初中化学教学论文-论质量守恒定律.doc

初中化学科教学论文

捷 胜 中 学

姓名 张敬学

论质量守恒定律
【摘要】质量守恒定律是元素原子守恒定律，是配平化学方程式的根本依据，从而使质量守恒定律从质的方面到量的方面有了明确的解释 。它是探讨化学反应过程中反应物总质量与生成物总质量之间的关系，开始从生成何种物质向生成多少物质方面的过渡。它为学生建立起认识物质的两大基本观念:物质转化观念、元素守恒观念，使学生明白物质之间的转化是基于元素之间的守恒，基于原子种类、个数不变。同时该定律是义务教育阶段唯一一个以定律形式出现在化学教材中，给学生一个理解化学变化规律的依据，它更是学生从对化学反应定性认识开始到定量认识反应的过度，引导学生从直觉的观察到深刻的理性思考。从此，对于一个化学反应，学生不但能定性的认识，也能定量的计算各物质之间的质量比。它为初中化学计算提供了很大帮助，在日常生活和科学研究中有着广泛的应用，并起着举足轻重的作用。因此它成为考试的重点、热点和焦点，探究质量守恒定律是中考中复习的重要课题。
【关键词】质量守恒定律 实验 质量总和 化学反应 探究
引言：
质量守恒定律是初中化学的一个重要规律，是分析物质在化学反应中的质量关系的理论依据，它的反应贯穿于整个初中化学。质量守恒定律是人教版九年级化学上册第五单元的第一个课题，这一课题在初中化学教学中有着承上启下的作用。在此之前，我们学习了元素符号、化学式、分子和原子的初步认识，对化学反应中物质发生了质和量的变化已经有了一定的认识。这一课题的学习将是学生对化学反应的认识从“质”开始到“量”的过度，也为之后化学方程式的书写和计算做了必要的理论铺垫，故而这一课题是初中化学教学中的重点之一。
从教材设计讨论，本课题首先提出在化学反应中反应物的质量同生成物的质量间从在何种关系，让学生思考，然后通过做出假设、实验探究、交流讨论、总结归纳、得出结论等过程，设计并实施一系列探究性实验方案，指导学生观察、思索，是学生从自己亲身观察到的事实中，经过由此及彼、由表及里的分析，得知参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成物的质量总和这一规律。
一、 质量守恒定律的起源
在18世纪50年代末，质量守恒定律就已经被俄国科学家蒙诺索夫所察觉，并引起巨大的轰动效应，一直到18世纪70年代末，在法国科学家拉瓦锡的实验发现在化学反应中，参加反应的各物质的质量总和等于反应后生成各物质的质量总和。这个规律就叫做质量守恒定律。它是自然界普遍存在的基本定律之一。 在任何与周围隔绝的体系中，不论发生何种变化或过程，其总质量始终保持不变。或者说，任何变化包括化学反应和核反应都不能消除物质，只是改变了物质的原有形态或结构，所以该定律又称物质不灭定律。化学反应的过程，就是参加反应的各物质（反应物）的原子，重新组合而生成其他物质的过程。在化学反应中，反应前后原子的种类没有改变，数目没有增减，原子的质量也没有改变。也就是说 A +B =C+ D的化学反应，其中A和B的质量和等于C和D的质量和。任何一种化学反应，其反应前后的总质量是不会变的。物质质量既不会增加也不会减少，只会由一种形式转化为另一种形式。但是，一个物体在作用时需要在密闭的环境下，质量才会相同，若是在大气中，某些反应质量会变重，是因为与空气结合。质量守恒定律是自然界普遍存在的基本定律之一。
二、 质量守恒定律在初中化学实验探究题中的作用
如果说进入化学研究是一所大门，那么质量守恒定律就是打开这所大门的钥匙。质量守恒定律不仅为化学家对于研究化学变化提供相当准确的理论依据，还为后来的科学家发现有关化学变化的一些常见规律奠定了深刻的基础，也为今后的学习提供理论依据。在初中化学知识里，质量守恒定律开始跃入化学探究的大门。
