化学计量在实验中的应用教学设计完整版.docx

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化学计量在实验中的应用教学设计完整版

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化学计量在实验中的应用?

中微粒观形成的化学教学实践研究

化学计量在实验中的应用

广东仲元中学曹君剑

一、教学设计思路

近几年每年高考试题中都会有一道阿伏伽德罗常数计算题，在第二卷中也经常出现一些计算题，这些计算题都是物质的量这一核心概念的根底应用或者拓展。

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化学计量在实验中的应用?

一节书使学生理解物质的量这一核心概念，并学会利用这一核心概念定量建立起微观物质与宏观物质的数量之间的联系，加强学生学习化学的信心，提升学生理解应用化学知识的能力，从而为以后学习打下坚实的根底。

教学设计着重从以下两个方面开展课堂活动，促进学生核心概念的构建，微粒观形成，宏观和微观之间的联系。

第一：

以生为本，从课前调查，到目标制订，再到教学设计和课后调查反思，充分表达了学生为主体，教师为主导的教学理念。

第二：

创设有利于学生形成“微粒观〞教学情境。

从熟悉的宏观物体的统计方法出发，类比迁移物质微观上微粒量的统计，更加有利于学生从到未知的过渡，符合学生的认知规律。

第二：

设计课堂自主探究活动，让学生体验自主获得知识的乐趣，从而从微观上接受和理解“物质的量〞在化学中的重要地位和应用价值，激发学生学习化学的热情和动力。

二、教案

课题

第一课时物质的量的单位——摩尔

教

学

目

标

知识

技能

1.了解物质的微粒构成和微粒数量

2.认识摩尔是物质的量的根本单位

3.理解阿伏伽德罗常数的概念

4.熟悉物质的量、物质的质量、微粒数相互换算

情感态度和价值观

1.培养学生分析问题，解决问题的能力和严谨、认真的科学态度。

2.体会物质的量这一核心概念在沟通“微观的量〞和“宏观的量〞的中的作用

过程

方法

1.通过宏观物体“批量〞、“集体〞等统计方法迁移理解物质的量在沟通微观和宏观的作用

2.培养学生归纳、演绎、逻辑推理能力，体会自主探究获得知识的过程

3.体会定量研究的方法对研究和学习化学的重要作用

教学重点

1.物质的量在沟通微观宏观的地位作用，

2.以物质的量为核心进行相关计算

教学难点

1.物质的量在沟通微观宏观的地位作用，

2.以物质的量为核心进行相关计算

创新课堂

教学模式

自主探究获得知识

教学过程设计

教　师　活　动

学　生　活　动

设计意图

【交流评价】调查问卷，点评特征卷

【课前预习】

一、①气体、H2O的微粒构成

②金属、C等单质的微粒构成

③可溶性的酸、碱、盐溶质在水中的微粒存在

二、1个H2O中有多少个原子、中子数、电子数、质子数

（这两个环节应该效果不错，能激活本节课学习所需的原有知识，微观粒子有哪些，之间是怎样的层次关系）

〔你接下来的引入很直接，但学生也许不能很好体会学习新的计量方法的价值，我认为本节课题目“化学计量在实验中的应用〞这句话非常值得和学生体会，计量物质多少的物理量有质量、体积等，这些为什么还不能满足化学实验的需要呢？

物质都是由分子、原子、离子等微观粒子构成的〔举例〕，分子、原子、离子等又是由更小的质子、中子和电子构成的。

物质在发生化学变化时，是以分子、原子、离子等粒子为根本单位在发生变化〔举例〕，而不是以质量、体积等为单位发生变化，因此要从量的角度研究化学变化，最理想的角度一定是微粒数目的角度。

然而必须面对的麻烦是粒子的数目太大，表达起来又不是太方便，所以为了坚持用微粒数目的角度计量，只好按一个统一的数量对微粒进行“打包〞，与苹果装箱是一个道理，虽然计量的单位变成了“箱〞，但实质上表达的还是苹果的个数。

而计量微观粒子数目的单位就是“摩尔mol〞。

〕

【引入】1g水含有3.34×1022个水分子，微观角度我们需要控制物质之间的反响按分子数之比进行，可是宏观上我们只能去测量质量、体积，那么如何用宏观的质量和体积换算成微粒个数呢？

