5.2化学变化中的质量关系第2课时教学设计-2026-2027学年九年级化学北京版上册

《化学变化中的质量关系》第二课时教案 北京版 · 初中化学 · 九年级上册 · 第二节 一、教材分析 本课时选自北京版九年级化学上册第二节，是学生在定性认识化学变化特征之后，从定量角度研究化学反应的关键课段。第一课时学生已通过实验初步建立“反应前后总质量相等”的印象，第二课时则引导学生深入微粒世界揭示其微观本质，并运用定律解释生活中看似“质量不守恒”的现象，为后续学习化学方程式及其计算铺设观念基础，承上启下作用突出。 二、四维核心素养 化学观念：形成化学反应前后原子种类、数目、质量均不改变，因而物质总质量守恒的微粒观与元素观。科学思维：依据实验数据与模型进行归纳推理，发展基于证据解释宏观现象的思维能力。科学探究与实践：亲历密闭体系称量实验，提升设计对照、规范操作、如实记录的探究能力。科学态度与责任：体会质量守恒定律的科学史价值，养成尊重事实、严谨求实的科学态度。 三、教学重难点 重点：从微观角度理解质量守恒定律的本质；能运用定律解释常见的化学反应现象。难点：辨析敞口体系中固体质量“增加”或“减少”的假象，理解密闭称量对验证定律的意义；从原子重组的层次解释宏观总质量不变的原因。 四、新课导入 教师点燃一支蜡烛，让学生观察蜡烛越烧越短；同时投影镁条燃烧前后固体质量的对比照片——燃烧后留下的白色固体反而比原来的镁条更重。教师提问：“蜡烛好像‘变没了’，镁条却‘变重了’，这与我们上节课得出的结论矛盾吗？消失的质量去了哪里？增加的质量又来自哪里？”学生凭经验猜想，教师顺势引出本课任务：走进看不见的微粒世界，揭开质量守恒背后的秘密。 五、导入设计意图 以蜡烛燃烧、镁条燃烧两个真实且方向相反的现象制造认知冲突，激发学生探究欲望，自然把学习引向从微观视角解释质量守恒。 六、上课过程总体设计意图 本课时以“问题链—任务群”为主线，遵循“宏观现象—微观解释—实验验证—迁移应用”的认知逻辑推进。首先借助微粒模型拼摆，让学生亲手“看见”反应前后原子重新组合的过程，突破微观解释这一难点；继而通过分组实验在密闭体系中称量反应前后总质量，用证据支撑定律；再设置生活现象辨析任务，引导学生用定律解释“不守恒”的假象，深化对定律适用条件的理解；最后以推理任务与小结建构实现知识迁移与内化。全程以学生活动为主体，教师只在关键处追问、点拨，让学生在做中学、议中悟。 七、教学过程 环节一　复习旧知，聚焦问题 教师活动：引导学生回忆上节课的收获，提问：“通过上节课的实验，参加化学反应的各物质质量总和，与反应后生成的各物质质量总和之间是什么关系？”待学生集体回答后追问：“天平指针不动是我们看得见的现象，可反应内部到底发生了什么，才让总质量保持不变？”教师再次点亮蜡烛，并投影镁条燃烧前后固体质量对比照片，组织学生把疑问写在任务单上。 学生活动：回忆并齐说“反应前后总质量相等”的结论；观察蜡烛逐渐变短、镁条燃烧后固体反而变重的现象，在任务单上写下自己的猜想：蜡烛的质量可能变成了看不见的气体跑掉了，镁条增加的质量可能来自空气中的某种成分。 教师追问：“如果真是这样，我们怎样才能证明这些‘跑掉’或‘进来’的物质确实参与了反应？”由此自然过渡到本课的第一个任务。 学情预设：学生在上节课已经习惯了“天平不动”这一结论，但多数人停留在宏观数据层面，没有从微粒角度追问原因；部分学生凭生活经验认为“燃烧就是东西烧没了”。教师不急于纠正，而是把这些朴素想法记录在黑板一侧，留待后面用证据逐一回应，让学生在课堂结束时自己发现认识的变化。 环节二　任务一：模型拼摆——从微粒视角寻找守恒原因 任务情境：教师出示任务卡——“化学家为什么敢说化学反应前后总质量一定相等？