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物質的量在化學實驗中的應用試講教案

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人教版高中《化學必修1》
第一章第2節《物質的量在化學實驗中的應用》教學設計
【教材分析】
人教版《化學1》第一章第2節“物質的量在化學實驗中的應用”第一課時。
“物質的量”及相關概念是高中階段學生學習的重要化學概念,物質的量作為聯系物質宏觀數量和微觀粒子數量的橋梁,為學生定量認識物質組成和化學反應提供了新的視角。同時,“物質的量”及相關概念是屬于“工具性”概念,學生在今后的學習當中會不斷使用,因而目前高中各版本教材中均將此部分知識放在了整套教材相對靠前的地方進行介紹。
【教學重、難點】
教學重點:物質的量的概念及其單位——摩爾。
教學難點:物質的量這一概念及其單位——摩爾的理解。
【課標要求】
“認識摩爾是物質的量的基本單位,能用于進行簡單的化學計算,體會定量研究的方法對研究和學習化學的重要作用。”
【學生分析】
本節課的對象是高一學生。他們在初中學習了原子、分子、電子等微觀粒子,學習了常用的物理量及其對應的單位,這是學習本節課的知識基礎。但從另一方面看, 缺乏聯系宏觀與微觀相聯系的橋梁,也就是本課的教學內容,而本節課理論性強,概念抽象,難度大,學生對于本節的概念抽象思維形式還存在一定程度的欠缺。
【教學目標】
1、知識與技能目標
(1)初步認識并理解物質的量、摩爾概念的內涵
(2)了解提出摩爾這一概念的重要性和必要性,懂得阿伏加德羅常數的含義。
(3)掌握用物質的量及其單位摩爾描述微觀粒子的量
(4)掌握N、NA、n三者之間的換算。
2、過程與方法目標
(1)還原歷史情境,從歷史的角度認識并了解新概念的產生與發展的時代背景,加深對概念內涵的理解
(2)通過對物質的量概念的建構,學會自主學習的方法
3、情感態度及價值觀目標
(1)通過科學史料的再現,學習科學家熱愛科學、勇于創新、善于發現的科學精神
(2)初步培養演繹推理、歸納推理、邏輯推理的能力
【教學媒體】
PPT
【設計思想】
本節課理論性強,概念抽象,難度大,學生對于本節的概念抽象思維形式還存在一定程度的欠缺。由于物質的量這一概念對于初學者在理解上有一定的困難,我嘗試采用HPS教學模式,引領學生還原歷史情境,從歷史的角度認識并了解新概念的產生與發展的時代背景,加深對概念內涵的理解。以問題的形式呈現給學生,帶領學生一起解決這些問題,并達到對這節課理解的目的。
【教學過程】
1、創設情景 引入課題
【師】生活中,我們如何購買面粉?
【生】買面粉是論斤論兩,如買50斤、100斤面粉等。
【師】為什么不買一顆或幾粒面粉?
【生】面粉顆粒的質量太小,買“大量”的面粉更方便。
【師】“買面粉”的記數思路是“將微小的不可直接稱量的物體(面粉) ‘集合’成大量可稱的質量”。這個現象啟示我們,在記數時有時要采取“集合”的思想:即將部分集合成整體、微小匯成多數。
同樣,水是大家很熟悉的物質,由水分子組成,那我們怎么可以迅速知道1滴水(0.05ml,0.05g)有多少個水分子?我們如何“數”這么多的微觀粒子?
【生】顯然不能一個一個地數,應采取“集合”思想記數微觀粒子,即將很多微粒視為一個集合。以此數微觀粒子。
隨著人們對微觀領域認識的逐步深入,人們開始隱隱地感知到:可稱量的宏觀物質與存在、卻難于計量的微觀粒子之間一定存在著某種量的關系。
那么,這種量的關系究竟是什么?宏觀與微觀這兩個不同的研究領域之間我們如何才能建立科學的聯系?
