高一化学计量·物质的量学案 高一化学物质的量习题

进入高中,如果以轻松的心态学习化学,高中三年的化学学习就比较轻松!

今天,是进入高中的第三次化学课。

高中开始文理分科,文科是六科(语数英,史地政,不含化学),理科也是六科(语数英,理化生)。理科的六科中,化学的学习时间最短(4年,初三和高中三年;物理其次),化学的题量也最少。到了高考时,虽然化学的分数吃点亏,只有100分,但是相比较而言还是划算的。

本博的第一次课,是初高中化学的衔接课(《上好高中化学第一课》),我们回顾了一下初三化学的知识点和考点,初高中化学的异同,初高中化学的学习方法区别。

本博的第二次课,教材上的第一次课,是《化学实验基本方法》,我们在学案中学习了化学实验室的安全、化学实验的基本操作方法(过滤、蒸发、蒸馏、萃取),重点在于,理解原理,理解操作,理解化学实验的重要性。

本次课,开始学习“化学计量”,学习“物质的量”这样一个单位,从本次课开始,直到会考、高三毕业、高考,我们都离不开这样一个量——“物质的量”了。

下面就是《化学计量在实验中的应用》的学案。如果你在学校学习这一课之前阅读,可以帮助你听课的时候事半功倍;如果你在学习了这一课之后阅读,可以帮助你理解这一课的精髓。

一、高中化学的两大支柱

高一化学学习,按照顺序进行的话,第一课是“化学实验基本方法”(简称“化学实验”),第二课就是“化学计量在实验中的应用”(简称“化学计量”)。

高中学习,逐渐开始出现一些抽象的概念。

抽象?怎么个抽象法?就是看不到(无法看到),摸不到(无法感知),只有用脑子去想象才可以理解的概念。“化学计量”就是要引进这么抽象的几个概念。

化学本身就很抽象,化学实验就是用来解决抽象问题、帮助学生理解化学的一个重要手段,化学实验已经成为中学化学的两大支柱之一(另一个支柱是“分类”的概念,时时想着物质分类、体系分类、化学反应分类等等概念),高考占比不低于20分,大约为20%- 30%。

二、化学计量在实验中的应用

化学计量,在高中化学中非常重要。怎么个重要法儿?

2.1计量的概念

计量,说起来这词儿不怎么熟悉。但是,生活中到处都有“计量”的存在,家里面的酱油、醋、酒“一瓶两瓶”、大米和面粉“三袋两袋”的,就是“计量”问题。

那个“几瓶”的“瓶”、“几袋”的“袋”就叫做度量单位。

还有,从小学语文就开始学习的“数量词”的概念(小学一二年级),现在用上啦!不知道经过了七八年的时间,小学一二年级的知识还记住了多少?

例题1: 三千克、八只、60米、九小时,这些都是什么词?(小学二年级,语文)

:数量词,由数词和量词组成。

这些词的最后一个字,是量词,是计量单位;这些词前面的那些数字,是数词。

三千克:三千是数词,克是量词。量词就是计量单位。

类似地,“克、只、米、小时”都是计量单位。是质量的计量单位,米是长度的计量单位,

小时是时间的计量单位,我们在初中物理中是常常见到的。

2.2 化学中的计量

例题1中的这些计量单位,生活中也常见,物理课里面也常见,我们都不陌生了,或者说都学会了。既然大家在生活中都熟悉了,物理课里面就没有专门去讲计量,没有“物理计量的应用”这样犯傻的课程。但是,化学就不同,化学上,光用这些计量单位就不够用了。

例题2:普通计量中,可以进行简单的加减法运算。5kg大米加上 5 kg大米,等于 10 kg;120 m长加上23 m,等于143m长。

我们看看,在化学中这样做成不成?

例题3:化学上如何计量更科学?能不能用“质量”作为化学的计量单位。下面,我们看看32克氧气与C、S、氢气等物质的完全燃烧反应。


可以看到这样的结论,同样与32g 氧气反应:

1)生成产物的质量不同:同样是与 32g氧气反应,所需要的C、S、氢气的质量却各不相同,生成产物的质量也各不相同。

2)剩余的反应物的质量不同:分别用 32g 碳、32g 硫去反应,在 32g 氧气完全消耗之后,硫会反应殆尽,生成 64g二氧化硫,但是碳的情况就不行了,如果只生成二氧化碳,最多有 12g 碳可以消耗,最后要剩下20g碳。

因此,质量,是不方便作为化学反应的计量单位

化学需要新的计量,化学需要新的计量单位。这,就称作化学计量

从例题3可以得到的启示是:一个氧分子,都是与相应数量的其他物质分子(或原子)发生化学反应。例如,一个氧分子, 可以与1个碳原子反应,那么3个氧分子就可以和3个碳原子反应,分子(或者原子)的个数,倒可以作为化学计量的一个单位啊。

