课题2分子和原子 (2)

1、课题2 分子和原子学习目标：1认识物质是由分子、原子等微小粒子构成的。2认识分子是保持物质化学性质的最小粒子；原子是化学变化中的最小粒子。3培养抽象思维能力、想象能力以及分析、推理的能力。重点： 1物理变化、化学变化的主要区别。 2分子、原子的概念及主要区别。 3用分子、原子观点解释日常生活中某些物质的变化。难点：分子和原子的区别和联系课题分析及教学建议 本课题开始带领学生进入微观世界。这个过程分为两步走，首先认识物质的微粒性分子、原子的存在；然后进一步认识分子、原子在化学反应中的不同形成分子、原子的概念。现代科学技术已使人能直接观察到原子、分子，课题中所出示的苯分子和硅原子的图像对于分子、原

2、子的存在已很具说服力，但如何把微观粒子与宏观现象联系起来，对学生来说是困难而陌生的。因此本课题的引入还是从简单的宏观物理变化现象着手，首先就学生熟悉的日常现象(水的蒸发、凝结和挥发)及品红在水中的扩散实验现象提出问题，引起学生思考，接着用简单的几句话将人类由此引起的对分子、原子的原始思索与现代证明略做勾勒，在点出前述问题答案的同时，引出一段对前述现象的具体解释，这段解释既有将古人的物质由微小粒子组成的设想具体化的作用，又有如何运用微观粒子运动规律解释宏观现象的示范作用。接着教材利用前面所学知识设计了两个讨论题，将对微观世界的探索引向深入，引导学生用分子、原子的观点分析、比较以前学习过的一些变化

3、(物理变化、化学变化)，进一步从化学变化中认识分子、原子的特性，形成概念。实验说明和建议 【实验32】 所用品红的量一定要少。品红的扩散现象极易观察，但从放入水中到扩散均匀需时间则很长。可以留一两份让学生在课外继续观察。用温水做这个实验，时间可缩短。根据生活经验，学生很可能简单地认为，平时嗅到的花香、酒气等气体扩散只是空气流动传播的结果。为了防止出现这种错觉，建议做一个有色气体扩散的演示实验。按图32的装置(瓶后放白色衬屏)，有色气体如溴蒸气或二氧化氮气放在下瓶，当抽出玻璃片后，可以看到有色气体扩散到上瓶，下瓶由于浓度变小而颜色变浅，这样可以证明空气和有色气体的相互扩散。这一现象足以说明分子(

4、粒子)的永恒运动。事实证明分子的热运动几乎不受重力影响(恰好说明密度不同的氧气和氮气在空气中基本上是均匀混合的事实)。同时也说明了气态物质分子间有相对的较大距离。在观察以上实验时，还有一个容易被忽略的问题，即当上下两瓶气体均匀混合后(上下两瓶气体的颜色完全一致)分子运动是否停止？在观察过程中教师若不启发引导，学生能否想到配合观察有意识地考虑到这一点？经验证明：组织学生讨论这个问题，更能巩固、加深学生对分子运动的认识。知识要点 【要点1】物理变化说明：判断某一变化是物理或化学变化的主要依据是有无新物质生成，所谓新物质并非名称上与原物质不同，而是在组成和结构上发生了本质的变化讨论：化学变化常伴随一

5、些现象，如发光、发热、变色、放出气体、生成沉淀等这些现象能否作为判断化学变化的依据？你能举例说明吗？不能如电灯通电发光、发热但无新物质生成，应属物理变化【要点2】分子1构成物质的微小粒子：分子(如水)、原子等说明：我们身边的物质有的是由分子构成如氧气(O2)、水(H2O)、二氧化碳(CO2)、氧化汞(HgO)等也有的物质是由原子直接构成，如铁(Fe)、铜(Cu)、银(Ag)等2分子的性质3分子的内部结构分子在化学变化中可分成更小粒子原子，可见分子是由原子构成，同种元素的原子构成单质分子，不同种元素的原子构成化合物的分子4分子的概念分子是保持物质化学性质的最小粒子讨论：在物理变化和化学变化过程中

6、，分子发生了怎样的变化？物理变化时，分子不变，只是分子间的间隔发生了变化，而在化学变化中分子发生了变化，变成更小的粒子原子【要点3】原子1原子的概念原子是化学变化中的最小粒子，是化学反应中不能再分的粒子2化学变化的实质在化学变化中，分子分开形成原子，原子重新组合成新的分子(或物质)，这就是化学变化的实质讨论：有人说分子是由原子构成的，分子一定大于原子不对不同的分子和原子无法比较它们的大小3分子与原子的比较(如表33)说明：原子和分子虽然都是很小的粒子，肉眼看不到它，但它确实存在于物质的内部，现代科技(如飞秒化学)不仅能观察到一些分子和原子，还能移动原子注意：物质不同，构成物质的粒子不同有的物质

