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物质的量在化学实验中的应用试讲教案

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人教版高中《化学必修1》
第一章第2节《物质的量在化学实验中的应用》教学设计
【教材分析】
人教版《化学1》第一章第2节“物质的量在化学实验中的应用”第一课时。
“物质的量”及相关概念是高中阶段学生学习的重要化学概念,物质的量作为联系物质宏观数量和微观粒子数量的桥梁,为学生定量认识物质组成和化学反应提供了新的视角。同时,“物质的量”及相关概念是属于“工具性”概念,学生在今后的学习当中会不断使用,因而目前高中各版本教材中均将此部分知识放在了整套教材相对靠前的地方进行介绍。
【教学重、难点】
教学重点:物质的量的概念及其单位——摩尔。
教学难点:物质的量这一概念及其单位——摩尔的理解。
【课标要求】
“认识摩尔是物质的量的基本单位,能用于进行简单的化学计算,体会定量研究的方法对研究和学习化学的重要作用。”
【学生分析】
本节课的对象是高一学生。他们在初中学习了原子、分子、电子等微观粒子,学习了常用的物理量及其对应的单位,这是学习本节课的知识基础。但从另一方面看, 缺乏联系宏观与微观相联系的桥梁,也就是本课的教学内容,而本节课理论性强,概念抽象,难度大,学生对于本节的概念抽象思维形式还存在一定程度的欠缺。
【教学目标】
1、知识与技能目标
(1)初步认识并理解物质的量、摩尔概念的内涵
(2)了解提出摩尔这一概念的重要性和必要性,懂得阿伏加德罗常数的含义。
(3)掌握用物质的量及其单位摩尔描述微观粒子的量
(4)掌握N、NA、n三者之间的换算。
2、过程与方法目标
(1)还原历史情境,从历史的角度认识并了解新概念的产生与发展的时代背景,加深对概念内涵的理解
(2)通过对物质的量概念的建构,学会自主学习的方法
3、情感态度及价值观目标
(1)通过科学史料的再现,学习科学家热爱科学、勇于创新、善于发现的科学精神
(2)初步培养演绎推理、归纳推理、逻辑推理的能力
【教学媒体】
PPT
【设计思想】
本节课理论性强,概念抽象,难度大,学生对于本节的概念抽象思维形式还存在一定程度的欠缺。由于物质的量这一概念对于初学者在理解上有一定的困难,我尝试采用HPS教学模式,引领学生还原历史情境,从历史的角度认识并了解新概念的产生与发展的时代背景,加深对概念内涵的理解。以问题的形式呈现给学生,带领学生一起解决这些问题,并达到对这节课理解的目的。
【教学过程】
1、创设情景 引入课题
【师】生活中,我们如何购买面粉?
【生】买面粉是论斤论两,如买50斤、100斤面粉等。
【师】为什么不买一颗或几粒面粉?
【生】面粉颗粒的质量太小,买“大量”的面粉更方便。
【师】“买面粉”的记数思路是“将微小的不可直接称量的物体(面粉) ‘集合’成大量可称的质量”。这个现象启示我们,在记数时有时要采取“集合”的思想:即将部分集合成整体、微小汇成多数。
同样,水是大家很熟悉的物质,由水分子组成,那我们怎么可以迅速知道1滴水(0.05ml,0.05g)有多少个水分子?我们如何“数”这么多的微观粒子?
【生】显然不能一个一个地数,应采取“集合”思想记数微观粒子,即将很多微粒视为一个集合。以此数微观粒子。
随着人们对微观领域认识的逐步深入,人们开始隐隐地感知到:可称量的宏观物质与存在、却难于计量的微观粒子之间一定存在着某种量的关系。
那么,这种量的关系究竟是什么?宏观与微观这两个不同的研究领域之间我们如何才能建立科学的联系?
2、呈现问题情境,在化学史中学习“物质的量及其单位”
今天,就让我们重新面对这个问题,重温历史,了解科学的发生与发展……
事实上,生活中就有很多我们可以借鉴的经验:
12只鸡蛋      1(dozen)打
1250000张纸     2500(ream)令纸
15000000 粒大米   375(kg)公斤大米
这种“化大为小,化繁为简,意义不变”的简化原理是什么,这种简化的条件又是什么?
在实际工作中,老师也遇到了同样难题,比如:现在我有如下这么多微观粒子,(微观粒子的质量、体积都非常小,我们只有取出极大的量,才能看得见,摸得着,才能用于科学研究)请同学们根据上述简化原理,对它们进行简化后的描述:3.01×1023个钠原子、6.02×1023 个水分子 、1.204×1024 个氧气分子。应该选择多少为一个集合标准来数微观粒子呢?
【学生讨论交流】
同学们在解决了一个难题的同时,又产生了一个新的难题:我们48位同学就定义了好几种不同的单位,这对于我们来说就产生了交流与沟通上的困难。
因此,我们必须为微观粒子量的描述创建一个国际公认的单位。
问题一:用什么作为计量微观粒子数的单位呢?
1900年德国化学家、诺贝尔化学奖得主Ostwald,曾经用Mole 这个拉丁文原意为“成堆的”、“大量”名词,描述微观粒子——分子(Molecule)的重量 ,所以,1971年,由41个国家派代表参加的第十四届国际计量大会上就决定用Mole (摩尔)作为计量大量微观粒子的新的单位,符号为mol。
我们刚刚解决了摩尔是什么的问题,新的问题又接踵而至……
问题二:这个新的计量单位——摩尔,对应的物理量又是什么?
每一个单位都有其对应的物理量,用以诠释其物理意义。那么,摩尔这一新单位所对应的物理量又是什么呢?
1961年,荷兰化学家、物理学家E•A•Guggenheim把摩尔叫做“chemists amount of substance——化学家的物质的量”,1967年4月单位制咨询委员会借用了Guggenheim的部分描述,定义摩尔作为“物质的量——Amount of substance ”这一物理量的单位。
