化学中常用的物理量物质的量.docx
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化学中常用的物理量物质的量
第1章第3节化学中常用的物理量----物质的量
【教学目标】
1.知识与技能目标：
（1）使学生领会物质的量、摩尔、摩尔质量、阿伏伽德罗常数、气体摩尔体积、物质的量浓度的基本含义。
（2）使学生理解物质的量、摩尔质量、阿伏伽德罗常数、气体摩尔体积、物质的量浓度等各物理量之间的相互关系，学会用物质的量来计量物质。
（3）掌握用物质的量浓度来表示溶液的组成，掌握配制一定物质的量浓度溶液的方法。
（4）学会用物质的量进行有关化学反应的简单计算。
2.过程与方法目标：
（1）通过引导学生对自己熟悉问题的分析，让他们学会怎样从中提炼总结出解决问题的科学方法。
（2）通过模拟科学家解决实际问题的探究活动，让学生感受科学家在面对实际问题时，如何分析、联想、类比、迁移、概括和总结，如何建立数学模型，培养他们解决实际问题的能力。
3.情感态度与价值观目的：
（1）通过模拟科学家解决实际问题的探究活动，激发学生探索未知世界的兴趣，让他们享受到探究未知世界的乐趣。
（2）通过配制一定物质的量浓度溶液的实践活动，培养学生严谨认真的科学态度和精神。
【教学重点、难点】
1.知识上重点、难点：
物质的量的含义和应用。
2.方法上重点、难点：
如何寻找、选择解决问题的途径，建立数学模型。
【课前准备】学生课前探讨，完成下列表格：
假定我们有一篓面值一元的硬币，假定每一硬币的形状、体积、质量是相同的，我们通过哪些方法或途径可以知道这篓硬币的个数？
序号
方法或途径
方法一
方法二
……
【教学过程】
第一课时
[交流、研讨]在开始今天的化学课之前，请同学们先回答我们布置的课前智力游戏：
假定我们有一篓面值一元的硬币，假定每一硬币的形状、体积、质量是相同的，我们通过哪些方法或途径可以知道这篓硬币的个数？
（媒体显示）
序号
方法或途径
方法一
方法二
方法三
方法四
方法五
方法六
方法七
方法八
……
直接数数
先称量出一个硬币的质量，再用硬币的总质量除以一个硬币的质量
先称量出100个硬币的质量，用硬币的总质量除以100个硬币的质量，再乘以100
先称量出一个硬币的体积，再用硬币的总体积除以一个硬币的体积
先称量出100个硬币的体积，用硬币的总体积除以100个硬币的体积，再乘以100
先测量出一个硬币的厚度，再将硬币垒起来，用硬币的总厚度除以一个硬币的厚度
先测量出100个硬币的厚度，再将硬币垒起来，用硬币的总厚度除以100个硬币的厚度，然后乘以100
用模具（比如一木板上刻有许多凹槽，每一凹槽中正好卡入10个硬币）计量（银行常用）
……
［建立模型］我把上述方法总结为两种方法模型：
直接计量和换算。
前者直接获得硬币个数，后者通过引入中间物理量搭桥，换算出硬币个数。
［讲述、媒体显示］
模型一：
直接计量（方法一）
模型二：
引入中间物理量换算（方法二～方法八）
[引言]下面我们来研究一个化学上经常遇到的宏观物质的质量、体积与构成它的微观粒子数之间的关系问题。
也就是第三节所讲述的内容。
［讲述、媒体显示］第三节化学中常用的物理量――物质的量
一、物质的量、阿伏伽德罗常数、摩尔、摩尔质量
[引言]首先我们来分析C+O2==CO2反应：
［讲述、媒体显示］
C+O2==CO2
宏观上：
12克32克44克
微观上：
1个C原子一个O2分子一个CO2分子
[联想质疑]实际生产或科学实验中，碳、氧气、二氧化碳是可称量的，固体反应原料是按照一定的质量比例、气体反应原料是按照一定的体积比例投入的，但化学反应是在碳原子与氧分子之间一个一个地进行的，碳原子、氧分子以及反应生成的二氧化碳分子都是难于称量的微观粒子，如何建立起宏观物质的质量、体积和其所含微观粒子数之间的联系呢？
或者说已知宏观物质的质量或体积，如何求出它所含有的微粒个数？
已知微粒个数，如何求出它的质量或体积？
［媒体显示］
宏观物质质量、体积――――――――――――――微粒个数
[思考探究]结合前面解决一篓硬币有多少个的方法模型，请尽可能多地列举出知晓一定质量或体积的宏观物质中含有多少个微观粒子的方法或途径。
（以碳粉、碳原子为例说明）
（媒体显示）
序号
方法或途径
方法一
方法二
方法三
方法四
方法五
......