7、由分子构成，如水由水分子(H2O)构成；有的物质是由原子直接构成，如铁由铁原子(Fe)构成；今后我们还将学习离子，离子也是构成物质的一种粒子讨论：从分子的角度看，水的蒸发与水的分解两种变化有什么不同？请予以说明？思考：氢气在氯气中燃烧生成氯化氢试分析在氢气与氯气的反应、水的分解等化学反应中，分子和原子的变化情况，推断在化学变化中，发生变化的是分子还是原子？在上述这些化学变化中，分子发生变化，变成了原子，而原子没有变化，只是重新组合可推出当物质发生化学变化时，发生变化的是分子教学过程：教师演示：品红扩散，组织学生讨论。为什么水会逐渐减少？为什么温度升高，水会减少得快（温度升高，分子能量增大，运动

8、速度加快）？品红为什么能扩散？联系实际再举例说明分子不断运动且温度升高，分子运动加快的事实。分子性质1、分子质量和体积非常小分子虽然看不见也摸不着，但可以用扫描隧道显微镜拍摄出某些分子的照片，证明它真实存在着，同时，大量的生活事实，如我们能闻到花的香味，湿衣服会晾干，糖放入水中会溶解等，所有这些事实，都会使我们感受到分子的存在和不停的运动，分子与分子之间不是紧密相连而是有空隙的。硫在氧气中燃烧生成有刺激性气味的气体，而铁在氧气中燃烧生成黑色固体，这说明同种分子性质相同，不同种分子性质不同。【扫描隧道显微镜】扫描隧道显微镜是80年代初期发展起来的新型显微仪器，能达到原子级的超高分辨率。扫描隧道显

9、微镜不仅作为观察物质表面结构的重要手段，而且可以作为在极其细微的尺度-即纳米尺度（1nm=10-9m）上实现对物质表面精细加工的新奇工具。目前科学家已经可以随心所欲地操纵某些原子。一门新兴的学科-纳米科学技术已经应运而生。中国科学院化学研究所隧道显徽学研究室的科学家正奋力投入纳米科学技术的研究，运用扫描隧道显微学方法，已于1992年成功地在石墨表面刻写出纳米级的汉字和图案。用扫描隧道显微镜在高定向裂解石墨表面上刻写的汉?“中国”，其中笔画的线条宽度为10nm。如果用这样大小的汉字来书写红楼梦一书，只需大头针针头那样小的面积，就可写进全书的内容。用扫描隧道显微镜画出来的中国地图其比例尺为l101

10、3。这是目前世界上最小的中国地图。2、分子是不断运动的：实验：在40ml的蒸馏水中滴入几滴酚酞，取少量置于试管中，滴入浓氨水，观察到溶液变成红色。 讨论：在物理变化和化学变化过程中，分子发生了怎样的变化？ 物理变化时，分子不变，只是分子间的间隔发生了变化，而在化学变化中分子发生了变化，变成更小的粒 如48页图3-8（或右下图）所示， 烧杯A 烧杯B 现象 溶液慢慢变红 无现象 原因 氨水分子不断运动，扩散。使酚酞变红 3、分子之间有间隔物质呈三态变化的原因：分子之间的间隔大小发生变化的缘故。由分子构成的物质发生化学变化时，分子发生变化,生成别的物质的分子。水受热变成水蒸气，硫在氧气中燃烧生成二

11、氧化硫的微观过程。【讨论】：这两个变化中，物质的分子有没有变化；如何从分子角度理解物理变化和化学变化？在日常生活中,常遇到这些现象:：a：路过酒厂门口,并未喝酒,却能闻到酒的香味;b：在烟厂工作,虽不会吸烟,身上却有一身烟味;c：衣服洗过以后,经过晾晒,湿衣变干.那么,水到那里去了?d：糖放在水中,渐渐消失,但水却有了甜味.为什么?e：半杯酒精倒入半杯水中,却不满一杯.怎么回事?【评价】：教师对学生的发言进行评价并提出问题：物质发生物理变化时分子本身没有变化，而发生化学变化时分子本身发生了变化，如：硫分子，氧分子在点燃条件下变成了二氧化硫分子，那么由二氧化硫分子构成的二氧化硫气体，是否具有硫和

