1、分子和原子重难点分析 最新教学文档分子和原子重难点分析 一、物质由微观粒子构成 1. 物质是由分子、原子等微观粒子构成的 化学研究的对象是物质,而物质是由分子、原子等微观粒子构成的。走近花圃会闻到花香;湿衣服经过晾晒会变干;糖块放到水中会逐渐“消失”,而水却有了甜味等生活现象告诉我们,物质芳香油(花的香味源于花分泌出的芳香油)、水、糖都是由肉眼看不到的更小的芳香油的粒子、水的粒子、糖的粒子构成的。不仅如此,诸多实验如品红在水中扩散、氮气在加压降温的条件下可得到肉眼看得到的液态氮气等,都能说明物质是由微观粒子构成的。我们的科学家将构成物质的微观粒子称之为分子、原子等。随着科学技术的不断进步,这一
2、点逐渐得到了证实。教材通过“用扫描隧道显微镜获得的苯分子的图像”和“通过移走硅原子构成的文字”图片的展示,更加有力的说明物质是由分子、原子等微观粒子构成的。大量的事实证明,每种物质都是由构成该物质的微观粒子大量聚集而形成的,如大量的水分子聚集形成了水,大量的氧分子聚集形成了氧气,而水和氧气之所以是不同的物质,是由于构成水和氧气的分子不同。物质是由分子、原子等微观粒子构成的,而不同种类的分子、原子又构成了不同的物质。从而认识物质的微粒性。 2. 分子的基本性质 (1)分子的质量和体积都很小。一个水分子的质量大约为3×10-26kg,分子的直径在10-910-10m的范围内(人眼的最小
3、分辩律是0.2μm,是分子直径的2002019倍)。 (2)分子总是在不断运动的。通过生活中的现象,如湿衣服晒干、花香在空气中扩散;科学实验,如氨在空气中扩散、品红在水中扩散等,透析现象的本质是分子在不断的运动。等质量的红糖在冷水和沸水中溶解快慢的实验,很容易得出分子的运动速率与温度有关:温度越高,分子运动速率越快,温度越低,分子运动速率越慢。 (3)分子之间有间隔。透析生活中的现象,给足球打气、40L的标准工业氧气瓶的压力表显示为150公斤时,能放出约6m3的氧气;分析科学实验,50mL酒精与50mL水混合,总体积小于100mL、用注射器抽取空气和水分别进行压缩,推理得出科学的结论:分
4、子之间有间隔。一般来说气体分子间间隔较大,固体、液体分子间间隔较小。物质三态的变化和物体的热胀冷缩现象,都是由于分子间间隔发生改变引起的。分子间间隔受热时增大,遇冷时缩小,但分子大小不变。 认识和理解分子的基本性质,为解释生活中的某些现象提供了理论依据。通过对分子基本性质的学习,可进一步帮助学生认识物质的微粒性、认识物质的多样性(物质三态及其转化)。需要特别提出的是上述对分子的认识,虽然基本上处于物理学科的层次,但是它是从化学学科角度形成分子、原子概念的基础。 教学片段一 探究分子的基本性质 【探究活动一】计算探究1滴水中水分子的数目有多少? 提出问题:1个水分子的质量约是3 ×
5、10-26 kg,1滴水的质量是0.05g。计算:1滴水中有多少个水分子?假设全中国有13亿人,每个人都日夜不停的数1滴水(假设每分钟数60个水分子),估算需要多长时间才能数完? 学生以小组为单位讨论,得出:一滴水中约有1.67 × 1021个水分子,13亿人需要大约30000年才能数完。 教师讲述:人们常以“捡了芝麻,丢了西瓜”来比喻事物或物质如芝麻之小。可是在微观世界里芝麻的小却无法与分子比拟,芝麻由无数个细胞组成,细胞由无数个分子组成,分子还有更小的微粒原子构成。50万100万分子一个紧挨着一个排成长队,也只有一根头发的直径长。一滴水中的1.67 × 1021个水
