摘要:研究目的:“物質(zhì)的量”是橫亙?cè)趯W(xué)生面前的一座大山,不選考化學(xué),會(huì)面臨很多專業(yè)報(bào)考受限的窘境,創(chuàng)新思路,拿下摩爾這座山頭。方法:化學(xué)計(jì)算解決一個(gè)定量問(wèn)題,如果和系數(shù)開(kāi)比例,計(jì)算會(huì)簡(jiǎn)單些。規(guī)定“12克碳-12含有的碳原子數(shù)為一堆?!币欢讶魏挝镔|(zhì)都含有6.02*1023個(gè)微粒。這是個(gè)常數(shù),我們稱之為阿伏伽德羅常數(shù),用NA表示。標(biāo)準(zhǔn)堆,“12克碳-12為一堆”,一堆任何物質(zhì)的質(zhì)量以克為單位數(shù)值都等于它的化學(xué)式的式量。
結(jié)果:通過(guò)多年探索所教學(xué)生選化學(xué)比例保持在60%以上,會(huì)考合格率超97.6%
結(jié)論:質(zhì)量的單位是克,物質(zhì)的量的單位是堆。題目給了克數(shù),我們只要換成堆數(shù),就可與系數(shù)開(kāi)比例了。要點(diǎn):除著進(jìn)去、乘著出來(lái)。
關(guān)鍵詞:和系數(shù)開(kāi)比例;系數(shù)比代表堆數(shù)比;克數(shù)換成堆數(shù)
高一化學(xué)學(xué)習(xí)中,“物質(zhì)的量”是橫亙?cè)趯W(xué)生面前的一座大山,很多同學(xué)因?yàn)閷W(xué)習(xí)不得法,望而卻步,對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)興趣了然,從而將精力轉(zhuǎn)向其他學(xué)科,在新高考的背景下,即使會(huì)考化學(xué)不及格,也不影響參加高考,但是面臨很多專業(yè)報(bào)考受限的窘境。
在新高考、新課本的形勢(shì)下,創(chuàng)新思路,拿下摩爾這座山頭,使學(xué)生學(xué)習(xí)一路坦途。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,為學(xué)生今后的發(fā)展,為建設(shè)祖國(guó),報(bào)效社會(huì),成為屠呦呦、鐘南山那樣的偶像,打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
以魯科版高一新課本為例,集中闡述一點(diǎn)思路和做法,供大家參考。
首先,用視頻進(jìn)行情景再現(xiàn),取一小塊鈉,質(zhì)量為4.6克,放入事先在燒杯里滴入幾滴酚酞的水中,觀察現(xiàn)象,同學(xué)們很容易通過(guò)觀察和回憶,答出,浮、熔、游、響、紅。這個(gè)化學(xué)反應(yīng)中,反應(yīng)物為鈉和水,生成物分別為氫氧化鈉和氫氣。提問(wèn),我們能否根據(jù)發(fā)熱病人的體溫高低,隨意改變服用藥物的劑量呢?顯然是不行的。這就需要一個(gè)定量問(wèn)題,我們只知道反應(yīng)物和生成物是不夠的,還需要進(jìn)一步弄清他們的數(shù)量關(guān)系,依據(jù)質(zhì)量守恒定律,和化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算即可。
2Na + 2H2O = 2NaOH+ H2↑
2*23 2*18 2*40 2
用質(zhì)量比開(kāi)比例進(jìn)行化學(xué)計(jì)算,對(duì)高一學(xué)生還是比較容易做到的。我們發(fā)現(xiàn)計(jì)算時(shí)的數(shù)字有點(diǎn)大,過(guò)二十甚至過(guò)百,都很正常。大家對(duì)二十以內(nèi)的加減乘除特別熟悉。有沒(méi)有可以把數(shù)字變得較小,計(jì)算更加輕松的辦法呢。答案是有的。化學(xué)方程式中的系數(shù)一般較小,如果和系數(shù)開(kāi)比例,計(jì)算會(huì)簡(jiǎn)單些。我們知道,化學(xué)方程式中系數(shù)代表微粒的個(gè)數(shù)比,而微粒個(gè)數(shù)顯然直接聯(lián)系現(xiàn)實(shí)中的化學(xué)反應(yīng)。那么,科學(xué)家就引入了一個(gè)新的物理量,稱為物質(zhì)的量,符號(hào):n,用來(lái)表示物質(zhì)量的多少,它的單位是“堆”用符號(hào)mol表示。一堆一堆的來(lái)表示物質(zhì)的量的多少。像極了自行車可以作為代步工具,會(huì)使我們上學(xué)行路方便了許多。摩爾(mol)作為一個(gè)單位就是來(lái)解決化學(xué)計(jì)算太繁雜的。一堆有大有小,含義不固定不行??茖W(xué)家制定了“堆”的標(biāo)準(zhǔn),使得一堆有了科學(xué)的含義。