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  [组图]化学中常用的物理量----物质的量教案         ★★★ 【字体:
化学中常用的物理量----物质的量教案
作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:2010    更新时间:2014-8-3    

  【教学目标】

  1.知识与技能目标:

  (1)使学生领会物质的量、摩尔、摩尔质量、阿伏伽德罗常数、气体摩尔体积、物质的量浓度的基本含义。

  (2)使学生理解物质的量、摩尔质量、阿伏伽德罗常数、气体摩尔体积、物质的量浓度等各物理量之间的相互关系,学会用物质的量来计量物质。

  (3)掌握用物质的量浓度来表示溶液的组成,掌握配制一定物质的量浓度溶液的方法。

  (4)学会用物质的量进行有关化学反应的简单计算。

  2.过程与方法目标:

  (1) 通过引导学生对自己熟悉问题的分析,让他们学会怎样从中提炼总结出解决问题的科学方法。

  (2) 通过模拟科学家解决实际问题的探究活动,让学生感受科学家在面对实际问题时,如何分析、联想、类比、迁移、概括和总结,如何建立数学模型,培养他们解决实际问题的能力。

  3.情感态度与价值观目的:

  (1) 通过模拟科学家解决实际问题的探究活动,激发学生探索未知世界的兴趣,让他们享受到探究未知世界的乐趣。

  (2) 通过配制一定物质的量浓度溶液的实践活动,培养学生严谨认真的科学态度和精神。

  【教学重点、难点】

  1.知识上重点、难点:物质的量的含义和应用。

  2.方法上重点、难点:如何寻找、选择解决问题的途径,建立数学模型。

  【课前准备】学生课前探讨,完成下列表格:

  假定我们有一篓面值一元的硬币,假定每一硬币的形状、体积、质量是相同的,我们通过哪些方法或途径可以知道这篓硬币的个数?

序 号

方 法 或 途 径

方法一

方法二

 ……

  【教学过程】

  第 一 课 时

  [交流、研讨]在开始今天的化学课之前,请同学们先回答我们布置的课前智力游戏:

  假定我们有一篓面值一元的硬币,假定每一硬币的形状、体积、质量是相同的,我们通过哪些方法或途径可以知道这篓硬币的个数?

  (媒体显示)

序 号

方 法 或 途 径

方法一

方法二

方法三

方法四

方法五

方法六

方法七

方法八

……

直接数数

先称量出一个硬币的质量,再用硬币的总质量除以一个硬币的质量

先称量出100个硬币的质量,用硬币的总质量除以100个硬币的质量,再乘以100

先称量出一个硬币的体积,再用硬币的总体积除以一个硬币的体积

先称量出100个硬币的体积,用硬币的总体积除以100个硬币的体积,再乘以100

先测量出一个硬币的厚度,再将硬币垒起来,用硬币的总厚度除以一个硬币的厚度

先测量出100个硬币的厚度,再将硬币垒起来,用硬币的总厚度除以100个硬币的厚度,然后乘以100

用模具(比如一木板上刻有许多凹槽,每一凹槽中正好卡入10个硬币)计量(银行常用)

……

  [建立模型] 我把上述方法总结为两种方法模型:直接计量和换算。前者直接获得硬币个数,后者通过引入中间物理量搭桥,换算出硬币个数。

  [讲述、媒体显示]

  模型一:直接计量 (方法一)

  模型二:引入中间物理量换算 (方法二~方法八)

  [引言] 下面我们来研究一个化学上经常遇到的宏观物质的质量、体积与构成它的微观粒子数之间的关系问题。也就是第三节所讲述的内容。

  [讲述、媒体显示]第三节 化学中常用的物理量――物质的量

  一、物质的量、阿伏伽德罗常数、摩尔、摩尔质量

  [引言]首先我们来分析C + O2 == CO2 反应:

  [讲述、媒体显示]

  C + O2 == CO2

  宏观上: 12克 32克 44克

  微观上: 1个C原子 一个O2分子 一个CO2分子

  [联想质疑]实际生产或科学实验中,碳、氧气、二氧化碳是可称量的,固体反应原料是按照一定的质量比例、气体反应原料是按照一定的体积比例投入的,但化学反应是在碳原子与氧分子之间一个一个地进行的,碳原子、氧分子以及反应生成的二氧化碳分子都是难于称量的微观粒子,如何建立起宏观物质的质量、体积和其所含微观粒子数之间的联系呢?或者说已知宏观物质的质量或体积,如何求出它所含有的微粒个数?已知微粒个数,如何求出它的质量或体积?