12、氧气的化学性质呢？（如：是否助燃）为什么？【思考、回答】：因硫的化学性质由硫分子保持，氧气的化学性质由氧分子保持，而二氧化硫分子只能保持二氧化硫的化学性质。物质在发生物理变化时：:变化的只是分子间的距离和排列方式,而分子本身并没有改变.(如:三态循环)物质在发生化学变化时:：旧的物质的分子被破坏,新的物质的分子生成.构成新的物质.如:硫在氧气中燃烧,生成二氧化硫.硫的分子和氧气的分子被破坏,生成了二氧化硫的分子,无数多个二氧化硫的分子,就构成了二氧化硫.，硫的分子和氧气的分子被破坏了,没有了,当然不能再保持硫和氧气的化学性质了.分子:： 保持物质化学性质的最小粒子.。同种物质的分子,性质相同;

13、 ，不同种物质的分子,性质不相同;【分子间存在吸引力】打开一瓶酒精和一瓶水的瓶塞，酒精挥发比水快；熔化蜡烛比熔化蔗糖容易。这是由于它们分子间的引力大小不同所致。当酒精和水的分子要从其表面“逃走”时，其余的酒精和水的分子就“拉住”它，不让它走，这就是分子间的引力。只是外界提供的热量克服了分子间的引力让它“逃走”罢了。这是荷兰物理学家范德华在1873年提出来的，他并且在计算气体体积受压强和温度影响的变化中加上气体分子间引力的影响，受到科学家们的赞赏，获得1910年诺贝尔物理奖。由此，分子间引力又称范德华力，或简称分子间力。分子间的分子间力比原子间的键力小得多，大约是键力的1/100，它决定着物质的

14、沸点、熔点、气化垫、熔化垫、溶解度等物理性质，而键力决定着物质进行化学变化的难易等化学性质。以水、氧化汞受热分解为例，利用图3-12、3-13进行分析，引出化学变化的实质：由分子构成的物质在化学变化中，化学变化 重新组合聚集成分子原子新分子新物质。加热导出:氧化汞汞+氧气思考:从课本图3-12、3-13中,你能从中发现分子、原子在化学变化中有哪些变化规律？从分子、原子观点出发， 你认为化学变化的实质应该是什么？根据化学变化的实质，你知道什么叫原子吗？根据化学反应的实质，你认为分子和原子有什么不同？学生阅读课文后回答上述思考题，得出原子的概念。小结：化学反应的实质 原子的概念 分子、原子的相似,

15、相异及相互关系: 原子 分子 备注 概念 化学变化中的最小粒子 保持物质化学性质的最小粒子。 原子一定比分子小吗？ 相似性 小，轻，有间隔。同种原子性质相同；不同种原子性质不同； 小，轻，有间隔。同种分子性质相同；不同种分子性质不同； 相异性 在化学反应中不能再分。 在化学反应中，分裂成原子，由原子重新组合成新的分子。 相互关系 原子可以构成分子，由分子构成物质。如：氧气，氮气等原子也可以直接构成物质。如：金属 分子是由原子构成的。无数多个同种分子构成物质。 构成物质的粒子有几种？ 原子、分子概念的发展简史关于物质结构的朴素的原子概念可以追溯到古代。早在公元前500种质点又由比它本身还小的和不

16、能再分割的某些质点所组成。他的说法接近于现代原子、分子的观点。公元前5世纪，我国当时的著名哲学家墨翟(公元前479381)说，“非半不则不动，说在端。必半，毋与非半，不可也。端，是无间也。”(见墨经)意思是说，物质到了没有一半的时候，就不能斫开它了。物质如果没有可分的条件，那就不能分了。墨子的“端”即物质的最小单位，有现代“原子”的意义，意味着他对物质的非连续性的认识。与此同时，希腊哲学家德谟克利特(Democritus，约公元前460370)认为宇宙万物皆由大量的极微小的、硬的、不可穿透的、不可分割的粒子所组成，他称这些粒子为原子(希腊文即“不可分割”的意思)。按照这种学说：各种原子没有质的

17、区别，只有大小、形状和位置的差异；原子遵循必然的规律在“虚空”里不断运动；它们集合时形成物体，分离时物体就消灭；物体“投射”出来的形象(影像)跟感官接触就引起色、声等感觉，感觉是认识的基础。到古希腊后期的伊壁鸠鲁(Epicurus，公元前372271)和古罗马的卢克莱修(Lucretius，公元前9955)继承和发展了前人的学说，认为各种原子在质上也有差异。当时正处于实用及自然哲学时期，化学发展的特点是，进行实践的人不讲求理论探索(以罗马人为代表)，而讲理论的人又不做实验，和实践完全脱节(以希腊人为代表)。经过了漫长的中世纪之后，原子概念受到了不少科学家的重视。随着生产和自然科学的发展，原子学