这个矛盾如何解决？

思考交流以下问题如何解决？

思考交流：

如果你是超市采购员，采购几千公斤苹果，几千公斤大米，你一般会怎么做？

〔我觉得就保存苹果这一个例子就足够了，反复类比其中的意义就足以突破难点了，例子多了而且又有差异反而复杂了。

〕

填写下表

【课内探究1】

类别

苹果

火柴

微粒

〔七种〕

集合体数n

n箱

n盒

每个单位包含微粒数

50个/箱

50根/盒

粒子总数N

计算公式

建议：

苹果

微观粒子

〔充分交流后，学生理解了化学意义后再给出一些符号表述〕

50/箱

6.02×1023/摩尔

〔NA〕

x箱

x摩尔

〔n〕

苹果总数：

___________

微观粒子总数：

______________

〔N〕

交流：

1、以总个数计量微观粒子方便吗？

以“摩尔〞为单位计量微观粒子方便吗？

2、1摩尔H2O分子是____个H2O分子，含有____个H原子，含有____个O原子。

3、1摩尔H2O分子含有____摩尔H原子，含有____摩尔O原子。

4、2个H2分子与_____个O2分子反响生成_____个H2O分子。

5、2摩尔H2分子与_____摩尔O2分子反响生成_____摩尔H2O分子。

〔这些交流是为了学生接收这种计量粒子的方式，使其理解当使用同样的标准为单位计量粒子时，单位虽然从“个〞变成了“摩尔〞，但表达的粒子数目的关系仍然没有变。

6.02×1023个为1摩尔我认为直接给学生就好了，拿来探究会冲击学习的主线，学生一定会有疑问为什么是这么奇怪的数字，实际上留下了一个疑惑，恰好放在后面揭示本节课的核心目标。

〕

思考：

实验室真的有工具可以帮我们数出粒子的个数吗？

〔没有！

实验室能用的工具仍然是天平、量筒等。

〕为什么规定6.02×1023个为1摩尔的粒子数目？

好处是什么？

〔问题交给学生。

让学生自己去悟一悟，不管是从书上发现规律还是从12gC-12这个标准上发现其微妙，学生都能自己体会到微粒数目与天平可称量的质量是可以联系的，终于解决了一个大问题：

天平是可以间接称出物质中含有多少微粒的！

因此做化学实验时可以通过控制质量来保证微粒按一定数目恰好反响，这节课的最大目的就到达了，接下来多一点练习就行了。

〕

【引导】微粒〔分子、原子、原子团、离子、质子、中子、电子〕数目太大时这种“批发〞“分装〞的再统计的方法，我们化学上也一样会用到。

这就是引入“物质的量〞的目的，

假设用n表示物质的量的多少，用N表示微粒总数，NA表示一个集合体中微粒个数，请你在上表中写出他们和位置、单位并总结出计算公式

〔先让学生学会“摩尔〞的使用，最后在课堂小结时交待一下概念，梳理一下计算公式，不要把学生注意力引向抽象的计算公式，也不要引向一些概念的差异和辨析，把主要精力放在化学意义的理解、引入这种计量方式的价值的理解上，这是本节课教学一直苦苦追求的东西！

〕

【引导】像其他的国际单位一样一个单位的物理量都表示一定的“量〞的多少，那么1mol的微粒有多少呢？

用什么为标准定义的？

为什么？

【课内探究2】物质的量专指微粒的多少，那么在表达时要说明是哪种微粒才是标准的，请你说出以下表达有哪些不太标准，为什么：

0.5mol硫酸溶液1mol氢元素3molO3nmol铁0.8mol空气1mol大米

〔这个探究2就不必要了，一开始进入学习就已经明确了是找一个计量微观粒子的方式，本节课就是多从正面跟学生用mol来计量一些分子原子离子就行了，学生得到正面强化，如果把这些乱七八糟的拿出来辨析就是误导，自找麻烦了。

