1、1第五单元 化学方程式课题 1 质量守恒定律第 1课时 质量守恒定律素材一 新课导入 复习导入 从前面的学习中我们知道，在一定的条件下，反应物之间发生化学反应可以生成新物质。如磷燃烧生成五氧化二磷，表示为：PO 2 P2O5。那么，大家猜想一下， 点 燃 在这些反应中反应前后各物质的质量总和有什么变化呢？史实导入 1774年，拉瓦锡用精确的定量实验研究了氧化汞的分解和合成反应中各物质质量之间的变化关系。他将 45.0份质量的氧化汞加热分解，恰好得到了 41.5份质量的汞和 3.5份质量的氧气，反应前后各物质的质量总和没有改变。这难道是巧合吗？素材二 教学建言 建言 1 探究质量守恒定律的实验(
2、1)红磷燃烧前后质量测定处理策略问题：气球的作用是什么？实验过程中你会观察到哪些现象？实验前和实验后锥形瓶及药品总质量是否发生变化？此实验你能得出什么结论？(2)盐酸和碳酸钠粉末反应前后质量测定学生对反应后质量减少，片面地认为是盐酸挥发出了 HCl，为了消除学生的误解，建议在烧杯上方罩一小片沾有澄清石灰水的玻璃片，依据澄清石灰水变浑浊充分说明盐酸与碳酸钠反应生成了二氧化碳。建言 2 微观角度说明反应前后质量守恒的原因教材只是从微观角度阐述质量守恒原因，为了拓展学生视野，授课时可以增加宏观角度理解质量守恒(即元素质量不变、元素种类不变、反应前后总质量不变)，加深学生对“宏观”和“微观”的理解。如
3、果授课时间允许的情况下还可以从宏观和微观角度增加化学反应前后一定改变的量和可能改变的量都有哪些？ 讲课时可设计如下问题，层层深入，最终达到突破难点的目的。(1) 引导学生阅读教材 P95讨论化学反应前后质量守恒的原因。(2) 教材 P95从微观粒子(原子)角度描述质量守恒的原因，那么从宏观(元素)角度如何理解质量守恒定律？(3) 想一想化学反应前后一定发生改变的量和可能发生改变的量都有哪些？(学生讨论、总结，教师指导和纠正)2素材三 视频资源视频 1 白磷的燃烧及质量守恒验证视频 2 铁和硫酸铜溶液的反应及质量守恒验证视频 3 镁条在空气中燃烧反应前后的质量变化视频 4 盐酸与碳酸钠反应及质量
4、守恒定律详见光盘内容素材四 板书设计质量守恒定律内 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 和理 解 适 用 范 围参 加 反 应质 量 相 等 )解 释 微 观 方 面 ： 原 子 种 类 、 原 子 个 数 、 原 子 质 量 不 变宏 观 方 面 ： 元 素 种 类 、 元 素 质 量 、 反 应 前 后 总 质 量 不 变 )应 用 解 释 化 学 现 象 和 问 题确 定 化 学 反 应 前 后 元 素 种 类 或 化 学 式 ) )素材五 课后“练习与应用”变式题11 题变式 在 4Al3O
5、2=2Al2O3反应中，从反应物、生成物之间的原子、分子个数比来看，每_个铝原子和_个氧分子发生反应，生成了_个氧化铝分子；从它们彼此之间的质量比来看，每 108份质量的_和 96份质量的_反应生成了 204份质量的_。答案 4 3 2 铝 氧气 氧化铝22 题(3)变式 (1)在 A B=CD 的反应中，5 g A跟一定量的 B恰好完全反应，生成 3 g C和 10 g D，则 B的质量是_g。(2)在 AB= =C的反应中，足量 B与 w g A完全反应后，生成 12 g C，则参加反应的B的质量是_g。答案 (1)8 (2)12 w33、4 题变式 下列叙述符合质量守恒定律的是( )A铁