18、说也得到了发展。英国化学家道尔顿(Dalton，17661844)于1803年提出了原子学说，包括以下几个要点：(1)元素的最终组成称为简单原子，它们是不可见的，是既不能创造，也不能毁灭和不可再分割的。它们在一切化学变化中保持其本性不变。(2)同一元素的原子，其形状、质量及各种性质都是相同的，不同种元素的原子在形状、质量及各种性质上则各不相同。每一种元素以其原子的质量为其最基本的特征(这一点是道尔顿原子学说的核心)。(3)不同元素原子以简单数目的比例相结合，就形成化学中的化合现象。化合物的原子称为复杂原子。复杂原子的质量为所含各种元素原子质量之总和。同一化合物的复杂原子，其形状、质量和性质也必

19、然相同。道尔顿的原子论使当时的一些化学基本定律得到了统一的解释，因此很快地为当时化学界所接受和重视。只是他忽视了原子和分子的区别。后来法国化学家盖·吕萨克(GayLussac，17781850)通过气体反应体积定律提出了分子假说作为对原子学说的补充。之后意大利的阿伏加德罗(Avogadro，17781850)于1811年发表了一篇论文，引入了分子概念，并指出分子跟原子的区别和联系。原子分子学说虽然逐渐被人们接受了，但原子和分子当时还没有得到科学上的证实。直到1827年英国植物学家布朗(Brown，17731858)用显微镜观察水中悬浮的藤黄粒子所作的永不停止的无规则运动布朗运动，它间

20、接地显示了物质分子的存在，并且表明了聚集成液体或气体的分子是处于永恒的热运动中。以后又得到了理论上的解释，并为实验所证实。英国化学家卢瑟福(E. Rutherford，18711937)于1911年根据实验事实提出了原子的核型学说。1913年丹麦原子物理学家玻尔(Bohr，18851962)应用量子概念发表了他的原子结构理论。后来，又发展到以量子力学来研究原子和分子的结构。与此同时，实验技术手段也有很大的改进，如用X射线衍射和电子衍射等方法来研究分子中原子的空间结构、分子的构型等等。现代人们已经能够用电子显微镜等拍摄分子或原子的照片。这些发展和成就充分反映了人们对物质结构认识不断深化的过程。根

21、据现代物质结构理论，特别是根据化学键的观点来分析物质的构成，就出现了较为复杂的情况，不能简单地以原子、分子概念来说明了。例如，数量十分庞大的有机化合物大多是由分子构成的；CO2、O2、N2、HCl等也都属于分子构成，而活泼的金属跟活泼非金属所生成的盐类却是离子型晶体，像氯化钠在固体状态只有钠离子和氯离子相间的排列却无所谓分子可言，即或是在气态也仅仅是氯离子和钠离子结合成的离子对(离子分子)。金刚石、锗、灰锡等单质的晶体是由其相同的原子以共价键相联系而形成的共价晶体。至于金属晶体则是由金属原子以金属键相联系。大多数金属在高温呈气态时，也仅仅是以单原子存在着，唯碱金属有少量以共价键结合的双原子分子

22、。混合物和纯净物有何区别？初中课本指出：“纯净物是由一种物质组成的”。而“混合物是由两种或多种物质混合而成的，这些物质相互间没有发生反应，混合物里各物质都保持原来的性质”。在理解、运用这两个概念时应注意下列几点区别：1纯净物有固定组成，混合物没有固定组成。组成纯净物的物质只能是一种物质。组成混合物的物质可以是两种也可以是多种，物质种数不固定。混合物中每种物质的质量分数可多可少也无固定值。但有些问题必须清楚，纯净物中元素的百分含量一定是定值。而所含元素百分含量是定值的物质不一定是纯净物。如含碳100%的物质可以是金刚石，也可以是石墨的纯净物。或是金刚石和石墨两种物质混合成的混合物。纯净物一定有固

23、定不变的化学式。如纯水的化学式为H2O。但有确定化学式的物质不一定是纯净物。如化学式为C2H6O的物质可以是纯净物乙醇或甲醚（一种有机物）。也可以是乙醇和甲醚混合而成的混合物。这就说是，判断一种物质是纯净物还是混合物，仅凭物质组成还远远不够。2纯净物有固定结构，混合物没有固定结构。结构一般指构成物质的微粒间的结合方式、排列顺序和空间的构型等。相同物质，结构相同。不同种物质，结构不同。纯净物只有一种物质组成，因此纯净物有固定结构。混合物由于组成物质的成分不固定，结构也就不固定。判断一种物质是纯净物还是混合物，结构是首要条件。3纯净物有固定性质，混合物没有固定的性质。物质的性质取决于物质的组成和结构，特别是结构。由于混合物本身就没有固定的组成和结构，因而它的性质将了随着组成和结构的变化而变化。所以混合物一般来说没有固定的性质。相反，由一种物质组成的纯净物因组成的结构固定