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質量守恒定律范文1
2、質量守恒定律的理解
(1)“化學反應”是前提。質量守恒定律的適用范圍是化學變化,不適用于物理變化,任何化學變化都遵循質量守恒定律。
(2)“參加反應”是基礎。概念中明確指出是“參加反應”的各物質的質量總和,不參加反應的物質質量不能計算在內。
(3)“質量總和”是核心。無論是參加反應的物質,還是反應后生成的物質,計算時不能漏掉任何一項。
質量守恒定律范文2
關鍵詞:質量守恒定律;實驗改進;石灰石與鹽酸
文章編號:1008-0546(2014)01-0093-02 中圖分類號:G633.8 文獻標識碼:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2014.01.038
質量守恒定律是初中化學的一個重要化學規律,是分析物質在化學反應中質量關系的理論依據,是定量研究化學反應的基礎,它的應用貫穿于整個中學化學。透徹理解質量守恒定律對于中學化學的學習非常重要。而質量守恒定律是一條比較抽象的理論,需要借助化學實驗來形象地理解它。初中化學教學中,教師對驗證質量守恒定律實驗的研究也很多。
人教版教材利用白磷燃燒的實驗來研究質量守恒定律。但是白磷的著火點很低,容易自燃,而且白磷有毒,燃燒產物三氧化二磷和五氧化二磷也有毒性,實驗不慎就會造成一定的危害。驗證質量守恒定律的實驗一般都是使用托盤天平來稱量,但托盤天平的感量一般為0.1g,實驗所取用的白磷只有火柴頭大小,質量太小,反應時容器的敞開與密閉對天平的平衡影響不大。所以,采用白磷燃燒實驗來研究質量守恒定律不是很妥當。
上教版教材選擇利用石灰石和稀鹽酸的反應來研究質量守恒定律。該實驗現象明顯,氣體逸出后容器內物質質量明顯減小,反應時容器是敞開還是密閉對實驗的結果影響很大。但該實驗最大的問題是如何確保產生的二氧化碳氣體留在密閉容器內并且不因裝置內氣壓變大產生危險。就這一問題,筆者進行了一系列的實驗,并對這些實驗進行了可行性分析。
一、 分析“石灰石與鹽酸反應”實驗的幾套裝置的可行性
按圖1裝置進行實驗。先在錐形瓶中放入少量石灰石,再將一支盛有稀鹽酸的小試管放入錐形瓶中,最后在錐形瓶口塞上橡皮塞并旋緊。實驗時,將錐形瓶側放,小試管中的稀鹽酸倒出,與石灰石接觸。石灰石與鹽酸反應后產生大量二氧化碳,錐形瓶內氣壓瞬間增大,導致橡皮塞被彈出。該實驗危險性較大,不適合實際應用。
為了避免反應產生二氧化碳導致錐形瓶內氣壓過大而發生危險,進行了如圖2的改進,在圖1所示的實驗裝置中,取走橡皮塞,在錐形瓶口套一個氣球。實驗時,反應產生二氧化碳氣體導致氣球膨脹,避免了裝置內氣壓變大而發生危險。但是,如果反應產生的二氧化碳較多,使得氣球膨脹體積較大,整套裝置在空氣中受到的浮力就會明顯增大,導致反應后稱得的質量小于反應前稱得的質量,無法驗證質量守恒。所以該裝置也不可行。
