《质量守恒定律》的实验教学与创新

《质量守恒定律》的实验教学与创新•《质量守恒定律》是初中化学的重要定律，也是学习化学知识的重要基石。有关质量守恒定律的实验是学生接触的第一个定量实验，所以通过实验让学生切身体验质量守恒定律，是学好本课题的关键。设计并做好关于质量守恒定律的探究实验也是十分重要的。本文将初中化学教材中的《质量守恒定律》为教学实验内容，进行合理的教学设计与创新，与大家共勉。教材实验分析•在沪教版教材第四章第二节中，关于质量守恒定律的实验内容共设计了下面几个探究实验，我先谈一下对这些实验的认识：•（实验一）——“白磷燃烧”实验。药品白磷是一种有毒的物质，不宜让初学的学生操作，燃烧需要点燃，点燃操作存在两方面不足，直接加热锥形瓶，掌握不好时间锥形瓶会发生破裂，若用玻璃导管加热也不易掌握加热的程度；若不连接气球，又易造成橡胶塞被冲开，使实验失败。•（实验二）——实验室制取二氧化碳实验。此实验要求学生操作要十分熟练，否则气体容易散逸，导致实验结论不准。•（实验三）——氢氧化钠和硫酸铜溶液反应。反应比较快，操作简单，产物中有蓝色沉淀生成，视觉冲击力较强。但学生对此类反应不是太熟悉。•在人教版教材中，共设计了两个探究实验，在实践的过程中我发现这两则实验存在着不全面和不方便之处。我先谈一下对这两个实验的认识：•（实验一）——“白磷燃烧”实验。药品白磷是一种有毒的物质，不宜让初学的学生操作，燃烧需要点燃，点燃操作存在两方面不足，直接加热锥形瓶，掌握不好时间锥形瓶会发生破裂，若用玻璃导管加热也不易掌握加热的程度；若不连接气球，又易造成橡胶塞被冲开，使实验失败。•（实验二）——铁和硫酸铜溶液反应。此反应的速度较慢，用时较长，效果不够理想，视觉冲击力不强。•针对以上问题，我在教授此课题时在挖掘教材内容的基础上，在授课时大胆采用让学生以小组为单位自己设计实验方案的方法，目的是开发学生的创新能力，充分调动学生的主动性、创造性。让学生感受到探究的乐趣。现将我的设计思路和具体操作有各位同仁探究交流，以弥补不足。•我先提前布置作业让学生以小组为单位设计实验方案，由于是初次实践我提前一个星期布置作业。学生设计的方案出来后使我大吃一惊，不但把已学的知识用到，还拓展到生活中的很多方面。把学生的方案我们有共同完善后，课堂中效果出来了。学生在实验时非常认真积极，实验结论很丰满，把我要在课堂上讲授的实验中的一些注意事项都体现出来了。例如，实验室制取二氧化碳实验设计的装置密封与否导致实验结论的的差异性。有次我直接引导学生分析波义尔与拉瓦锡实验中的不同之处。然后我又用视频的模式进一步加深学生的理解，此时，《质量守恒定律》的内容自然就脱颖而出了在此基础上我还设计几个实验：•一是利用一套简单的仪器，分别盛放不同的溶液，又便于称量其质量。然后通过简单的操作，让两者混合发生化学反应，反应后仍可方便称量总质量。于是在生活中有意识的搜集符合此要求的生活用品，后来想到了注射器可以吸收一定体积的溶液，关键是怎样将两者连接起来?输液时受到了启发，输液器中的“墨菲式”滴管可以将两种溶液混合在一起。经过一番凑集整理便形成了方案一的一套装置。经过实践确实简单、安全、方便、直观并且效果很好，积极调动了学生废物利用的热情。现将方案一中的用品、装置示意图、操作步骤、优点等几方面陈述如下：•（方案）•用品：去掉针头的注射器（5ml）两个，带“墨菲式”滴管的输液器一段，托盘天平。•药品：氢氧化钠溶液、硫酸铜溶液•操作步骤：•①用两支注射器分别吸取1ml氢氧化钠溶液和硫酸铜溶液，然后分别与输液管的两端连接好。