2、呈現問題情境,在化學史中學習“物質的量及其單位”
今天,就讓我們重新面對這個問題,重溫歷史,了解科學的發生與發展……
事實上,生活中就有很多我們可以借鑒的經驗:
12只雞蛋      1(dozen)打
1250000張紙     2500(ream)令紙
15000000 粒大米   375(kg)公斤大米
這種“化大為小,化繁為簡,意義不變”的簡化原理是什么,這種簡化的條件又是什么?
在實際工作中,老師也遇到了同樣難題,比如:現在我有如下這么多微觀粒子,(微觀粒子的質量、體積都非常小,我們只有取出極大的量,才能看得見,摸得著,才能用于科學研究)請同學們根據上述簡化原理,對它們進行簡化后的描述:3.01×1023個鈉原子、6.02×1023 個水分子 、1.204×1024 個氧氣分子。應該選擇多少為一個集合標準來數微觀粒子呢?
【學生討論交流】
同學們在解決了一個難題的同時,又產生了一個新的難題:我們48位同學就定義了好幾種不同的單位,這對于我們來說就產生了交流與溝通上的困難。
因此,我們必須為微觀粒子量的描述創建一個國際公認的單位。
問題一:用什么作為計量微觀粒子數的單位呢?
1900年德國化學家、諾貝爾化學獎得主Ostwald,曾經用Mole 這個拉丁文原意為“成堆的”、“大量”名詞,描述微觀粒子——分子(Molecule)的重量 ,所以,1971年,由41個國家派代表參加的第十四屆國際計量大會上就決定用Mole (摩爾)作為計量大量微觀粒子的新的單位,符號為mol。
我們剛剛解決了摩爾是什么的問題,新的問題又接踵而至……
問題二:這個新的計量單位——摩爾,對應的物理量又是什么?
每一個單位都有其對應的物理量,用以詮釋其物理意義。那么,摩爾這一新單位所對應的物理量又是什么呢?
1961年,荷蘭化學家、物理學家E•A•Guggenheim把摩爾叫做“chemists amount of substance——化學家的物質的量”,1967年4月單位制咨詢委員會借用了Guggenheim的部分描述,定義摩爾作為“物質的量——Amount of substance ”這一物理量的單位。
因為,“物質的量”是一個物理量的名稱,所以,它就像其它物理量的名稱如:“質量”、“時間”一樣,不能擅自更改、增減其中的文字。例如,長度是表明一個物體長短的物理量,質量是表示一個物體含有物質多少的物理量,溫度是表示物體冷熱程度的物理量,而物質的量是表示含有一定數目粒子的集合體的物理量,并讓學生聯想構成物質的粒子有哪些。
正是因為確立了這樣一個新的物理量,當我們取“一定數目微觀粒子的集合體”作為一個計量對象時,便可以將單個看不見、摸不著的微粒,轉化成看得見、摸得著的宏觀物質。
因此,“物質的量”是將物質宏觀和微觀領域的屬性聯系起來的紐帶。
問題三 1 摩爾的微觀物質中有多少個粒子?
在定義一個單位時,我們總是需要有一個衡量標準。每一基本物理量的單位都有它的標準,如質量單位——1kg 的標準是國際千克原器,那么,物質的量的單位——1 mol的標準是多少呢?
1971年,國際純粹與應用物理協會(IUPAP)和國際純粹與應用化學協會(IUPCP)達成協議,同意將0.012Kg12C中所含的原子數目作為摩爾的基準。
【學生計算】已知一個12C質量為1.993×10-26g,求0.012千克12C含多少個原子?
這個數據,最先是由Austrian physicist and chemist——Johann Josef Loschmidt洛斯密德(March 15, 1821 - July 8, 1895) 首先算出,所以,在一些德語國家至今還將這一數據稱為Loschmidt number 。但為了紀念Avogadro 對溶液濃度和分子重量研究的貢獻,國際計量大會決定將1摩爾物質中所含有的微觀粒子數重新命名為Avogadro's number( Avogadro's constant),用符號NA表示。NA的精確數值還沒有準確算出,在計算中,取其近似值 6.02×1023。
反之,如果在一定量的粒子集體中所含有的粒子數與0.012Kg 12C中所含的原子數目相同,我們就說它的物質的量是1摩爾,簡稱1摩。
問題四 物質的量、阿伏加德羅常數、粒子數(N)三者的關系是怎樣的呢?