上述實驗不可行的原因是由于生成的二氧化碳導致錐形瓶內氣壓過大造成危險或實驗失敗,所以首要考慮如何使二氧化碳留在裝置內,同時又不能改變整套裝置的體積。基于這一考慮,選用石灰水或氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳,進行了如圖3的改進。先在錐形瓶內倒入一定量的石灰水或氫氧化鈉溶液,把少量盛有石灰石的小試管放入錐形瓶中,再將一支膠頭滴管伸入單孔橡皮塞,并用膠頭滴管吸取一滴管的稀鹽酸,最后在錐形瓶口塞上橡皮塞并旋緊。教學過程中使用該方法進行演示實驗能夠比較順利的完成任務,但是在進行學生分組實驗時卻出現了問題。因為石灰水或氫氧化鈉溶液吸收二氧化碳需要一定的時間,所以實驗時必須注意鹽酸的濃度和用量,滴加時不能一次滴加完,要分次滴加,并且要邊滴加邊振蕩,使二氧化碳被石灰水充分吸收,否則很容易因為裝置內氣壓過大而導致橡皮塞被彈出。對于學生實驗而言,注意事項太多,學生在進行操作時常常會出現橡皮塞彈出的問題。而且,該實驗中涉及了兩個化學反應,學生在理解時對石灰水的作用容易產生疑惑,不利于質量守恒定律的分析。該裝置雖然可行,但不適合進行學生實驗。
為了使實驗裝置簡單、可操作性強、安全可靠,進行了如圖4的改進。在錐形瓶內放入少量石灰石,在注射器內加入一定量的稀鹽酸,實驗時將稀鹽酸注入錐形瓶中,反應產生二氧化碳使錐形瓶內氣壓變大,注射器活塞被彈起。該裝置最大的優點就是注射器所起的作用:(1)存放并滴加鹽酸;(2)利用注射器活塞移動產生空間儲存反應產生的二氧化碳氣體;(3)注射器的活塞移動不會導致整套裝置在空氣中所受到的浮力變大;(4)避免使用石灰水吸收二氧化碳,導致講解質量守恒定律時因分析石灰水的作用而重點偏離。
綜上,圖4裝置最適合進行驗證質量守恒定律的學生實驗。
二、定量研究圖4裝置所需的儀器規格和鹽酸濃度
上教版教材上關于圖4裝置的實驗只要求石灰石用量5g、鹽酸用量5mL,對于鹽酸濃度、錐形瓶、注射器和托盤天平的規格均沒有具體要求。但是,要使該實驗安全進行,儀器規格和鹽酸濃度的選擇有一定的要求。下面通過實驗討論鹽酸濃度和儀器規格的選擇。
1. 注射器、錐形瓶、托盤天平規格的選擇
(1)注射器規格的選擇
市售注射器的規格一般有10mL、20mL、30mL、50mL和100mL。根據理論計算,5mL濃度為1∶4的鹽酸與足量石灰石充分反應,得到的二氧化碳的體積約為130mL左右。但是考慮到藥品不可能全反應完,且100mL注射器組裝后裝置頭重腳輕,所以選擇50mL注射器進行實驗。
注射器要注意選擇活塞與針筒壁摩擦較小的,否則可能會因為活塞移動不暢而導致橡皮塞被彈出。
(2)錐形瓶規格的選擇
中學化學實驗室一般配備100mL和250mL兩種規格的錐形瓶。
使用100mL的錐形瓶、50mL的注射器,濃度為1∶4的鹽酸進行實驗,觀察到注射器活塞迅速上升,很快超過50mL刻度線上升到超過60mL的位置(60mL無刻度,估算的),停留一段時間后橡皮塞被彈出。
使用250mL的錐形瓶、50mL注射器,濃度為1∶4的鹽酸進行實驗,觀察到注射器活塞隔幾秒后再開始上升,停留在約40mL處超過1分鐘,振蕩錐形瓶后活塞又開始上升,停留在約60mL(估算)處較長時間。
兩組實驗對比,選擇250mL的錐形瓶進行實驗更安全。
(3)托盤天平規格的選擇
由于250mL錐形瓶加上注射器和藥品,總質量會超過100g,需要使用量程為200g或500g的托盤天平才能完成實驗。
2. 鹽酸濃度的選擇
