高中化学：物质的量、质量和粒子数的关系

教学目标

1.使学生初步理解物质的量的单位——摩尔的含义。了解物质的量、物质的粒子数、物质的质量、摩尔质量之间的关系。

2.了解提出摩尔这一概念的重要性和必要性，懂得阿伏加德罗常数的涵义。

3.初步培养学生演绎推理、归纳推理、逻辑推理和运用化学知识进行计算的能力。

教学重点

1.物质的量及其单位。

2.摩尔质量的概念和有关摩尔质量的概念计算。

教学难点

物质的量及其单位——摩尔。

课时安排

第一课时：物质的量及其单位——摩尔。

第二课时：摩尔质量的概念及其计算。

教学过程

第一课时

教具准备：投影仪、供练习用的胶片

引言：我们在初中时知道，分子、原子、离子等我们肉眼看不见的粒子，可以构成客观存在的、具有一定质量的物质。这说明，在我们肉眼看不见的粒子与物质的质量之间，必定存在着某种联系。那么，联系他们的桥梁是什么呢？科学上，我们用“物质的量”这个物理量把一定数目的原子、分子、或离子等微观粒子与可称量的物质联系起来。欲想知道究竟，请认真学好本章内容。

板书：第三章　物质的量

过渡：什么是物质的量呢？它就是本节课我们所要认识的对象。

板书：第一节　物质的量

讲解：就像长度可用来表示物体的长短，温度可表示物体的冷热程度一样，物质的量可用来表示物质所含粒子数目的多少，其符号为n，它是国际单位制中的基本物理量，四个字不能分开。长度、温度的单位分别是米和开尔文，物质的量的单位是摩尔，符号mol，简称摩。

板书：一、物质的量

1.是一个物理量，符号为n，单位为摩尔（mol）。

讲解：课本上列出了国际单位制中的7个基本物理量，供大家参考。

稍顿：既然物质的量是用来表示物质所含粒子数目的多少的，那么，物质的量的1个单位即1 mol表示的数目是多少呢？

指导学生阅读，分析书上有关内容，并得出结论。

2.1mol粒子的数目是0.012kg12C中所含的碳原子数目，约为6.02×1023个。

3.1mol粒子的数目又叫阿伏加德罗常数，符号为NA，单位mol-1。

讲解：阿伏加德罗是意大利物理学家，他对6.02×1023这个数据的得出，有着很大的贡献，用其名字来表示该常数，以示纪念。

投影练习：填空

1.1molH2所含氢气分子的个数_________。

2.2mol氢分子含_________个氢原子。

3.1mol是_________个硫酸根离子。

讲解：物质的量只限制了所含粒子个数的多少，并没限制粒子种类，所以，使用摩尔时应注明所指粒子是哪种。

投影练习：判断正误，说明理由。

A.1mol氢　　×　　没有指出是分子、原子或离子

B.1molCO2　　√

C.1mol小米　　×　　小米不是微观粒子

评价上题，得出结论：

板书：4.使用摩尔时，必须指明粒子的种类，可以是分子、原子、离子、电子等。

投影：根据摩尔的有关知识，进行计算。

1.1.204×1024个H，合多少mol？

2.5mol的O2中有多少个氧气分子？

3.N个水分子的物质的量是多少？（已知，阿伏加德罗常数为NA）

教师引导学生总结得出：粒子总个数、阿伏加德罗常数、物质的量三者的关系为：

板书：5.

讲解：摩尔是一个巨大数量粒子集合体，可以有0.5mol O2，0.01molH2SO4等，而分子、原子等，就不能说0.5个或0.01个。

投影练习

1.0.5mol水中含有___________个水分子。

2.2mol水中含有___________个水分子，___________个氢原子。

3.1 mol H2SO4中含有___________个H2SO4分子，___________个硫酸根离子。

4.1molHCl溶于水，水中存在的溶质粒子是什么？它们的物质的量各是多少？

5.1个水分子中有___________个电子，1molH2O中呢？

小结：物质的量是一个基本物理量，单位为摩尔，它表示含有一定数目的粒子集体，1mol物质含有阿伏加德罗常数个粒子。

板书设计：第三章　物质的量

　　　　　第一节　物质的量

一、物质的量

1.是一个物理量，符号为n，单位为摩尔（mol）。

2.1mol粒子的数目是0.012kg12C中所含的碳原子数目，约为6.02×1023个。

3.1mol粒子的数目又叫阿伏加德罗常数，符号为NA，单位为mol-1。

4.使用摩尔时，必须指明粒子（分子、原子、离子、质子、电子等）的种类。

5.n:

