淺談摩爾教學中的五步教學法

丁 宇

（鞍山師范學院附屬衛生學校，遼寧 鞍山 114001）

摩爾是聯系宏觀物質質量與微觀粒子個數之間關系的重要的橋梁和紐帶，是中職衛校學生在化學第一課所要學習的內容。物質的量、摩爾、摩爾質量、阿伏伽德羅常數、氣體摩爾體積、摩爾濃度等一系列抽象概念的出現，往往會使這些原本化學基礎不扎實的學生感到茫然，繼而對化學的學習喪失信心。因此，如何循序漸進地引導學生理解這部分內容，是筆者在教學中不斷思考的問題。在教學中筆者采取逐層導入式五步教學法，收到較好的效果，課后卷面考核成績顯示，學生掌握情況較好。

在20世紀80年代之前近30年的時間里，有這樣一個難題長期困擾著科學家：我們具體做實驗的單質或化合物宏觀上大多都是肉眼可見并可稱其質量或量其體積的，而事實上化學反應是微觀的原子、分子或離子按照一定的數目比進行的，這些粒子又是肉眼看不見且難以稱量的，如何知道一定質量的物質中到底含有多少數量的微粒，或者一定數量的某種微粒其對應質量有多少，以便宏觀上予以稱量。換句話說，宏觀上可稱量的物質質量和微觀上微粒數量之間到底存在什么關系?

1 導入物質的量和摩爾的概念

物質的量就是聯系宏觀和微觀的一個物理量，它是微觀世界中的一個計數單位，不同于物質的質量、物質的數量。它的符號為n，單位為摩爾（簡稱摩，mol）。學生可通過例舉（見表1）對比，對這個新接觸到的物理量有基本的了解。

表1 基本物理量及其單位名稱

表1顯示，通過與熟悉的物理量進行對比，使學生對這個新學的物理量不再感到抽象。同時通過例舉讓學生熟悉有關物質的量的符號、單位及表達方式。

2 導入阿伏伽德羅常數

根據教材[1]中關于摩爾的定義，已知12C的原子量為12，一個12C原子的真實質量為1.9993×10-23g，則12g12C所含原子數為：12/1.9993×10-23=6.02×1023個。

為紀念意大利科學家阿伏伽德羅，把此數記為：NA=6.02×1023/mol。表示1mol任何物質含6.02×1023個微粒，從而可得出微粒個數N的計算公式：N=n·NA。

物質的量就是以集團的方式對微觀粒子進行計數的單位，一個微粒集團的數量就等于阿伏伽德羅常數，記為1mol。這種計數方法與宏觀世界里某些計數單位，如“打”、“令”、“箱”等有著相似的地方。

3 導入摩爾質量的概念

以氫氣和氧氣在點燃的條件下反應生成水為例（見表2），從初中所學的微觀粒子的知識過渡到物質的量。

表2 微觀粒子數與物質的量的關系推導

探尋表2中物質的質量和物質的量之間的關系，不難發現，物質的質量與物質的量之比為該物質的相對原子量或分子量。即1mol物質的質量當以克為單位時在數值上等于其粒子的相對質量，定義該物理量為摩爾質量，符號M，單位為g/mol(或kg/mol)。計算式為：M=m/n。事實上，只要研究對象明確，物質的量（M）是一個已知量，所以上式可整理為：n=m/M。

總結前3步的內容，可整理如下：

通過物質的量這一紐帶，溝通了宏觀物質的質量和微觀粒子個數之間的關系，解決了理論與實際聯系中的一個難題。

4 導入氣體摩爾體積的概念

物質的摩爾體積由3方面因素決定：（1）物質所含微粒個數；（2）微粒本身的大小；（3）微粒之間的間距。以100個籃球和排球分別密集排列和間隔10m分散排列為例，說明為什么相同物質的量的不同固體和液體體積千差萬別，而不同氣體的體積卻相差不大。3個因素中，由于氣體的微粒間距遠大于微粒本身，從而可以忽略微粒自身體積，因此不同氣體體積類似。而固體和液體由于微粒間比較密集，自身體積不能忽略，導致體積也各不相同。

研究表明，在標準狀況下（0℃,101.3kPa），各種氣體體積都約為 22.4L，習慣上稱為氣體的摩爾體積，記為：Vm，0=22.4L/mol。由此在標準狀況下，氣體的體積可用公式計算，即V=n·Vm，0。在非標準狀況下，只要在相同溫度和相同壓力下，相同體積的任何氣體都含有相同數目的分子，這就是阿伏伽德羅定律[1]。

5 導入液體摩爾濃度的概念

物質的量濃度又稱為摩爾濃度，經過以上4個步驟的學習學生理解摩兒濃度就比較簡單了。其計算公式為：c=n/V。n為溶質的物質的量，單位為mol；V指溶液的總體積，單位為升（L），因此，摩爾濃度的單位為mol/L。

根據上述五步知識的分層導入，不難發現物質的質量、微觀粒子數、標準狀況下氣體的體積，以及液體的摩爾濃度，這些物理量無不與物質的量（n）有著千絲萬縷的關系（見圖1）。

圖1 有關物質的量的各物理量關系

由圖1可知，物質的量是緊密聯系其他物理量的重要紐帶，從宏觀到微觀，從氣體到液體，相關的計算中無不出現它的身影，其重要性可見一斑。學生在熟練掌握5個概念的同時，只要牢牢記住這一關系網，就可以通過物質的量這座橋梁，利用4個計算公式去計算所需要的物理量。

需要說明的是，上述物理量在使用時必須標明基本單元數，即研究對象的名稱，把其化學式寫在各符號的右下標處（或在符號后加括號，在括號內標明物質名稱）。在用五步法講課時，必須同步引入大量的例題，由簡到繁，帶領學生逐步理解消化，切不可光講概念和提綱。這種循序漸進的五步教學法，使摩爾這一單元的難點得以分解，提高了教學效果，也激發了學生學習化學的興趣。

[1]張錦楠.化學[M].北京：人民衛生出版社，2002.