1. 正确引导学生
要想让学生透彻理解质量守恒定律，教师应该在化学变化方面引导学生，从量的方面引导学生独立思考有关量变方面的相关问题，利用质量守恒定律深入理解和分析，逐渐让学生明白“化学变化中质量守恒”关系的重要科学思想。因此，要是质量守恒定律的学习在化学教材中起到承上启下的作用，在化学教学过程中、实验探究中起到一些重要作用。其作用有以下几点：
首先，要谨记质量守恒定律的有关内容，进一步加深对质量守恒定律的理解程度，可以快速有效地借助质量守恒定律来分析和研究有关问题，解决一些化学现象和问题，能够使学生从微观角度去认识质量守恒定律，。只有这样，才有助于培养学生的实验操作能力、观察能力，有利于实验的完美进行。其次，有利于提升学生综合实践分析能力。教师要让学生加深对于自然科学的了解程度，使相关的实验探究题有良好的解决办法和措施。最后，让学生树立正确的质和量的知识观，尤其借助具体的物理现象，了解质与量的关系，明白质量守恒定律只适用于化学变化，不适用于物理变化。
2.师生共同参与
师生共同做实验，老师提出实验中的问题，带着实验问题，让学生观察实验现象，记录实验数据、分析、总结实验结论，向老师汇报答案。老师以板书的形式呈现在黑板上，突出质量守恒定律的内容：在化学变化中反应物的质量总和等于生成物的质量总和。从而使学生真正理解和明白质量守恒定律的内涵，对质量守恒定律的定义有了深刻的掌握，也注意到质量守恒定律是针对于化学变化论述的，所以只适用于化学变化，不适用于物理变化。
三、质量守恒定律适用于化学变化，不适用于物理变化
教学中，有些教师强调“质量守恒定律”只适用于化学变化，不适用于物理变化。对此说法，我有一些怀疑：“质量守恒定律”通俗地说就是“物质不灭定律”，这是一个大家都知道的公理，怎么会不适用于物理变化？我国著名的科普学家叶永烈是这样描述“物质不灭定律”的：“物质虽然能够变化，但是不能消灭或凭空产生”。这里指的变化就是物理变化和化学变化。
为了调查这种说法在初中化学教师中的认可情况，我进一步查找资料，竟然发现有不少相关教学设计都强调“质量守恒定律”只适用于化学变化，不适用于物理变化。从质量守恒定律的内容出发，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，可知质量守恒定律的内容只适用于化学变化，再者探究质量守恒定律是在化学变化的实验中得到的，所以它的内容强调在化学变化中，是针对于化学变化而言的，不适用于物理变化。
四、探究“质量守恒定律”教学方案
案例1：在“质量守恒定律”的教学时，教师首先演示教材中“白磷燃烧”的实验：在底部铺有细沙的锥形瓶中，放入一粒火柴大小的白磷。在锥形瓶口的橡皮塞上安装一根玻璃棒，并使玻璃棒能与白磷接触。将锥形瓶放在托盘天平上用砝码平衡。然后，取下锥形瓶。将橡皮塞上的玻璃棒放到酒精灯上灼烧至红热后，迅速用橡皮塞将锥形瓶塞紧，并将白磷引燃。待锥形瓶冷却后，重新放到托盘天平上。现象是：天平平衡。再演示“氢氧化钠和硫酸铜溶液的反应”实验：把装有无色氢氧化钠溶液的小试管小心放入装有硫酸铜溶液的小烧杯中。再将其放到托盘天平上用砝码平衡。取下小烧杯将其倾斜使两种溶液混合，再放托盘天平上。现象也是：天平平衡。因此得到的结论是：参加化学反应前后各物质质量和相等。
这是过去采用的传统教学模式，这在本质上是一种对科学事实的“验证”。虽然能使学生记住了实验现象和结论，也说明教师重视了知识目标。可是教师却忽略了学生的科学素养的提高，学生得不到科学方法的训练，没有探究的意识，学生并不能体会到学习的过程与方法。在情感态度方面，学生也缺乏探究的乐趣，没有成功的喜悦。
