化學是在原子、分子的基礎上研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應用的基礎科學。本文以粵教版九年級上冊“質(zhì)量守恒定律”為例，利用實驗探究、歸納總結(jié)等多種方法引導學生理解“質(zhì)量守恒定律”知識點，培養(yǎng)學生“宏微符”化學思維。

一、教材分析

“質(zhì)量守恒定律”是粵教版九年級上冊第四章第三節(jié)的內(nèi)容，既是化學學科的重要知識點，也是中考高頻考點。教材不是單純從“質(zhì)量守恒定律”定義講解著手，而是設計實驗探究，引導學生思考化學反應過程中反應物質(zhì)量與生成物質(zhì)量間的關(guān)系，提出猜想假設，并進行實驗探究、交流討論、得出結(jié)論等探究過程。學生可依據(jù)以往所學知識，設計化學實驗方案，親自參與到實驗方案設計、實驗現(xiàn)象觀察、實驗結(jié)果思考等過程中，從宏觀、微觀層面認知“質(zhì)量守恒定律”知識，并熟練運用符號加以表達。

二、學情分析

初中生正處于化學學習的起步階段，對化學現(xiàn)象并不敏感，僅能分辨化學變化以及物理變化，但對化學變化本質(zhì)的理解程度不高，尤其是化學反應前后各物質(zhì)的質(zhì)量總和。初中生的思維正從形象思維轉(zhuǎn)向邏輯思維，對化學現(xiàn)象的理解并不深入，只能掌握淺顯的化學知識，但對質(zhì)量守恒定律難以靈活運用。學生要想達到核心素養(yǎng)“宏微結(jié)合”的要求，應在發(fā)現(xiàn)問題—提出假設—設計實驗方案—驗證假設—總結(jié)規(guī)律—揭示本質(zhì)這一探究過程中理解新知。在探究過程中，教師可以引導學生進行自主學習、小組合作學習等活動，實現(xiàn)學生“宏微符”化學思維的有效培養(yǎng)。

三、教學目標

1.通過實驗探究理解“質(zhì)量守恒定律”概念；總結(jié)化學反應前后各物質(zhì)的質(zhì)量關(guān)系；微觀角度認識化學反應前后原子種類、質(zhì)量、數(shù)目的變化情況。

2.觀察實驗探究現(xiàn)象，總結(jié)規(guī)律，探究本質(zhì)；參與實驗探究活動，鍛煉學生的積極性以及動手操作能力；通過剖析化學典型題型，加強對“質(zhì)量守恒定律”概念的理解，并靈活運用在習題解答中。

3.培養(yǎng)學生“宏微符”化學思維；鍛煉學生問題解決能力；感受化學變化美；通過化學實驗探究，樹立透過實驗現(xiàn)象認識事物本質(zhì)的辯證唯物主義觀點。

四、教學過程

（一）新課導入

準備多媒體課件（銅片加熱過程、鐵絲生銹過程、高錳酸鉀加熱過程）。

教師通過課件播放視頻，并設問：視頻中銅片加熱、鐵絲生銹、高錳酸鉀加熱發(fā)生了化學變化，這些物質(zhì)在化學變化前后總質(zhì)量有沒有變化呢？又有哪些變化呢？

學生A：我認為化學反應前后總質(zhì)量發(fā)生了變化，反應前的總質(zhì)量大于反應后的總質(zhì)量。

學生B：我有不同意見，我認為化學反應前的總質(zhì)量小于反應后的總質(zhì)量。

學生C：我認為化學反應前后的總質(zhì)量是不變的。

（二）實驗探究

準備若干錐形瓶、膠塞、注射器、天平、粉末狀石灰石、稀鹽酸。

教師：讓我們看一下教材第111頁的實驗4-7和實驗4-8。兩個實驗都是石灰石與稀鹽酸的化學反應，但這兩個化學實驗的區(qū)別在哪里呢？

學生A：兩個實驗的區(qū)別在于錐形瓶內(nèi)是否與大氣相通。實驗4-7是瓶內(nèi)與大氣相通，實驗4-8不相通。

教師：很好，那我們分成小組，按照實驗4-7、實驗4-8的實驗安排、操作步驟進行實驗操作，觀察實驗現(xiàn)象，并填在表1中的相關(guān)位置。

小組活動：（1）將0.5 g石灰石粉末裝入錐形瓶內(nèi)，注射器吸入2 mL稀鹽酸；（2）將注射器活塞推至1 mL刻度處，將1 mL稀鹽酸注入錐形瓶內(nèi)。記錄實驗現(xiàn)象。