▼一个一个地数
▼先称量出1个微观粒子的质量，然后再用宏观物质的质量除以1个微观粒子的质量，计算出微观粒子个数。
▼先称量出由某一数目的微观粒子所组成的微粒集体的质量，然后再用宏观物质的质量除以微粒集体的质量，再乘以微粒集体所含有的微粒数,计算出碳原子个数。
▼先测量出1个微观粒子的体积，然后再用宏观物质的体积除以1个微观粒子的体积，计算出微观粒子个数。
▼先数出1cm3宏观物质所含有的微观粒子个数，然后再根据宏观物质的总体积,计算出微观粒子个数。
......
[分析评价]方法一可以看作是属于模型一的，直接计量；方法二～五可以看作是属于模型二的，引入中间物理量换算。
微观粒子的质量和体积都很小，我们无法用肉眼直接看见或计数，因此,我们可以否定方法一。
同样的理由，我们也可以排除方法二、方法四。
由于不同的微粒的体积不一定相同，我们没有1cm3的各种宏观物质中所含微粒的个数的现成的数据，方法五不具有普遍性，如果采用方法五求一定质量物质中所含微观粒子数，我们还需要做大量的工作。
但我们有现成的表示原子相对质量的相对原子量，只要我们适当确定方法三中构成微粒集体的微粒数目，使得这一微粒集体的质量是可以称量的，也许我们能够找到一条具有普遍意义的解决问题的有效途径。
[建立模型]
根据方法三，我们把这一微观粒子集体所含微粒数目暂定为NA个，建立下列数学模型：
[讲述、媒体显示]
物质所含微粒数＝
×NA
[引导点拨]如何确定这“一定数目NA”，这“一定数目NA”究竟为多少比较适宜呢？
国际上规定：
0.012kg12C所含碳原子数目即为NA。
这样规定有什么好处？
①NA个微观粒子所形成的微粒集体的质量在几克到几百克之间，质量大小适宜，便于换算，可以称量。
②有利于借助原子量，确定不同种类粒子集体的质量。
［讲述、媒体显示］我们把0.012Kg12C中所含碳原子个数称作“阿伏伽德罗常数”即NA，大约为6.02×1023。
将通过方法三建立的数学模型中的NA用“阿伏伽德罗常数”代替，并作变形：
[讲述、媒体显示]
＝
［讲述］我们把上述比值用一个特定的物理量――物质的量表示，并规定其单位为摩尔（mol），即：
[讲述、媒体显示]
物质的量（mol）＝
＝
［讲述］物质的量便是我们在建立物质的质量与其所含微粒数时所引入的新的物理量，通过它建立起了宏观物质和微观粒子之间的桥梁。
任何1m由上述关系式可以看出，当物质的量等于1mol时：
物质所含微粒数＝阿伏伽德罗常数
物质的质量＝阿伏伽德罗常数个微粒的质量
所以：
1mol的物质中含有阿伏伽德罗常数个微粒；
阿伏伽德罗常数个微粒的质量即1mol物质的质量。
我们把1mol物质（即单位物质的量的物质）的质量叫做摩尔质量。
因此：
[讲述、媒体显示]
物质的量（mol）＝
＝
n=N／NA=m/M
[提问总结、概括整合]（媒体显示）
▼在建立物质的质量和其所含微粒数的联系时，我们引入了什么新的物理量？
▼物质的量与物质质量、物质所含微粒数之间是如何换算的？
▼什么是阿伏伽德罗常数？
▼1mol物质的质量如何确定？
什么是摩尔质量？
它与1mol物质的质量是否为同一概念？
物质的量的单位,任何1mol物质中都含有阿伏伽德罗常数个微粒
▼物质的量的含义什么？
摩尔是什么？
ol物质中都含有多少个微粒？
［迁移、应用］
常规训练（略）
拓展延伸：
▼请在互联网或有关图书上查询七个国际基本物理量及其单位，这些物理量的含义分别是什么？
▼已知国际千克原器的质量是不变的。
如果我们在确定原子量时，以一个碳原子质量的1／24作标准，则水分子的式量为多少？
18克水中含有多少个水分子？
表示氧原子
▼物质的量可以用来计量原子、分子、离子、质子、中子、电子等各种微观粒子，也可计量这些微观粒子的特定组合。