〕

【课内稳固】计算2molO2、0.5molH2O中包含的微粒数〔分子数、原子数、质子数、中子数、电子数〕

【课内探究3】如果知道一粒米质量和一袋米的质量如何计算大量大米的质量？

你得到了什么启发，物质的质量可以用其微观粒子的什么物理量计算出来？

粒子种类

大米

O2

一个粒子质量

m〔米〕

m〔O2〕

粒子总数

N〔米〕

N〔O2〕

总质量m

粒子种类

大米

O2

一个集体质量

Mkg/袋

Mg/mol

集体数

n袋

nmol

总质量m

【总结反思】一个微观粒子质量容易称量吗？

因此哪种计算方式比拟简便易行？

请说出出摩尔质量的概念、单位、以及n和m之间的计算公式。

指出各字母代表的物理量。

【课内探究4】如何理解以g为单位时摩尔质量数值上等于相对原子/分子质量？

如果12C一个原子质量是ag，一个O质量是bg你能表示出O2的相对分子质量和摩尔质量吗？

说出摩尔质量和相对原子/分子质量的区别？

我认为探究3、探究4就把问题搞复杂了，引入物质的量并不是因为一个分子一个原子无法称量，说白了就是为了知道一定质量物质含多少数目的粒子。

总的来说，这节课要让学生始终抓住为什么要学习一种新的计量方法，这种方法究竟给我们带来了什么好处。

提给学生的问题要有启发性，不要迫不及待地抓概念、抓公式，在思考中慢慢建立概念，在小结梳理中落实概念即可。

设计的练习也尽量表达出新计量方法的真实价值，一道练习中学生既能看到宏观也能转换到微观是最好的，如果只是单一公式的操练就离核心目标远了，单一公式的操练经常是在关注学生的知识漏洞而已，这是第一节课，建立一种认识一种观念是首要的！