6、分子一个挨一个的紧密排列起来,能从地球到太阳绕一个来回。 【探究活动二】探究分子是运动的 教师演示实验:“花开花谢”。 小花是用滤纸制做的,使用时先滴加酚酞试剂(贴“营养液”标签)。小瓶是废弃的医用注射剂玻璃瓶,使用前先用消毒液进行消毒处理,第一个瓶盛放浓氨水(贴 “魔液一”标签)先放入一次性塑料杯中,第二个瓶盛放浓盐酸(贴“魔液二”标签),等小花变红后再放入一次性塑料杯中,小花又变为无色。 学生观察实验,并思考。 提出问题:“花开花谢”实验证明了分子具有什么特征? 学生回答:说明分子是运动的。 教师提出新的问题:分子是运动的,那分子的运动跟什么有关系呢?请同学们利用桌上的一杯冷水、一杯热水和
7、品红溶液自己动手实验。 学生实验:一杯热水、一杯冷水,然后将品红分别加入到两杯水中,观察现象。 教师引导学生分析下列问题:(1)为实验的科学性,加入两杯水中的品红应该是等量的(渗透控制变量的思想)。(2)水变红再次说明品红分子是运动的。(3)热水的颜色变化比较快,说明分子的运动与温度有关系,温度越高,分子运动的速度越快。 【探究活动三】实验探究分子间有间隔,并建构分子间隔模型。 提出问题:1+1是否一定等于2?一体积水与一体积酒精混合后总体积是否等于两体积?请同学们利用实验台上现有药品、仪器和自带物品,设计实验,验证同学们提出的各种猜想。 学生利用教师提供的不同仪器和药品进行实验: 学生实验一
8、、用注射器分别把等体积的酒精和水注入废弃笔杆中,比较振荡前后体积变化情况(注:可以通过数笔杆上螺纹变化,观察比较两种液体混合前后体积变化情况)。 学生实验二、将等体积绿豆与小米混合后进行混合,观察体积变化。 学生实验三、用如图3所示的细玻璃管进行实验。 学生实验四、用如图4所示的作了标记的试管进行实验。 图3 图4 教师引导学生交流实验过程和结果,并得出结论:分子间是由间隔的。 提出新的问题:分子间的间隔跟什么有关系呢? 学生实验:对比用针管压缩等体积水和空气的难易程度。 教师组织学生交流实验结果,分析得出分子间隔与物质三态的关系,并通过模型(如图5所示)进行分析讲解。 图5 【探究活动四】学
9、以致用 提出问题:试着用微粒的观点解释下列现象。 二、分子可以分为原子 从化学角度认识分子和原子是初中化学重要的理论基础。化学关注分子、原子在物理变化和化学变化中的不同情况,揭示化学变化中分子、原子是如何变化的。为此教科书安排了两个前后相继、相互联系的内容,一个是分子概念,另一个是原子概念。 分子由分子构成的物质,分子是保持其化学性质的最小粒子。 原子是化学变化中的最小粒子。 对分子概念的理解 实验一:分别向盛有二氧化锰的试管中加入等量的水和过氧化氢溶液(如图7所示),盛有过氧化氢溶液的试管中有气泡冒出,盛水的试管中无明显现象。 实验二:将带火星的木条分别伸入用过氧化氢溶液和加热高锰酸钾两种不
10、同方法制得的氧气的集气瓶中(如图8所示),带火星的木条都能复燃,待燃烧的木条熄灭后,振荡瓶中的澄清石灰水,石灰水变浑浊。 图7 图8 实验序号 实验一 实验二 物 质 水 过氧化氢 用过氧化氢溶液制取的氧气 用加热高锰酸钾制取的氧气 构成物质的分子 水分子 过氧化氢分子 氧分子 氧分子 化学性质是否相同 相 同 不 同 得出结论 同种物质的分子,化学性质相同;不同种物质的分子化学性质不同。 在实验二中带火星的木条燃烧,进而熄灭后,澄清的石灰水变浑浊,恰恰说明物质在发生化学变化时生成新物质,构成物质的分子在化学变化中生成新分子,物质的化学性质也相应的发生变化。 实验三:将干冰和干冰升华得到的二氧
