《質量守恒定律》的實驗教學與創(chuàng)新

《質量守恒定律》的實驗教學與創(chuàng)新《質量守恒定律》是初中化學的重要定律，也是學習化學知識的重要基石。有關質量守恒定律的實驗是學生接觸的第一個定量實驗，所以通過實驗讓學生切身體驗質量守恒定律，是學好本課題的關鍵。設計并做好關于質量守恒定律的探究實驗也是十分重要的。本文將初中化學教材中的《質量守恒定律》為教學實驗內容，進行合理的教學設計與創(chuàng)新，與大家共勉。教材實驗分析在滬教版教材第四章第二節(jié)中，關于質量守恒定律的實驗內容共設計了下面幾個探究實驗，我先談一下對這些實驗的認識：（實驗一）——“白磷燃燒”實驗。藥品白磷是一種有毒的物質，不宜讓初學的學生操作，燃燒需要點燃，點燃操作存在兩方面不足，直接加熱錐形瓶，掌握不好時間錐形瓶會發(fā)生破裂，若用玻璃導管加熱也不易掌握加熱的程度；若不連接氣球，又易造成橡膠塞被沖開，使實驗失敗。（實驗二）——實驗室制取二氧化碳實驗。此實驗要求學生操作要十分熟練，否則氣體容易散逸，導致實驗結論不準。（實驗三）——氫氧化鈉和硫酸銅溶液反應。反應比較快，操作簡單，產物中有藍色沉淀生成，視覺沖擊力較強。但學生對此類反應不是太熟悉。在人教版教材中，共設計了兩個探究實驗，在實踐的過程中我發(fā)現(xiàn)這兩則實驗存在著不全面和不方便之處。我先談一下對這兩個實驗的認識：（實驗一）——“白磷燃燒”實驗。藥品白磷是一種有毒的物質，不宜讓初學的學生操作，燃燒需要點燃，點燃操作存在兩方面不足，直接加熱錐形瓶，掌握不好時間錐形瓶會發(fā)生破裂，若用玻璃導管加熱也不易掌握加熱的程度；若不連接氣球，又易造成橡膠塞被沖開，使實驗失敗。（實驗二）——鐵和硫酸銅溶液反應。此反應的速度較慢，用時較長，效果不夠理想，視覺沖擊力不強。針對以上問題，我在教授此課題時在挖掘教材內容的基礎上，在授課時大膽采用讓學生以小組為單位自己設計實驗方案的方法，目的是開發(fā)學生的創(chuàng)新能力，充分調動學生的主動性、創(chuàng)造性。讓學生感受到探究的樂趣?，F(xiàn)將我的設計思路和具體操作有各位同仁探究交流，以彌補不足。我先提前布置作業(yè)讓學生以小組為單位設計實驗方案，由于是初次實踐我提前一個星期布置作業(yè)。學生設計的方案出來后使我大吃一驚，不但把已學的知識用到，還拓展到生活中的很多方面。把學生的方案我們有共同完善后，課堂中效果出來了。學生在實驗時非常認真積極，實驗結論很豐滿，把我要在課堂上講授的實驗中的一些注意事項都體現(xiàn)出來了。例如，實驗室制取二氧化碳實驗設計的裝置密封與否導致實驗結論的的差異性。有次我直接引導學生分析波義爾與拉瓦錫實驗中的不同之處。然后我又用視頻的模式進一步加深學生的理解，此時，《質量守恒定律》的內容自然就脫穎而出了在此基礎上我還設計幾個實驗：一是利用一套簡單的儀器，分別盛放不同的溶液，又便于稱量其質量。然后通過簡單的操作，讓兩者混合發(fā)生化學反應，反應后仍可方便稱量總質量。于是在生活中有意識的搜集符合此要求的生活用品，后來想到了注射器可以吸收一定體積的溶液，關鍵是怎樣將兩者連接起來?輸液時受到了啟發(fā)，輸液器中的“墨菲式”滴管可以將兩種溶液混合在一起。經(jīng)過一番湊集整理便形成了方案一的一套裝置。經(jīng)過實踐確實簡單、安全、方便、直觀并且效果很好，積極調動了學生廢物利用的熱情?，F(xiàn)將方案一中的用品、裝置示意圖、操作步驟、優(yōu)點等幾方面陳述如下：（方案）用品：去掉針頭的注射器（5ml）兩個，帶“墨菲式”滴管的輸液器一段，托盤天平。