規(guī)定“12克碳-12含有的碳原子數(shù)為一堆?!蔽覀冇肗來(lái)表示微粒個(gè)數(shù)。那么每一堆物質(zhì)都含有相同的微粒個(gè)數(shù),是多少個(gè)呢,這不用我們?nèi)ゲ?,科學(xué)家早查好了,大約6.02*1023個(gè)。換句話說(shuō),一堆任何物質(zhì)都含有6.02*1023個(gè)微粒。這是個(gè)常數(shù),我們稱之為阿伏伽德羅常數(shù),用NA表示,記作6.02*1023mol-1。他是有單位的。不過(guò)我們?cè)诳荚囍幸话愣技僭O(shè)阿伏伽德羅的數(shù)值為NA,好的,我們先做一下練習(xí),一堆有6.02*1023個(gè),半堆呢,10堆呢。呵呵,同學(xué)們答得很準(zhǔn)確。我們一般說(shuō)0.5NA,10NA,下面我們?cè)賮?lái)看,下面的化學(xué)方程式:系數(shù)比與微粒個(gè)數(shù)比
不難推出系數(shù)比還可代表堆數(shù)比,即物質(zhì)的量之比。如果知道了反應(yīng)體系中某物質(zhì)的堆數(shù),即可利用系數(shù)比開(kāi)比例進(jìn)行計(jì)算了??墒菦](méi)有一種衡器像天平,可以稱量物質(zhì)的質(zhì)量來(lái)量取物質(zhì)的量。怎么辦呢,我們?cè)賮?lái)看,標(biāo)準(zhǔn)堆,“12克碳-12為一堆”。一堆碳是12克,一堆其他物質(zhì)呢,簡(jiǎn)而化之,一堆任何物質(zhì)的質(zhì)量一克為單位,都等于它的化學(xué)式的式量,比如,一堆鈉的質(zhì)量為23克,一堆水的質(zhì)量是18克。我們稱為摩爾質(zhì)量,用M表示,與式量的區(qū)別在于它有單位是g.mol-1不過(guò)無(wú)所謂,化學(xué)計(jì)算中間過(guò)程,可以不用寫單位。只要知道,質(zhì)量的單位是克,物質(zhì)的量的單位是堆。題目給了克數(shù),我們只要換成堆數(shù),就可與系數(shù)開(kāi)比例了。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)中投入的是4.6克鈉,現(xiàn)在先換堆數(shù),我稱作除一下,簡(jiǎn)稱除著進(jìn)去。4.6/23得到4.6克鈉為0.2堆,不難算出參加反應(yīng)的水也是0.2堆,生成的氫氧化鈉也是0.2堆,氫氣為0.1堆。若問(wèn)生成的物質(zhì)質(zhì)量,再乘一下,或者說(shuō)乘著出來(lái),氫氧化鈉的質(zhì)量是0.2*40=8(克)。計(jì)算要點(diǎn)就是除著進(jìn)去、乘著出來(lái)。登山的到了這一步,難度就已克服了一半。接下來(lái)做練習(xí)。分別計(jì)算下列物質(zhì)的物質(zhì)的量(將克數(shù)換算成堆數(shù)、除以下)1、5.4克和H2O。2、19.6克H2SO4。3、4克NaOH。4、11克CO2 5、10克CaCO3。6、11.7克NaCl。7、11.2克Fe。注意公式n=m/M.再分別計(jì)算0.2堆(mol)下列物質(zhì)的質(zhì)量(將堆數(shù)換算成克數(shù)、乘以下)1、H2O 2、H2SO4 3、NaOH。4、CO2 5、CaCO3 6、 NaCl 7、Fe。公式是m=n*M
結(jié)論與思考
物質(zhì)的量作為新授課,要以解決化學(xué)計(jì)算系數(shù)比的升級(jí)2.0版為重點(diǎn),不要過(guò)多糾纏阿伏伽德羅常數(shù),和摩爾的叫法。讓學(xué)生盡可能直觀的了解,個(gè)數(shù)與堆數(shù),質(zhì)量和堆數(shù)的相互轉(zhuǎn)換,就像步行改為騎自行車。摔跟頭是不可避免的,不能學(xué)周倉(cāng)扛著馬攆關(guān)老爺。不會(huì)騎,就扛自行車上學(xué),成為一種負(fù)擔(dān)。摩爾也無(wú)非像理發(fā)店里剃頭的王翠芬阿姨,改成了洗剪吹的托尼老師。咱也覺(jué)得人家叫王浩然比王建國(guó)洋氣,李梓萱比李雪琴顯得有文化。你要覺(jué)得接地氣,咱先用堆代替摩爾頂一會(huì)。啥時(shí)候,和國(guó)際接軌了,再高大上的叫摩爾,或摩。
參考文獻(xiàn):
[1]王磊陳光巨[M]普通高中化學(xué)教科書必修第一冊(cè)濟(jì)南山東科學(xué)技術(shù)出版社2019年7月21-22.
作者簡(jiǎn)介:
趙廣河,男,生于1965年12月,1985年7月畢業(yè)于濟(jì)南師?;瘜W(xué)系,高級(jí)教師。1985年72011年獲濟(jì)南市長(zhǎng)清區(qū)化學(xué)優(yōu)質(zhì)課一等獎(jiǎng)。