教師：哪位同學來說一下實驗反應原理與實驗現(xiàn)象？

學生A：石灰石的主要成分是碳酸鈣（CaCO3），化學本質(zhì)是碳酸鈣（CaCO3）與稀鹽酸（HCL）發(fā)生化學反應。實驗現(xiàn)象是有氣泡產(chǎn)生。

教師：同學們，讓我們寫出化學反應方程式。

教師板書。

教師：化學反應前的反應物有石灰石、稀鹽酸，化學反應后的生成物有氯化鈣、二氧化碳、水，思考一下，化學反應前后物質(zhì)的總質(zhì)量是如何變化的？

（小組討論、探究）

小組A：分別于化學反應前后進行稱量，反應前，錐形瓶里的總質(zhì)量包含0.5 g石灰石和2 mL稀鹽酸；反應后，錐形瓶里包含水和氯化鈣，但沒有二氧化碳，因為錐形瓶與大氣相通，二氧化碳逸出瓶外?；瘜W反應前物質(zhì)總質(zhì)量高于化學反應后物質(zhì)總質(zhì)量，缺少了二氧化碳這部分的質(zhì)量。

教師：這組同學總結(jié)得不錯，這是實驗4-7的實驗結(jié)論，那實驗4-8呢？

（小組按照實驗4-7的操作步驟進行實驗4-8，區(qū)別在于實驗4-8錐形瓶不與大氣相通）

教師：哪位同學說一下實驗4-8的實驗現(xiàn)象與原理？

學生A：實驗4-8同樣出現(xiàn)了實驗4-7的氣泡現(xiàn)象，但二氧化碳并未逸出，化學反應前后物質(zhì)的總質(zhì)量相等。

教師：實驗4-7和實驗4-8是同一個實驗，但是兩者化學反應前后物質(zhì)的總質(zhì)量并不相同。為了進一步驗證我們提出的假設是否正確，再進行一個實驗，看教材第111頁實驗4-9。

小組活動：（1）錐形瓶中裝有5 mL的硫酸銅溶液，注射器吸入3 mL氫氧化鈉溶液；檢查實驗裝置的氣密性和儀器的完好無損；（2）將注射器的針頭插入膠塞中，并緩慢推壓注射器活塞，直至達到1 mL刻度處。記錄實驗現(xiàn)象。

教師：哪組同學說一下實驗4-9的實驗現(xiàn)象與原理？

小組A：在實驗4-9中，溶液顏色由初始的藍色變?yōu)樽罱K的淺綠色；實驗生成了藍色沉淀。化學反應前后物質(zhì)的總質(zhì)量相等。

教師：好的，同學們觀察得很仔細，讓我們寫一下實驗4-9的化學反應方程式。

教師板書。

教師：通過三個實驗，我們可以得出什么結(jié)論？

學生A：在化學反應中，反應前各物質(zhì)的總質(zhì)量和反應后各生成物的總質(zhì)量相等。

教師：這就是我們這節(jié)課學習的知識點——質(zhì)量守恒定律。

教師：從宏觀角度，我們知道物質(zhì)是由元素組成的，那立足宏觀角度理解實驗4-8和實驗4-9，總結(jié)特征，并加以闡述。

（小組討論研究）

小組A：我們組認為從宏觀角度闡述質(zhì)量守恒定律主要體現(xiàn)在三個方面，第一是反應前后總物質(zhì)的質(zhì)量不變，從稱量化學反應前后物質(zhì)的總質(zhì)量可知；第二是元素的種類不發(fā)生變化，從化學反應方程式前后元素種類情況可知；第三是元素的質(zhì)量不發(fā)生變化，從化學反應方程式前后元素質(zhì)量可知。