藥品：氫氧化鈉溶液、硫酸銅溶液操作步驟：①用兩支注射器分別吸取1ml氫氧化鈉溶液和硫酸銅溶液，然后分別與輸液管的兩端連接好。②稱量反應前的整個裝置及藥品的質量并記錄。③將注射器中的藥品慢慢地滴入滴管中，使兩者混合反應（學生觀察現(xiàn)象并記錄）④稱量反應后的整個裝置及藥品的質量，記錄。優(yōu)點：現(xiàn)象明顯、直觀性強、操作簡便、成功率高，同時藥劑用量較少，節(jié)約藥品，且無污染。本實驗也可用氫氧化鈉溶液與氯化鐵溶液反應，學生通過生活經(jīng)驗，可以很容易的理解反應前后物質的總質量不變。二是對于有氣體產生的實驗，關鍵在于采用怎樣的裝置能讓學生直觀地觀察到確實有氣體產生，但在觀察氣體產生的過程中，能夠不擴散到外界環(huán)境中（即密閉容器），保持總質量不變。而在需要時又能將氣體順利排出，使質量減少。從而證明有氣體生成的反應也遵守質量守恒定律。我看見一些小孩玩口噴時受到了啟發(fā)，盛液體的透明包裝瓶，一按壓瓶蓋液體便沿著導管流出，并且氣密性良好。于是我找到了一個用完的口噴瓶，把里面的長導管剪去3/4，使其只留下一小段，以便于氣體的排出。（方案）用品：剪去3/4導管的透明口噴小塑料瓶，托盤天平藥品：石灰石、稀鹽酸操作步驟：①在瓶中倒入5ml稀鹽酸②在托盤天平上稱量2小粒石灰石和盛有稀鹽酸的塑料瓶的總質量，并記錄③快速將石灰石放入塑料瓶中，并立即擰緊瓶蓋。（學生感知反應前瓶子的硬度）④讓學生觀察實驗現(xiàn)象，過一段時間瓶子內充滿二氧化碳氣體再感知瓶子的硬度。⑤再放到天平上稱量，此時說明發(fā)生化學反應生成氣體時，反應前后物質的總質量不變，遵守質量守恒定律。⑥從天平上拿下塑料瓶，用手按壓瓶蓋，（聽到“嗤”的聲音，同時瓶子變軟）再放到天平上稱量，記錄。可重復此操作，質量會逐漸減少。這時，天平指針偏向右邊，說明質量減少了，是因為氣體被排出，減少的質量即是氣體的質量，學生能夠理解質量減少是由于氣體被排出了。優(yōu)點：直觀性強，操作簡便。此實驗“一舉兩得”，不僅可以證明發(fā)生化學變化時，雖然物質的種類發(fā)生了改變，生成了新物質，但物質的總質量不變，即遵守質量守恒定律。通過分析按壓瓶蓋后質量變少的原因，讓學生進一步理解驗證有氣體參加或生成的反應的質量是否守恒時，應在密閉容器中進行。由此可以理解在燒杯中進行碳酸鈣溶液與稀鹽酸的實驗時，反應后質量為何減少，若化學反應出現(xiàn)不符合質量守恒定律的實驗時，肯定是有原因的，可能未收集全所有的生成物。任何一項定律或理論的得出都是科學家不斷探索得出的，從而培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。此裝置也可用于生活中制取少量的氣體。設計此實驗的目的在于激發(fā)起學生學習化學的積極性，使學生感受到生活處處有化學。充分調動學生的主動性、創(chuàng)造性。通過發(fā)現(xiàn)、搜集、改裝，甚至創(chuàng)造化學實驗用品的過程可以訓練學生的動手操作能力，培養(yǎng)學生的化學科學素養(yǎng)，形成節(jié)約資源的習慣，樹立“身邊處處有化學”的意識，鼓勵學生養(yǎng)成利用生活中的物品研究化學知識的習慣。總之，化學實驗能讓每一個學生以輕松愉快的心情去認識多姿多彩、與人類息息相關的化學，積極探究化學的奧秘，形成持續(xù)的化學興趣，增強學好化學的自信心；也能讓每一個學生得到平等的學習動手的機會，逐步學會分析和解決與化學有關的一些簡單的實際問題；更能讓每一個學