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2016-08-29
问题一:用什么作为计量微观粒子数的单位呢?
1900年德国化学家、诺贝尔化学奖得主Ostwald,曾经用Mole 这个拉丁文原意为“成堆的”、“大量”名词,描述微观粒子——分子(Molecule)的重量 ,所以,1971年,由41个国家派代表参加的第十四届国际计量大会上就决定用Mole (摩尔)作为计量大量微观粒子的新的单位,符号为mol。
我们刚刚解决了摩尔是什么的问题,新的问题又接踵而至……
问题二:这个新的计量单位——摩尔,对应的物理量又是什么?
每一个单位都有其对应的物理量,用以诠释其物理意义。那么,摩尔这一新单位所对应的物理量又是什么呢?
1961年,荷兰化学家、物理学家E•A•Guggenheim把摩尔叫做“chemists amount of substance——化学家的物质的量”,1967年4月单位制咨询委员会借用了Guggenheim的部分描述,定义摩尔作为“物质的量——Amount of substance ”这一物理量的单位。
因为,“物质的量”是一个物理量的名称,所以,它就像其它物理量的名称如:“质量”、“时间”一样,不能擅自更改、增减其中的文字。
首先说明物质的量是一个物理量,让学生联想已知的长度、质量、温度、时间等物理量,指出物质的量与它们一样是一个基本物理量的名称。其次阐明每个物理量的意义是不一样的,例如,长度是表明一个物体长短的物理量,质量是表示一个物体含有物质多少的物理量,温度是表示物体冷热程度的物理量,而物质的量是表示含有一定数目粒子的集合体的物理量,并让学生联想构成物质的粒子有哪些。
正是因为确立了这样一个新的物理量,当我们取“一定数目微观粒子的集合体”作为一个计量对象时,便可以将单个看不见、摸不着的微粒,转化成看得见、摸得着的宏观物质。
因此,“物质的量”是将物质宏观和微观领域的属性联系起来的纽带。
问题三 1 摩尔的微观物质中有多少个粒子?
在定义一个单位时,我们总是需要有一个衡量标准。每一基本物理量的单位都有它的标准,如质量单位——1kg 的标准是国际千克原器,那么,物质的量的单位———1 mol的标准是多少呢?战国时期,各国的度量衡都不一样,秦始皇统一度量衡,便利了经济的发展。所以,1971年,国际纯粹与应用物理协会(IUPAP)和国际纯粹与应用化学协会(IUPCP)达成协议,同意将0.012Kg碳12中所含的原子数目作为摩尔的基准。
【计算】已知一个12C质量为1.993×10-23g,求0.012千克12C含多少个原子?
这个数据,最先是由Austrian physicist and chemist——Johann Josef Loschmidt洛斯密德(March 15, 1821 - July 8, 1895) 首先算出,所以,在一些德语国家至今还将这一数据称为Loschmidt number 。但为了纪念Avogadro 对溶液浓度和分子重量研究的贡献,国际计量大会决定将1摩尔物质中所含有的微观粒子数重新命名为Avogadro's number( Avogadro's constant),用符号NA表示。NA的精确数值还没有准确算出,在计算中,取其近似值 6.02×1023。
反之,如果在一定量的粒子集体中所含有的粒子数与0.012Kg 12C中所含的原子数目相同,我们就说它的物质的量是1摩尔,简称1摩。
问题四 物质的量、阿伏加德罗常数、粒子数(N)三者的关系是怎样的呢?
可以举宏观例子,一打有12只鸡蛋,48 只鸡蛋是几打? 显然学生通过迁移规律,就能找出物质的量、阿伏加德罗常数、粒子数三者之间的关系
n=N/NA
问题五 为什么物质的量是描述微观粒子的物理量,摩尔是描述微观粒子的基本单位?
【计算】
如果將6.02×1023 美元,分給地球上的所有的人, 按地球约6×109(60亿)人计,每个人可分得多少美元?
如果1克米有40粒,按地球约6×109 (60亿)人计,假设人均每年消耗250千克,计算6.02×1023粒大米可供全世界人用几年?
【思考】你对摩尔所描述的对象——一定数目的微观粒子集体有怎样的认识?
由此可见,宏观物质就是再小,如果用摩做单位来描述它们都显得太巨大了。所以,物质的量及其单位摩尔都只能用于描述微观粒子。因为摩很大,因此,在使用時可以出現小数,其推导单位还有千摩、毫摩等。
问题六 科学上为什么以0。012 kg 12C 含有的原子数作为1 mol 的物质所含的微粒数的标准呢?
学生会联想到相对原子质量的规定标准。教师因势利导,采用论证的方法,引导学生推导出1 mol 任何粒子或物质的质量都是以克为单位,数值上都与该粒子的相对原子质量或相对分子质量相等。从而得出摩尔质量的定义,并分析出物质的量、物质的质量、物质的摩尔质量三者的关系。
n=m/M
3、课堂评价与小结
【练习一】判断下列说法正误(正确答案D、E)
A.物质的量既表示一定物质的质量,又表示一定微粒的数量。
B.1mol氧气一定含有6.02x1023个02分子
C.1mol氧约含有6.02x1023个02
D.0.5molNH3一定含有1.5mol氢原子
E.1.204 x1023个H2含有氢原子的物质的量0.4mol
(设题意图:掌握物质的量的含义、应用要点,熟悉物质的量与微粒数的转换关系,公式见下图。)
【练习二】计算并填下列空格(答案:48克、0.4克、1.5mol和1.5NA)
1.5mol 02的质量是_________克? 1.204x1023个H:分子的质量是_________克?
84克Fe的物质的量是_________mol? 含有Fe原子的数目是_________ ?
(设题意图:引出摩尔质量的概念,熟悉物质的量、质量、微粒数的转换关系,公式见下图。)
4、作业
1.以“摩尔”为第一人称,写一篇摩尔的自述(400字左右)
2.完成课后练习
六、教学反思
本节课主要围绕物质的量的产生条件,背景,含义展开教学,在教学过程中,力求让学生理解物质的量的物理意义,以及摩尔的概念即可,本节不适宜作过多的联系,可在结束时让学生谈谈自己的学习体会, “物质的量”及相关概念是属于“工具性”概念,随着化学学习的深入,学生在今后的学习当中会不断使用。用一个恰当的比喻,给你一个新手机,你不可能一下子对它的功能了解,但一年以后,你大概都可以闭着眼睛发短信了。
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