请你用桌上的球棍模型（代表不同种类原子的彩色小球与连接杆），把‘水分解生成氢气和氧气’这一过程重新摆一遍，数一数反应前后每一种原子的个数，你有什么发现？” 学生活动：以小组为单位进行模型拼摆。先摆出两个水分子模型，让学生看清每个水分子由两种原子按固定数目构成；再拆除原模型，把其中的原子重新组合成氢分子和氧分子。拼摆完成后，各组分别清点：反应前一共有几个氢原子、几个氧原子；反应后氢分子、氧分子中又各有几个氢原子、几个氧原子。学生很快发现，原子的个数一个也没有变，只是结合方式发生了改变。 小组汇报：第一小组汇报：“我们数完发现，反应前后氢原子都是四个，氧原子都是两个，原子没有凭空增多，也没有凭空消失。”第二小组补充：“我们把模型拆了再拼，小球一个都没丢，也没多拿，只是伙伴换了。”第三小组结合上节课的实验现象说：“所以天平不动，是因为原子的种类、数目和每个原子的质量都没有变。” 教师点拨：在学生汇报基础上板书归纳：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。在这一过程中，原子的种类没有改变，原子的数目没有增减，原子本身的质量也没有变化。正因如此，反应前后各物质的质量总和必然相等。教师特别强调：“原子是化学变化中的最小粒子，它不生不灭、不增不减，这就是质量守恒定律的微观本质。” 学生深化：学生在任务单上用自己的话写出“三个不变”：原子种类不变、原子数目不变、原子质量不变，并在旁边标注对应的宏观表现——元素种类不变、反应前后总质量不变。 常见错误辨析：教师拿出两组拼摆结果进行对比。一组在拆模型时随手多拿了一个小球，另一组把同种原子拼成了不一样的结构。教师请全班判断：“这两组拼摆能不能代表真实的化学反应？”学生指出：“化学反应不能凭空增加原子，所以多拿小球是错的；原子重新组合时，每一种原子的个数必须和原来一样多。”教师借此强调：“模型拼摆不是随意玩耍，每一个小球的进出都必须有依据，这正是化学严谨性的体现。” 类比提升：教师打了一个比方：“化学反应就像把已经搭好的几堆积木拆掉，再用完全相同的积木块重新搭成别的造型。积木的种类没有变，每一块积木的大小、轻重没有变，积木的总数也没有变——那么新造型所有积木的总质量，当然和原来几堆积木的总质量相等。”学生纷纷点头，把这一类比补写在任务单上。 教师追问：“既然原子种类不变，那么反应前后元素种类会不会改变？”引导学生由此推出：反应前后元素种类也不会改变，为后面的推理应用埋下伏笔。 环节三　任务二：实验探究——密闭体系中的质量再称量 任务情境：教师出示第二张任务卡——“上节课我们已经做过称量实验，但有些反应会放出气体、有些会吸收气体。请各组任选一组药品，设计并完成一次称量实验，证明：只要把反应放在密闭容器里进行，反应前后整个体系的总质量就不会改变。” 可供选择的实验：第一组：铁钉与硫酸铜溶液在锥形瓶中反应，铁钉表面出现红色物质，溶液颜色逐渐变浅；第二组：氢氧化钠溶液与硫酸铜溶液在小烧杯中混合，出现蓝色沉淀；第三组：盛有石灰石的小试管放入盛有稀盐酸的锥形瓶中，塞紧瓶塞后倾斜使两种液体接触，产生气泡。教师提醒：第三组务必塞紧橡胶塞，整套装置连同瓶塞一同称量，反应完毕冷却至室温后再次称量，比较两次称量结果。 学生活动：各组先讨论并口述实验步骤：先称量反应前整套装置（含药品、容器、塞子）的总质量，再让反应发生，接着静置观察现象，然后再次称量整套装置的总质量，最后比较两次数据。然后按方案动手操作，规范使用天平，左物右码，如实记录数据。教师巡视，重点提醒：称量前天平要调平；反应过程中瓶塞不能打开；产生气泡的装置要注意观察气球或瓶身是否因气压变化而形变，但整套装置始终不与外界交换物质。 现象与数据汇报：第一组汇报：“铁钉表面慢慢出现红色固体，溶液由蓝色变浅，两次称量的总质量基本相同。”