谈“物质的量”的教学

新教材将“物质的量”安排在高中化学必修1的第一章, 这无疑又增加了教学的难度。这个本来就使师生感到难教、难学的概念, 应该采取什么方法, 去突破教学难点, 取得更好的教学效果?本文根据自己的教学体验, 对有关教学过程进行了分析。

教学过程:

[引入]怎样理解本章 (节) 标题中的“物质的量”和摩尔?二者的区别和联系是什么?

请阅读资料卡片《国际单位制的7个基本单位》。

[板书]:一、“物质的量”和摩尔…… (1)

[学生活动]:

通过阅读、类比, 可知“物质的量”像长度、质量一样, 是一种基本物理量, 摩尔像米、千克一样, 是相应物理量的单位。

[板书]:“物质的量”:是一种物理量, 单位:摩尔

[讲]:长度、质量等是我们生活中很熟悉的物理量, 而“物质的量”是我们感觉到特别生疏的一种新的物理量, 它源于西方语言系统, 翻译成汉语后, 是一个完整的专用词组。开始读时拗口、不习惯, 所以添上引号。不能将4个字拆开, 按字面去理解成物质的“量”, 以为是质量、数量、还是其它什么量。…… (2)

[过渡]在学习“物质的量”时将要用到阿佛加德罗常数 (见后) 。先计算0.012kg12C所含的12C原子数。

(12C指含6个中子、6个质子的碳原子)

[设疑]:“物质的量”是一种什么样的物理量?学习它有什么好处?针对什么物质可使用这种物理量?

[投影]问题1:自然界中什么物质最小?怎样去形容它小?

问题2:实验室用托盘天平称量药品最多能称准多少?

问题3:谁能称出1个12C的质量 (见投影) ?微观粒子 (原子、分子、离子等) 应怎样去称量?

[学生]

1、灰尘小、针尖小、面粉颗粒小……。小到看不见, 难以想象的小;

2、0.1g

3、没本事称, 还没找到这种特殊的秤。实验室称不出, 化工生产更称不出来。…… (4)

[引导]原子等微观粒子比上述物质都还小。原子除了体积小、质量也小。所以对单个粒子是不便于称量的。

但我们可以改变思维方式, 从宏观和微观的角度来看, 不同的物质有不同的计量方法。改变计量方法, 不再是一个个地去称。

[学生]一堆堆地称……。

[板书]称:“堆”、“坨”、“集合体”、“摩”。

[引导]这里称1摩粒子, 相当于称1堆、1坨、1个集合体的粒子。

[设疑]怎样规定多少个粒子才是1摩 (1个集合体) 的粒子?它的标准是什么?请阅读教材和观看前面投影。

[学生]“1摩粒子集体所含粒子数与0.012kg12C中所含碳原子数相同, 约6.02×1023”。

“把1摩任何粒子的粒子数叫阿佛加德罗常数”。

“含NA个微粒的集合体为1mol”。

[板书]关系: (常数) 个

(适于原子、分子、离子等微观粒子) …… (5)

[投影]问题4:5molO、O2、O2-各为多少个O、O2、O2-?3.01×1023个O或O2、O2-各为多少mol?

问题5:填空

[学生] (略) …… (6)

[讲]6.02×1023是一个非常巨大的数值。

如果把6.02×1023个直径为2.5cm的硬币排成一行, 可来回于地球与太阳之间240亿次。

我们在感受阿佛加德罗常数的数值的同时, 从中也可体会到摩尔这个单位不适合用于宏观物质, 使用时应指明微粒。…… (7)

[投影]问题6:1mol12C, 即6.02×1023个12C, 质量为多少?能否称出?

[学生]0.012kg。托盘天平能称出。

[评]1mol其他粒子的质量 (下节推出) 同样也是可称量的。这样就解决了微观粒子的称 (计) 量问题。通过上述分析看出, “物质的量”就是将不能称量的单个微粒, 转变为可以称量的微粒集体的一种物理量。某种粒子的“物质的量”为多少, 即指该微粒的集体如何。

[板书] (接前) 物理意义:表示含有一定数目粒子的集合体。…… (8)

[投影]讨论:微观粒子的集体与个数的关系, 可举哪些生活中的现象来形象比喻?

[学生]农村同学在月末放归宿假时, 回家背米用“袋”不用“颗”, 背若干颗米的集体。

世乒赛时运动员用的乒乓球, 裁判员用的铅笔, 不会在商店去一个个、一支支地购买, 而是采购多少打, 12个/打、12支/打。…… (9)

[注]上为第一课时的主要内容, 标号处为点评内容。

设计意图:

(1) 本章新概念多且集中, 应适时分散, 更不要讲与“物质的量”无关的概念, 防止干扰带来的知识负迁移, 增加学生的负担。引入新课时就直奔主题。

(2) “物质的量”和摩尔都是学生闻所未闻的语言, 讲解时抽象, 无实验支撑。通过类比法, 学生很快对二者有了一个初步认识, 并能进行区别。摩尔仅是一种物理量的单位, 淡化摩尔, 进一步认识“物质的量”。

(3) 阿佛加德罗常数与6.02×1023数值的关系, 宜在后续课程中强调。投影中三个数据更重要。

(4) 学生尚不知不常用的纳米秤。

贴近生活和学习实际, 提出问题, 创设情境, 使学生对微观粒子的称量感兴趣, 从而与本节教学目标相联系, 进行有意义学习。

(5) 启发学生利用数学集合思想, 结合生活中最为熟悉的量词, 形象生动地提出了为什么要采用这种方法来解决粒子的称 (计) 量方法, 学生便于接受, 也乐于接受。

学生通过查阅相关资料, 明确了1mol粒子与粒子个数是怎样约定的, 同时也初步了解阿佛加德罗常数。但阿佛加德罗常数与6.02×1023的关系等问题在本节课中仍应先搁置。

(6) 微粒的“物质的量”与微粒的个数的简单计算是要求熟练掌握的。通过适当练习, 学生更深刻的理解概念, 同时占据的少量时间, 对整个学习过程来说起缓冲作用。有的教师对此深有体会, 自己明知已讲清楚了, 但学生没跟上, 因此又多次重复。教师要善于启发和引导学生, 尽量把问题交给学生, 让学生自主学习。对新概念、新方法的理解和运用有一个过程, 教师一味地讲下去, 必然会让教和学脱节。

(7) 体验6.02×1023个粒子的“庞大”集体, 学生理解了引入“物质的量”这种物理量的必要性, 和微粒集体称量的可行性, 同时解决了摩尔这种单位适于哪些物质的使用。

(8) 又回到原创设的问题情境, 杀回马枪, 再次激活学生的思维。先利用的约定关系, 解决了粒子数的问题, 现在仍然利用它解决1mol粒子的质量问题。学生进行逆向思维, 从问题情境中反过来看, 1mol12C质量就是0.012kg!托盘天平完全能够称出来, 从而最终明确了“物质的量”的物理意义。

(9) 将学生的生活经验与教学联系起来, 作为化学知识的建构情境, 它更加感性, 在此处也起到降低教学难度的作用。

另外, 充分利用多媒体的作用, 适当放慢教学节奏, 授课速度不宜太快, 让学生有更多的思考空间和时间, 也是取得更好教学效果的方法。

以上是对该节课的难点和采用应对措施等方面的分析。通过在教学中不断总结经验、教训, 改进教学方法, 那么迈过了这道坎, 后面就将是较平坦的路。