教師：你們還有其他的想法嗎？

小組B：我們組認為化學反應前后的物質(zhì)種類一定會發(fā)生變化。

教師：說得很好，我們從宏觀角度理解了質(zhì)量守恒定律，那同學們再思考一下，如何利用微觀解釋質(zhì)量守恒定律？

（小組討論研究，教師在巡視過程中給予相應的提示，宏觀上物質(zhì)是由元素組成的，那微觀上物質(zhì)是由什么構(gòu)成的呢？以此引導小組學生討論思考）

小組C：在微觀上，物質(zhì)是由原子以不同方式構(gòu)成的?；瘜W反應發(fā)生前后，原子的數(shù)目沒有發(fā)生改變，原子的種類沒有發(fā)生改變，原子的質(zhì)量也沒有發(fā)生改變。我們可以從碳酸鈣與鹽酸、氫氧化鈉與硫酸銅的化學反應方程式得出結(jié)論。

教師：說得不錯，還有沒有其他的想法？

小組D：雖然原子種類、數(shù)量不變，但由原子構(gòu)成的分子會發(fā)生變化，也就是分子的種類一定發(fā)生改變。

教師：總結(jié)得很好，我們分別從宏觀角度和微觀角度解釋了質(zhì)量守恒定律。接下來，同學們再思考一下化學分子的數(shù)目在化學反應前后發(fā)生變化了嗎？可以從宏觀角度和微觀角度再次說明這兩個實驗嗎？

（小組討論研究）

小組A：我們小組認為分子數(shù)目在化學反應前后發(fā)生了變化。從石灰石與鹽酸的反應方程式可以看出，反應前后的分子數(shù)目發(fā)生了變化；由碳酸鈣、鹽酸反應生成氯化鈣、二氧化碳與水，分子數(shù)目不同。從宏觀角度來看，化學變化的現(xiàn)象較為豐富，不僅有氣體的釋放，也有溶液酸堿性的變化。從微觀角度來看，碳酸鈣中的一個鈣原子與鹽酸中的兩個氯原子結(jié)合，形成一個氯化鈣分子；一個碳酸根與兩個氫原子結(jié)合，形成二氧化碳和一個水分子。

小組B：我們小組認為化學分子數(shù)在化學反應前后不發(fā)生變化。從硫酸銅與氫氧化鈉的反應方程式可以看出，硫酸銅和氫氧化鈉的分子數(shù)為1∶2，盡管在反應中涉及不同分子的相互作用，但從整個反應方程式中的分子數(shù)來看并未發(fā)生改變。從宏觀角度來說，化學反應生成了藍色沉淀，溶液也由藍色轉(zhuǎn)變?yōu)榫G色；從微觀角度來說，銅離子（Cu2+）和氫氧根離子（OH-）的結(jié)合，形成不溶于水的氫氧化銅Cu（OH）2沉淀，同時生成硫酸鈉（Na2SO4）溶液。

教師：我對化學反應前后分子數(shù)變化有著不同的見解，但兩個化學反應也都合理，所以說，在化學反應前后分子數(shù)可能發(fā)生改變，也可能不發(fā)生改變。那同學們思考一下元素的化合價在化學反應前后發(fā)生變化了嗎？

（小組討論研究）

小組D：在石灰石與鹽酸、硫酸銅與氫氧化鈉兩個化學反應中，各元素的化合價并沒有發(fā)生變化。

教師：同學們，你們同意這種說法嗎？

（大多數(shù)學生同意這種說法）

教師：同學們，我有著不同的看法。我認為化學反應前后各元素化合價可能會發(fā)生變化，而不是不發(fā)生變化的。讓我們用下面的實驗再來驗證一下吧。

（準備鎂條、陶土網(wǎng)、火柴、天平）

教師：先在托盤天平的一側(cè)放置陶土網(wǎng)，并在陶土網(wǎng)上放置一段打磨過的鎂條，稱量記錄；再點燃鎂條，陶土網(wǎng)上化學反應生成的白色固體，冷卻后稱量記錄。對比化學反應前后質(zhì)量情況，用化學反應方程式表達，再從宏觀、微觀角度解釋。

