微粒观建构气体摩尔体积概念

1、微粒观建构气体摩尔体积概念摘要：本文以气体摩尔体积为例，用微粒观来建构气体摩尔体积的概念，浅谈微粒观与气体摩尔体积之间的关系，从事物的内在联系去认识有关事物属性的概念。关键词：微粒观 建构 气体摩尔体积以往在讲气体摩尔体积的概念时候，往往在概念教学中把概念处理成一个定义和几个注意点，对概念进行记忆和辨析，而忽视了概念的认识功能和指导作用。学生虽能说出概念的定义，但不会应用概念去分析、解释问题或现象。因此，概念教学要重视学生观念的建构，重视概念在学生认识中的作用。建构相当于是对综合概念的一种图解，与综合的运用具有相同的意义，建构意指“建立起来”。高中化学课程标准要求学生理解基本的化学概念和原理，

2、认识化学现象的本质，理解化学变化的基本规律，形成有关的化学科学的基本观念和科学探究能力，进一步提高学生的科学素养。教师在教学中应有助于学生主动构建自身发展所需的化学基础知识和基本技能，有利于学生形成科学的自然观和严谨求实的科学态度。中学化学的基本观念从内涵与特征来看主要有：元素观、微粒观、结构观、变化观，分类观、守恒观、实验观、价值观。微粒观是化学基本观念的重要组成部分，也是化学基本观念的最基础的部分，从微观视角认识和考察物质世界是学习化学应掌握的重要思想。本文以气体摩尔体积为例，浅谈微粒观与气体摩尔体积之间的关系，从事物的内在联系去认识有关事物属性的概念。用微粒观来建构气体摩尔体积的概念，由

3、概念的形成来深化对微粒观的认识，再以微粒观的视角去理解气体摩尔体积的概念，培养学生微观结构决定宏观性质，物质的宏观性质体现微观结构的辩证思维。宏观物质是微观粒子的聚集体化学课程标准指出化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质及其应用的一门基础自然科学，其特点是研究分子和创造分子。我们可以从微粒观的视角去认识事物，物质由原子、分子、离子等微观粒子构成，微观粒子相互作用聚集形成宏观物质。“聚集”联系了微观与宏观，而微观与宏观相联系的思维方式正是高中化学学科所特有的，在高中教学中是其他学科所不能代替的。经过初中的学习，学生对微观粒子的概念及性质已有了初步的认识，微观粒子很小、微观粒子不断地

4、运动者、微观粒子之间有间隙。为了让学生在现有的认知上加深对微观粒子概念及性质的理解，故教师的概念教学要在初中化学的基础之上，进一步突出和强调化学核心观念的建立。高一新生对微观粒子之间的相互作用缺乏认识，我们可以通过宏观现象透视微观本质的思想来加以引导，为后续的学习做好铺垫。在日常生活中，我们所接触的物质就是微观粒子的聚集体。“聚”从微观上反映了微观粒子彼此之间的相互作用，“集”从宏观上体现了化学物质的存在，物质的状态。物质的三种状态正是微观粒子运动的剧烈程度、微观粒子之间的间隙与微观粒子间的相互作用达到平衡的结果。温度升高，微观粒子的动能增加，运动的更加剧烈，更能使其挣脱微观粒子相互之间的束缚

5、，相互作用将减小；压强增大，微观粒子之间的间隙将减小，更能使其紧密排列，微观粒子间的相互作用将增大。因此，微观粒子运动的剧烈程度表征了宏观物质的温度（热）的高低，微观粒子间的间隙大小表征了宏观物质压强的大小。故许多物质在不同的温度和压强下可以呈现不同的聚集状态。以水为例，在一定的压强下，温度升高，水分子的运动的剧烈程度增加，冰能融化，水能汽化；同样，在一定的温度下，改变压强，也能改变水的三态。在固态、液态、气态物质中，微观粒子的运动方式、微观粒子之间的距离是不同的。不同聚集状态的物质微观结构上的差异导致了物质性质的不同，同样物质性质的差异体现了物质微观结构的不同，可以透过宏观物质的现象看到微观