選用1∶2、1∶4、1∶6三種濃度的鹽酸進行對比實驗,裝置選用250mL的錐形瓶、50mL注射器。
使用1∶2的鹽酸進行實驗,注射器活塞迅速上升,最終橡皮塞被彈出。
使用1∶4的鹽酸進行實驗,注射器活塞隔幾秒后再開始上升,停留在約40mL處超過1分鐘,振蕩錐形瓶后活塞又開始上升,停留在約50mL處1~2分鐘,活塞繼續上升,最后停留在約60mL(估算)處較長時間。
使用1∶6的鹽酸進行實驗,注射器活塞1分鐘后才開始上升,停留在約25mL刻度處,振蕩后緩慢上升,停留在約35mL處,隔1~2分鐘后又繼續上升,重復上述過程,最終停留在約60mL(估算)處。
綜上,使用濃度為1∶2的鹽酸與石灰石反應,注射器活塞很容易被彈出,實驗存在一定的危險。
使用濃度為1∶4的鹽酸,注射器活塞上升的現象明顯,在一定的時間里活塞不會被彈出,比較安全。但是如果放置過長時間,活塞還是有可能被彈出,所以在實驗完成后一定要學生將橡皮塞取下,防止二氧化碳不斷產生而導致活塞被彈出。
使用濃度為1∶6的鹽酸,所需時間較長,但是實驗相對更安全,所以進行學生分組實驗時建議使用該濃度的鹽酸。安全起見,實驗完成后也要求將橡皮塞取下。
3. 小結
該實驗建議使用250mL錐形瓶、50mL注射器、200g量程的托盤天平、濃度為1∶4或1∶6的鹽酸。
有些學校因為條件所限,200g天平的數量不夠開展學生分組實驗,需要將裝置和藥品的總質量控制在100g以下,這種情況下只能使用100mL的錐形瓶進行實驗,此時,應該將石灰石和鹽酸的用量減半,實驗才能夠安全進行。
2012上教版中學化學教材在實驗的設置、內容、數量以及形式等方面較以往都有了很大的改變,化學實驗教學也應隨著新課程的實施進行相應的改革和創新。目前教材上很多演示實驗都變為學生實驗。對于學生分組實驗,一般要求原料易得、操作簡便、安全性高,對于質量守恒定律實驗的研究也是本著這一原則進行的,一線的化學教師應該在教學過程中不斷發揮聰明才智,對實驗進行改進,使得實驗更適合學生進行操作。
參考資料
[1] 人教社課程教材研究所,化學課程教材研究開發中心. 義務教育課程標準實驗教科書·化學(九年級上冊)[M]. 北京:人民教育出版社,2009
質量守恒定律范文3
教學目標
知識目標
通過對化學反應中反應物及生成物質量的實驗測定,使學生理解質量守恒定律的含義及守恒的原因;
根據質量守恒定律能解釋一些簡單的實驗事實,能推測物質的組成。
能力目標
提高學生實驗、思維能力,初步培養學生應用實驗的方法來定量研究問題和分析問題的能力。
情感目標
通過對實驗現象的觀察、記錄、分析,學會由感性到理性、由個別到一般的研究問題的科學方法,培養學生嚴謹求實、勇于探索的科學品質及合作精神;
使學生認識永恒運動變化的物質,即不能憑空產生,也不能憑空消失的道理。滲透物質不滅定律的辯證唯物主義的觀點。
教學建議
教材分析
質量守恒定律是初中化學的重要定律,教材從提出在化學反應中反應物的質量同生成物的質量之間存在什么關系入手,從觀察白磷燃燒和氫氧化鈉溶液與硫酸銅溶液反應前后物質的質量關系出發,通過思考去“發現”質量守恒定律,而不是去死記硬背規律。這樣學生容易接受。在此基礎上,提出問題“為什么物質在發生化學反應前后各物質的質量總和相等呢?”引導學生從化學反應的實質上去認識質量守恒定律。在化學反應中,只是原子間的重新組合,使反應物變成生成物,變化前后,原子的種類和個數并沒有變化,所以,反應前后各物質的質量總和必然相等。同時也為化學方程式的學習奠定了基礎。