【课内稳固】

1.以下说法正确的选项是〔〕

A.摩尔质量就是每摩尔物质的质量其单位是g、kg等

B.O2的摩尔质量为16

C.摩尔质量即相对原子质量

D.一个12C质量为ag，一个O质量为bg那么O2摩尔质量为24b/ag·mol-1

2.计算以下结果并写出公式和计算过程

1〕49g硫酸的物质的量为？

2〕0.5molSO2的质量为？

【课外稳固】

1〕9g的H2O中H个数和O个数电子数分别是多少？

2〕12.04×1023个Mg原子的质量为多少？

写出计算公式和计算过程。

【课前预习】

小组交流评价总结：

一、①气体或水由分子组成，分子由原子组成

②金属或C这些单质是以原子组成不存在分子

③可溶性酸、碱、盐在溶液中可以电离出离子，有离子

二、原子形成化合物时，电子、质子、中子总数是各原子中这些微粒的代数和

【引入】

交流评价总结：

一定数目或者质量装箱或装袋，数箱子或者袋子确定总个数或者总重量。

【课内探究1】

阅读、思考、交流、动手

物质的量〔n〕：

一定数目的微观粒子的集合体，意义：

沟通微观和宏观的桥梁

单位：

mol

NA：

1mol物质包含的微观粒子是：

6.02×1023个

NA的数值：

6.02×1023

单位：

mol-1

标准：

12g12C包含的原子数

【课内探究2】

阅读、思考、交流、动手

①能用化学式尽量用化学式

②混合物不能用物质的量表达，微粒指代不明确

【课内稳固】

2molO2：

2NA分子数、4NA原子数、32NA质子数、32NA电子数、32中子数

0.5molH2O：

0.5NA分子数、1NA原子数、5NA质子数、5NA电子数、4NA中子数

【课内探究3】

米：

m〔米〕×N〔米〕

微粒：

m〔O2〕×N〔O2〕

练习、交流、总结

米：

n袋×Mkg/袋

微粒：

nmol×Mg/mol

阅读，理解

【课内探究4】

交流、讨论、归纳

相对分子质量：

24b/a

摩尔质量：

2bNAg/mol

或者24b/ag/mol

讨论摩尔质量和相对原子/分子质量的区别和联系。

【课内稳固】

1.D2.1〕0.5mol

2〕32g

【课外稳固】

1）1NA0.5NA5NA2）48g

【课前预习】

分析学生对初中化学“物质微粒组成和量〞的掌握情况

【引入】

从宏观的经验出发体验“集合体〞在宏观物质的数量统计中的作用

【课内探究1】

从宏观自然过渡到微观，提供应学生生活化的、贴近自身的素材，物质的量的概念、计算公式都顺理成章的得出。

比照其他物理量的单位，理解NA在微粒数计算的意义

标准，表达

体会物质的量使用时准确表达

【课内稳固】

应用训练提升，加深物质的量核心概念的理解和应用

【课内探究3】

从实际用途出发，让学生体会摩尔质量引入对化学计量的重要意义，理解物质的量核心概念在沟通微观和宏观的作用。

对摩尔质量本质的理解顺利过渡到应用。

【课内探究4】

比照摩尔质量与相对分子原子质量的区别与联系。

加深核心概念的理解，加强应用

【课内稳固】

熟练应用物质的量相关公式，加深各物理量之间的关系的理解和深入理解n的桥梁作用。

【课外稳固】

利用n进一步熟练各物理量之间的鹅转换关系。

课题

第二课时：

气体摩尔体积

教

学

目

标

知识

技能

1.了解影响气体体积的因素

2.理解同温同压下，气体的物质的量之比等于体积比

3.Vm=22.4L/mol的适用条件

4.熟练物质的量、气体体积、微粒数、质量之间的相互换算

情感态度和价值观

1.培养学生分析问题，解决问题的能力和严谨认真的科学态度。

2.体会物质的量这一核心概念在沟通“微观的量〞和“宏观的量〞的中的作用。

3.体会“微观〞、“定量〞在化学中的作用。

过程

方法

培养学生归纳、演绎、逻辑推理能力，体会自主探究获得知识的过程

教学重点

1.理解同温同压下，气体的物质的量之比等于体积比

2.熟练物质的量、气体体积、微粒数、质量之间的相互换算

教学难点

1.理解同温同压下，气体的物质的量之比等于体积比

2.熟练物质的量、气体体积、微粒数、质量之间的相互换算

教学过程设计

教　师　活　动

学　生　活　动

设计意图

【作业评价】

【课前预习】

1.用“○〞表示水分子，请同学们画出H2O液面附近分子的存在情况。

2.室温为气体的物质构成微粒是什么〔分子、原子、离子〕？

稀有气体分子组成特点。

【引入】气体的扩散性使气体质量比拟难于测定，实际化工生产中气体之间按分子数之比来进行反响，那么如何知道气体的微粒数呢？

【课内探究1.】

1.观察视频完成教材P13页“科学探究〞中表格1、

2.计算1mol以下物质的在常温常压下的体积，并比照，寻找规律

3.同温同压下，1mol的O2和H2的体积是否相同？

原因是什么？

4.1mol固体和液体的体积是否相同？

原因是什么？

【引导】阅读理解气体摩尔体积的概念指出

3.气体摩尔体积为一定值吗？

4.Vm=22.4L/mol的使用条件。

【课内探究2】判断以下说法是否正确，错误的选项指明错误原因

1.1mol的任何物质在标况下的体积都是22.4L

2.物质的量之和为1mol的O2与N2混合气体标况下的体积为22.4L

3.相同物质的量的气体的体积一定相等

4.相同体积的气体物质的量一定相等

5.相同条件下，气体体积比为2:

