“物質的量的單位——摩爾”教學設計

高春紅

【教學目標】

1.知識與技能

（1）初步理解物質的量及其單位——摩爾，懂得阿伏加德羅常數的含義。

（2）知道物質的量是一個“堆量”，幫助學生理解摩爾質量、氣體摩爾體積的含義。

（3）了解物質的量與微觀粒子數之間的關系及物質的量與物質的質量之間的關系。

2.過程與方法

通過對物質的量的概念的理解，體會定量研究方法對學習化學的重要作用。

3.情感、態度與價值觀

通過對概念的透徹理解，培養學生嚴謹、認真的學習態度，使學生掌握科學的學習方法。

【教學重點】

物質的量及其單位——摩爾的概念。

【教學難點】

理解物質的量、阿伏加德羅常數、摩爾質量的含義。

【教學方法】

運用生活實例建立起用個數的集體與單位的聯系，運用比喻、演繹推理等方法將抽象知識形象化。

【教學過程】

一、導入新課

化學家的困惑：微觀上，化學反應是按微粒個數進行的，但微觀粒子既看不見又摸不著、且無法稱量，怎么辦？宏觀上，物質是可以量取的，如質量、體積等，而且化學反應在進行時還符合一定的宏觀計量關系。那么，物質的宏觀計量與其微粒個數之間有什么內在聯系呢？

【設問】C+O2■CO2這個化學方程式表示的意義是什么？

【分析】可以表示為：1個碳原子和1個氧氣分子反應生成1個二氧化碳分子；12 g碳原子和32 g氧氣分子反應生成44 g二氧化碳分子。

我們知道，在實驗室可以稱取12 g的碳和32 g的氧氣反應，而無法只取1個碳原子和1個氧分子反應，那么12 g碳中含有多少個碳原子呢？

二、推進新課

【引入】“勤快的售貨員”的故事：相鄰的兩個五金店都在賣同質、同價、各種型號的軸承鋼珠，但兩個售貨員的工作態度可不一樣：一個總想著如何享受生活，而另一個卻總為明天做著準備。勤快的售貨員閑暇時就把鋼珠分門別類、每100個數好裝袋，現在每種他都已數好了11袋。這時第一筆生意來了！“這種小號的鋼珠我要1000個，誰能最快地數給我，我就買誰的！”

【投影】生意1（1000）策略1：數個數。

第二筆生意接踵而至！“這種小號的鋼珠我要1000個，誰能最快地數給我，我就買誰的！”

【投影】生意2（1000）策略2：稱質量。

生意逼人！第三筆來了！

第二筆生意還在進行，另一個售貨員能不能贏得這筆生意，就看他有沒有智慧。

【投影】生意3（1000）策略3：量體積。

【分析】售貨員的智慧對化學家的啟示：

智慧1：變零為整（10袋），啟示1：“一個微粒”變成“一堆微粒”（堆量）。

智慧2：變個數為質量（a斤），啟示2：“這一堆微粒的質量”（堆質量）。

智慧3：變個數為體積（b升），啟示3：“這一堆微粒的體積”（堆體積）。

【思考】要解決化學家的困惑，目前遇到的核心問題是什么？

【回答】這一堆微粒里到底含有多少微粒？

【追問】我們希望這一堆微粒里的粒子數，與其質量有什么關系？

【分析】我來做聰明的化學家：

1個氫原子的質量為1.67×10-27 kg；1個氧原子的質量為2.657×10-26 kg；

1個碳12原子的質量為1.993×10-26 kg；

【計算】16 g氧中所含的原子個數？12 g碳12中所含的原子個數？

【回答】6.02×1023，是常數。

【講解】

1.物質的量（n）（“堆量”）

是表示物質所含微粒多少的一個物理量。

單位為摩爾（希臘文原意為：堆量），簡稱摩，符號mol。

12 g碳12中所含的原子個數（N）稱為阿伏加德羅常數（NA），數值為6.02×1023。

1 mol任何微觀粒子都含有阿伏加德羅常數個微粒。

微粒是指：原子、分子、離子、原子團、電子、質子、中子等。

2.摩爾質量（M）（“堆質量”）

單位物質的量的物質所具有的質量（m），單位為g·mol-1。

1 mol任何粒子或物質的質量以克為單位時，其數值都與該粒子的相對原子質量或相對分子質量相等。

3.氣體摩爾體積（Vm）（“堆體積”）

在一定溫度和壓強下，單位物質的量的氣體（V）所占有的體積，單位為L·mol-1。

標準狀況下（0 ℃、101 kPa），氣體摩爾體積約為22.4 L·mol-1。

【資料】1 mol物質的質量和體積到底有多大？

【分析】對“化學家的困惑”的回應：

C+O2■CO2

從微觀粒子角度：1個碳原子、1個氧分子、1個二氧化碳分子

擴大6.02×1023倍：6.02×1023個C、6.02×1023個O2、6.02×1023個CO2

從物質的量角度：1mol C、1mol O2、1mol CO2

從宏觀質量角度：12 g C、32 g O2、44g CO2

【過渡】物質的量：宏觀、微觀的橋梁。

【思考】1mol CO2分子可以表示哪些宏觀含義？

【回答】表示：6.02×1023個CO2分子（1NA個CO2分子）；44g CO2；標準狀況下，22.4L CO2。

【練習】0.5mol CO2分子可以表示哪些宏觀含義？

【課后作業】我是未來的化學家！

微粒個數、阿伏加德羅常數、物質的量、物質質量、氣體體積間的關系。假如知道其中任一個量，你能求出其他量嗎？

參考文獻：

[1]占小紅.中學生“物質的量”概念系統認知發展研究[D].華東師范大學，2006.

[2]方婷，王祖浩.國內外關于“物質的量”概念的研究及啟示[J].化學教育，2008（5）.