教法建議
引導學生從關注化學反應前后"質"的變化,轉移到思考反應前后"量"的問題上,教學可進行如下設計:
1.創設問題情境,學生自己發現問題
學生的學習是一個主動的學習過程,教師應當采取"自我發現的方法來進行教學"。可首先投影前面學過的化學反應文字表達式,然后提問:對于化學反應你知道了什么?學生各抒己見,最后把問題聚焦在化學反應前后質量是否發生變化上。這時教師不失適宜的提出研究主題:通過實驗來探究化學反應前后質量是否發生變化,學生的學習熱情和興趣被最大限度地調動起來,使學生進入主動學習狀態。
2.體驗科學研究過程、設計、實施實驗方案
學生以小組探究方式,根據實驗目的(實驗化學反應前后物質總質量是否發生變化)利用實驗桌上提供的儀器和藥品設計實驗方案。在設計過程中,教師盡量減少對學生的限制,并適時的給學生以幫助,鼓勵學生充分發揮自己的想象力和主觀能動性,獨立思考,大膽探索,標新立異。在設計方案過程中培養學生分析問題的能力,在交流方案過程中,各組間互相補充,互相借鑒,培養了學生的語言表達能力。在實施實驗時學生體驗了科學過程,動手能力得到了加強,培養了學生的觀察能力、研究問題的科學方法和嚴謹求實的科學品質及勇于探索的意志力。同時在實驗過程中培養了學生的合作意識。通過自己探索,學生不僅獲得了知識,也體驗了科學研究過程。
3.反思研究過程、總結收獲和不足
探索活動結束后可讓學生進行總結收獲和不足,提高學生的認知能力。
教學設計方案
課題:質量守恒定律
重點、難點:對質量守恒定律含義的理解和運用
教具學具:
CuSo4溶液、naoh溶液、fecol3溶液、nacl溶液、agno3溶液、白磷、錐形瓶、玻璃棒、單孔橡皮塞、燒杯、小試管一天平、酒精燈。
教學過程:
創設情境:
復習提問:在前幾章的學習中,我們學習了哪些化學反應?
投影:反應文字表達式
氯酸鉀氯化鉀+氧氣
kclo3kcl02
氫氣+氧氣水
h2o2h2o
氫氣+氧化銅銅+水
h2cuocuh2o
引言:這是我們學過的化學反應(指投影),對于化學反應你知道了什么?
思考討論:化學反應前后物質種類、分子種類、物質狀態、顏色等發生了變化;原子種類、元素種類沒發生變化;對于化學反應前后質量、原子數目是否發生變化存在爭議。
引入:化學反應前后質量是否發生變化,有同學說改變,有同學說不變,意思不統一,那么我們就通過實驗來探討。
設計與實施實驗:
討論:根據實驗目的利用實驗桌上提供的儀器和藥品設計實驗方案。
交流設計方案
評價設計方案
教師引導學生評價哪些方案是科學合理的,哪些需要改進,鼓勵學生開動腦筋,積極主動地參與實驗設計過程。
1.實施實驗:
同學們的設計方案是可行的,可以進行實驗。
指導學生分組實驗,檢查糾正學生實驗操作中的問題
1.依照設計方案進行實驗并記錄實驗現象和測定的實驗數據。
2.對實驗結果進行分析,反應前后物質的總質量是否發生變化。
3.匯報實驗結果
引導學生從實驗內容,化學反應前后各物質的質量總和是否發生變化匯報實驗結果
同學們的實驗結果是巧合,還是具有普遍意義?