【師】一打有12只雞蛋,48 只雞蛋是幾打?
【學生活動】通過遷移規律,就能找出物質的量、阿伏加德羅常數、粒子數三者之間的關系
n=N/NA
問題五 為什么物質的量是描述微觀粒子的物理量,摩爾是描述微觀粒子的基本單位?
【計算】
如果將6.02×1023 美元,分給地球上的所有的人, 按地球約6×109(60億)人計,每個人可分得多少美元?
如果1克米有40粒,按地球約6×109 (60億)人計,假設人均每年消耗250千克,計算6.02×1023粒大米可供全世界人用幾年?
【思考】你對摩爾所描述的對象——一定數目的微觀粒子集體有怎樣的認識?
由此可見,宏觀物質就是再小,如果用摩做單位來描述它們都顯得太巨大了。所以,物質的量及其單位摩爾都只能用于描述微觀粒子。因為摩很大,因此,在使用時可以出現小數,其推導單位還有千摩、毫摩等。
問題六 科學上為什么以0。012 kg 12C 含有的原子數作為1 mol 的物質所含的微粒數的標準呢?
【生】聯想到相對原子質量的規定標準。
【師】因勢利導,采用論證的方法,引導學生推導出1 mol 任何粒子或物質的質量都是以克為單位,數值上都與該粒子的相對原子質量或相對分子質量相等。從而得出摩爾質量的定義,并分析出物質的量、物質的質量、物質的摩爾質量三者的關系。
n=m/M
3、課堂評價與小結(反饋調節)
【練習一】判斷下列說法正誤(正確答案D、E)
A.物質的量既表示一定物質的質量,又表示一定微粒的數量。
B.1mol氧氣一定含有6.02x1023個02分子
C.1mol氧約含有6.02x1023個02
D.0.5molNH3一定含有1.5mol氫原子
E.1.204 x1023個H2含有氫原子的物質的量0.4mol
(設題意圖:掌握物質的量的含義、應用要點,熟悉物質的量與微粒數的轉換關系,公式見下圖。)
【練習二】計算并填下列空格(答案:48克、0.4克、1.5mol和1.5NA)
1.5mol 02的質量是_________克?
1.204x1023個H:分子的質量是_________克?
84克Fe的物質的量是_________mol? 含有Fe原子的數目是_________ ?
(設題意圖:引出摩爾質量的概念,熟悉物質的量、質量、微粒數的轉換關系,公式見下圖。)

4、作業
1.以“摩爾”為第一人稱,寫一篇摩爾的自述(400字左右)
2.完成課后練習

板書設計
第一章第2節《物質的量在化學實驗中的應用》
問題一:用什么作為計量微觀粒子數的單位呢?
問題二:這個新的計量單位——摩爾,對應的物理量又是什么?
物質的量是表示含有一定數目粒子的集合體
問題三 1 摩爾的微觀物質中有多少個粒子?
問題四 物質的量、阿伏加德羅常數、粒子數(N)三者的關系是怎樣的呢?
問題五 為什么物質的量是描述微觀粒子的物理量,摩爾是描述微觀粒子的基本單位?
問題六 科學上為什么以0。012 kg 12C 含有的原子數作為1 mol 的物質所含的微粒數的標準呢?
【教學反思】
本節課主要圍繞物質的量的產生條件,背景,含義展開教學,在教學過程中,力求讓學生理解物質的量的物理意義,以及摩爾的概念即可,本節不適宜作過多的聯系,可在結束時讓學生談談自己的學習體會, “物質的量”及相關概念是屬于“工具性”概念,隨著化學學習的深入,學生在今后的學習當中會不斷使用。用一個恰當的比喻,給你一個新手機,你不可能一下子對它的功能了解,但一年以后,你大概都可以閉著眼睛發短信了。

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