高中化学-物质的量在化学实验中的应用教学设计学情分析教材分析课后反思

NUMPAGES8-PAGE8物质的量气体摩尔体积一、教材分析（一）教材的地位及作用本节课选自人民教育出版社出版的全日制普通高中课程标准实验教科书《化学1（必修）》第一章第二节《化学计量在实验中的应用》的第一课时。物质的量是化学中常用的物理量，由它可导出摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等物理量，这些物理量不但贯穿于整个高中化学阶段，而且被广泛应用于工农业生产和科学研究中。因此，物质的量概念的教学历来被认为是重点和难点，具有非常重要的作用。（二）教学目标分析化学是在原子、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，其特征是研究分子和创造分子。本课时新课标的内容要求：认识化学计量的基本单位——摩尔，能运用于相关的简单计算，体会定量研究的方法对研究和学习化学的重要作用。根据新课程标准要求以及学生实际情况确立如下教学目标。1、知识与技能（1）使学生了解物质的量及其单位——摩尔。（2）使学生了解物质的量与微粒数之间的关系。2、过程与方法通过对物质的量概念的建构，学会自主学习的方法。3、情感态度与价值观通过了解物质的量及其单位摩尔的引入、建立和应用，体会定量研究的方法及其对化学研究所起的作用。（三）教学重点、难点及其成因重点：物质的量及其单位——摩尔，为以后学习气体摩尔体积、物质的量浓度等一系列概念打基础，因此将物质的量及其单位概念的建构定为教学的重点。难点：“帮助学生形成终身学习的意识和能力”是课程改革的基本概念，因此，构建“物质的量”及其单位——“摩尔”概念的同时，如何帮助学生理解和应用定为教学的难点。二、学情学法分析本节课教学对象是高三学生，学生的水平参差不齐，对高中自主学习方法的应用、抽象思维能力的形成有很大的欠缺。在本节课的概念学习中，引导学生根据已有的知识进行自主学习，使不同水平的学生都能够享受到学习的快乐，建构自己对知识的正确理解。三、教法分析古希腊生物家普罗塔弋曾说过“头脑不是一个要被填满的容器，而是一把需被点燃的火把”。因此，在教学中，结合教材特点及学生实际，采用了以下教学方法，以学生为主体教师为主导，在教师的引导下，力求让学生自主构建对知识的理解和应用。[考纲要求]1.了解物质的量及其单位、阿伏加德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积的含义。2.能根据物质的量与质量、摩尔质量、气体体积（标准状况）、物质的量浓度、物质质量分数、阿伏加德罗常数、微粒数之间的相互关系进行有关计算。3.能正确解答阿伏加德罗常数及阿伏加德罗定律与物质的组成、结构及重要反应综合应用题。考点一物质的量、摩尔质量【知识梳理】1．物质的量(1)物质的量(n)物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体的物理量，单位为摩尔(mol)。(2)物质的量的规范表示方法：(3)阿伏加德罗常数(NA)0．012kg12C所含原子数为阿伏加德罗常数，其数值约为6.02×1023，单位为mol－1。公式：NA＝eq\f(N,n)2．摩尔质量(1)摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量。单位是g·mol－1。公式：M＝eq\f(m,n)。(2)数值：以g·mol－1为单位时，任何粒子的摩尔质量在数值上都等于该粒子的相对分子(原子)质量。深度思考1．1molNaCl和1molHCl所含的粒子数相同吗？2．阿伏加德罗常数(NA)与6.02×1023完全相同吗？【典型例题、思维建模】题组一有关概念的理解1．下列说法中正确的是 A．1mol任何物质都含有6.02×1023个分子B．1molNe中含有约6.02×1024个电子C．1mol水中含2mol氢和1mol氧D．摩尔是化学上常用的一个物理量2．下列说法正确的是 ()A．NaOH的摩尔质量为40gB．