匯報:
1.實驗內容
質量守恒定律范文4
1.明確應用范圍
該定律的研究對象是化學變化,對于其他變化(如物理變化)所表現的規律不能用這一定律進行解釋。所有的化學變化均符合質量守恒定律。
2.理解質量守恒
該定律研究的是質量的守恒,而不是其他物質的量(如體積)守恒。
我們知道,物質的質量可以相加減,而氣體的體積不能相加減(因分子之間有間隔)。
3.理解參加化學反應
定理中所指的參加化學反應的物質,是指發生反應的那部分物質,未發生反應的那部分物質的質量不能計入反應物的質量總和之中,否則求得的生成物的總質量會比實際值大。如3g碳在10g氧氣中充分燃燒,生成二氧化碳的質量不是13g,而是11g,因為碳和氧氣化合時,二者的質量比一定為12∶32=3∶8,即與3g碳反應時,有8g氧氣參加了反應,其中的2g氧氣未參加反應。
4.理解質量總和
根據質量守恒定律計算時,不能漏掉任何一種反應物或生成物的質量,否則就會得出質量不守恒的結論。
5.理解守恒的實質
在化學變化過程中,反應物的分子破裂成原子,原子重新組合成新物質的分子。在此過程中,原子的種類、原子的數目、原子的質量都沒改變,所以,化學反應前后各物質的質量總和必然相等。
6.抓住化學反應前后的“變”與“不變”
在化學反應前后,有六個“不變”,兩個“一定改變”,一個“可能改變”??蓺w納如下。
01
質量守恒定律是初中化學學習的重點與難點,也是各地中考的熱點。綜觀近年來的各地中考試題,主要有以下幾個類型。
一、推斷物質的化學式
例1發射“神舟五號”飛船的火箭所用的燃料燃燒時的化學方程式為C2H8N2+2N2O4= 3R + 2CO2 + 4H2O,則R的化學式為( )。
A.N2 B.NO C.NO2 D.N2H4
解析:解答本題的依據是化學反應前后原子的種類和數目都不變。因為化學反應前有2個C,8個H,6個N,8個O,反應后有2個C,8個H,8個O,所以3R中應有6個N,故R的化學式為N2。故選A。
二、推斷反應物或生成物的質量
例26g鋁在足量的氧氣中完全燃燒,生成氧化鋁的質量( )。
A.小于6g B.等于6g
C.大于6g D.無法確定
解析:根據質量守恒定律可知,參加反應的鋁與氧氣的質量之和,等于反應后生成的氧化鋁的質量,因此,6g鋁在足量的氧氣中完全燃燒,生成氧化鋁的質量一定大于6g。故選C。
三、求物質的質量比
例3有A、B、C三種物質各15g,在一定條件下充分反應后只生成30gD。若增加10gC,A與C恰好完全反應,則參加反應的A與B的質量比為( )。
A.3∶2 B.2∶3 C.5∶2 D.5∶3
解析:由題意知,增加10gC,A與C恰好完全反應,則參加反應的A與C的質量比為15g∶(15g+10g)=3∶5。
設15gC完全反應需A的質量為x。
A~C
3 5
x 15g
3/x=5/15g
x=9g
再由質量守恒定律可知,生成30gD共消耗B的質量為30g-15g-9g=6g,則A與B的質量比為9g∶6g=3∶2。故選A。
四、推斷物質的組成
例4某純凈物在氧氣中燃燒生成水和二氧化碳兩種物質。實驗測得1.6g該純凈物在氧氣中完全燃燒,可生成4.4g二氧化碳和3.6g水,則該純凈物的組成為( )。
A.只含碳、氫兩種元素
B.含有碳、氫、氧三種元素
C.一定含有碳、氫元素,可能含有氧元素
D.無法判斷
解析:根據化學反應前后元素的種類和質量不變,可知該純凈物中一定含有碳、氫兩種元素,含不含氧元素需要通過計算來確定。在4.4gCO2中,碳元素的質量為mC=4.4g×12/44=1.2g;在3.6gH2O中,氫元素的質量為mH=3.6g×2/18=0.4g。因為1.2g+0.4g=1.6g,所以該純凈物中一定不含氧元素。故選A。
五、求元素的相對原子質量之比