C2H4（乙烯）、HCHO（甲醛）、C2H4O2（乙酸）三种分子的组成可以分别用下图表示
从组成的角度看，可以把每个分子中的一个碳原子和两个氢原子组合成一特定的整体，则上述三种物质可以表示为（CH2）2、（CH2）O、（CH2）2O2，三种物质所形成的混合物可看作是这一整体和氧原子组成的。
已知由这三种物质组成的某混合物中，碳元素的质量分数为a%，则该混合物中，氧元素的质量分数是多少？
第二课时
［引言］引入了物质的量后，建立起了宏观物质与其所含微观粒子之间的桥梁。
今天我们继续探讨1mol物质的质量与体积有什么特点。
［媒体显示］
二、气体摩尔体积
［交流、研讨］阅读P21表1－3－1，相邻同学相互研讨。
［提问交流］［媒体显示］
问题
结论
1mol物质的质量在数值上有什么特点？
数值上等于其式量，单位为克
相同的温度、压强下，1mol的不同物质的体积在数值上有什么特点？
固体、液体物质体积无明显规律，气体物质体积基本相同
［总结］从表1－3－1我们获得这样的结论：
1mol物质的质量在数值上等于其式量，单位为克。
相同的温度、压强下，1mol不同气体物质的质量不同，但体积基本相同。
［讲述、媒体显示］一定温度和压强下，单位物质的量的气体所占有的体积叫做气体摩尔体积（Vm，单位L/mol）。
n=V/Vm
［拓展延伸］
同温（T）、同压（P）下，
标准状况（简写为STP，指0℃，1.01相同体积（V）的气体所含有的气体物质的量（n）或分子数（N）是否相同？
同温（T）、同压（P）下，气体的体积（V）和气体的物质的量（n）之间存在什么关系？
同温（T）、同体积（V）下，气体的压强（P）和气体的物质的量（n）之间存在什么关系？
［讲述、媒体显示］×105Pa）下，1mol任何气体都占有大约22.4升的体积，这个体积叫做标况下气体摩尔体积
标况下气体体积（L）
（22.4L/mol）。
（展示22.4L立方体，让学生感受其大小）
[概括整合]（媒体显示）
［迁移、应用］
常规训练（略）
［拓展延伸］
▼查阅有关书籍，想一想决定物质体积大小的因素有哪些？
不同条件、不同状态的物质，决定其体积大小的主要因素是什么？
如何从理论上解释相同条件下，不同气体的摩尔体积为什么相同？
▼尽可能多地列举出求标况下1mol气体质量的方法。
▼自己动手用硬纸皮制作一个体积为22.4升的立方体，感受其大小。
第三课时
［引言］初中阶段，我们学习了用质量分数表示溶液的组成。
通过质量分数，我们可以求出一定质量的溶液中含有多少溶质。
但是，在化学计算中，我们更多的应用到物质的量，因此，我们需要用物质的量表示溶液的组成――物质的量浓度――以单位体积溶液所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量。
［讲述、媒体显示］
三、物质的量浓度
以单位体积溶液所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量，叫做溶质B的物质的量浓度（CB）
CB=n/V
n―――溶质B的物质的量（mol）
V―――溶液的体积（L或m3等）
CB―――溶质B的物质的量浓度（mol/L、mol/m3等）
［迁移、应用］
将53gNa2CO3固体溶于水配成0.5升溶液，所得Na2CO3溶液物质的量浓度是多少？
1mol/L的H2SO4溶液中CH+、CSO42-分别是多少？
将1molNaCl、1molCaCl2溶于水配成1升溶液，所得溶液中各离子物质的量浓度是多少？
[概括整合]（媒体显示）
溶液的物质的量浓度（mol/L）
［引言］在实际工作中如何配制一定物质的量浓度的溶液呢？
［媒体显示］
请用NaCl固体配制250ml0.5mol／L的NaCl溶液。
[交流研讨]
你认为配制溶液的大致步骤有哪些?