教学说明：物质的量是整个高中化学教学中的重点和难点之一。教师应按教学内容的要求，深入浅出地讲清物质的量的概念，不要希望一节课就能解决概念的全部问题，也不要认为讲明白了学生就应该会了。实际上，学生在思考问题，回答问题或计算中出现错误是很正常的。只有在本章教学和后续的各章教学中，帮助学生反复理解概念、运用概念，不断地纠正出现的错误，才能使学生较深刻地理解，较灵活地运用这一概念。

教学设计方案

第一课时

数学目标

知识目标

1.使学生了解物质的量及其单位，了解物质的量与微观粒子数之间的关系。

2.使学生了解学习物质的量这一物理量的重要性和必要性。

3.使学生了解阿伏加德罗常数的涵义。

能力目标

培养学生的逻辑推理、抽象概括的能力。

培养学生的计算能力，并通过计算帮助学生更好地理解概念和运用、巩固概念。

情感目标

使学生认识到微观和宏观的相互转化是研究化学的科学方法之一。培养学生尊重科学的思想。

调动学生参与概念的形成过程，积极主动学习。

强调解题规范化，单位使用准确，养成良好的学习习惯。

教学重点：物质的量及其单位摩尔

教学难点：物质的量及其单位摩尔

教学方法：设疑-探究-得出结论

教学过程

复习提问：方程式的含义是什么？

学生思考：方程式的含义有：宏观上表示56份质量的铁和32份质量的硫在加热的条件下反应生成88份质量的硫化亚铁。微观上表示每一个铁原子与一个硫原子反应生成一个硫化亚铁分子。

导入：56g铁含有多少铁原子？20个铁原子质量是多少克？

讲述：看来需要引入一个新的物理量把宏观可称量的物质和微观粒子联系起来。提到物理量同学们不会感到陌生。你们学习过的物理量有哪些呢？

回答：质量、长度、温度、电流等，它们的单位分别是千克、米、开、安（培）

投影：国际单位制的7个基本单位

讲述：在定量地研究物质及其变化时，很需要把微粒（微观）跟可称量的物质（宏观）联系起来。怎样建立这个联系呢？科学上用“物质的量”这个物理量来描述。物质的量广泛应用于科学研究、工农业生产等方面，特别是在中学化学里，有关物质的量的计算是化学计算的核心和基础。这同初中化学计算以质量为基础不同，是认知水平提高的表现。在今后的学习中，同学们应注意这一变化。

板书：第一节　物质的量

提问：通过观察和分析表格，你对物质的量的初步认识是什么？

回答：物质的量是一个物理量的名称，摩尔是它的单位。

讲述：“物质的量”是不可拆分的，也不能增减字。初次接触说起来不顺口，通过多次练习就行了。

板书：一、物质的量

1.意义：表示构成物质的微观粒子多少的物理量。它表示一定数目粒子的集合体。

2.符号：n

引入：日常生活中用打表示12个。“打”就是一定数目的物品的集合体。宏观是这样，微观也是这样，用固定数目的集合体作为计量单位。科学上，物质的量用12g12C所含的碳原子这个粒子的集合体作为计量单位，它就是“摩尔”。

阅读：教材45页

讲述：1mol任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数。是为了纪念伟大的科学家阿伏加德罗。这个常数的符号是NA，通常用它的近似值6.02×1023mol-1。

板书：二、单位——摩尔(www.xing528.com)