例5有X2、XY3兩種物質,使12gX2與足量XY3反應生成24gXY,反應方程式為X2+XY3=3XY,則X、Y兩元素的相對原子質量之比為( )。
A.1∶1 B.2∶1 C.3∶1 D.4∶1
解析:設X元素的相對原子質量為a,Y元素的相對原子質量為b。
X2+ XY3=3XY
2a 3(a+b)
12g 24g
12a/12g=3(a+b)/24g
a/b=3/1
故選C。
六、求物質的質量
例6在化學反應3A+B=2C+D中,12gA與3gB恰好完全反應,生成C和D的質量比為3∶2 。當有8gB參加反應時,生成D的質量是()。
A.16g B.14g C.8g D.5g
解析:根據質量守恒定律,12gA與3gB恰好完全反應,生成D的質量為 (12g +3g)×2/(3+2)=6g。
設8gB完全反應生成D的質量為x。
故選A。
七、判斷化學反應的基本類型
例7在一密閉容器內有X、Y、Z、Q四種物質,在一定條件下充分反應,反應前后各物質質量如表1所示。
判斷該密閉容器中發生的反應屬于( )。
A.化合反應
B.置換反應
C.分解反應
D.復分解反應
解析:分析表1可知,Z反應后質量等于零,為反應物;Y與Q反應后質量增加,均為生成物;因為Z反應后質量減少了84g,Y和Q反應后質量總共增加了31g,所以根據質量守恒定律知,X為生成物。再由四大基本反應類型的概念可知,該反應為分解反應。故選C。
[練習]
已知A、B 兩種物質反應生成C。用7gA、2gB,或4gA、5gB充分反應后都可以得到6gC。現取A、B固體混合物共9g,充分反應后得到7.5gC,則該混合物中A和B的質量分別為______。
質量守恒定律范文5
關鍵詞: 質量守恒定律 適用 化學變化
教學中,有些教師強調“質量守恒定律”只適用于化學變化,物理變化不適用此定律。對此說法,筆者有一些疑問:“質量守恒定律”通俗地說就是“物質不滅定律”,這是一個大家都知道的公理,怎么會不適用于物理變化?我國著名的科普作家葉永烈是這樣描述“物質不滅定律”的:“物質雖然能夠變化,但是不能消滅或憑空產生?!边@里所指的變化,當然包括物理變化和化學變化。
為了調查這種說法在初中化學教師中的認可情況,筆者又進一步上網搜索“質量守恒定律”的教學設計和相關作業,竟然發現有不少相關教學設計都強調“質量守恒定律”只適用于化學變化而不適用于物理變化,還搜索出相關的習題。
如網上有這樣一道題目,100克水與100克酒精混合等于200克的酒精溶液,這一現象能否用質量守恒定律解釋?其給出的答案是不能。原因是根據教科書上的質量守恒定律,“參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和”,而水與酒精混合不是化學反應,所以不適用于質量守恒定律。原本質量守恒定律是一個普遍適用的公理,物理變化、化學變化都適用,只是在化學變化中,具體定義為“參加化學反應的各物質的質量總和等于反應后生成的各物質的質量總和”。怎么能片面地解釋為只有化學變化適用?
部分初中教師之所以會這樣認為,據說是源于某地某次中考出現了一道這樣的考題。而對這種有明顯科學性錯誤的題目,我們的教師竟然盲從,迷信所謂的專家權威,以訛傳訛地教授給學生。
筆者想起了亞里士多德的名言:“吾愛吾師,但吾更愛真理?!眮喞锸慷嗟率前乩瓐D的學生,而柏拉圖是當時最著名的大哲學家,當別人問起他為什么要與老師的意見相左時,他作出了上述回答。新課程要求教師要培養學生的探究能力、問題意識,但是教師只有具有不唯上、不唯書、只唯實的科學精神,才可能培養出學生的問題意識、探究能力。如果教師自己都不去獨立思考,沒有問題意識,那么培養學生的探究能力和科學精神就只能是一句空話。所以教師要加強自己的專業修養,要理清概念的外延與內涵?,F將“質量守恒定律”的相關資料附后,以供同行參考。