需要哪些仪器？
如何提高溶液配制的精确度？
装瓶
贴签
［活动探究］（两人一组，相互协作）
［拓展延伸］某同学在配制NaCl溶液的实验中出现了如下情形，试分析对所配溶液浓度的影响
操作实情
对溶液物质的量浓度的影响
称量前未调零点，天平指针偏向左边
要称取7.3gNaCl固体，将药品放在右边托盘上称量
容量瓶洗涤后未干燥
未洗涤溶解NaCl固体的烧杯
加水至容量瓶容积的2/3时，未轻轻振荡容量瓶
定容时眼睛处于仰视的位置
摇匀后发现凹液面的最低点低于刻度线，再加水至刻度线
第四课时
［引言］引入物质的量后，不仅解决了一定量的宏观物质中含有多少微粒数的问题，而且也为根据化学反应计算带来极大的方便。
［讲述、媒体显示］
点燃
四、物质的量与化学反应
2H2+O22H2O
从质量角度：
4g32g36g
从分子数角度：
2分子1分子2分子
从物质的量角度：
2mol1mol2mol
从标况下气体体积角度：
44.8L22.4L
从任意相同条件气体体积角度：
2体积1体积
［迁移应用］
▼分别从质量角度、微观粒子数角度、物质的量角度、从标况下气体体积角度、从任意相同条件气体体积角度分析化学反应2NO+O2===2NO2中各物质间的数量关系。
▼P24交流研讨
▼在标准状况下。
CH4气体0．224升，充分燃烧时消耗O2多少摩尔？
生成水多少克？
如果将生成的CO2气体用2mol/L的NaOH溶液吸收，需要多少毫升的NaOH溶液？
[拓展延伸]
▼如何用质量分数为98％，密度为1.84g/ml的浓硫酸配制250ml2mol/L的稀硫酸？
▼试探讨溶液的质量分数与物质的量浓度的换算关系
第2章第3节氧化剂和还原剂
一、教材分析
（一）知识脉络
本节教材主要介绍氧化还原反应的知识，从物质在化学反应中所起的作用的角度引出氧化剂和还原剂，以铁及其化合物为例，应用氧化还原反应的知识，研究物质的氧化性和还原性。
在第一部分内容中，教材从分析初中熟悉的化学反应中元素的化合价有无变化入手，引入了氧化还原反应的概念；通过锌与硫酸铜溶液反应的实验“活动·探究”，使学生理解氧化还原反应的实质是电子转移，联系生活、生产实际，了解氧化还原反应对人类社会的利弊。
第二部分内容，教材从分析氧化还原反应中元素的化合价的升高和降低，直接定义了氧化剂和还原剂的概念；通过讨论物质所含元素和化合价，可推断该物质的氧化性和还原性，并通过KMnO4与KI反应进行验证；最后介绍常见的氧化剂和还原剂。
第三部分内容通过“铁及其化合物的氧化性还原性”实验探究活动，应用氧化还原反应的原理，分析铁及其化合物的氧化性和还原性，使学生掌握铁及其化合物的相互转化关系，进一步巩固氧化还原反应的知识。
（二）知识框架
1、氧化还原反应对立统一关系的两条线：
反应物反应物性质实质元素（判断依据）反应过程
还原剂→还原性→失e-→化合价升高→氧化反应
氧化剂→氧化性→得e-→化合价降低→还原反应
2、铁及其化合物的相互转化关系
Fe、H2S、I-、Cu
强氧化剂主要有：
Cl2、Br2、浓硫酸、硝酸、酸性高锰酸钾溶液。
（三）新教材的主要特点：
1、新教材注意以生动的语言、严密的逻辑推理、严格把握教学的深广度，注意突出重点，分散难点，教材不要求补充氧化产物和还原产物的概念，不要求用“双线桥”法表示电子转移的方向和数目，不要求氧化还原反应方程式的配平。
2、重视化学实验的作用。
教材收集一些典型有效的实验来描述氧化还原反应等化学概念和原理，加强教学的直观性，例如，采用锌与硫酸铜溶液反应的实验，电流计指针的偏转有力说明氧化还原反应的实质。
3、重视加强化学与社会的联系。
教材介绍了氧化还原反应在工农业生产、科学技术和日常生活中的重要应用，同时辨证地介绍了氧化还原反应给人类带来的危害和防治方法。
