化学计量在实验中的应用教案

教学目标

1. 知识与技能目标
   • 理解物质的量及其单位——摩尔的概念，掌握物质的量与阿伏伽德罗常数、物质的摩尔质量之间的关系。
   • 学会运用物质的量进行简单的化学计算,包括物质的量与微粒数目、物质的质量之间的换算。
   • 掌握气体摩尔体积的概念,理解其使用条件和适用范围，能进行气体体积与物质的量的换算。
   • 理解溶液的物质的量浓度的概念,掌握溶液的物质的量浓度与溶质的物质的量、溶液体积之间的关系，能进行相关计算。
2. 过程与方法目标
   • 通过对物质的量概念的学习,体会定量研究的方法和重要性，培养分析、归纳和归纳的能力。
   • 通过化学计算的练习,提高数学运算能力和逻辑思维能力，学会运用化学知识解决实际问题。
   • 经历概念的形成过程和公式的推导过程,培养科学探究精神和严谨的思维方式。
3. 情感态度与价值观目标
   • 感受化学计量在化学研究和化学工业中的重要作用,激发学习化学的兴趣和热情。
   • 培养严谨的科学态度和实事求是的精神,认识到精确的化学计量对于科学研究和生产实践的意义。

教学重难点

1. 教学重点
   • 物质的量、摩尔、阿伏伽德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等概念的理解。
   • 物质的量与微粒数目、物质的质量、气体体积、溶液体积之间的换算关系。
2. 教学难点
   • 物质的量概念的建立和理解,特别是对阿伏伽德罗常数的微观意义的理解。
   • 气体摩尔体积的概念及适用条件的理解,以及在不同条件下气体体积与物质的量关系的计算。
   • 溶液的物质的量浓度的概念理解,尤其是关于溶液的体积与溶剂体积、溶质体积的关系。

教学方法

讲授法、讨论法、练习法、多媒体辅助教学法相结合。

教学过程

（一）引入新课

通过展示一些化学实验中精确称量药品、测量气体体积等操作的图片或视频，引出在化学实验中需要一种能够将微观粒子数量与宏观可测量之间建立联系的物理量，从而引入化学计量的概念。

（二）物质的量及其单位——摩尔

1. 概念引入
   • 讲述在化学研究中,为了方便描述微观粒子（如原子、分子、离子等）的数量，引入了物质的量这个物理量，它的单位是摩尔。
   • 举例说明,就像我们用“打”来计量鸡蛋的数量一样，摩尔是用于计量微观粒子数量的一种单位。
2. 阿伏伽德罗常数
   • 介绍 1 mol 任何粒子的粒子数叫做阿伏伽德罗常数，其数值约为 (6.02\times10^{23})。
   • 通过多媒体展示一些微观粒子的图像,让学生直观地感受 (1) mol 粒子的数量之多。
   • 举例计算,如 (1) mol 碳原子含有 (6.02\times10^{23}) 个碳原子，(2) mol 氧气分子含有 (2\times6.02\times10^{23}) 个氧气分子等，帮助学生理解阿伏伽德罗常数与物质的量、微粒数目之间的关系。
3. 摩尔质量
   • 讲解摩尔质量的定义：单位物质的量的物质所具有的质量，其单位为 g/mol。
   • 引导学生根据物质的摩尔质量（(M)）、物质的量（(n)）和物质的质量（(m)）之间的关系 (m = n\times M) 进行计算。
   • 举例计算不同物质的摩尔质量,如 (O_2) 的摩尔质量为 (32) g/mol，(H_2SO_4) 的摩尔质量为 (98) g/mol 等，并进行一些简单的物质的质量与物质的量之间的换算练习。

（三）气体摩尔体积

1. 概念引入
   • 展示不同气体在一定温度和压强下占据体积的图片或动画,引出气体摩尔体积的概念：单位物质的量的气体所占的体积。
   • 强调气体摩尔体积的单位为 L/mol，在标准状况（(0^{\circ}C)，(101) kPa）下，(1) mol 任何气体的体积约为 (22.4) L。
2. 适用条件和范围
   • 讨论气体摩尔体积的适用条件,即只有在标准状况下，且气体为纯净物时，才能使用 (22.4) L/mol 这个数值进行计算。
   • 通过一些反例,如在非标准状况下的气体体积、混合气体的体积等，让学生理解气体摩尔体积的使用限制。
3. 计算示例
   • 举例计算在标准状况下,一定物质的量的气体所占的体积，或者根据气体体积计算气体的物质的量。
   • 进行一些综合性的计算,如已知某种气体的质量和密度，在标准状况下求其体积等，帮助学生巩固气体摩尔体积的计算方法。