1molO2的质量与它的相对分子质量相等C．1molOH－的质量为17g·mol－1D．氖气的摩尔质量(单位g·mol－1)在数值上等于它的相对原子质量摩尔质量与相对原子(分子)质量的易混点(1)相对原子(分子)质量与摩尔质量(以g为单位时)不是同一个物理量，单位不同，只是在数值上相等。(2)摩尔质量的单位为g·mol－1，相对原子(分子)质量的单位为1。题组二有关分子(或特定组合)中的微粒数计算3．2molCO(NH2)2中含________molC，________molN，________molH，所含氧原子跟________molH2O所含氧原子个数相等。4．含0.4molAl2(SO4)3的溶液中，含________molSO42-，Al3＋物质的量________0.8mol(填“>”、“<”或“＝”)。5．标准状况下有①0.112L水②3.01×1023个HCl分子③13.6gH2S气体④0.2mol氨气⑤2mol氦气⑥6.02×1023个白磷分子，所含原子个数从大到小的顺序为______________。题组三物质的质量与微粒数目之间的换算6．最近材料科学研究发现了首例带结晶水的晶体在5K下呈现超导性。据报道，该晶体的化学式为Na0.35CoO2·1.3H2O。若用NA表示阿伏加德罗常数，试计算12.2g该晶体中含氧原子数__________，氢原子的物质的量________mol。7．某氯原子的质量是ag,12C原子的质量是bg，用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是 ()①该氯原子的相对原子质量为12a/b②mg该氯原子的物质的量为m/(aNA)mol③该氯原子的摩尔质量是aNAg④ag该氯原子所含的电子数为17molA．①③ B．②④ C．①② D．②③【归纳】有关微粒数目比较的思维方法考点二气体摩尔体积、阿伏加德罗定律【知识梳理】1．影响物质体积大小的因素(1)构成物质的微粒的大小(物质的本性)。(2)构成物质的微粒之间距离的大小(由温度与压强共同决定)。(3)构成物质的微粒的多少(物质的量的大小)。2．气体摩尔体积(1)含义：单位物质的量的气体所占的体积，符号Vm，标准状况下，Vm＝22.4_L·mol－1。(2)相关计算①基本表达式：Vm＝eq\f(V,n)②与气体质量的关系：eq\f(m,M)＝eq\f(V,Vm)③与气体分子数的关系：eq\f(V,Vm)＝eq\f(N,NA)(3)影响因素：气体摩尔体积的数值不是固定不变的，它决定于气体所处的温度和压强。3．阿伏加德罗定律及其推论应用(1)阿伏加德罗定律：同温同压下，相同体积的任何气体，含有相同数目的分子(或气体的物质的量相同)。(2)阿伏加德罗定律的推论(可通过pV＝nRT及n＝eq\f(m,M)、ρ＝eq\f(m,V)导出)相同条件结论公式语言叙述T、p相同eq\f(n1,n2)＝eq\f(V1,V2)同温、同压下，气体的体积与其物质的量成正比T、V相同eq\f(p1,p2)＝eq\f(n1,n2)温度、体积相同的气体，其压强与其物质的量成正比T、p相同eq\f(ρ1,ρ2)＝eq\f(M1,M2)同温、同压下，气体的密度与其摩尔质量(或相对分子质量)成正比特别提醒(1)阿伏加德罗定律的适用范围是气体，其适用条件是三个“同”，即在同温、同压、同体积的条件下，才有分子数相等这一结论，但所含原子数不一定相等。(2)阿伏加德罗定律既适用于单一气体，也适用于混合气体。【深度思考】1．标准状况下，1mol气体的体积是22.4L，如果当1mol气体的体积是22.4L时，一定是标准状况吗？2．由阿伏加德罗常数(NA)和一个水分子的质量(m水)、一个水分子的体积(V水)不能确定的物理量是________。①1摩尔水的质量②1摩尔水蒸气的质量③1摩尔水蒸气的体积【典型例题、思维建模】题组一以“物质的量”为中心的计算1．设NA为阿伏加德罗常数，如果ag某气态双原子分子的分子数为p，则bg该气体在标准状况下的体积V(L)是 ()A.eq\f(22.4ap,bNA) B.eq\f(22.4ab,pNA)C.eq\f(22.4NAb,a) D.eq\f(22.4pb,aNA)2．