6、丝在氧气中燃烧，生成物的质量大于铁丝的质量B50 g 酒精与 50 g水混合后总质量为 100 gC10 g NaCl 溶解在 90 g水中，成为 100 g NaCl溶液 D高锰酸钾受热分解后，生成固体的质量等于参加反应的高锰酸钾的质量解析 A 质量守恒定律只能用于解释化学变化，B、C 发生的都是物理变化，故不能用质量守恒定律解释。素材六 教材参考答案 3教材 P92探究参考答案实验方案 方案一 方案二实验现象 红磷燃烧，产生大量白烟，气球先膨胀后缩小 铁钉表面覆盖一层红色物质， 溶液由蓝色变成浅绿色反应前后各物质的质量总和 相等 相等分析 PO 2 P2O5 点 燃 质量总和质量总和FeC
7、uSO 4 CuFeSO 4质量总和质量总和讨论：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。教材 P94实验 51参考答案碳酸钠粉末溶解并消失，冒出大量气泡；反应进行一段时间后，天平不平衡。教材 P94实验 52参考答案镁条燃烧发出耀眼白光，放出热量，生成白色固体；托盘天平出现不同情况。教材 P95讨论参考答案1不一致。实验 51 中碳酸钠与稀盐酸反应生成的二氧化碳气体从敞口烧杯中散逸到空气中，导致反应后总质量减少，天平失去平衡。实验 52 中托盘天平可能出现三种情况：(1)第二次称量质量减轻，因产生白烟，造成氧化镁散失较多；(2)第二次称量质量增大，因镁条足够长，多数
8、氧化镁附着于镁条之上；(3)第二次称量质量与第一次相等，因(1)和(2)两种因素综合的结果。2分析图 57 可知，氢气和氧气点燃条件下反应，反应物氢分子和氧分子种类发生改变，生成新的分子水分子，同时分子数目也发生改变(反应前共 3个分子，反应后共 2个分子)，而反应前后原子的种类、数目和质量没有变化，由于反应前后原子种类没有改变、数目没有增减、原子质量也没有改变，所以一切化学反应符合质量守恒定律。教材 P97讨论参考答案 1硫在氧气中燃烧的反应物质种类：反应物是硫和氧气；生成物是二氧化硫。反应条件：点燃。质量比：每 32份质量的硫与 32份质量的氧气完全反应，生成 64份质量的二氧化硫。2铁与
9、硫酸铜溶液的反应物质种类：反应物是铁和硫酸铜；生成物是铜和硫酸亚铁。反应条件：常温。质量比：每 56份质量的铁与 160份质量的硫酸铜完全反应，生成 64份质量的铜和 152份质量的硫酸亚铁。3铜丝表面的氧化铜与氢气在加热条件下反应物质种类：反应物是氢气和氧化铜；生成物是铜和水。反应条件：加热。质量比：每 2份质量的氢气与 80份质量的氧化铜完全反应，生成 64份质量的铜和 18份质量的水。教材 P98练习与应用参考答案 1硫和氧气 二氧化硫 点燃 32 32 642(1)B (2)D (3)D (4)C43(1)铜粉在空气中加热，是铜和氧气发生了化学反应。根据质量守恒定律，反应后生成物氧化铜
10、的质量一定等于参加反应的铜和氧气的质量总和，所以生成物的质量比原来铜粉的质量大。(2)由于纸中的碳与氧气反应生成二氧化碳气体后逸出，故灰烬的质量比纸的质量小。(3)高锰酸钾受热分解后，生成锰酸钾(固体)、二氧化锰(固体)和氧气。根据质量守恒定律，反应物高锰酸钾的质量应等于生成物锰酸钾、二氧化锰和氧气的质量之和，由于氧气逸出，所剩余固体的质量必然比原高锰酸钾的质量要小。4(1)不正确。物质在空气中加热发生反应后，生成物的总质量应等于参加反应的反应物的总质量。(2)不正确。所有化学反应都遵守质量守恒定律，蜡烛燃烧质量减小是因为反应生成的二氧化碳和水蒸气逸散到了空气中。参加反应的蜡烛的质量与氧气的质