  [媒体显示]

  宏观物质质量、体积――――――微粒个数

  [思考探究]结合前面解决一篓硬币有多少个的方法模型,请尽可能多地列举出知晓一定质量或体积的宏观物质中含有多少个微观粒子的方法或途径。(以碳粉、碳原子为例说明)

  (媒体显示)

序 号

方 法 或 途 径

方法一

方法二

方法三

方法四

方法五

......

▼一个一个地数

▼先称量出1个微观粒子的质量,然后再用宏观物质的质量除以1个微观粒子的质量,计算出微观粒子个数。

▼先称量出由某一数目的微观粒子所组成的微粒集体的质量,然后再用宏观物质的质量除以微粒集体的质量,再乘以微粒集体所含有的微粒数,计算出碳原子个数。

▼先测量出1个微观粒子的体积,然后再用宏观物质的体积除以1个微观粒子的体积,计算出微观粒子个数。

▼先数出1cm3宏观物质所含有的微观粒子个数,然后再根据宏观物质的总体积,计算出微观粒子个数。

......

  [分析评价] 方法一可以看作是属于模型一的,直接计量;方法二~五可以看作是属于模型二的,引入中间物理量换算。微观粒子的质量和体积都很小,我们无法用肉眼直接看见或计数,因此,我们可以否定方法一。同样的理由,我们也可以排除方法二、方法四。由于不同的微粒的体积不一定相同,我们没有1cm3的各种宏观物质中所含微粒的个数的现成的数据,方法五不具有普遍性,如果采用方法五求一定质量物质中所含微观粒子数,我们还需要做大量的工作。但我们有现成的表示原子相对质量的相对原子量,只要我们适当确定方法三中构成微粒集体的微粒数目,使得这一微粒集体的质量是可以称量的,也许我们能够找到一条具有普遍意义的解决问题的有效途径。

  [建立模型]

  根据方法三,我们把这一微观粒子集体所含微粒数目暂定为NA个,建立下列数学模型:

  [讲述、媒体显示]

  物质所含微粒数= ×NA

  [引导点拨] 如何确定这“一定数目NA”,这“一定数目NA”究竟为多少比较适宜呢?国际上规定:0.012kg12C所含碳原子数目即为NA。这样规定有什么好处?①NA个微观粒子所形成的微粒集体的质量在几克到几百克之间,质量大小适宜,便于换算,可以称量。②有利于借助原子量,确定不同种类粒子集体的质量。

  [讲述、媒体显示]我们把0.012Kg12C中所含碳原子个数称作“阿伏伽德罗常数”即NA,大约为6.02×1023。

  将通过方法三建立的数学模型中的NA用“阿伏伽德罗常数”代替,并作变形:

  [讲述、媒体显示]

   [讲述]我们把上述比值用一个特定的物理量――物质的量表示,并规定其单位为摩尔(mol),即:

  [讲述、媒体显示]

  物质的量(mol)=

  [讲述]物质的量便是我们在建立物质的质量与其所含微粒数时所引入的新的物理量,通过它建立起了宏观物质和微观粒子之间的桥梁。

  任何1m由上述关系式可以看出,当物质的量等于1mol时:

  物质所含微粒数=阿伏伽德罗常数

  物质的质量=阿伏伽德罗常数个微粒的质量

  所以:1mol的物质中含有阿伏伽德罗常数个微粒;

  阿伏伽德罗常数个微粒的质量即1mol物质的质量。

  我们把1mol物质(即单位物质的量的物质)的质量叫做摩尔质量。因此:

  [讲述、媒体显示]

  物质的量(mol)=

  n =N/NA=m/M

  [提问总结、概括整合] (媒体显示)

  ▼在建立物质的质量和其所含微粒数的联系时,我们引入了什么新的物理量?