1的H2与O2理论上能完全反响生成水

6.气体的体积是和气体的分子大小和数目成正比。

7.同温同压下，体积相同的两种气体，密度也相同。

【引导】工业上相同条件下，几种反响气体体积，可以推算几种气体的质量和微粒数吗？

如何计算呢？

【课内探究3】

1.请你以n为中心，画出n、m、M、Vm、V的关系图

2.观察关系图得出，从气体V和微粒数N的计算方法并体会n的作用

【课内稳固】：

1-3单项选择，4双选

1.用NA表示阿伏加德罗常数的值，以下表达正确的选项是〔〕

A.含有NA个氦原子的氦气在标准状况下的体积约为11.2L

B.25℃，1.01×105Pa，64gSO2中含有的原子数为3NA

C.在常温常压下，11.2LCl2含有的分子数为0.5NA

D.标准状况下，11.2LH2O含有的分子数为0.5NA

2.相同状况下，以下气体所占体积最大的是〔〕

A.80gSO3B.16gO2C.32gH2SD.3gH2

3.以下各物质所含原子数目，按由大到小顺序排列的是〔〕

①0.5molNH3②标准状况下22.4LHe③4℃9mL水④0.2molH3PO4

A.①④③②B.④③②①

C.②③④①D.①④③②

4.等物质的量的氢气和氦气在同温同压下具有相等的〔〕

A.原子B.体积C.质子数D.质量

5.双原子分子构成的气体，其摩尔质量为Mg/mol，该气体质量为mg，阿伏伽德罗常数为NA，那么

1〕该气体的物质的量为____________

2〕该气体标况下的体积为_____________

3〕该气体标况下的密度为_____________

4〕该气体所含原子总数为______________

5〕该气体的一个分子的质量为____________

【课前预习】

交流评价总结：

1.气体微粒之间距离较大，液体或固体微粒排列整齐距离较小。

2.室温为气体的物质构成微粒是分子如三原子分子CO2、O3，双原子分子O2、N2，单原子如稀有气体。

【课内探究1.】

小组代表发言、讨论、交流补充

1.分子数之比为2:

1的氢气和氧气，体积比也是2:

1

2.任何气体相同条件下，分子数之比〔物质的量之比〕都等于体积比

3.相同原因见教材P14

4.不同原因见教材P14

气体摩尔体积与条件密切相关，计算用到22.4L/mol一定关注条件是否为标况，物质状态是否为气体，混合气体也适用

【课内探究2】

思考交流展示

答案：

2、5正确其余错误

【课内探究3】

小组交流，讨论，展示、点评

1.略

2.物质的量是沟通各宏观物理量和微观物理量的桥梁

【课内稳固】

学生思考动手

答案：

1.B2.D3.A4.BC

5.答案1〕m/Mmol2〕22.4m/ML

3〕M/22.4g/L

4〕2mNA/M

5〕M/NAg

动手、展示、点评

【课前预习】

分析学生对气体、液体物质的微观结构的把握。

【课内探究1.】

从宏观实验现象出发思考，气体微观结构与固体、液体物质的区别。

理解气体摩尔体积与条件密切相关，

【课内探究2】

利用一些常见干扰项反复体会气体摩尔体积使用时的条件，体会气体与固、液的差异。

加强核心概念的理解。

【课内探究3】

承前启后加强知识之间的联系，促进宏观微观之间的转变，体会物质的量核心概念在化学计量中的作用

【课内稳固】

知识的应用，熟练掌握以物质的量为核心概念与其他物理量之间的转换。

课题

第三课时：

物质的量浓度

教

学

目

标

知识

技能

1.了解物质的量浓度概念、计算公式

2.熟练掌握根据溶质的质量、体积、计算所配制溶液的物质的量浓度

3.熟练掌握配制溶液的一般步骤和操作方法

情感态度和价值观

1.培养理论到实际的应用

2.利用化学实验培养化学学科的的兴趣

过程

方法

1.通过物质的量浓度的溶液的配制的实验培养实验能力、观察能力、探究能力

2.通过计算物质的量浓度，培养计算能力，通过计算加深对各物理量之间的联系和应用的理解

教学重点

1.熟练掌握根据溶质的质量、体积、计算所配制溶液的物质的量浓度

2.熟练掌握配制溶液的一般步骤和操作方法

教学难点

1熟练掌握根据溶质的质量、体积、计算所配制溶液的物质的量浓度

2.熟练掌握配制溶液的一般步骤和操作方法

教学过程设计

教　师　活　动

学　生　活　动

设计意图

【课前预习】

1.回忆溶液里溶质的多少如何表示？

〔质量百分比浓度、溶解度〕

2.说出溶液的根本特征

3.如果把100g的溶液分为n等份。

每份的百分比浓度是否相同？

为什么？

浓度一旦确定，溶液质量改变，浓度是否改变？

【引入】在固体反响中，可以根据质量比计算出微粒个数来控制化学反响按比例的发生，在气体反响中可以根据气体的体积来计算出微粒的个数控制化学反响按比例发生，那么溶液中的反响液是化学中的最常见的一类反响，如何控制溶液中的溶质按一定的微粒数之比来进行反响呢？

