据 活动4：动手实验，采集数据 教师活动：教师发放实验器材，指导学生按照自己设计的方案进行分组实验。教师提醒学生：称量前要调节天平平衡；氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液反应的小组，要把两种溶液分别放在小试管和小烧杯中，整体称量后再混合；红磷燃烧的小组要注意锥形瓶底部铺一层细沙，防止锥形瓶炸裂；盐酸与碳酸钠反应的小组要使用矿泉水瓶或锥形瓶密闭装置。教师巡视指导，纠正不规范操作，提醒学生如实记录实验现象和天平读数。 学生活动：各小组分工合作，按方案完成实验。第一组：在锥形瓶中放入红磷，瓶口套紧气球，称量整套装置反应前的总质量；用酒精灯引燃红磷，观察到红磷燃烧产生大量白烟，气球先膨胀后变瘪；冷却至室温后再次称量，发现天平仍然平衡。第二组：将铁钉和盛有蓝色硫酸铜溶液的小烧杯一起放在天平上称量；把铁钉浸入硫酸铜溶液中，观察到铁钉表面逐渐出现红色物质，溶液颜色由蓝色逐渐变浅；反应后再次称量，天平保持平衡。第三组：在矿泉水瓶中放入碳酸钠粉末，小试管中装入稀盐酸，称量总质量后倾斜试管使两种物质接触，观察到瓶内产生大量气泡，矿泉水瓶微微鼓起；冷却后称量，天平仍然平衡。第四组：尝试在敞口烧杯中做盐酸与碳酸钠反应，观察到气泡大量冒出，反应后天平指针向右偏转，称量得到的总质量明显减小。 学生活动续：各小组把反应前总质量和反应后总质量填入任务单的表格中，并在小组内比较两组数据是否相等。学生发现：密闭装置中进行的三个实验，反应前后总质量几乎完全相等；而敞口烧杯中做盐酸与碳酸钠反应时，反应后总质量明显小于反应前。学生对第四组的结果感到好奇，纷纷讨论原因。 教师引导：教师请第四组同学汇报他们的装置和结果。教师引导全班分析：敞口烧杯中反应产生的二氧化碳气体逸散到空气中，没有被天平称量到，所以天平显示的剩余物质质量变小了。如果把逸出的二氧化碳也收集起来一起称量，总质量仍然是相等的。由此让学生体会到，实验装置的选择直接影响实验结论的可靠性。 任务五：分析实验数据，发现质量守恒规律 活动5：交流汇报，归纳定律 教师活动：教师组织各小组汇报实验结果，把各组的反应前总质量和反应后总质量写在黑板上。教师引导学生对比四组实验的数据，思考哪些实验结果支持质量守恒，哪些实验看似不守恒，原因是什么。教师适时介绍科学家的研究史：从波义耳在敞口容器中加热金属得出质量增加的错误结论，到罗蒙诺索夫在密闭容器中实验发现质量不变，再到拉瓦锡通过大量精确实验总结出质量守恒定律。 学生活动：学生对比各组数据后发现：只要实验在密闭装置中进行，把所有参加反应的物质和所有生成的物质都称量在内，反应前后总质量就相等。学生由此归纳出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。学生在教师引导下逐一推敲定律中的关键词：参加化学反应的物质，不包括没有反应完的剩余物质；质量总和，要把所有生成物包括气体、沉淀都计算在内；只适用于化学变化，不适用于物理变化。 教师引导：教师强调质量守恒定律是自然界的普遍规律，适用于一切化学变化。教师追问：为什么化学反应前后质量会守恒？反应中到底什么变了、什么没有变？由此引出从微观角度解释质量守恒原因的学习任务。 任务六：微观模型探析，理解守恒本质 活动6：模型搭建，微观解释 教师活动：教师给每个小组发放水分子、氢分子、氧分子的球棍模型或磁贴模型，请学生模拟水通电分解的微观过程：水分子先分解成氢原子和氧原子，氢原子重新结合成氢分子，氧原子重新结合成氧分子。教师请学生在操作后数一数：反应前有几个水分子？反应后有几个氢分子和氧分子？反应前后氢原子和氧原子的种类、数目、质量有没有改变？ 学生活动：学生动手拼装模型，直观地看到：水分子拆成氢原子和氧原子后，原子并没有消失，也没有变成别的原子，而是重新组合成了氢分子和氧分子。学生数出反应前后氢原子的数目相等、氧原子的数目也相等，原子的种类没有变化，每个原子的质量当然也没有变化。