1.摩尔：物质的量的单位。符号：mol

2.阿伏加德罗常数：0.012kg12C所含的碳原子数，符号：NA，近似值6.02×1023mol-1。

1mol任何粒子含有阿伏加德罗常数个微粒。

讲解：阿伏加德罗常数和6.02×1023是否可以划等号呢？

不能。已知一个碳原子的质量是1.933×10-23g，可以求算出阿伏加德罗常数。

≈6.02×1023。因此注意近似值是6.02×1023mol-1。

提问：1mol小麦约含有6.02×1023个麦粒。这句话是否正确，为什么？

学生思考：各执己见。

结论：不正确。因为物质的量及其单位摩尔的使用范围是微观粒子。因此在使用中应指明粒子的名称。6.02×1023是非常巨大的一个数值，所以宏观物体不便用物质的量和摩尔。例如，地球上的人口总和是109数量级，如果要用物质的量来描述，将是10-14数量级那样多摩尔，使用起来反而不方便。

板书：3.使用范围：微观粒子

投影：课堂练习

1.判断下列说法是否正确，并说明理由。

（1）1mol氧

（2）0.25molCO2。

（3）摩尔是7个基本物理量之一。

（4）1mol是6.02×1023个微粒的粒子集合体。

（5）0.5molH2含有3.01×1023个氢原子。

（6）3molNH3中含有3molN原子，9molH原子。

答案：

（1）错误。没有指明微粒的种类。改成1molO，1molO2，都是正确的。因此使用摩尔作单位时，所指粒子必须十分明确，且粒子的种类用化学式表示。

（2）正确。

（3）错误。物质的量是基本物理量之一。摩尔只是它的单位，不能把二者混为一谈。

（4）错误。6.02×1023是阿伏加德罗常数的近似值。二者不能简单等同。

（5）错误。0.5molH2含有0.5×2：1molH原子，6.02×1023×1：6.02×1023个。

（6）正确。3molNH3中含有3×1：3molN原子，3×3：9molH原子。

投影：课堂练习

2.填空

（1）1molO中约含有___________个O。

（2）3molH2SO4中约含有___________个H2SO4，可电离出___________molH＋。

（3）4molO2含有_________molO原子，_________mol质子。

（4）10molNa＋中约含有___________个Na＋。

答案：（1）6.02×1023（2）3×6.02×1023，6mol（3）8mol，8×8：64mol（因为1molO原子中含有8mol质子）（4）10×6.02×1023（5）2mol

讨论：通过上述练习同学们可以自己总结出物质的量、微粒个数和阿伏加德罗常数三者之间的关系。

板书：4.物质的量（n）微粒个数（N）和阿伏加德罗常数（NA）三者之间的关系。

用符号表示：

小结：摩尔是物质的量的单位，1mol任何粒子的粒子数是阿伏加德罗常数，约为6.02×1023。

物质的量与粒子个数之间的关系：

作业：教材P48一、二

板书设计：第三章　物质的量

　　　　　第一节　物质的量

一、物质的量

1.意义：表示构成物质的微观粒子多少的物理量。它表示一定数目粒子的集合体。

2.符号：n

二、单位——摩尔

1.摩尔：物质的量的单位。符号：mol

2.阿伏加德罗常数：0.012kg12C所含的碳原子数，符号：NA，近似值6.02×1023mol-1。

1mol任何粒子含有阿伏加德罗常数个微粒。

3.使用范围：微观粒子

4.物质的量（n）微粒个数（N）和阿伏加德罗常数（NA）三者之间的关系。

用符号表示：

探究活动

阿伏加德罗常数的测定与原理

阿伏加德罗常数的符号是NA，单位是每摩（mol-1），数值是

NA＝（6.0221376±0.0000036）×1023/mol

阿伏加德罗常数由实验测定。它的测定精确度随着实验技术的发展而不断提高。测定方法有电化学当量法、布朗运动法、油滴法、X射线衍射法、黑体辐射法、光散射法等。这些方法的理论依据不同，但测定结果几乎一样，可见阿伏加德罗常数是客观存在的重要常数。例如：用含Ag＋的溶液电解析出1mol的银，需要通过96485.3C（库仑）的电量。已知每个电子的电荷是1.60217733×10-19C，则

＝6.022136×1023/mol......