二．教学目标
（一）知识与技能目标
1、通过化学反应的分析，使学生能从化合价的变化，认识并建立氧化还原反应的概念。
通过“锌与硫酸铜溶液反应”的实验探究，初步理解氧化还原反应的本质是电子转移。
2、通过对一些化学反应的“交流·研讨”活动，使学生能从化合价变化和电子转移认识并建立氧化剂、还原剂的概念。
初步了解化合价与氧化剂、还原剂关系的一般规律。
3、掌握用化合价的变化或电子转移来判断反应类型是否是氧化还原反应。
能用化合价的变化或电子转移来判断氧化剂、还原剂，根据元素的化合价推断物质的性质。
4、通过“铁及其化合物的氧化性和还原性”实验探究活动，使学生掌握铁及其化合物的相互转化关系，进一步巩固氧化还原反应的知识。
（二）过程与方法目标
1、通过引导学生对氧化还原反应的学习，使学生学会怎样从特殊到一般规律，再从一般规律到特殊的认识问题的科学方法。
2、通过引导学生对氧化剂和还原剂这一矛盾体的学习，初步培养学生能用对立统一的观点分析问题的意识。
3、通过“铁及其化合物的氧化性和还原性”实验探究活动，使学生学会用氧化还原反应原理预测和验证未知物性质的科学方法。
4、通过“迁移·应用”、“交流·研讨”、“活动·探究”等活动，提高学生分析、联想、类比、迁移以及概括的能力。
（三）情感态度与价值观目的
1、通过“迁移·应用”、“交流·研讨”、“活动·探究”活动，激发学生探索未知知识的兴趣，让他们享受到探究未知世界的乐趣。
2、通过“铁及其化合物的氧化性和还原性”实验探究活动，培养学生严谨认真的科学态度和精神。
3、联系生活、生产实际，初步了解氧化还原反应对人类社会的利弊。
三、重点、难点
（一）知识上重点、难点
1、认识并建立氧化还原反应的概念，理解氧化还原反应的本质是电子转移。
2、认识并建立氧化剂、还原剂的概念，能根据元素的化合价预测物质的性质。
3、使学生掌握铁及其化合物的相互转化关系，进一步巩固氧化还原反应的知识。
（二）方法上重点、难点
“铁及其化合物的氧化性和还原性”实验探究方案的设计，用氧化还原反应原理预测和验证物质性质的科学方法。
四、教学准备
（一）学生准备
1、复习初中化学中常用的元素的化合价，回顾“氢气还原氧化铜”反应中氧化反应和还原反应的定义。
2、预习51页“资料在线”，铁及其化合物的颜色，思考“活动·探究”的实验方案。
（二）教师准备
1、教学媒体、课件；
2、拓展实验“氢氧化亚铁的形成与氧化”
第1课时氧化还原反应
【媒体显示】展示生活、生产中的有关氧化还原反应的图片电池放电，铁锈等。
【引入】上述反应都是氧化，如铁丝在氧气中燃烧，金属的冶炼，有氧运动，还原反应，这是一类重要的化学反应，人类的生产、生活及生命活动都离不开氧化还原反应。
下面主要学习什么样的反应是氧化还原反应？
氧化还原反应的实质是什么？
【板书】第三节氧化剂和还原剂
【媒体显示】写出下列反应化学方程式，分析反应中各物质所含元素的化合价的变化情况。
1、铜与氧气反应
2、氧化铜与氢气反应
3、碳酸钙高温分解
4、铁与硫酸铜溶液反应
5、NaCl溶液与AgNO3溶液反应
【提问】从反应过程中元素化合价有无变化的角度，如何对上述反应分类？
【板书】
一、氧化还原反应
1、定义：
在反应过程中有元素的化合价变化的化学反应。
【设问】如何判断一个反应是否是氧化还原反应？
师生的交流回答。
【练习1】在下列反应中，哪些反应是氧化还原反应？
（略）
【设问】在氧化还原反应中，什么是氧化反应，什么是还原反应？
氧化反应与还原反应有何关系？
【指导阅读】P47页第三自然段。
【举例】以氧化铜与氢气反应为例进行分析。
【板书】
（1）氧化反应是指反应物所含元素化合价升高的反应。
（2）还原反应是指反应物所含元素化合价降低的反应。
