师：各位同学大家好，欢迎进入今天的化学课堂。请大家准备好课本、学习任务单，和我一起开启今天的化学学习之旅。在之前的学习中，我们已经认识了许多化学反应，并且能用文字表达式来表示，比如红磷在氧气中燃烧生成五氧化二磷；碳在氧气中燃烧生成二氧化碳；水在通电条件下分解得到氢气和氧气等等。从这些化学反应中，我们能获取诸多信息，像反应物是什么、生成物是什么、反应条件是什么等等。
那么，反应物和生成物之间存在怎样的质量关系呢？其实，很多科学家很早就对这个问题展开了研究。早在1673年，英国化学家波义耳在敞口容器中加热金属，结果发现反应后质量增加了，于是他认为化学反应前后物质总质量不相等。而在1774年，法国化学家拉瓦锡在密闭容器中研究氧化汞的分解和合成实验时，却发现化学反应前后各物质的总质量相等。
到底反应前后物质的总质量是否相等呢？今天，我们就一起追随科学家的脚步，通过实验来探究反应前物质的总质量与反应后物质的总质量是否相等。我们以大家熟悉的红磷在空气中燃烧为例，来探究燃烧前后物质的总质量情况。请大家仔细观察实验，并思考以下问题：化学反应的文字表达式是什么？实验现象有哪些？反应前后总质量的关系又是怎样的？
首先，向锥形瓶中加入适量细沙，轻轻摇动锥形瓶，使细沙铺平。接着，在锥形瓶中央加入一小堆干燥的红磷。然后，用带导管的橡胶塞将锥形瓶塞紧，并确保玻璃管下端能与红磷接触。之后，将锥形瓶和玻璃管整个装置放在已调节好平衡的托盘天平上称量，记录称量结果。
接下来，取下锥形瓶，点燃酒精灯，将玻璃导管灼烧加热，迅速塞紧橡胶塞，此时红磷被引燃，大家注意观察现象。待锥形瓶冷却至室温后，重新放到托盘天平上，观察发现天平仍然保持平衡。
看完实验，我们来一起回答刚才的问题。该反应的文字表达式为：红磷和氧气在点燃条件下生成五氧化二磷。实验现象是红磷燃烧冒白烟，气球先鼓起后变瘪。反应前后总质量的关系是，两次测量的质量相等，即反应前后总质量相等。通过这个实验，我们发现反应前后总质量相等。在这个实验中，我们会发现反应前、后所称得的物质有很多种，有些既不是参加反应的物质，也不是生成的物质，它们在反应前后的质量是不变的。现在，我们一起找一找反应前的物质和反应后的物质分别有哪些。
反应前的物质有锥形瓶、玻璃管、气球、橡胶塞、细沙，还有加入的药品红磷，并且锥形瓶内本身存在空气。反应后的物质有锥形瓶、玻璃管、气球、橡胶塞、细沙，以及生成的五氧化二磷。在该反应中，锥形瓶底有红磷剩余，说明红磷过量，这部分剩余的红磷没有参加反应，我们写成“未参加反应的红磷”。因为反应前、后都有红磷，所以反应前的红磷有一部分参加了反应，一部分没有参加反应，我们把反应前的红磷改为“未参加反应的红磷”和“参加反应的红磷”。在该反应中，是红磷和氧气发生反应，所以反应后空气中的氧气被消耗，只剩下氮气等气体，同样，我们把空气写成“氧气、氮气等气体”。