第二组汇报：“两种溶液混合后立即出现蓝色沉淀，天平指针几乎没有偏转。”第三组汇报：“瓶内产生大量气泡，我们没打开瓶塞，反应前后整套装置包括塞子在内的总质量没有变化。” 教师引导分析：“第三组反应明明放出了气体，为什么总质量还不变？”学生回答：“气体没有跑出去，还在瓶子里。”教师追问：“如果打开瓶塞再称量，结果会怎样？”学生齐声答：“气体跑掉，总质量会变小。”教师顺势小结：“这说明质量守恒定律研究的是‘参加反应的各物质’与‘生成的各物质’的质量总和；一旦体系与外界有气体交换，只称量看得见的固体或液体，就会得到‘质量变了’的假象。要验证定律，必须把体系设计成密闭的。” 学生归纳：各组在任务单上写出实验结论：在密闭容器中，化学反应前后整个体系的总质量保持不变；一切化学变化都遵循质量守恒定律，与反应是否放热、是否产生气体无关。 误差讨论：教师请一两组数据略有微小偏差的小组汇报。学生发现：“我们的数据差了一点点，可能是称量时天平没有完全调平，或者反应后瓶身外壁沾了水、冷却不充分。”教师引导：“这些微小差异属于测量误差，不影响‘总质量基本不变’的结论；但如果打开瓶塞、让气体逸出，造成的差异就不再是误差，而是体系与外界发生了物质交换。”学生由此体会到：科学结论既要关注数据本身，也要能解释数据的微小出入。 教师追问：“如果让你重新设计一个能直观证明‘放出的气体没有凭空消失’的装置，你会怎么做？”有学生提出在锥形瓶口套一个气球，反应后气球胀大，再连同气球一起称量；也有学生提出在密闭容器上连接一个吸收装置，把生成的气体全部吸收后称量。教师对这些想法给予肯定，指出这些设计的共同之处都是“不让任何物质逃出我们称量的范围”。 环节四　任务三：现象辨析——解释“不守恒”的假象 任务情境：教师出示第三张任务卡——“回到课始的两个疑问：蜡烛越烧越短、镁条燃烧后固体反而变重。请各组用今天学到的‘原子三不变’和‘密闭体系’两条依据，向全班解释这两种现象到底违背不违背质量守恒定律。” 小组讨论：各组围绕两个现象展开讨论。教师提示可从“反应中哪些物质参加了反应”“生成了哪些物质”“这些物质我们是否都看得见、称得到”三个角度思考。 学生汇报（蜡烛燃烧）：“蜡烛燃烧时，石蜡跟空气中的氧气发生反应，生成了二氧化碳和水蒸气，这些气体都扩散到空气中去了。我们只称了剩下的蜡烛，没有把跑掉的气体和参加反应的氧气算进去，所以觉得质量变少了。如果把蜡烛放在密闭容器里燃烧，并称量容器内所有物质，总质量一定不变。” 学生汇报（镁条燃烧）：“镁条燃烧时跟空气中的氧气反应，生成了白色的氧化镁固体。我们原来只称了镁条的质量，没有算上参与反应的氧气质量；燃烧后留下的固体里，其实包含了原来镁和参加反应的氧气的全部质量，所以它比原来的镁条更重。这不但不违背定律，恰恰证明了定律——增加的质量来自空气中的氧气。” 教师提升：“大家解释得非常到位。判断一个反应是否符合质量守恒，关键不是看某一种固体质量变了多少，而是看反应前所有参加物质（包括看不见的气体）与反应后所有生成物质（包括逸散的气体）的质量总和是否相等。”教师进一步追问：“日常生活中还有哪些类似现象？”学生举例：木材燃烧后剩下的灰烬比木材轻；铜器在空气中久置表面生成铜绿后质量变大；铁器生锈后质量增加。教师逐一肯定，并引导学生用同一条思路解释。 学生活动：在任务单上完成“现象解释卡”：写出现象、分析参加反应的物质、分析生成的物质、结论是否符合质量守恒定律。 反例辨析：教师故意提出一种错误说法请学生评判：“有人说，铁生锈后质量增加，所以这个反应不遵守质量守恒定律。这句话错在哪里？”学生抢答：“铁生锈是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用，生成的铁锈包含了这些外来物质的质量，所以固体质量增加；如果把参加反应的氧气和水蒸气一并算入，总质量仍然守恒。”