1.2 物质的量 第2课时（教学设计） 化学沪科版2020必修第一册

1.2 物质的量 第2课时 摩尔质量 气体摩尔体积 一、知识目标 1．理解决定物质体积大小的因素，理解气体摩尔体积的概念。 2．掌握气体摩尔体积与物质的量之间的转换关系。 3．运用物质的量、摩尔质量、气体摩尔体积之间的相互关系进行简单计算。 4．了解阿伏加德罗定律及其推论，并能够运用阿伏加德罗定律解决简单问题。 二、素养目标 1．宏观辨识与微观探析：从宏观上认识物质的质量、体积等物理量，从微观上理解物质的量、粒子数目等概念，建立宏观与微观之间的联系。 2．证据推理与模型认知：通过对数据的分析和推理，建立气体摩尔体积、阿伏加德罗定律等模型，培养逻辑推理和归纳总结能力。 3．科学探究与创新意识：通过实验探究和问题讨论，培养科学探究精神和创新意识，提高解决实际问题的能力。 一、教学重点 1．摩尔质量、气体摩尔体积的概念及相关计算； 2．阿伏加德罗定律及其推论。 二、教学难点 1．决定物质体积大小的因素； 2．气体摩尔体积的适用条件； 3．阿伏加德罗定律及其推论的应用。 本节教学内容出自沪科版 2020 必修第一册第一章《化学研究的天地》中的 1.2《物质的量》第 2 课时《摩尔质量 气体摩尔体积》。物质的量是化学学科中的一个重要基本概念，它像一座桥梁把宏观物质和微观粒子联系起来，而摩尔质量和气体摩尔体积是在物质的量基础上进一步拓展的概念，在化学计算和研究中具有至关重要的作用。 本课时按照教材编排，依次介绍了摩尔质量、气体摩尔体积和阿伏加德罗定律三部分内容。首先通过对不同物质 1mol 质量的计算和分析，引出摩尔质量的概念，明确其定义、符号、单位和计算公式，帮助学生理解物质的量与质量之间的关系。接着探讨气体摩尔体积，讲解其概念、单位、影响因素以及标准状况下的数值，引导学生掌握气体体积与物质的量的转换关系。最后介绍阿伏加德罗定律及其推论，加深学生对气体性质的理解和应用。教材通过实例计算和图表展示，让学生直观感受这些概念的应用，逐步培养学生的化学思维和计算能力。 教学对象是初高中阶段的学生，正处于知识和思维的快速发展时期。在初中化学学习中，学生已经对一些常见物质的性质和化学反应有了初步了解，但对于微观粒子的认识还比较模糊，缺乏将宏观物质与微观粒子联系起来的能力。在思维方式上，学生正从形象思维向抽象思维过渡，对于抽象概念的理解存在一定困难。 在学习本课时内容之前，学生已经掌握了物质的量的基本概念，这为本节课的学习奠定了基础。然而，摩尔质量、气体摩尔体积和阿伏加德罗定律等概念较为抽象，学生理解起来可能会有一定难度。例如，对于气体摩尔体积的理解，学生可能会混淆标准状况和非标准状况下的体积计算，对混合气体的处理也容易出现错误。此外，学生在运用这些概念进行计算和解决实际问题时，可能会存在逻辑不清晰、计算不准确等问题。因此，在教学过程中，教师应结合生活实例和实验演示，帮助学生直观感受这些概念的含义，通过逐步引导和练习，培养学生的思维能力和解题能力，让学生在原有知识基础上逐步建立起完整的知识体系。 教学环节一 课堂导入 【提出问题】同学们，我们在之前的学习中已经了解到，1mol不同物质所含的粒子数是相同的，都约为6.02×10²³个。现在老师问大家一个问题，假如我们有1mol的水和1mol的铝，它们所含的粒子数一样多，那它们的质量会一样吗？大家可以先大胆猜测一下。（给学生一些思考和发言时间，鼓励学生积极表达自己的想法） 【展示数据】大家各有各的想法，非常棒。现在老师给大家展示一些数据，1mol H₂O约含有6.02×10²³个水分子，质量是18g；1mol Al约含有6.02×10²³个铝原子，质量是27g。从这些数据我们可以看出，1mol不同物质的质量是不同的。那大家想一想，这背后是不是有什么规律呢？1mol任何物质的质量到底和什么有关呢？ 【引入化工生产实例】在实际的化工生产中，经常会涉及到各种气体的使用。比如合成氨工业，它是将氮气和氢气在高温高压和催化剂的条件下反应生成氨气。