[附1]質量守恒定律簡解
自然界的基本定律之一。在任何與周圍隔絕的物質系統(孤立系統)中,不論發生何種變化或過程,其總質量保持不變。18世紀時法國化學家拉瓦錫從實驗上了燃素說之后,這一定律始得公認。20世紀初以來,人們發現高速運動物體的質量隨其運動速度而變化,又發現實物和場可以互相轉化,因而應按質能關系考慮場的質量。質量概念的發展使質量守恒原理也有了新的發展,質量守恒和能量守恒兩條定律通過質能關系合并為一條守恒定律,即質量和能量守恒定律。
[附2]質量守恒定律的發現
現在我們稱質量守恒定律為羅蒙諾索夫―拉瓦錫定律。拉瓦錫在1789年給這個定律下了定義:“……由于人工的或天然的操作不能無中生有地創造任何東西,因此每一次操作中,操作前后存在的物質總量相等,且其要素的質與量保持不變,只是發生更換與變形,這可以看成為公理?!彼闹魇乖摱傻玫綇V泛的承認。但是,這一定律是由羅蒙諾索夫在1748年發現的,并于1756年用實驗證明的。俄國化學家羅蒙諾索夫把錫放在密閉的容器里煅燒,錫發生變化后生成了氧化錫,但容器和物質的總質量在反應前后并沒有改變。經過反復的實驗,都得到相同的結果。于是羅蒙諾索夫認為在化學變化中物質的質量是守恒的。但他的這一發現并沒有引起科學家們的注意,直到1777年法國化學家拉瓦錫做了同樣的實驗,也得到了同樣的結論,這一結論才獲得廣泛認可。但要確切證明或否定這一結論,都需要極精確的實驗結果,而拉瓦錫時代的工具和技術都不能滿足嚴格的要求,所以后來又有不少科學家用更精確的方法證明這一定律。直到1908年德國化學家郎道耳特及1912年英國化學家曼萊做了精確度極高的實驗來驗證這個結論,反應前后的質量變化小于一千萬分之一,這個誤差是在實驗誤差允許范圍之內的,從而使質量守恒定律確立在嚴謹的科學實驗的基礎上,科學家們才一致承認了這一定律。
[附3]質量守恒定律的發展
1905年,愛因斯坦發現了狹義相對論。他指出,物質的質量和它的能量成正比,可用以下公式表示:E=mc2式中E為能量;m為質量;c為光速。
質量守恒定律范文6
關鍵詞:化學實驗;質量守恒定律;教學設計
中圖分類號:G712 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2013)40-0183-02
一、鎂燃燒實驗的教學設計
(一)教學目標設計
1.通過具體實驗來探究驗證質量守恒定律,通過對實驗過程的觀察和操作,對實驗結果的思考,培養學生自己動手的能力和分析能力,理解化學中反應前后物質的質量關系。
2.通過一些簡單的化學實驗分析總結質量守恒定律,可以使學生學習到科學的實驗方法,培養學生在實驗中的交流、合作、表達的能力。
3.在對實驗過程和結果的科學探究過程中,通過學生自己的分析、思考、判斷,解答實驗中出現的矛盾,引起學生的好奇心,激發學生的學習動力。培養學生的勤于思考、大膽實踐的科學意識。通過對質量守恒定律的驗證,培養學生的唯物主義觀點。
(二)學習指導
通過課前預習課文,使得學生獲得比較感性的認識,然后提出問題,到底結果是什么樣的呢?交給學生們去交流討論,在討論的結果中,開始做實驗進行驗證,然后對結果進行分析、邏輯推理,然后歸納總結實驗結果。
(三)學習過程
通過學生的課前預習,完成以下幾個問題,加深對知識的認識和理。
鎂帶燃燒前后的質量測定:
實驗現象: 劇烈燃燒,發出了 ,生成了 。
實驗結論:反應前物質的總質量和 反應后物質的質量。
結果分析:由于 參加了反應,使得反應后物質的總質量 反應前物質的總質量。
思考:按照教材的描述:一切化學反應都必須符合質量守恒定律,為什么在本實驗中沒有發現這種結果?
為什么化學反應要符合質量守恒定律?
