质量守恒定律的理解和应用

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  〔关键词〕 理解;掌握;探究;联系
  〔中图分类号〕 G633.8〔文献标识码〕 C
  〔文章编号〕 1004—0463(2007)08(B)—0056—01
  
  质量守恒定律是初三化学教材中的一个基本定律,表达了物质不灭的原理,它是从“量”的角度来研究化学反应的,是化学方程式配平的重要理论依据,也是根据化学方程式计算的理论基础,在初中化学中占有十分重要的地位。
  
  一、正确理解化学反应中的“三个守恒”
  
   1.质量守恒: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。
   2.原子守恒:化学反应前后原子的种类、数目、质量都不变。
   3.元素守恒:化学反应前后元素的种类不变。
  
  二、全面理解质量守恒定律
  
  1.“化学反应”,规定了质量守恒定律的研究范围是化学反应,而非物理变化。如:2克水加热后变成2克水蒸气,这一变化的前后虽然质量相等,但不能说这一变化符合质量守恒定律。
  2.“参加”化学反应,指没有参加反应或反应后有剩余的物质除外。如:4克碳在8克氧气中完全燃烧后可产生多少克的二氧化碳?我们不能简单地将4克和8克相加,而要通过计算得出答案,因为4克碳并没有完全反应,最终剩余1克碳,因此生成11克二氧化碳,而不是12克。
  3.“各物质”,即不能漏掉任何一种反应物或生成物,特别是气体。
  4.“反应生成”,不是该反应生成的物质不能包括进去。
  
  三、灵活掌握质量守恒定律的应用
  
  1.解释化学反应前后物质质量的“增重”与“减轻”现象。——利用质量守恒解释。
  例如,铁在生锈后,物质的质量增重了,这是否违背了质量守恒定律呢?
  2.推断反应物或生成物的化学式——利用原子守恒推断。
  例如,甲醛是室内装修时产生的主要污染物质,用下列化学方程式可检测室内甲醛含量是否超标:4KMnO4+5R+6H2SO4=2K2SO4+4MnSO4+5CO2+11H2O,试推断R代表的甲醛的化学式。
  3.确定反应物或生成物的元素组成——利用元素守恒确定。
  如:“神州五号”载人宇宙飞船发射成功,表明我国载人航天技术有了重大突破。运送“神州五号”飞船的火箭所使用的燃料是偏二甲肼(化学式C2H8N2)。其主要反应为:C2H8N2+N2O4→X+CO2+H2O,试推断X中一定含有的元素。
  4.判断化学方程式是否正确——利用原子守恒。
  5.正确书写和配平化学方程式——利用原子守恒。
  6.进行有关化学方程式的计算——利用质量守恒。
  
  四、合理设计探究实验来验证质量守恒定律
  
  质量守恒定律虽说是一切化学反应中普遍存在的定律,但在许多化学实验中反应前后物质质量会出现“增重”或“减轻”的现象,从而使部分学生否定质量守恒定律,对此教师要给以正确分析,合理解释。
  我在组织学生进行质量守恒定律的探究实验时,先鼓励同学们根据亲身经历和已有的知识大胆猜想化学反应后物质的质量是变大、减小还是不变。然后根据自己的猜想设计合理的实验小心求证,组织学生交流讨论,推荐学生的实验方案,将学生分组进行探究实验,教师巡回指导,强调分工合作。有一组同学进行锌与稀硫酸的实验时,在反应后称量中发现生成物的质量轻了,正当无法解释时我追问学生:如果反应中有气体参加或者生成时,设计的实验装置应该有什么特点?学生讨论后认为要形成气密性,终于明白了由于实验装置的缺陷导致质量减轻的原因是氢气逸到空气中了。最后根据实验结果,达成共识,得出化学反应中质量守恒的普遍规律。
  因此,我们要注意提醒学生在提倡大胆猜想的前提下,更要小心求证,而设计化学实验更是探究实验的关键所在。如以下四个实验中的D实验就不能用来证明质量守恒定律,这正是因为此装置没有密封,会使生成的气体逸到空气中的原故。
  


  
  五、质量守恒定律与社会热点、生产生活、科技前沿的联系
  
  1.质量守恒定律是初中化学的重点知识,针对这方面的试题题型各异。如解释日常生活中的现象;破除迷信(普通的水由“大师”点化后成为“圣水”,饮之可逢凶化吉);揭露伪科学(古代有“点石成金”的说法;水变燃油;邪教组织头目李洪志鼓吹能把铝变成银)以上说法都严重违背了元素守恒的原理,是“谎言”。
  2.随着新课程的实施,以当今社会热点问题和新科技、新概念、新观点中包含的化学原理为命题背景的题目应运而生。如汽车安全气袋、纳米材料和纳米技术、绿色化学、毒气泄露、环保、能源等方面的信息,好多都要求学生学会运用信息根据质量守恒定律来解决问题。
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