下面着重介绍单分子膜法测定常数的操作方法。

实验目的

1.进一步了解阿伏加德罗常数的意义。

2.学习用单分子膜法测定阿伏加德罗常数的原理和操作方法。

实验用品

胶头滴管、量筒（10mL）、圆形水槽（直径30cm）、直尺。

硬脂酸的苯溶液。

实验原理

硬脂酸能在水面上扩散而形成单分子层，由滴入硬脂酸刚好形成单分子膜的质量m及单分子膜面积s，每个硬脂酸的截面积A，求出每个硬脂酸分子质量m分子，再由硬脂酸分子的摩尔质量M，即可求得阿伏加德罗常数N。

实验步骤

1.测定从胶头滴管滴出的每滴硬脂酸的苯溶液的体积

取一尖嘴拉得较细的胶头滴管，吸入硬脂酸的苯溶液，往小量筒中滴入1mL，然后记下它的滴数，并计算出1滴硬脂酸苯溶液的体积V1。

2.测定水槽中水的表面积

用直尺从三个不同方位准确量出水槽的内径，取其平均值。

3.硬脂酸单分子膜的形成

用胶头滴管（如滴管外有溶液，用滤纸擦去）吸取硬脂酸的苯溶液在距水面约5cm处，垂直往水面上滴一滴，待苯全部挥发，硬脂酸全部扩散至看不到油珠时，再滴第二滴。如此逐滴滴下，直到滴下一滴后，硬脂酸溶液不再扩散，而呈透镜状时为止。记下所滴硬脂酸溶液的滴数d。

4.把水槽中水倒掉，用清水将水槽洗刷干净后，注入半槽水，重复以上操作二次。重复操作时，先将滴管内剩余的溶液挤净，吸取新鲜溶液，以免由于滴管口的苯挥发引起溶液浓度的变化。取三次结果的平均值。

5.计算

（1）如称取硬脂酸的质量为m，配成硬脂酸的苯溶液的体积为V，那么每毫升硬脂酸的苯溶液中含硬脂酸的质量为m/V。

（2）测得每滴硬脂酸的苯溶液的体积为V1，形成单分子膜滴入硬脂酸溶液的滴数为（d-1）（详见注释），那么形成单分子膜需用硬脂酸的质量为：

（3）根据水槽直径，计算出水槽中水的表面积S。已知每个硬脂酸分子的截面积A＝2.2×10-15cm2，在水面形成的硬脂酸的分子个数为：S/A。

（4）根据（2）和（3）的结果，可计算出每个硬脂酸分子的质量为：

（5）1mol硬脂酸的质量等于284g（即M＝284g/mol），所以1mol硬脂酸中含有硬脂酸的分子个数，即阿伏加德罗常数N为：

注释：当最后一滴硬脂酸溶液滴下后，这滴溶液在水面呈透镜状，说这滴溶液没有扩散，即没有参与单分子膜的形成。这时单分子膜已经形成完毕，应停止滴入溶液，所以，在计算形成单分子膜所需硬脂酸溶液的滴数时，应将最后一滴减掉，即滴数计为d-1。

说明

一、实验成功标志

根据实验数据计算的阿伏加德罗常数NA在（5～7）×1023范围内为成功。

二、失败征象

实验测定的阿伏加德罗常数数量级不等于1×1023。

三、原因分析

1.因为苯是易挥发的溶剂，故在配制、使用硬脂酸苯溶液的过程中因为苯的挥发，造成浓度的变化。

2.在测量每滴硬脂酸苯溶液体积时是连续滴液的，在形成单分子膜时的滴液是间歇的，同时，滴管内液体多少不同，手捏胶头的力不同这些因素，均可导致液滴的大小不均匀。

3.水槽洗涤不干净，将会造成很大的误差。

4.水槽水面直径测量不准确也会造成误差。

四、注意问题

1.苯中有少量的水，可用无水氯化钙或氧化钙除去。

2.配好待用的硬脂酸苯溶液一定要严加密封，防止苯的挥发。在使用过程中要随时加塞塞住。

3.在使用胶头滴管滴液时，均要采取垂直滴入法，以保持液滴大小均匀。

4.在形成单分子膜的过程中，应保持水面平静，防止单分子膜重叠。

5.水槽的洗涤：每做完一次实验，一定要把水槽洗涤干净。否则，第二次实验所需硬脂酸苯溶液的滴数将明显减少，因为残留在水槽内的硬脂酸分子会占据部分水面。洗涤方法：用自来水充满水槽，让水从水槽边溢出，反复2～3次即可。