11、量总和等于反应生成的二氧化碳和水蒸气的质量之和。(3)不正确。细铁丝在氧气里燃烧，反应物是铁和氧气，生成物是四氧化三铁，这个反应同样遵守质量守恒定律。素材七 化学与生活水变油”技术骗局始末水变油技术是一个曾经在中国名噪一时的骗局。此技术的发明者王洪成原本是一名哈尔滨的司机，他声称其原理是在水中加入极少量的“可燃炔”制剂，充分溶解，成为“水基燃料”，之后水就可以作为燃料，成本极其低廉，这项技术在 1983年 11月 7日研究成功。此技术及相关文章一度刊载在各种媒体上，1985年冬天，王洪成从大庆到北京、河北、浙江、上海等地表演。1987年中国国家计委拨款 60万元人民币给王洪成在河北省定州胜利客
12、车厂生产燃料。不久王洪成拿走了钱，在哈尔滨买了两套住宅。1992 年 11月 22日，“洪成新能源膨化剂有限公司”成立，1993 年 1月 28日，经济日报发表水真能变成油吗？的文章，称此是继传统四大发明以来的中国第五大发明。后来水变油技术被认为是骗局和伪科学，1998年王洪成因为利用水变油技术和其他一些犯罪被判处 10年有期徒刑。2005年浙江金义集团董事长陈金义带来了“水变油”的新版本，他对媒体扬言，金义集团总工程师王先伦开发的一种名叫“金伦油”新型高能燃料，真正实现了“水变油”。后证实为乳化燃油。金义集团投资一亿元研发乳化燃油，有媒体称：陈金义进一步是“油神”，退一步是骗子。2006年
13、2月 20日，东北人王承东号称研发“合成环保植物液体燃料油”，被称为“中国第五大发明”。事到如今，水变油是化学课的考题之一，旨在考察学生对质量守恒定律和能量守恒的理解。5素材八 能力培优【培优训练题】1（黑龙江初赛）1.6 g某物质在氧气中完全燃烧生成 4.4 g二氧化碳和 3.6 g水，关于该物质的组成有下列推断：一定含有 C、H；一定不含 O；可能含 O；一定含 O；分子中 C、H 的原子个数比为 12；分子中 C、H 的原子个数比为 14。其中正确的是( ) A B C D2（全国复赛）在一个密闭的钢筒内有甲、乙、丙、丁四种物质，在电火花作用下，发生充分反应，测得反应前后各物质的质量如右
14、表所示。已知甲的相对分子质量为丁的 2倍，则该反应的化学方程式中甲与丁的化学计量数之比为（ ）A12 B11 C21 D233（全国初赛）在“绿色化学工艺”中，最好是反应物中原子全部转化为欲制得的产物，即原子的利用率为 100。在用 C3H4（丙炔）合成 C5H8O2（2-甲基丙烯酸甲酯）的过程中，欲使原子的利用率达到最高，在催化剂作用下还需要其他的反应物是（ ） ACO 2和 CH3OH BCO 2和 H2O CH 2和 CO DCH 3OH和 H2【情景创新题】4（原创题）1673 年，英国化学家波义耳做了一个有名的实验，他将金属放在密闭容器里煅烧，煅烧后他立即打开容器盖进行称量，结果发现
15、反应后的固体质量增加了，由于波义耳在该实验中称量方法上的原因，导致他错过了发现质量守恒定律的机会。拉瓦锡做的是糖发酵生成酒精的实验。这是一个复杂的生化反应。他把 100磅糖、400磅水和含有 7磅水的酵母溶液混合，使其充分发酵，发酵后定量测定的结果是放出的气体中含有二氧化碳 35磅、水蒸气 14磅，余下 460磅的液体中含水、酒精、醋酸、糖和酵母。此外，拉瓦锡还做了许多化学实验证明物质不灭，并在他的名著化学概要中指出：“无论是人工还是自然作用都没有创造出新东西，物质在每一个化学变化前的数量，等于反应后的数量，这可以算是一个公理。” 虽然拉瓦锡所处时代的实验工具和技术不能得到精确的实验数据，但在