学生由此得出结论：化学反应前后，原子的种类、数目、质量都不变，所以参加反应的各物质质量总和必然等于生成的各物质质量总和。学生还发现，分子的种类在反应前后发生了改变，物质的种类也发生了改变，这正是化学变化的本质特征。 教师引导：教师引导学生用自己的话总结质量守恒的微观原因：在一切化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，原子的数目没有增减，原子的质量也没有变化。教师进一步帮助学生建立宏微联系：宏观上物质总质量不变，微观上是因为原子三不变。教师提醒学生，这就是质量守恒定律的本质原因，也是定律成立的理论依据。 任务七：迁移应用，解释真实问题 活动7：运用定律，解决问题 教师活动：教师出示一组生活和实验中的问题，请学生用质量守恒定律解释：第一，镁条在空气中燃烧后，留下的白色固体质量比原来镁条质量大，这是否违背质量守恒定律？为什么？第二，高锰酸钾受热完全分解后，剩余固体质量比原高锰酸钾小，这是否违背质量守恒定律？为什么？第三，有人说他能把水变成汽油，依据是化学反应前后元素种类不变，你认为这种说法对吗？为什么？ 学生活动：学生分组讨论三个问题。针对第一个问题，学生指出镁条燃烧是镁与空气中的氧气发生反应生成氧化镁，生成物的质量等于参加反应的镁条质量与参加反应的氧气质量之和，所以留下的白色固体质量比镁条大，并没有违背质量守恒定律，只是没有把参加反应的氧气质量计算在内。针对第二个问题，学生指出高锰酸钾受热分解会产生氧气并逸散到空气中，剩余固体质量加上逸出氧气的质量才等于原高锰酸钾的质量，因此并不违背定律。针对第三个问题，学生指出水由氢、氧两种元素组成，而汽油中含有碳元素，化学反应前后元素种类不变，水中不含碳元素，不可能通过化学变化变成含碳的汽油，这种说法违背了质量守恒定律，是不科学的。 教师引导：教师肯定学生的分析，进一步强调：运用质量守恒定律解释问题时，关键是要把参加反应的所有物质和生成的所有物质都考虑在内，不能漏掉气体，也不能凭空捏造元素。教师引导学生认识到，质量守恒定律不仅是定量计算的依据，也是判断伪科学、揭穿伪说法的有力武器。 任务八：课堂总结，拓展延伸 活动8：梳理收获，建构体系 教师活动：教师请学生用自己的话总结本节课的收获，可以从知识、方法、观念三个方面来谈。教师在学生发言的基础上，用板书梳理本节课的知识脉络：一个定律——质量守恒定律；一个本质——原子三不变；一个关键——密闭称量。教师布置课后拓展任务：查阅资料，了解质量守恒定律的发现史，思考为什么波义耳与质量守恒定律擦肩而过，而拉瓦锡却能成为定量化学的奠基人。 学生活动：学生纷纷分享收获。有的学生说自己学会了用天平做定量实验，知道了有气体参与或生成时一定要密闭；有的学生说以前以为蜡烛燃烧质量真的变小了，现在明白只要把所有生成物都收集起来，总质量是不变的；有的学生说从原子模型里看懂了质量守恒的原因，化学反应其实就是原子的重新组合；还有学生说以后再听到水变油之类的说法，就会用质量守恒定律来判断真伪。学生在交流中把零散的认识整理成系统的知识结构，体会到定量研究和微观视角的价值。 教师引导：教师最后总结：质量守恒定律告诉我们，物质既不能凭空产生，也不能凭空消失，化学变化只是原子的重新组合。这种守恒思想不仅是化学的基础，也与我们认识世界的方式密切相关。下节课我们将学习如何用化学语言把质量守恒定律表达出来，期待同学们继续保持探究的热情。 八、板书设计 第一节 化学反应中的质量守恒（第一课时） 一、提出问题：反应前后总质量是否改变？ 二、实验探究： 密闭装置：反应前总质量 ＝ 反应后总质量 敞口装置：气体逸出 → 数据偏差 三、质量守恒定律： 参加化学反应的各物质质量总和 ＝ 反应后生成的各物质质量总和 四、微观本质： 原子种类不变 原子数目不变 原子质量不变 （宏观总质量不变 ← 微观原子三不变） 五、应用：解释现象 揭露伪科学 学科网（北京）股份有限公司 $