案例2：在“质量守恒定律”的教学时，教师先提出：在化学反应中，反应物的质量同生成物的质量之间究竟是什么关系呢？反应后物质的质量是增加？是减少？还是不变呢？下面我们先一起来做两个实验。（学生分组实验）有部分同学选白磷燃烧实验，先用天平称量锥形瓶、沙子和白磷的质量是68克。然后取下锥形瓶，将橡皮塞上的玻璃棒放到酒精灯上灼烧到红热后，迅速用橡皮塞将锥形瓶塞紧，并将白磷引燃。待锥形瓶冷却后重新放到天平上。现象是：天平平衡，质量也是68克。最后结论是：反应后物质的质量不变。另一部分同学选第二个实验：将装有无色氢氧化钠溶液的小试管放入装有硫酸铜溶液的小烧杯中，然后将它们放到天平上称量，质量是116克。接着将两种溶液混合其反应后生成蓝色沉淀后再放到天平上。现象是：质量也是116克。最后结论也是：反应后物质的质量不变。学生们通过以上两个实验结果总结出质量守恒定律。
采取这种教学方式，意在发挥学生的主体性，体现师生的合作意识，让学生亲自动手实验，进行类比迁移，使学生的知识与技能都得到提高。应该说，这比“教师做，学生看”的方式已前进了一步。但从本质上看，学生是在教师的“指令”下的被动回应，学生的主动思维并没有得到激发，是“要我做”，而不是“我要做”。这种教学方式缺乏“为学生未来的发展提供基本的科学方法”。“以实验为基础”是化学学科的基本特征，做实验的过程与科学家进行科学研究实验的过程在本质上是一致的，因此要让学生体验“做科学”。下面来看案例3，会给我们一些启示。
案例3：在“质量守恒定律”的教学时，教师先提出：在前面学习当中，我们接触了许多化学变化，请同学们举出一个化学变化的例子？学生们会说出很多这样的例子，比如：铁生锈；木材燃烧……。教师接着问：同样化学变化，那变化前后物质的质量究竟是增加、减少还是不变呢？请大胆地说出你自已的猜测。
然后学生们以小组为单位思考、讨论出下列观点、猜想：
小组1：我们组认为反应后质量增加了，比如新买回来的一根铁钉放置久了，会生锈，质量就增加了；小组2：我们组反对这种看法，我们认为反应后质量是减少了，比如我们烧材煮饭时，木材燃烧后只留下灰烬，质量变少了；
小组3：我们组反对以上两种看法，我们认为反应后质量是不变，比如C+O2---CO2中，碳原子的相对原子质量是12，氧气的相对分子质量是32，反应前总的质量是44。而生成的CO2的相对分子质量是44，所以反应前后质量不变。
教师：大家的观点和猜测都很有道理，下面请大家再思考一下，怎样来验证你们的猜想？教师：研究问题的途径很多种：比如做实验、查阅资料、理论分析等，大家愿意选择哪种方法？凭学生们对化学实验的兴趣程度，都会选实验。这时教师出示三个实验：（1）白磷燃烧（2）蜡烛燃烧（3）氢氧化钠和硫酸铜溶液反应。要求各小组先根椐自已的猜想和意愿来选一个实验并设计好各自的实验方案再动手实验。
在教师的指导下，学生们展开讨论、交流得出以下探究方案：
小组1：我们组选实验一：我们的方案是这样的：先取一小块白磷于锥形瓶中，称量质量，然后用火柴点燃白磷，待反应结束后再次称量，比较前后质量大小。
小组2：我们组也选白磷燃烧实验，但我们认为用火柴引燃白磷的方法不好，我们认为用加热玻璃棒引燃白磷既安全又不会有物质损失。
小组3：我们也选择这个实验，因为白磷的着火点只有40度，所以我们认为用水浴加热锥形瓶从而引燃白磷的方法更好。
小组4：我们组选实验三：我们的方案是：将氢氧化钠和硫酸铜溶液分别倒入小烧杯和小试管中，一起称量，然后将两种溶液混合使充分反应，再次称量比较前后质量大小。