再来对比一下，我们发现很多物质反应前后都存在，而且质量没有改变，一起来看看有哪些：锥形瓶、玻璃管、气球、橡胶塞、细沙，还有未参加反应的红磷、氮气等气体。我们可以把这些相同的部分去掉，这时会发现反应前的物质只剩下参加反应的红磷和氧气，这里的氧气是参加反应的氧气，因为红磷有剩余，我们就认为氧气完全反应了。反应后的物质只剩下生成的五氧化二磷。因为反应前后物质的总质量相等，所以反应前的总质量可以表示为参加反应的红磷的质量和参加反应的氧气的质量，反应后的质量表述为生成的五氧化二磷的质量。由于反应前后总质量相等，所以可以得到这样的等式：参加反应的红磷质量 + 参加反应的氧气质量 = 生成的五氧化二磷质量。这里，参加反应的红磷和参加反应的氧气代表所有参加反应的物质，生成的五氧化二磷是所有的生成物，也就是说所有参加反应的物质的总质量等于生成的所有物质的总质量。
那么，其他反应是否也符合这个规律呢？我们再以铁和硫酸铜溶液反应来进行探究。这里的硫酸铜溶液我们在之前的实验中见过，它由硫酸铜和水组成，与铁发生化学反应的是溶液中的硫酸铜。现在，请大家一起观察实验，同时注意思考下列问题。
首先，在锥形瓶中倒入适量的硫酸铜溶液，塞好橡胶塞。将盛有硫酸铜溶液的锥形瓶放到托盘天平左盘上，再拿取三根用砂纸打磨干净的铁钉也放上去，称量达到平衡后记录所称的质量。然后，打开瓶口的橡胶塞，将锥形瓶倾斜，把铁钉放入，并立即用橡胶塞塞紧瓶口，接下来观察实验现象。
待溶液颜色不再改变时，将盛有硫酸铜溶液和铁钉的锥形瓶放在托盘天平上称量，记录所称的质量。
大家观察到了什么现象呢？对，铁钉表面附着红色固体，蓝色溶液变为浅绿色。这里的红色固体是铁和硫酸铜反应生成的铜，溶液变为浅绿色是因为生成了硫酸亚铁，所以这个反应的文字表达式写成：铁 + 硫酸铜 → 铜 + 硫酸亚铁。那么反应前后总质量关系又如何呢？是的，仍然相等。和红磷燃烧实验一样，反应前后所称得的物质，有些既不是参加反应的物质，也不是生成的物质。仿照刚才红磷燃烧的实验，请大家对照学习任务单，写出反应前的物质、反应后的物质有哪些，然后再把相同的部分去掉，看看反应前后所称的质量关系，可以得到一个怎样的等式。这里提示一下，这个反应中铁钉有剩余。
好，我们一起来校对一下。反应前的物质有锥形瓶、橡胶塞、空气，这里的铁有一部分是参加反应的，一部分没有参加反应，我们记为“参加反应的铁”和“未参加反应的铁”。还有硫酸铜溶液，因为硫酸铜溶液由硫酸铜和水组成，硫酸铜参加了反应，所以我们把硫酸铜溶液记成“硫酸铜”和“水”。反应后的物质有锥形瓶、橡胶塞、空气、生成的铜、生成的硫酸亚铁，由于反应中铁有剩余，所以还有“未参加反应的铁”，水没有参加反应。同样，我们发现反应前后有相同的部分，把它们依次去掉：锥形瓶、橡胶塞、空气、未参加反应的铁。这样我们就可以发现反应前存在的物质只剩下参加反应的铁和硫酸铜，因为铁有剩余，所以这里的硫酸铜我们认为完全参加了反应，所以反应前的质量可以记作参加反应的铁的质量和参加反应的硫酸铜的质量。同样，反应后的物质生成了铜和硫酸亚铁，它们的质量可以记为生成的铜的质量和生成的硫酸亚铁的质量。因为反应前后称得的质量相等，所以也可以得到这样一个等式：参加反应的铁的质量 + 参加反应的硫酸铜的质量 = 生成的铜的质量 + 生成的硫酸亚铁的质量。我们再仔细看这个反应，同样发现相同的规律：参加反应的铁、参加反应的硫酸铜是所有参加反应的物质，生成的铜、生成的硫酸亚铁是所有的生成物。我们也同样可以得到结论：参加反应的所有物质的质量总和等于生成的所有物质的质量总和。