因为,“物质的量”是一个物理量的名称,所以,它就像其它物理量的名称如:“质量”、“时间”一样,不能擅自更改、增减其中的文字。例如,长度是表明一个物体长短的物理量,质量是表示一个物体含有物质多少的物理量,温度是表示物体冷热程度的物理量,而物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体的物理量,并让学生联想构成物质的粒子有哪些。
正是因为确立了这样一个新的物理量,当我们取“一定数目微观粒子的集合体”作为一个计量对象时,便可以将单个看不见、摸不着的微粒,转化成看得见、摸得着的宏观物质。
因此,“物质的量”是将物质宏观和微观领域的属性联系起来的纽带。
问题三 1 摩尔的微观物质中有多少个粒子?
在定义一个单位时,我们总是需要有一个衡量标准。每一基本物理量的单位都有它的标准,如质量单位——1kg 的标准是国际千克原器,那么,物质的量的单位——1 mol的标准是多少呢?
1971年,国际纯粹与应用物理协会(IUPAP)和国际纯粹与应用化学协会(IUPCP)达成协议,同意将0.012Kg12C中所含的原子数目作为摩尔的基准。
【学生计算】已知一个12C质量为1.993×10-26g,求0.012千克12C含多少个原子?
这个数据,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,在一些德语国家至今还将这一数据称为Loschmidt number 。但为了纪念Avogadro 对溶液浓度和分子重量研究的贡献,国际计量大会决定将1摩尔物质中所含有的微观粒子数重新命名为Avogadro's number( Avogadro's constant),用符号NA表示。NA的精确数值还没有准确算出,在计算中,取其近似值 6.02×1023。
反之,如果在一定量的粒子集体中所含有的粒子数与0.012Kg 12C中所含的原子数目相同,我们就说它的物质的量是1摩尔,简称1摩。
问题四 物质的量、阿伏加德罗常数、粒子数(N)三者的关系是怎样的呢?
【师】一打有12只鸡蛋,48 只鸡蛋是几打?
【学生活动】通过迁移规律,就能找出物质的量、阿伏加德罗常数、粒子数三者之间的关系
n=N/NA
问题五 为什么物质的量是描述微观粒子的物理量,摩尔是描述微观粒子的基本单位?
【计算】
如果將6.02×1023 美元,分給地球上的所有的人, 按地球约6×109(60亿)人计,每个人可分得多少美元?
如果1克米有40粒,按地球约6×109 (60亿)人计,假设人均每年消耗250千克,计算6.02×1023粒大米可供全世界人用几年?
【思考】你对摩尔所描述的对象——一定数目的微观粒子集体有怎样的认识?
由此可见,宏观物质就是再小,如果用摩做单位来描述它们都显得太巨大了。所以,物质的量及其单位摩尔都只能用于描述微观粒子。因为摩很大,因此,在使用时可以出现小数,其推导单位还有千摩、毫摩等。
问题六 科学上为什么以0。012 kg 12C 含有的原子数作为1 mol 的物质所含的微粒数的标准呢?
【生】联想到相对原子质量的规定标准。
【师】因势利导,采用论证的方法,引导学生推导出1 mol 任何粒子或物质的质量都是以克为单位,数值上都与该粒子的相对原子质量或相对分子质量相等。从而得出摩尔质量的定义,并分析出物质的量、物质的质量、物质的摩尔质量三者的关系。
n=m/M
3、课堂评价与小结(反馈调节)
【练习一】判断下列说法正误(正确答案D、E)
A.物质的量既表示一定物质的质量,又表示一定微粒的数量。
B.1mol氧气一定含有6.02x1023个02分子
C.1mol氧约含有6.02x1023个02
D.0.5molNH3一定含有1.5mol氢原子
E.1.204 x1023个H2含有氢原子的物质的量0.4mol
(设题意图:掌握物质的量的含义、应用要点,熟悉物质的量与微粒数的转换关系,公式见下图。)
【练习二】计算并填下列空格(答案:48克、0.4克、1.5mol和1.5NA)
1.5mol 02的质量是_________克?
1.204x1023个H:分子的质量是_________克?
84克Fe的物质的量是_________mol? 含有Fe原子的数目是_________ ?
(设题意图:引出摩尔质量的概念,熟悉物质的量、质量、微粒数的转换关系,公式见下图。)

4、作业
1.以“摩尔”为第一人称,写一篇摩尔的自述(400字左右)
2.完成课后练习

板书设计
第一章第2节《物质的量在化学实验中的应用》
问题一:用什么作为计量微观粒子数的单位呢?
问题二:这个新的计量单位——摩尔,对应的物理量又是什么?
物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体
问题三 1 摩尔的微观物质中有多少个粒子?
问题四 物质的量、阿伏加德罗常数、粒子数(N)三者的关系是怎样的呢?
问题五 为什么物质的量是描述微观粒子的物理量,摩尔是描述微观粒子的基本单位?
问题六 科学上为什么以0。012 kg 12C 含有的原子数作为1 mol 的物质所含的微粒数的标准呢?
【教学反思】
本节课主要围绕物质的量的产生条件,背景,含义展开教学,在教学过程中,力求让学生理解物质的量的物理意义,以及摩尔的概念即可,本节不适宜作过多的联系,可在结束时让学生谈谈自己的学习体会, “物质的量”及相关概念是属于“工具性”概念,随着化学学习的深入,学生在今后的学习当中会不断使用。用一个恰当的比喻,给你一个新手机,你不可能一下子对它的功能了解,但一年以后,你大概都可以闭着眼睛发短信了。

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