教师进一步强调：“判断是否守恒，看的是全部反应物与全部生成物的总质量，而不是某一种固体的质量。” 环节五　任务四：推理应用——依据定律推断物质组成 任务情境：教师出示第四张任务卡——“某物质在空气中完全燃烧后，只生成二氧化碳和水。请推断：这种物质中一定含有哪些元素？可能含有哪些元素？你的依据是什么？” 学生思考与讨论：学生先独立思考，再小组交流。教师提示回忆任务一推出的结论：化学反应前后元素种类不变。 学生汇报：“生成物是二氧化碳和水，二氧化碳由碳、氧两种元素组成，水由氢、氧两种元素组成；也就是说，生成物里一共有碳、氢、氧三种元素。根据反应前后元素种类不变，反应物中也必须含有这三种元素。燃烧是该物质与空气中的氧气反应，氧气只提供氧元素，所以碳元素和氢元素一定来自该物质；氧元素则可能一部分来自氧气，也可能该物质本身还含有氧元素。” 教师追问：“那么能不能断定该物质一定含有氧元素？”学生回答：“不能。因为氧元素已经由氧气提供了，我们只能确定该物质一定含碳、氢两种元素，氧元素是可能含有，需要进一步的定量实验才能确定。”教师肯定：“这就是科学推理的严谨之处——只能推出有证据支持的结论，不把‘可能’说成‘一定’。” 变式训练：教师再给出一例：“加热某紫黑色固体制取氧气后，剩余固体质量比原固体轻。请解释质量减轻的原因，并判断这是否违背质量守恒定律。”学生迅速作答：“因为生成的氧气放出并离开了容器，只称量剩余固体自然变轻；若把放出的氧气一并称回，总质量仍然相等，符合定律。” 思维提升：教师小结推理方法：“由生成物的元素组成，借助‘反应前后元素种类不变’反推反应物的元素组成，是化学中一种非常重要的逆向推理。它告诉我们，规律不仅能用来解释已经发生的事，还能用来推断尚未被直接观察到的东西。”有学生追问：“那能不能进一步知道每种元素各有多少？”教师回应：“这正是下一节课要学习的定量关系，大家已经站在了新知识的门口。” 环节六　课堂小结与观念建构 教师引导：“请各组用一句话概括今天这节课最大的收获。” 学生发言：“我知道了质量守恒不是天平碰巧不动，而是原子种类、数目、质量都不变。”“我懂得了解释燃烧现象时，一定要把参与的气体算进去。”“我学会了用元素种类不变去推断物质组成。” 教师小结：把学生发言串联成完整的认识链条：一切化学变化都遵循质量守恒定律；从宏观看，反应前后物质总质量相等；从微观看，是原子的种类、数目、质量三不变；解释具体现象时，要把所有参与反应和生成的物质（包括看不见的气体）都纳入体系；验证定律时，要使用密闭装置。这既是知识，更是一种严谨的科学思维方式。 环节七　课后延伸 教师布置：回家后观察家中的铁锅、铜勺在潮湿空气中久置后的变化，用今天学到的质量守恒观点写一段解释；并查阅资料，了解拉瓦锡当年是如何用精确称量推翻“燃素说”、确立质量守恒定律的，下节课分享。 八、板书设计 （板面居中为课题，左侧写定律内容，右侧写微观解释，下方写应用要点，全部采用文字与箭头式结构图，不书写任何化学符号表达式。） 课题：化学变化中的质量关系（第二课时） 一、质量守恒定律 参加化学反应的各物质质量总和，与反应后生成的各物质质量总和相等 二、微观解释（为什么守恒） 原子种类不变　原子数目不变　原子质量不变 （原子是化学变化中的最小粒子，只重新组合，不生不灭） 三、实验关键 密闭体系称量　反应前总质量与反应后总质量相等 四、现象解释思路 找全参加反应的物质（含气体），再找全生成的物质（含逸散气体），最后比较总质量 蜡烛变短：气体逸散到空气中；镁条变重：结合了空气中的氧气 五、推理依据 依据：反应前后元素种类不变，由此可推断物质所含元素 学科网（北京）股份有限公司 $