在實驗前要鼓勵學生對實驗結果進行大膽的假設:
1.參加反應的各物質質量之和大于生成物的質量總和。
2.參加反應的各物質質量之和小于生成物的質量總和。
3.參加反應的各物質質量之和等于生成物的質量總和。把學生的不同意見記錄下來并且記下人數,然后在對實驗結果進行驗證時看看哪一種意見正確。
(四)實驗設備
電子天平、集氣瓶(塑料瓶)、鎂條、火柴、酒精燈、鑷子、玻璃片、銅片等。
(五)實驗步驟
1.取0.005克鎂條、銅片、玻璃片、鑷子、塑料瓶防止電子天平上稱重,把結果記錄下來。
2.在酒精燈上點燃鎂條,把塑料瓶罩在鎂條的上方,當發現白煙充滿了半個塑料瓶時,立刻將燃燒著的鎂條放到玻璃片上的銅片上,罩上塑料瓶。反應完成后再把反應物和玻璃片、銅片、鑷子、塑料瓶一起放在電子天平上稱重,記錄下結果。
3.取不同質量的鎂條,記錄數據如下表所示。
(六)課堂練習
1.假如有一種物質在空氣中燃燒后變成了二氧化碳和水,那么此物質一定含有(?搖 ?搖)物質。
A.氧氣、氫氣、碳元素
B.氧元素、氫元素、碳元素
C.氫氣、炭
D.氧元素、碳元素
2.不能應用質量守恒定律進行解釋的是( ?搖?搖)。
A.鐵生銹質量增加了
B.鎂帶燃燒后的固體質量增加了
C.蠟燭燃燒變短了
D.打開酒精燈的瓶蓋,過一段時間酒精燈質量變小了
3.某地有一條被污染的河流,河水呈現出酸性狀態,經過調查研究后發現是因為其河床中含有某種物質B和河水中的氧氣發生了反映導致的,它的化學反應方程式為2B+2H2O+7O2=2FeSO4+2H2SO4,那么可以推測出B的化學式為(?搖?搖)。
A.FeS B.FeS2 C.Fe2S3 D.FeO
4.在一個化學反應中存在這樣的等式:A+B=2C其中當2gA參加反應時,可以生成5g的C,那么參加化學反應的B的質量為(?搖?搖)g。
A.2 B.3 C.4 D.5
二、鎂燃燒實驗的化學分析
從圖表中可以看到,在反應剛剛結束的1分鐘里,物質的總質量在不斷的減少,甚至低于反應前的總質量,這是因為在燃燒的過程中釋放的大量熱量使得部分鎂條變成了氣體,同時與空氣中的其他成分反應生成了氧化鎂和氮化鎂,生成的白煙即是固體的小顆粒發散在塑料瓶中,在實驗結束后第三分鐘,總質量逐漸增大,這是因為以前懸浮在塑料瓶中的氧化鎂和氮化鎂隨著時間和重力的作用,逐漸落在了銅片上和玻璃板上。在第三分鐘后,反應物的總質量明顯的大于反應前的物質總質量,隨著白煙消失,氧化鎂和氮化鎂全部沉積在銅片和玻璃片上,反應物的總質量不再變化。
在實驗完成后需要進行針對性的習題練習,進一步加深和鞏固對所學知識的認識和理解,使學生記憶更加深刻。在實驗中培養對化學實驗中的定量實驗進行分析,例如為什么取一定量的反應物質?
本節課中存在的一個難點就是怎么幫助學生從微觀角度理解質量守恒定律和對質量守恒定律的應用。這需要多媒體課件來幫助學生從原子角度來理解鎂反應的過程,通過認真觀察鎂反應的微觀示意圖,觀察微觀粒子的變化,可以幫助學生知道化學反應的實質,使得學習過程化難為易。在對實驗結果進行分析時,要記得規律從特殊到一般的特性,即在鎂條燃燒的實驗中具有質量守恒的特性,那么在其他的化學學習中也存在著質量守恒定律;這說明了物質既不會憑空消失,也不會憑空產生,只會從一種形式轉化為來自形式,加強對學生進行唯物主義的教育。
三、結語
學生普遍存在的一個薄弱現象是不能對實驗現象進行很好的分析,雖然學生對實驗現象很有好奇心和興趣,但是在對實驗現象分析時缺乏大膽思考、敢于表達的能力,等待著老師給予正確的解答。對于老師來說,要加強培養學生的觀察能力和獨立思考能力,這對于培養學生的學習能力和科學能力有很大的好處。在實驗中,老師不要急于告訴學生實驗結論,要引導學生進行分析、思考,根據所觀察到的實驗現象提出自己的看法,對實驗結果進行分析和總結。
參考文獻:
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