6、粒子的本质。表1-不同聚集状态物质的微观结构与性质物质的聚集状态微观结构微粒的运动方式宏观性质固态微粒排列紧密，微粒间的空隙很小在固定的位置上振动有固定的形状，几乎不能被压缩液态微粒排列紧密，微粒间的空隙较小可以自由移动没有固定的形状，但不易被压缩气态微粒之间的距离较大可以自由移动没有固定的形状，且容易被压缩二.从微粒观的视角认识物质的体积并建构气体摩尔体积的概念宏观物质都是由微观粒子所聚集形成的，在相同条件下，对于同一种物质，物质质量的多少和体积的大小都反映了微观粒子数目的多少，微观粒子的个数与物质的质量、体积存在着比例关系，。微观粒子虽很小，但不同的微观粒子所具有的大小是不一样的，也即微观

7、粒子本身的大小。在微粒很小的性质中我们已引入了物质的量、阿伏伽德罗常数、摩尔质量等概念。这些物理量联系了一定数目的微观粒子与宏观可称量的物质。微观粒子运动的剧烈程度表征了物质温度的高低，温度越高，微粒运动的越剧烈，越能挣脱微粒间的束缚，间隙就越大；微观粒子间隙的大小同时也表征了物质压强的大小，压强越大，微粒间的间隙越小。故温度、压强决定了微观粒子间的间距，微观粒子之间的间距的大小也体现了物质所处温度、压强的大小。气态物质很容易被压缩，说明了气体微粒间的间距较大。表2-1mol物质的体积（293K、1.01105 Pa）物质摩尔质量/g.mol-1 密度1mol物质的体积Al26.982.70g

8、.cm-3Fe55.857.86g.cm-3H2O18.020.998g.cm-3C2H5OH46.070.789g.cm-3H22.0160.0899g.L-1N228.021.25 g.L-1CO28.011.25 g.L-1通过表2数据计算表明，对气体而言，虽然微观粒子的大小不同，但体积大致相同，说明微粒之间的间距要比微粒本身的直径大很多，所以1mol气态物质的体积主要取决于气态物质中微粒之间的距离（温度、压强），从中忽略了微粒本身的大小（结构、性质）。忽略了气体微粒的结构和性质，这一不同物质之间的特殊性，也即成了理想气体，而使气体更具有普遍性，任何气体都是一样的。对固体和液体来说，微粒

9、排列紧密，故决定物质体积的主要因素为微粒的数目和微粒本身的大小（结构、性质），微粒本身的大小（结构、性质）的特殊性存在，造成1mol固体和液体物质的体积差异很大。通过以上分析，宏观可测量的物质是微观粒子的聚集体。相同条件下，微观粒子的个数与物质的质量和体积存在着比例关系，也即=,由此可得到。此常数的化学意义就是摩尔体积。相同条件下，对于同一种物质是不变的，而对气体来说，忽略了其本身结构和性质的特殊性，因此，在实际生活生产中的应用更具实用性、普遍性。在化学中摩尔体积往往用于研究气态物质，故称之为气体摩尔体积，其数学表达式。这很自然地从物质的内在联系层面上理解了气体摩尔体积概念的本质，领会了关于物

10、质属性的概念。同样，从质量的聚集角度来看，也即，由此可得到，结合相对分子（原子）质量的概念，就得到了摩尔质量的概念。像气体摩尔体积、摩尔质量、密度等物理量，也都是概念建构，它们的唯一合理性在于方便与节省智力。三.新课程下应重视概念教学化学概念是对生活现象和化学事实进行分析、概括得出的理性知识，是一种抽象的高级思维形态，概念的形成与发展都是自然的。概念的构建过程看似主观的，实则是对客观事物的正确反映，对自然的简洁概述。概念教学中教师要重视学生对概念的建构过程，让学生自己通过对具体事物深入的观察，理性的分析，体会到概念是逻辑思考建构形成的，不是科学家定义的，老师讲出来的。这样就加深了学生对概念内涵的理解，有效的培养了学生的批判性，创造性等综合思维方式，形成了基本的化学观念。化学观念不是具体的化学知识，它往往隐含于化学概念和知识中，体现在我们的日常教学中，它是一种方法、一种思想，它统领整个化学知识，我们要加强对课程内容的整体把握能力。化学观念的形成不是一蹴而成，是随着知识的积累和发展逐步加深的。微粒观在高中化学中主要发展成微粒间存在相互作用，要让学生体会到物质化学变化是微观粒子的内部组成或结构的变化，实质是旧键的断裂、新键的形成，化学反应的本质是原子、分子或离