11、化碳气体分别加入到澄清石灰水中,澄清石灰水都变浑浊。一方面说明同种物质的分子化学性质相同,无论物质以固、液、气哪种状态存在,构成物质的分子相同,物质的化学性质也相同;另一方面说明干冰升华变成二氧化碳气体时,物质发生了物理变化,变化中分子种类虽不变(物质的化学性质不变),但物质的一些物理性质,如状态,密度等已发生改变。 构成物质的分子不相同,其化学性质不同;构成物质的分子相同(无论物质以固、液、气哪种状态存在),其化学性质相同。在化学变化中,正是由于构成物质的分子种类发生改变,物质种类才发生改变,物质的性质也随之改变;而在物理变化中,构成物质的分子种类没有改变,物质种类不会发生改变,其相应的化学
12、性质自然不会改变,在物理变化中只是分子间间隔发生变化,其相应的一些物理性质可能会发生改变,如状态、密度等。由此可见,由分子构成的物质,分子是保持其化学性质的最小粒子。 2.对原子概念的理解 对于原子概念的理解应分为两个步骤。步骤一:明确分子是由原子构成的;步骤二:认识化学变化的微观过程。通过典型的化学反应,分析得出在化学变化中分子可以分成原子,原子可以结合成新的分子。 进入十八世纪后,阿伏伽德罗等科学家逐渐认识到分子是由原子构成的。利用模型法可以帮助我们认识和理解分子的原子构成。(如图9所示) (注:小球的颜色仅代表原子的种类,不能代表原子的相对大小) 分子是由原子构成的,即原子可以构成分子,
13、分子也可以分成原子。那么,在化学变化中,分子又是如何转化成新分子的呢?我们依然选用玩具小球进进行变化过程的模拟。以过氧化氢分解制取氧气为例。(如图10所示) 显然,在过氧化氢分解制取氧气的化学变化过程中,过氧化氢分子分解成氢原子和氧原子,每2个氢原子和1个氧原子结合成1个水分子,每2个氧原子结合成1个氧分子。从化学变化过程中所涉及到的粒子(分子、原子)的大小角度进行思考,原子是该变化过程中的最小粒子。故此,在化学上我们把在化学变化中的最小粒子叫做原子。但要特别指出,原子最小是有条件限制的,这个条件就是在化学变化中,也就是说不是在任何条件下原子都是最小粒子,原子还有其复杂的结构,是由更小的粒子构
14、成的。 教学片断二 运用对比的思维方法,分析理解分子、原子的概念 【创设问题情景】教师投影家中烧开水和实验室电解水的图片(如图1所示)。 图11 【学生活动一】建立分子的概念 提出问题:对比分析烧开水和电解水两种变化过程,并填写下表中的内容。 烧开水 水电解 属于哪种变化 分子种类是否发生变化 分子的化学性质是否发生变化 教师组织学生交流讨论,并运用图12所示的模型进行讲解。 图12 烧开水水电解 属于哪种变化物理变化化学变化 分子种类是否发生变化变化前后均为水分子变化前是水分子 变化后是氢分子和氧分子 分子的化学性质是否发生变化液态和气态的水分子种类相同,化学性质相同水分子的性质与氢分子、氧
15、分子的化学性质不同,氢分子可以燃烧,氧分子可以助燃;而水分子既不可燃,也不助燃 提出问题:请用刚才的思维方式,分析过氧化氢分解、氢气在氧气中燃烧的变化过程,并思考可以得出什么结论? 教师组织学生交流讨论,并得出分子的概念“分子是保持物质化学性质的最小微粒”。 【学生活动二】认识分子是由原子构成的。 教师运用微观模型组织学生认识分子是由原子构成的,可以像氧分子、氢分子一样由同种原子构成,也可以像二氧化碳、氨分子、水分子一样由不同种分子构成。 【学生活动三】建立原子的概念。 提出问题:思考电解水、过氧化氢分解、氢气在氧气中燃烧这些化学变化过程中,分子是如何改变成其他分子的呢?你是否可以尝试用图示的方法来表示它们的变化过程,并填写下表中的内容。 电解水 过氧化氢分解 氢气在氯气中燃烧 变化的微观图示 分子 种类 变化前 变化后 原子种类 教师组织学生交流上述内容: 电解水 过氧化氢分解 氢气在氯气中燃烧 变化的微观图示
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