在实际实验中，用这两种方法表示的溶液计算分子数方便吗，实际操作起来方便吗？

在学案上写出物质的量浓度的表达式，指出各字母表示的物理量和单位。

【课内探究1】

以下说法是否正确〔〕

1.1molNaCl溶于1L的水中得到的溶液的浓度是1mol/L吗

2.对于一定物质的量浓度的溶液分成n等份，每等份的浓度相同吗？

【课内探究2】

1.1mol/L的NaOH、CaCl2中溶质的存在形式是什么微粒？

你能说出这些微粒的浓度吗？

2.1mol/L的酒精溶液中溶质微粒是什么？

浓度是多少？

【课内稳固】

1.4.0g的NaOH溶于水中配成100mL溶液，浓度为多少？

2.标况下22.4L的氨气溶于1L水中密度为ρg·cm-3其浓度是1mol/L吗？

试计算其浓度。

【课内探究3】1.实验室有NaCl固体和2mol/L的NaCL溶液，配制浓度为1mol/LNaCL的溶液100mL有多少种方法？

写出计算过程。

2.溶液稀释过程中不变的是什么？

如何表达溶液稀释前后物质的量浓度和体积的关系。

【思考】这两个方案相同点是什么？

如何做到溶液最后体积为100mL。

需要新的一种仪器配制溶液时准确确定溶液的体积这就是——容量瓶。

请大家仔细观察容量瓶说出上面的温度、刻度、体积并理解容量瓶非室温下使用其体积是否准确？

【观察思考交流】观察NaCl溶液配制的实验操作流程思考以下问题：

1.一定浓度溶液配制分为几个步骤？

2.几次用到玻璃棒，分别有什么用？

3.既然容量瓶已经测定溶液体积，量筒的是否有必要？

4.对于溶于水放热的溶质，转移前要怎么做？

5.定容的操作标准。

【课内探究4】从c=n/V公式出发，分析以下因素影响，会使结果偏大还是偏小？

1.溶解搅拌或转移液体时，有少量溶液洒出。

2.溶解NaOH或稀释浓硫酸后立即转移。

3.定容时仰视、俯视刻度线。

4.定容加水高于刻度线

5.摇匀后液面低于刻度线，是否要加水？

6.配制前容量瓶中少量水是否影响溶液浓度？

【课前预习】

小组展示、交流评价

1.[m（质）/m〔液〕]×100%，质量百分比浓度

溶解度：

某温度下，某溶质在100g溶剂里到达饱和所能溶解的溶质的克数

2.均一、稳定、透明的混合物

3.相同，浓度确定了，溶液质量改变，浓度不改变。

阅读、思考、讨论

量取溶液体积比拟方便，溶质微粒多少可以用物质的量衡量。

物质的量浓度：

在单位体积的溶液中溶质物质的量的多少，用c表示，单位为mol/L

c=n/V

【课内探究1】

1.溶液的物质的量浓度中V是溶液的体积而非溶剂体积。

很稀的溶液〔密度接近水时〕溶液体积才能近似等于溶剂体积

2.溶液时均一的，浓度一旦确定与所取溶液体积无关

【课内探究2】

交流、谈论、展示、评价

1.1mol/L的NaOH溶液中c〔Na+〕=c〔Cl—〕=1mol/L，不存在NaOH分子

1mol/L的CaCl2溶液中

c〔Ca2+〕=1/2c〔Cl—〕=1mol/L

不存在CaCl2分子

2.酒精、蔗糖等物质溶于水是分子扩散到水里不存在电离，因此c〔乙醇〕=1mol/L

【课内稳固】

1.1mol/L

2.不是，〔1000ρ/1000+17〕mol/L

小组发言，交流补充

【课内探究3】

两种方法：

1.计算称量5.9g溶质溶解后配得100mL溶液

2.量取50mL2mol/L的NaCl参加水配得