（四）溶液的物质的量浓度

1. 概念引入
   • 以生活中盐水的浓度为例,引出溶液的物质的量浓度的概念：表示单位体积溶液里所含溶质的物质的量，单位为 mol/L。
   • 讲解物质的量浓度（(c)）、溶质的物质的量（(n)）和溶液体积（(V)）之间的关系 (c = \frac{n}{V})。
2. 溶液体积的理解
   • 强调溶液体积不等于溶剂体积,也不等于溶质体积与溶剂体积之和，而是溶质和溶剂混合后的总体积。
   • 通过实验演示或动画展示,让学生直观地理解溶液体积的概念。
3. 计算示例
   • 举例计算一定质量的溶质溶解在一定体积的溶液中所形成的溶液的物质的量浓度,或者根据溶液的物质的量浓度和溶液体积计算溶质的物质的量。
   • 进行一些关于溶液稀释和混合的计算,如将一定浓度的溶液稀释到一定体积后求其浓度，或者将两种不同浓度的溶液混合后求混合溶液的浓度等，让学生熟练掌握溶液的物质的量浓度的计算方法。

（五）综合练习与讨论

1. 给出一些综合性的化学计量计算题,让学生独立完成，然后进行小组讨论和交流。
2. 选取部分学生的解答进行展示和点评,针对学生在计算过程中出现的问题进行讲解和纠正，进一步强化学生对化学计量概念和计算方法的理解和掌握。

（六）课堂小结

1. 回顾物质的量、摩尔、阿伏伽德罗常数、摩尔质量、气体摩尔体积、物质的量浓度等概念。
2. 归纳物质的量与微粒数目、物质的质量、气体体积、溶液体积之间的换算关系，强调各个概念之间的联系和区别。
3. 指出学生在学习过程中需要注意的问题和容易出错的地方,鼓励学生课后继续练习和巩固所学知识。

（七）布置作业

布置一些与化学计量相关的课后作业,包括概念理解题、计算题和简答题等，要求学生认真完成，通过作业进一步加深对化学计量知识的理解和掌握。

板书设计

|--|--| |物质的量及其单位——摩尔| 物质的量（(n)）：衡量微观粒子数量的物理量
摩尔（mol）：物质的量的单位
阿伏伽德罗常数（(N_A)）：(1) mol 任何粒子的粒子数，约为 (6.02\times10^{23})
关系式：(n = \frac{N}{N_A})| |摩尔质量| 定义：单位物质的量的物质所具有的质量
单位：g/mol
关系式：(m = n\times M)| |气体摩尔体积| 定义：单位物质的量的气体所占的体积
单位：L/mol
标准状况下：(1) mol 任何气体体积约为 (22.4) L
关系式：(V = n\times V_m)（标准状况下）| |溶液的物质的量浓度| 定义：表示单位体积溶液里所含溶质的物质的量
单位：mol/L
关系式：(c = \frac{n}{V})| |综合换算关系| (n = \frac{N}{N_A})
(m = n\times M)
(V = n\times V_m)（标准状况下气体）
(c = \frac{n}{V})|

相关问题与解答

问题 1：如何区分摩尔质量（(M)）和相对分子质量（(Mr)）？ 解答：摩尔质量（(M)）的单位是 g/mol，它表示单位物质的量的物质所具有的质量，是一个具有实际意义的物理量，可以通过实验测量得到，二氧化碳的摩尔质量是 (44) g/mol，而相对分子质量（(Mr)）是一个比值，是化学式中各原子的相对原子质量的总和，没有单位，二氧化碳的相对分子质量是 (44)，它们的数值在一般情况下是相等的，但意义和单位不同，在计算物质的质量时，需要使用摩尔质量；在进行物质的组成和结构的分析时，常用相对分子质量。

问题 2：在非标准状况下，气体摩尔体积是否一定不等于 (22.4) L/mol？ 解答：在非标准状况下，气体摩尔体积不一定不等于 (22.4) L/mol，气体摩尔体积的大小取决于气体所处的温度和压强，虽然标准状况下（(0^{\circ}C)，(101) kPa），(1) mol 任何气体的体积约为 (22.4) L，但在一些特定的非标准状况下，通过调整温度和压强，也有可能使气体的体积恰好为 (22.4) L/mol，在某些高温高压的条件下，气体分子间的距离减小，有可能使一定物质的量的气体体积等于 (22.4) L/mol，这种情况并不是普遍现象，在大多数非标准状况下，气体摩尔体积是不等于 (22.4) L/mol 的，所以在计算气体体积与物质的量的关系时，必须明确气体所处的状况，不能一概而论地认为非标准状况下气体摩尔体积就一定不是 (22.