某气体的摩尔质量为Mg·mol－1，NA表示阿伏加德罗常数的值，在一定的温度和压强下，体积为VL的该气体所含有的分子数为X。则eq\f(MX,VNA)表示的是 ()A．VL该气体的质量(以g为单位)B．1L该气体的质量(以g为单位)C．1mol该气体的体积(以L为单位)D．1L该气体中所含的分子数【归纳】熟记宏观物理量与微观粒子数转化关系物质的量通过摩尔质量、气体摩尔体积、阿伏加德罗常数将宏观物理量物质的质量、气体的体积与微观物理量微粒个数、微粒的质量联系起来。题组二阿伏加德罗定律及推论的应用3．下列两种气体的分子数一定相等的是 ()A．质量相等、密度不同的N2和C2H4B．体积相等的CO和N2C．等温、等体积的O2和N2D．等压、等体积的N2和CH44．常温常压下，两个容积相同的烧瓶中分别盛满X和Y两种气体，打开开关a，使两烧瓶内的气体相通，最后容器内的压强由大到小的顺序排列正确的是 ()编号①②③④气体XHINH3H2NO气体YCl2HClCl2O2A.②>③>①>④ B．③>①＝④>②C．③>①>④>②D．④>①>②>③5．某校化学小组学生进行“气体相对分子质量的测定”的实验，操作如下：用质量和容积都相等的烧瓶收集气体，称量收集满气体的烧瓶质量。数据见下表(已换算成标况下的数值)。气体烧瓶和气体的总质量(g)气体烧瓶和气体的总质量(g)A48.4082D48.3822B48.4082E48.4342C48.4082F48.8762已知标准状况下，烧瓶的容积为0.293L，烧瓶和空气的总质量为48.4212g，空气的平均相对分子质量为29。A、B、C、D、E、F是中学常见的气体。(1)上述六种气体中，能够使品红溶液褪色的是(写化学式)____________________。(2)E的相对分子质量是____________________。(3)实验室制取少量D的化学方程式是___________________________________。(4)A、B、C可能的化学式是___________________________________________。【反思归纳】求气体的摩尔质量M的常用方法(1)根据标准状况下气体的密度ρ：M＝ρ×22.4(g·mol－1)；(2)根据气体的相对密度(D＝ρ1/ρ2)：M1/M2＝D；(3)根据物质的质量(m)和物质的量(n)：M＝m/n；(4)根据一定质量(m)的物质中微粒数目(N)和阿伏加德罗常数(NA)：M＝NA·m/N；(5)对于混合气体，求其平均摩尔质量，上述计算式仍然成立；还可以用下式计算：eq\x\to(M)＝eq\x\to(M1)×a%＋eq\x\to(M2)×b%……，a%、b%、指混合物中各成分的物质的量分(或体积分数)。考点三突破阿伏加德罗常数应用的六个陷阱题组一气体摩尔体积的适用条件及物质的聚集状态(1)2.24LCO2中含有的原子数为0.3NA (2)常温下11.2L甲烷气体含有的甲烷分子数为0.5NA (3)标准状况下，22.4L己烷中含共价键数目为19NA (4)常温常压下，22.4L氯气与足量镁粉充分反应，转移的电子数为2NA 题组二物质的量或质量与状况(1)常温常压下，3.2gO2所含的原子数为0.2NA (2)标准状况下，18gH2O所含的氧原子数目为NA (3)常温常压下，92gNO2和N2O4的混合气体中含有的原子总数为6NA 题组三物质的微观结构(1)4.5gSiO2晶体中含有的硅氧键的数目为0.3NA (2)30g甲醛中含共用电子对总数为4NA (3)标准状况下，22.4L氦气与22.4L氟气所含原子数均为2NA (4)18gD2O所含的电子数为10NA (5)1molNa2O2固体中含离子总数为4NA (6)12g金刚石中含有的共价键数为2NA (7)12g石墨中含有的共价键数为1.5NA (8)31g白磷中含有的共价键数为1.5NA 突破陷阱1．