【质疑】在氧化还原反应中，元素的化合价变化的实质是什么？
【活动•探究】“氧化还原反应的实质”，学生按课本P47页活动与探究进行
【设问、质疑】1、写出Zn与CuSO4反应的离子方程式，判断它是否是氧化还原反应？
2、讨论电流计的指针为什么会偏转？
3、分析氧化还原反应的实质是什么？
4、讨论化合价升降与电子转移有何关系？
两者与氧化反应、还原反应的关系是什么？
学生实验，讨论，回答问题。
（1）Zn表面有红色物质产生，说明Zn将Cu置换出来。
（2）电流计的指针发生偏转，说明有电流产生，说明反应过程中电子发生定向运动。
（3）氧化还原反应的实质是电子转移。
（4）反应物失去电子，所含元素化合价升高，反应过程称为氧化反应。
反应物得到电子，所含元素化合价降低，反应过程称为还原反应。
【板书】2、氧化还原反应的实质是电子转移
【练习2】在下列反应中，哪些反应是化合、分解、置换和复分解反应？
哪些反应是氧化还原反应？
略
【设问】在初中化学，我们学习了根据反应物与生成物的种数、类别对化学反应分类有：
化合：
A+B=AB
分解：
AB=A+B
置换：
A+BC=AC+B
复分解：
AB+CD=AD+CB
基本类型：
氧化还原反应与四种基本反应类型有何关系？
学生做练习，思考，回答问题。
【板书】3、氧化还原反应与四种基本反应类型的关系
（1）有单质参与的化合反应是氧化还原反应。
（2）有单质生成的分解反应是氧化还原反应。
（3）所有的置换反应都是氧化还原反应。
（4）所有的复分解反应都是非氧化还原反应。
【提问】举出日常生活上应用氧化还原反应例子。
【小结】
实质元素（判断依据）反应过程
失e-→化合价升高→氧化反应
得e-→化合价降低→还原反应
【作业】P56页第2题
第2课时氧化剂和还原剂
【媒体显示】
1．下列化学反应中，哪些属于氧化还原反应？
为什么？
Cu+Cl2==CuCl2
Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑
CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑
Cl2+H2O==HCl+HClO
2．在以上的氧化还原反应中，哪些元素的化合价升高了？
哪些元素的化合价降低了？
指出含有这些元素的具体物质。
【交流•研讨】师生交流，共同总结
【板书】
二、氧化剂和还原剂
1、氧化剂是所含元素的化合价降低的反应物。
还原剂是所含元素的化合价升高的反应物。
【设问】在上述的反应中，哪些物质是氧化剂？
哪些物质是还原剂？
【设问】氧化还原反应的实质是电子转移，物质得电子，化合价升高，失去电子，化合价降低，从电子转移的观点说明氧化剂、还原剂的实质是什么？
【追问】从化合价升降和电子转移角度讨论，氧化剂、还原剂与氧化还原反应有何关系？
【分析】以氢气还原氧化铜反应为例说明。
【归纳】氧化剂失去电子，化合价升高，发生还原反应。
还原剂失去电子，化合价升高，发生氧化反应。
【板书】2、氧化性是氧化剂具有性质，即具有使还原剂发生氧化反应的性质。
还原性是还原剂具有性质，即具有使氧化剂发生还原反应的性质。
【练习2】
下列化学反应中，哪些属于氧化还原反应？
哪些是氧化剂？
哪些是还原剂？
Fe+4HNO3==Fe（NO3）3+2H2O+NO↑
BaCl2+H2SO4==BaSO4↓+2HCl
2H2O2==2H2O+O2↑
Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2
【设问】分析练习2中元素的价态与氧化剂还原剂的关系。
【板书】3、
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