16、实验误差允许范围之内，科学家们一致承认了这一定律。后来，科学家们根据质能关系公式计算及实验结果证明，质量守恒定律是完全正确的。请根据上述资料回答下列问题：（1）早在 17世纪，质量守恒定律被发现之前，英国化学家波义耳就曾做过一个实验，他在密闭的容器中燃烧某金属时，得到了金属灰，然后称量该金属灰的质量，发现比原来金属的质量增加了。试解释金属灰比原金属质量增加的原因 。由于波义耳称量方法上的原因，他错过了发现质量守恒定律的机会，请你改进他的称量方法以验证质量守恒定律： 。（2）某同学按下图装置对质量守恒定律进行实验探究，结果观察到反应后天平不平衡，由此得出这个化学反应不遵守质量守恒定律的结论。这个
17、结论是否正确?为什么?（3）拉瓦锡之所以成为质量守恒定律的真正发现者，应该归功于拉瓦锡具有怎样的科学精神？参考答案甲 乙 丙 丁反应前质量 / g 64 10 1 25反应后质量 / g 54 37 961A 解析：4.4 g CO2中含碳元素质量为 4.4 g 100%=1.2 g；3.6 g H2O中含氢元素1244质量为 3.6 g 100%=0.4 g，因 1.2 g+0.4 g=1.6 g，所以该物质中不含氧元素；分子218中碳、氢原子个数比为： =14。1.212 0.412C 解析：反应后质量增加的物质是生成物，反应后质量减少的物质是反应物。反应后，乙物质质量增加 54 g-10
18、 g=44 g；丙物质质量增加 37 g-1 g=36 g；丁物质质量减少质量为25 g-9 g=16 g；进而推知甲物质应该是反应物，其质量减少 44 g+36 g-16 g=64 g。设丁物质相对分子质量为 w，则甲物质相对分子质量为 2w，若该反应的化学方程式为：x甲 + y丁= z乙+ k丙2wx wy64 g 16 g= 解得 x y=212wxwy64 g16 g3C 解析：根据质量守恒定律化学反应前后原子种类和个数不变解题。由 C3H4 C5H8O2这一过程还差 2个 C，4 个 H，2 个 O，故参加反应另一种（或一些）反应物中应具备 2个C，4 个 H，2 个 O；再根据化学
19、反应计量数，可将另一种（或一些）反应物扩大倍数，如选项 C各反应物扩大 2倍。4（1）生成的金属灰是该金属的金属氧化物，所以金属灰的质量比原金属的质量增加了 分别称量反应前后密闭容器的质量 （2）不正确。该反应是在敞口容器中进行的，反应生成的二氧化碳气体逸出，使反应后天平不平衡。（3）大胆质疑、尊重实验事实、勇于探索、敢于创新等合理答案。解析：问题（1）煅烧某金属时，该金属与密闭容器中氧气发生化合反应，生成金属氧化物，生成的固体质量是金属氧化物，其质量等于参加反应的金属质量与氧气的质量之和。波义尔煅烧完毕后，打开容器盖进行称量，这样会导致外界空气进入容器内，使总质量偏大，因此凡是有气体参加或生成的反应，称量反应前后质量时必须在密闭容器中进行。问题（2）任何化学反应都遵守质量守恒定律，只是该反应有气体 CO2生成，且反应是在敞口的容器中进行的，导致生成气体逸散到空气中，进而导致天平失去了平衡。问题（3）拉瓦锡最大的特点是能够把别人完成的实验接过来，用定量实验来补充、加强，对旧理论的缺陷，他常常能敏锐地观察到并通过严格的、合乎逻辑的步骤，提出更合理的解释。