（各小組按照教師的實驗步驟操作，分別記錄了實驗前后物質(zhì)的質(zhì)量值，并討論）

小組A：2Mg+O2===2MgO?；瘜W反應后物質(zhì)的總質(zhì)量大于化學反應前物質(zhì)的總質(zhì)量。出現(xiàn)這種情況的原因：燃燒產(chǎn)生的氧化鎂的質(zhì)量等于反應前鎂條的質(zhì)量加上參與反應的氧氣的質(zhì)量之和。從宏觀角度來看，鎂燃燒會釋放光和熱，但這些都不會影響生成白色固體的質(zhì)量；從微觀角度來看，鎂吸收氧氣中的氧元素生成氧化鎂。

教師：你們對鎂條燃燒前后物質(zhì)總質(zhì)量變化的微觀、宏觀解釋也很好。但我表達的看法是化學反應前后元素化合價發(fā)生變化，這一點哪位同學能表達一下？

……

教師：大家都背過元素周期表，鎂位于第三周期第二主族元素，最外層有兩個價電子，所以在化學反應中，鎂常常失去兩個電子而呈現(xiàn)+2價；另外，鎂單質(zhì)的化合價為0價。氧單質(zhì)的化合價為0價，一般情況下氧元素的化合價為-2價。所以我們再來看一下2Mg+O2===2MgO的化學反應方程表達式，化學反應前后的元素化合價有沒有發(fā)生變化。

學生A：發(fā)生變化了，氧元素由反應前的0價變?yōu)榉磻蟮?2價；鎂元素由反應前的0價變?yōu)榉磻蟮?2價。所以，在化學反應前后，元素化合價可能發(fā)生變化，也可能不發(fā)生變化。

教師：我們將這節(jié)課學習的關(guān)于質(zhì)量守恒定律的內(nèi)涵整理如圖1所示，分別從宏觀角度、微觀角度加以總結(jié)。

出示板書：

（三）練習鞏固

教師：我們學習了質(zhì)量守恒定律，了解了質(zhì)量守恒定律的“六個不變、兩個一定變、兩個可能變”，接下來我們看一下第113頁的第一題。

★在化學反應前后，下列各項中，肯定不會改變的是_____；肯定會改變的是_____；可能改變，也可能不變的是_____。

A.分子的種類 B.原子的種類

C.分子的數(shù)目 D.物質(zhì)的總質(zhì)量

學生A：肯定不會改變的是物質(zhì)的總質(zhì)量和原子的種類；肯定會改變的是分子的種類；可能改變，也可能不改變的是分子的數(shù)目。

教師：這一題鞏固質(zhì)量守恒定律概念，考查大家對質(zhì)量守恒定律的“六個不變、兩個一定變、兩個可能變”的掌握程度，牢記質(zhì)量守恒定律對解答化學反應計算類習題有重要意義。

教師：我們再看一下第四題，正確答案是哪個？為什么？

★下列敘述完全符合質(zhì)量守恒定律的是（ ）

A.水結(jié)成冰前后，質(zhì)量保持不變

B.50 mL水和50 mL乙醇混合后總體積小于100 mL

C.在100 g過氧化氫溶液中，含有30 g過氧化氫和70 g水

D.1.2 g碳與3.2 g氧氣恰好完全反應可生成4.4 g二氧化碳

學生A：我認為答案是C，過氧化氫溶液是由過氧化氫和水混合生成的。

學生B：我認為答案是D，因為D是化學反應，A、B、C都是物理變化。題干中的關(guān)鍵點在于“質(zhì)量守恒定律”，其適用于化學反應，而不是物理變化，所以正確答案是D。

教師：這位同學說得很好，正確答案是D。在這個習題中，要區(qū)別化學反應還是物理變化，才能更好地判斷各答案的正誤。

教師：剩余的習題大家可以在課后完成，作為本節(jié)課的作業(yè)。

五、教學反思

在本節(jié)課中，教師要引導學生在實驗探究中培養(yǎng)學生的“宏微符”化學思維，讓學生分別從宏觀角度、微觀角度理解質(zhì)量守恒定律，增強學生對符號的理解程度，從而讓學生享受化學學習的快樂。在整個教學活動中，依然存在一定的不足之處，教材上的習題為基礎型作業(yè)，缺乏拓展型作業(yè)、實踐型作業(yè)的設計，未能涵蓋各個層次的學生。

（作者單位：甘肅省天水市甘谷縣六峰初級中學）

編輯：溫雪蓮