只给出物质的体积，而不指明物质的状态，或者标准状况下物质的状态不为气体，所以求解时，一要看是否为标准状况下，不为标准状况无法直接用22.4L·mol－1(标准状况下气体的摩尔体积)求n；二要看物质在标准状况下是否为气态，若不为气态也无法由标准状况下气体的摩尔体积求得n，如CCl4、水、液溴、SO3、己烷、苯等常作为命题的干扰因素迷惑学生。2．给出非标准状况下气体的物质的量或质量，干扰学生正确判断，误以为无法求解物质所含的粒子数，实质上，此时物质所含的粒子数与温度、压强等外界条件无关。3．此类题型要求同学们对物质的微观构成要非常熟悉，弄清楚微粒中相关粒子数(质子数、中子数、电子数)及离子数、电荷数、化学键之间的关系。常涉及稀有气体He、Ne等单原子分子，Cl2、N2、O2、H2等双原子分子，及O3、P4、18O2、D2O、Na2O2、CH4、CO2等特殊物质。题组四电解质溶液中，粒子数目的判断(1)0.1L3.0mol·L－1的NH4NO3溶液中含有的NH4+的数目为0.3NA (2)等体积、等物质的量浓度的NaCl，KCl溶液中，阴、阳离子数目之和均为2NA(3)0.1mol·L－1的NaHSO4溶液中，阳离子的数目之和为0.2NA (4)25℃、pH＝13的1.0LBa(OH)2溶液中含有的OH－数目为0.2NA 突破此类题目的陷阱，关键在于审题：(1)是否有弱离子的水解。(2)是否指明了溶液的体积。(3)所给条件是否与电解质的组成有关，如pH＝1的H2SO4溶液c(H＋)＝0.1mol·L－1，与电解质的组成无关；0.05mol·L－1的Ba(OH)2溶液，c(OH－)＝0.1mol·L－1，与电解质的组成有关。题组五阿伏加德罗常数的应用与“隐含反应”(1)2molSO2和1molO2在一定条件下充分反应后，混合物的分子数为2NA (2)标准状况下，22.4LNO2气体中所含分子数目为NA (3)100g17%的氨水，溶液中含有的NH3分子数为NA (4)标准状况下，0.1molCl2溶于水，转移的电子数目为0.1NA 解决此类题目的关键是注意一些“隐含反应”，如：(1)2SO2＋O22SO32NO2N2O4N2＋3H22NH3(2)Cl2＋H2OHCl＋HClO(3)NH3＋H2ONH3·H2ONH4+＋OH－题组六氧化还原反应中电子转移数目的判断(1)5.6g铁粉与硝酸反应失去的电子数一定为0.3NA (2)0.1molZn与含0.1molHCl的盐酸充分反应，转移的电子数目为0.2NA (3)1molNa与足量O2反应，生成Na2O和Na2O2的混合物，转移的电子数为NA(4)1molNa2O2与足量CO2充分反应转移的电子数为2NA (5)向FeI2溶液中通入适量Cl2，当有1molFe2＋被氧化时，共转移的电子的数目为NA(6)1molCl2参加反应转移电子数一定为2NA 氧化还原反应中转移电子数目的判断是一类典型的“陷阱”，突破“陷阱”的关键是：(1)同一种物质在不同反应中氧化剂、还原剂的判断。如①Cl2和Fe、Cu等反应，Cl2只做氧化剂，而Cl2和NaOH反应，Cl2既做氧化剂，又做还原剂。②Na2O2与CO2或H2O反应，Na2O2既做氧化剂，又做还原剂，而Na2O2与SO2反应，Na2O2只做氧化剂。(2)量不同，所表现的化合价不同。如Fe和HNO3反应，Fe不足，生成Fe3＋，Fe过量，生成Fe2＋。(3)氧化剂或还原剂不同，所表现的化合价不同。如Cu和Cl2反应生成CuCl2，而Cu和S反应生成Cu2S。(4)注意氧化还原的顺序。如向FeI2溶液中，通入Cl2，首先氧化I－，再氧化Fe2＋，所以上述题(5)中转移的电子数目大于NA。纵观整个高中化学的学习，本节知识对学生的学习来说难度不大。但是，学生一开始接受本节知识的难度还是有的。如果引导的好，本节知识的学习对学生今后的化学学习会有一个催化剂的作用。学生的水平参差不齐，对高中自主学习方法的应用、抽象思维能力的形成有很大的欠缺。在本节课的概念学习中，引导学生根据已有的知识进行自主学习，使不同水平的学生都能够享受到学习的快乐，建构自己对知识的正确理解。