•②称量反应前的整个装置及药品的质量并记录。•③将注射器中的药品慢慢地滴入滴管中，使两者混合反应（学生观察现象并记录）•④称量反应后的整个装置及药品的质量，记录。•优点：现象明显、直观性强、操作简便、成功率高，同时药剂用量较少，节约药品，且无污染。•本实验也可用氢氧化钠溶液与氯化铁溶液反应，学生通过生活经验，可以很容易的理解反应前后物质的总质量不变。•二是对于有气体产生的实验，关键在于采用怎样的装置能让学生直观地观察到确实有气体产生，但在观察气体产生的过程中，能够不扩散到外界环境中（即密闭容器），保持总质量不变。而在需要时又能将气体顺利排出，使质量减少。从而证明有气体生成的反应也遵守质量守恒定律。•我看见一些小孩玩口喷时受到了启发，盛液体的透明包装瓶，一按压瓶盖液体便沿着导管流出，并且气密性良好。于是我找到了一个用完的口喷瓶，把里面的长导管剪去3/4，使其只留下一小段，以便于气体的排出。•（方案）•用品：剪去3/4导管的透明口喷小塑料瓶，托盘天平•药品：石灰石、稀盐酸•操作步骤：•①在瓶中倒入5ml稀盐酸•②在托盘天平上称量2小粒石灰石和盛有稀盐酸的塑料瓶的总质量，并记录•③快速将石灰石放入塑料瓶中，并立即拧紧瓶盖。（学生感知反应前瓶子的硬度）•④让学生观察实验现象，过一段时间瓶子内充满二氧化碳气体再感知瓶子的硬度。•⑤再放到天平上称量，此时说明发生化学反应生成气体时，反应前后物质的总质量不变，遵守质量守恒定律。•⑥从天平上拿下塑料瓶，用手按压瓶盖，（听到“嗤”的声音，同时瓶子变软）再放到天平上称量，记录。可重复此操作，质量会逐渐减少。这时，天平指针偏向右边，说明质量减少了，是因为气体被排出，减少的质量即是气体的质量，学生能够理解质量减少是由于气体被排出了。•优点：直观性强，操作简便。此实验“一举两得”，不仅可以证明发生化学变化时，虽然物质的种类发生了改变，生成了新物质，但物质的总质量不变，即遵守质量守恒定律。通过分析按压瓶盖后质量变少的原因，让学生进一步理解验证有气体参加或生成的反应的质量是否守恒时，应在密闭容器中进行。由此可以理解在烧杯中进行碳酸钙溶液与稀盐酸的实验时，反应后质量为何减少，若化学反应出现不符合质量守恒定律的实验时，肯定是有原因的，可能未收集全所有的生成物。任何一项定律或理论的得出都是科学家不断探索得出的，从而培养学生严谨的科学态度。此装置也可用于生活中制取少量的气体。•设计此实验的目的在于激发起学生学习化学的积极性，使学生感受到生活处处有化学。充分调动学生的主动性、创造性。通过发现、搜集、改装，甚至创造化学实验用品的过程可以训练学生的动手操作能力，培养学生的化学科学素养，形成节约资源的习惯，树立“身边处处有化学”的意识，鼓励学生养成利用生活中的物品研究化学知识的习惯。•总之，化学实验能让每一个学生以轻松愉快的心情去认识多姿多彩、与人类息息相关的化学，积极探究化学的奥秘，形成持续的化学兴趣，增强学好化学的自信心；也能让每一个学生得到平等的学习动手的机会，逐步学会分析和解决与化学有关的一些简单的实际问题；更能让每一个学生有更多的机会主动地去体验探究性学习的过程，在知识的形成、联系、应用过程中养成科学的态度，获得科学的方法，在科学探究实践中逐渐形成终身学习的意识和能力。作为化学工作者，我们应该充分利用各种资源，开展丰富多彩的实验活动，使化学实验在实施素质教育和创新教学过程中展示其应有的魅力。•谢谢大家