所以,按照物质分子(或原子)的个数来进行化学计量,更加合理,更加科学。

2.3 物质的量 n

物质的量,这个新的度量单位的引入,可能在学校的课堂上讲得比较突兀,可能在你还没有在脑袋里面转几转呢,老师就就那么把“物质的量”引出来了。这样的效果不怎么好。

其实,在学习“物质的量”之前,最好有个铺垫。

回忆一下初中化学模拟题、中考试卷的34题和35题,都是关于化学方程式的计算题,就象这个博客里面的“例题3”。比如例题3的第一个化学方程式,本身的含义是:

1)发生化学反应的粒子数:1个碳原子和一个氧分子发生化学反应,生成了1个二氧化碳分子。

(化学方程式的直接含义,看各个物质化学式前面的系数)

2)粒子的概念:在化学里的意思是体积很小、肉眼看不到、质量也很小的微粒。中学化学里,包括原子、分子、离子、质子、中子、电子、原子团等七种微粒。

3)发生化学反应的粒子质量:12个碳单位的碳原子和32个碳单位的氧分子发生了反应。

(化学方程式的间接含义,看各个物质的相对分子(原子)质量)

4)化学计算时候的转义:但是,我们在课堂练习、做化学计算的时候,都是用了“12g碳 与 32g氧气”发生化学反应。

解决这个问题,恰恰好好在200年之前。

当时,有位意大利的神人叫做阿伏加德罗,他发现了分子的存在,这是化学史上的第二大发现,仅次于原子量(相对原子质量)的发现。分子和原子的发现,乃至原子量、分子量的出现,引起了科学家的广泛关注。

为什么?


2.4物质的量 n

有了阿伏加德罗常数NA,问题就变得异常简单。国际上就定义NA个原子(分子)为一个化学计量单位,称之为1摩尔(1摩),记作1 mol。

物质含有多少摩尔(摩尔数),就叫做物质的量,记作 n。需要用物质的量计量的粒子,就包括我们上面所说的七类粒子,原子、分子、离子、质子、中子、电子、原子团。

现在我们知道了,阿伏加德罗常数不仅仅是巧合,更确切地说是规定。

规定

12g 碳(0.012 kg)为 1 mol,这 1 mol 碳恰好含有NA 个碳原子。

(1个碳原子的相对原子质量是12碳单位)

32g 硫(0.032 kg)为 1 mol,这 1 mol 硫恰好含有 NA 个硫原子。

(1个硫原子的相对原子质量是32碳单位)

………………

18g 水(0.018 kg)为 1 mol;这 1 mol 水恰好含有 NA 个水分子。

(水的相对分子质量是18碳单位,等于2个氢原子和1个氧原子的相对原子质量之和)

44g 二氧化碳(0.044kg)为1 mol;这1 mol二氧化碳恰含 NA 个二氧化碳分子。

(二氧化碳相对分子质量是44碳单位,等于1个碳原子和2个氧原子的相对原子质量之和)

………………

三、“物质的量”在化学中的应用

物质的量,这四个字是一个专用的名词,它的单位是摩尔,这个名词不可拆开。

教材中的题目“化学计量在实验中的应用”不太确切,化学计量、物质的量、摩尔等概念和计量,远远不止用于化学实验中,而是贯穿中学的整个化学课程学习,化学反应、溶液的浓度、理论计算等等,都离不开这个“物质的量”。所以,应该说是“物质的量在化学中的应用”。

3.1 物质的量的意义

物质的量(符号为 n),有微观和宏观两层含义。

微观含义:多少多少摩尔(也称为“摩尔数”),是从微观上定义的,就是某种粒子的数量为NA那么多的时候,为1 mol。可以进行物质所含粒子数与摩尔数之间进行换算。

物质含有的粒子数用 N 表示,则物质的量 n 的计算公式为:

(1)
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宏观含义:摩尔数虽然来自于微观上的定义,在宏观上应用得更广泛,就是进行物质的质量与摩尔数的之间的换算。教科书、参考书中有很多类似的换算。

物质的质量为 m (单位是g),其相对分子质量为M,则物质的量 n 的计算公式为:

(2)

可以看出,物质的量 n 是宏观和微观之间的桥梁。

3.2 物质的量在高考中的份量

物质的量,至少占高考的一个选择题(6分),在化学计算中也会多次用到这个概念和公式。

3.3 练习

就是那两个公式,(1)和(2),一个简单的乘除法,三两个题就熟悉了,关键是对“物质的量”、“摩尔数”的理解。

***

学了化学计量这一次课,可以更深刻地理解化学,“计算是简单的,意义是深刻的”。

只要掌握了“摩尔数计算”、“物质的量计算”这两个小小的公式,就扼住了“高中化学”的喉咙。反过来说,如果这块儿有一丝马虎,后面的三年就都马马虎虎了,高考那就更马虎了,呵呵。

这次就到这里,下次的事,下次再说。

2010年8月2日·北京西三环

(转载请注明出处 http://blog.sina.com.cn/zhaodechao21edu)

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