物质的量是一个教学难点，其概念抽象、陌生，学生在接受中往往屡遇困难，灵活运用更是需要较长时间的磨练。前两年物质的量被引入初中课本，旨在分散难点，让学生们在初中阶段就对这个应用广泛的物理量有所认识。这样提供给学生构建新知识体系的时间增加了，通向难点的坡道也缓和了，但如何上好初中阶段的物质的量又随之成为老师们竞相讨论的课题。高中阶段的物质的量，重点在于知识概念的构建，如何将陌生难懂的物理量引入，使学生们觉得如其他基本物理量一样耳熟能详，应用起来得心应手是教学的难点。物质的量是联系宏观物质和微观世界的桥梁，是将微粒个数集合化的概念。围绕这两个特征，我设计从计算一滴水中的水分子个数入手，让学生切身感受到分子和原子的体积和质量是如此的小，而生活中的宏观物质居然含有如此多的分子个数，这些数字很庞大，表示和应用起来都有诸多不便，于是一个新的物理量用来表示微粒的个数就呼之欲出了。在计算分子个数之前，我先请同学设计实验测量一滴水的质量和体积，事实上在宏观世界中即使对象是一滴水，也很难单独测量，此时就需用到集合的概念。在两个实验之后，同学们基本上认同了分子和原子的个数太多，需要一个新的表示一定数目微粒集合的物理量。接下来通过回忆其他基本物理量及其单位，联系生活中表示物质数目的一些集合，引出这节课的主题“物质的量”及其单位“摩尔”。此时同学们都很好奇，摩尔这个集合到底有多大？于是1摩尔微粒个数的介绍，微粒个数、物质的量、阿伏加德罗常数之间关系的介绍也就顺理成章了，最后辅以少量难度由浅及深的习题。课程的最后，我请同学们根据开始时测量和计算的一滴水的有关数据，计算了1摩尔水的质量，为下节课介绍摩尔质量做了铺垫。在教学过程设计中，物质的量概念及其单位的引出是一个焦点，如何能够将这个集合很顺利的介绍给同学，是我一直思考的问题，老师们的点评给了我很多启示，只有将抽象的物质的量与生活联系在一起，通过类比的方法，由熟悉的事物学习陌生的概念，在学生已有认知的基础上做文章，才能快速建立物质的量的框架。评课时，王祖浩教授指出，初中阶段物质的量的学习在学生能力培养四阶段中应处于较浅的概念知识掌握阶段，教师应注重概念的形成，在引入和介绍上下功夫，让学生了解引入新概念的意义，帮助学生做好思维的转换，引导学生学会逐步用物质的量的角度思考问题，即达到了初中阶段引入的意义。老师们的点评细致入微，涉及到课堂教学的各个方面，我受益匪浅。在课堂教学过程中，我有幸尝试了多媒体教学手段的新领域实物投影仪，其成功将电脑屏幕和传统黑板相结合的作用给我印象深刻。物质的量强调学生认知过程的不断进展，需要师生互动，而传统PPt授课中，教师通常只能演示准备好的课件，学生活动的穿插受到一定阻碍，实物投影仪则是一个沟通的好渠道。实物投影仪中，上课材料可以随时从资料中调出，使得课程更加灵活多变，为课堂增添了许多乐趣。（一）教材的地位及作用本节课选自人民教育出版社出版的全日制普通高中课程标准实验教科书《化学1（必修）》第一章第二节《化学计量在实验中的应用》的第一课时。物质的量是化学中常用的物理量，由它可导出摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等物理量，这些物理量不但贯穿于整个高中化学阶段，而且被广泛应用于工农业生产和科学研究中。因此，物质的量概念的教学历来被认为是重点和难点，具有非常重要的作用。（二）教学目标分析化学是在原子、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，其特征是研究分子和创造分子。本课时新课标的内容要求：认识化学计量的基本单位——摩尔，能运用于相关的简单计算，体会定量研究的方法对研究和学习化学的重要作用。根据新课程标准要求以及学生实际情况确立如下教学目标。1、知识与技能（1）使学生了解物质的量及其单位——摩尔。（2）使学生了解物质的量与微粒数之间的关系。2、过程与方法通过对物质的量概念的建构，学会自主学习的方法。3、情感态度与价值观通过了解物质的量及其单位摩尔的引入、建立和应用，体会定量研究的方法及其对化学研究所起的作用。（三）教学重点、难点及其成因重点