  ▼物质的量与物质质量、物质所含微粒数之间是如何换算的?

  ▼什么是阿伏伽德罗常数?

  ▼1mol物质的质量如何确定?什么是摩尔质量?它与1mol物质的质量是否为同一概念?

  ▼物质的量的含义什么?摩尔是什么?1mol物质中都含有多少个微粒?

  [迁移、应用]

  常规训练(略)

  拓展延伸:

  ▼请在互联网或有关图书上查询七个国际基本物理量及其单位,这些物理量的含义分别是什么?

  ▼已知国际千克原器的质量是不变的。如果我们在确定原子量时,以一个碳原子质量的1/24作标准,则水分子的式量为多少?18克水中含有多少个水分子?

  ▼物质的量可以用来计量原子、分子、离子、质子、中子、电子等各种微观粒子,也可计量这些微观粒子的特定组合。C2H4(乙烯)、HCHO(甲醛)、C2H4O2(乙酸)三种分子的组成可以分别用下图表示

  从组成的角度看,可以把每个分子中的一个碳原子和两个氢原子组合成一特定的整体,则上述三种物质可以表示为(CH2)2、(CH2)O、(CH2)2O2,三种物质所形成的混合物可看作是这一整体和氧原子组成的。已知由这三种物质组成的某混合物中,碳元素的质量分数为a%,则该混合物中,氧元素的质量分数是多少?

  第 二 课 时

  [引言]引入了物质的量后,建立起了宏观物质与其所含微观粒子之间的桥梁。今天我们继续探讨1mol物质的质量与体积有什么特点。

  [媒体显示]

  二、气体摩尔体积

  [交流、研讨]阅读P21表1-3-1,相邻同学相互研讨。

  [提问交流][媒体显示]

问 题

结 论

1mol物质的质量在数值上有什么特点? 数值上等于其式量,单位为克
相同的温度、压强下,1mol的不同物质的体积在数值上有什么特点? 固体、液体物质体积无明显规律,气体物质体积基本相同

  [总结]从表1-3-1我们获得这样的结论:

  1mol物质的质量在数值上等于其式量,单位为克。

  相同的温度、压强下,1mol不同气体物质的质量不同,但体积基本相同。

  [讲述、媒体显示]一定温度和压强下,单位物质的量的气体所占有的体积叫做气体摩尔体积(Vm,单位L/mol)。

  n=V/Vm

  [拓展延伸]

  同温(T)、同压 (P) 下,

  标准状况(简写为STP,指0℃,1.01相同体积(V)的气体所含有的气体物质的量(n)或分子数(N)是否相同?

  同温(T)、同压 (P) 下,气体的体积(V)和气体的物质的量(n)之间存在什么关系?

  同温(T)、同体积(V)下,气体的压强(P)和气体的物质的量(n)之间存在什么关系?

  [讲述、媒体显示]1×105Pa)下,1mol任何气体都占有大约22.4升的体积,这个体积叫做标况下气体摩尔体积。(展示22.4L立方体,让学生感受其大小)

  [概括整合] (媒体显示)

  [迁移、应用]

  常规训练(略)

  [拓展延伸]

  ▼查阅有关书籍,想一想决定物质体积大小的因素有哪些?不同条件、不同状态的物质,决定其体积大小的主要因素是什么?如何从理论上解释相同条件下,不同气体的摩尔体积为什么相同?