小组5：我们选实验二：我们的方案是：将一段蜡烛放在集气瓶中称量，然后在集气瓶中点燃蜡烛一会，再称量比较前后质量大小。……
然后各小组按照自已设计的方案进行实验，二十分钟后汇报实验成果：
小组1：我们组选做的实验失败了，还未称量白磷质量就引发了反应，我们分析是因为用纸吸干白磷表面的水时，由于摩擦产生的热量过多而使白磷燃烧的。为了节约时间，我们更换了实验三，结论是反应前后质量不变。
小组2：我组在做白磷燃烧实验时，由于橡皮塞没有塞紧，产生的五氧化二磷将其冲开，损失了一部分五氧化二磷，但再次称量时结果与反应前的质量相等。我们认真分析，找出了原因，实验用的天平只能精确到0.1克，而损失的产物还不足0.1克，因此这点微小的变化用天平是称不出来的。
小组3：我们用水浴加热引燃白磷，实验非常成功，反应前各物质的总质量是117克，反应后各物质的总质量还是117克，我们的结论是：反应前后物质的质量不变。
小组4：我组选氢氧化钠和硫酸铜溶液反应，反应前各物质的质量和是134克，混合后产生蓝色沉淀，生成的各物质的质量和也是134克，我们的结论是：反应前后质量不变。
小组5；我们的结果与第4组的相同。……
接着教师引导学生总结出质量守恒定律并提出以下具有阶梯性问题：
①以上实验过中所用的物质中哪些成分参加了反应？哪些成分没有参加反应？反应后的物质中哪些是反应生成的？②反应前物质的总质量是哪些物质质量之和？反应后物质的总质量是哪些物质质量之和?③反应前物质的总质量等于反应后物质的总质量其实质上是什么在反应前后的总质量相等？
让学生在自己独立思考后，进行小组讨论、交流，共同得出质量相等的关系。在建立了质量守恒定律模型后，教师提出：为什么物质在发生化学反应前后各物质的总质量相等？要求学生用化学式表达氢气还原氧化铜：H2+CuO → Cu+H2O。提出以下具有阶梯性问题：①反应前后，原子的种类是否改变了?②反应前后，原子数目改变了没有③计算上式中各物质的相对分子质量。④反应前各物质的质量总和是多少？反应后各物质的质量总和是多少？⑤反应前后物质的质量总和是否相等？⑥通过思考上述问题，你得出什么结论？
让学生独立思考后，进行小组讨论，然后进行组际间交流得出反应前后各物质的质量总和相等的原因。最后让学生阅读课文。这样学生通过实验、思考、分析、讨论和交流的基础上，逐步建立质量守恒定律，真正领会质量守恒定律的涵义。在这个过程中，学生主动探索、体验化学的再发现过程，学习科学家发现真理的途径和方法，砺练自己的智慧。
这是一种动手实践教学活动（即：提出问题、猜想与假设、查阅资料、设计实验、实验验证、观察思考、交流与评价），给学生创设了真实的情景，并引导学生从情景中发现问题，增强了学生的好奇心和探究欲。更重要的是改变了学生的被动学习化学的倾向，摆脱了“验证”的束缚，学生有更多的机会去主动体验了，教师让出了更多的思维空间给学生，从而能使学生在知识的形成、联系、应用和交流过程中养成了科学态度，获得了科学探究的方法，做到了既“用科学”，又“做科学”，实现了学习方法的转变，学生成了真正的学习主人。同时在教学中引导民学生采用实验分析探究化学问题，求同存异，归纳迁移一般规律，去伪存真，保证了研究结论的科学性，学生在相互讨论、猜想、探究、交流的过程中，学会了接纳、赞赏、互助，培养了合作精神，体验了科学探究的乐趣和成功的喜悦。这种教学方式符合化学新课程标准的目标，能提高学生的科学素养，有利于学生个性的发展，有利于学生在原有基础上的可持续发展，这正是我们应该追求的。
参考文献：
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