  ▼尽可能多地列举出求标况下1mol气体质量的方法。

  ▼自己动手用硬纸皮制作一个体积为22.4升的立方体,感受其大小。

  第 三 课 时

  [引言]初中阶段,我们学习了用质量分数表示溶液的组成。通过质量分数,我们可以求出一定质量的溶液中含有多少溶质。但是,在化学计算中,我们更多的应用到物质的量,因此,我们需要用物质的量表示溶液的组成――物质的量浓度――以单位体积溶液所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量。

  [讲述、媒体显示]

  三、物质的量浓度

  以单位体积溶液所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量,叫做溶质B的物质的量浓度(CB)

  CB=n/V

  n ――― 溶质B的物质的量(mol)

  V ―――溶液的体积(L或m3等)

  CB―――溶质B的物质的量浓度(mol/L、mol/m3等)

  [迁移、应用]

  将53gNa2CO3固体溶于水配成0.5升溶液,所得Na2CO3溶液物质的量浓度是多少?

  1mol/L的H2SO4溶液中CH+、CSO42-分别是多少?将1molNaCl、1molCaCl2溶于水配成1升溶液,所得溶液中各离子物质的量浓度是多少?

  [概括整合] (媒体显示)

  [引言]在实际工作中如何配制一定物质的量浓度的溶液呢?

  [媒体显示]

  请用NaCl固体配制250ml0.5mol/L的NaCl溶液。

  [交流研讨]

  你认为配制溶液的大致步骤有哪些?需要哪些仪器?如何提高溶液配制的精确度?

  计算:需要NaCl0.5mol/L×0.25L×58.5g/mol=7.3g

  将容量瓶、烧杯、玻棒分别用自来水、蒸馏水各洗三遍

  称量:用托盘天平称量7.3gNaCl固体。

  溶解:将NaCl固体放入烧杯中,加入50ml水溶解。

  转移:将NaCl溶液沿着玻棒小心转移到容量瓶中,然后每次用30ml水洗涤烧杯2~3次,将洗涤液转移到容量瓶中。溶解后若有明显的温度改变,能否立即转移溶液?如何保证尽可能将溶质全部转移到容量瓶中?

  定容、摇匀:向容量瓶中加水至其容积的2/3时,轻轻振荡容量瓶,然后继续加水至凹液面的最低点与刻度线平齐,塞好瓶塞,倒转容量瓶3~4次,使溶液混合均匀

  加水至容量瓶容积的2/3时,为什么要轻轻振荡容量瓶?定容时要注意什么?

  装瓶贴签:将溶液转移到试剂瓶中,贴上标签。

  [活动探究](两人一组,相互协作)

  [拓展延伸]某同学在配制NaCl溶液的实验中出现了如下情形,试分析对所配溶液浓度的影响

操 作 实 情

对溶液物质的量浓度的影响

称量前未调零点,天平指针偏向左边
要称取7.3gNaCl固体,将药品放在右边托盘上称量
容量瓶洗涤后未干燥
未洗涤溶解NaCl固体的烧杯
加水至容量瓶容积的2/3时,未轻轻振荡容量瓶
定容时眼睛处于仰视的位置
摇匀后发现凹液面的最低点低于刻度线,再加水至刻度线

  第 四 课 时

  [引言]引入物质的量后,不仅解决了一定量的宏观物质中含有多少微粒数的问题,而且也为根据化学反应计算带来极大的方便。

  [讲述、媒体显示]

  四、物质的量与化学反应

  2H2 + O2 2H2O

  从质量角度: 4g 32g 36g

  从分子数角度: 2分子 1分子 2分子

  从物质的量角度: 2mol 1mol 2mol

  从标况下气体体积角度: 44.8L 22.4L

  从任意相同条件气体体积角度: 2体积 1体积

  [迁移应用]

  ▼分别从质量角度、微观粒子数角度、物质的量角度、从标况下气体体积角度、从任意相同条件气体体积角度分析化学反应2NO+O2===2NO2中各物质间的数量关系。

  ▼P24交流研讨

  ▼在标准状况下。CH4气体0.224升,充分燃烧时消耗O2多少摩尔?生成水多少克?如果将生成的CO2气体用2mol/L的NaOH溶液吸收,需要多少毫升的NaOH溶液?

  [拓展延伸]

  ▼如何用质量分数为98%,密度为1.84g/ml的浓硫酸配制250ml 2mol/L的稀硫酸?

  ▼试探讨溶液的质量分数与物质的量浓度的换算关系


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