在这个过程中，工程师们更关注的是气体的体积，因为测量气体体积往往比称量质量更方便。那这里就有一个问题了，气体的体积和它的物质的量之间有什么关系呢？知道了这个关系，工程师们就能更精准地控制反应的进行，提高生产效率。带着这些问题，让我们一起走进今天的学习，去探索摩尔质量和气体摩尔体积的奥秘。 【设计意图】 激发学生兴趣：通过提出关于1mol不同物质质量是否相同的问题，引发学生的好奇心和求知欲，让学生积极参与到课堂讨论中来，提高他们的课堂参与度。 引发思考：展示1mol不同物质质量的数据，引导学生思考其中的规律，培养学生的思维能力和探究精神，为后续摩尔质量概念的引入做好铺垫。 联系实际：引入合成氨工业的实例，将抽象的化学知识与实际的化工生产联系起来，让学生明白化学知识在实际生产中的重要应用，使抽象的化学知识变得具体而有趣，同时也让学生明确学习本节课内容的实际意义，提高他们的学习积极性。 导入新课：从对1mol物质质量的思考和化工生产中气体体积的问题，自然地过渡到本节课要学习的摩尔质量和气体摩尔体积的内容，让学生明确学习方向，带着问题去探索新知识。 教学任务一 摩尔质量 活动一 摩尔质量概念的引入 【引入】同学们，我们之前学习了物质的量，知道不同物质所含的粒子数是相同的，都约为个。比如约含有个水分子，质量是；约含有个铝原子，质量是。那么大家思考一下，任何微观物质都约含个粒子，这物质的质量到底有多大呢？它和物质的相对原子质量或相对分子质量有什么关系呢？下面我们就一起来探究这个问题。 【设计意图】通过回顾之前学过的物质的量以及列举具体物质的质量，引发学生对物质质量与相对原子（分子）质量关系的思考，从而引入摩尔质量的概念，激发学生的学习兴趣和探究欲望。 【问题】老师展示课件表格，给出粒子符号、相对分子或原子质量、个粒子的质量、物质含有的粒子数（个），让学生计算物质质量（），并分析计算结果能得出什么规律。 粒子符号 相对分子或原子质量 个粒子的质量 物质含有的粒子数（个） 物质质量（） （） （） （） （） （） （） 【学生思考】学生计算并回答： 的质量为；的质量为；的质量为；的质量为；的质量为；的质量为。 规律：任何原子的质量（以克为单位）在数值上等于这种原子的相对原子质量；任何分子的质量（以克为单位）在数值上等于这种分子的相对分子质量；任何离子的质量（以克为单位）在数值上等于这种离子的式量。 【讲解】评价、强调：非常好，同学们通过计算和分析得出了正确的规律。也就是说，任何微粒或物质的质量，当以为单位时，在数值上等于该微粒的相对原子质量或相对分子质量。这就是我们接下来要学习的摩尔质量的重要特征。 【学生任务】阅读教材相关内容，总结摩尔质量的定义、符号、常用单位、公式和数值特点。 【学生回答】 定义：单位物质的量（即）的物质所具有的质量叫做该物质的摩尔质量。 符号：。 常用单位：。 公式：。 数值：等于物质的相对原子（分子）质量。 【总结】评价、强调：大家总结得很准确。对于指定的物质来说，其摩尔质量的值是一个定值，不随物质的物质的量的多少而改变。摩尔质量就像一座桥梁，将宏观物质的质量和微观粒子的物质的量联系起来了。 【对应训练1】下列说法正确的是（ ） A. 的质量是 B. 的摩尔质量是 C. 的摩尔质量是 D. 的质量是 【答案】C 【解析】的质量是，A选项错误；摩尔质量的单位是，的摩尔质量是，B选项错误；的相对分子质量是，其摩尔质量是，C选项正确；质量的单位是，的质量是，D选项错误。 【对应训练2】光纤通讯是一种现代化的通讯手段，光纤通讯容量大，一对光纤上可同时传送万门电话的信号。制造光导纤维的主要原料是，下列关于的说法正确的是（ ） A. 摩尔质量是 B. 中含有 C. 中含有个氧原子 D. 质量是 【答案】C 【解析】摩尔质量有单位，的摩尔质量是，A选项错误；中不存在分子，中含有原子，B选项错误；中含有氧原子的物质的量为，氧原子个数为个，C选项正确；质量的单位是，质量是，D选项错误。 教学任务二 气体摩尔体积 活动一 气体摩尔体积概念的引入 【引入】在科学研究或实际生产中，涉及气态物质时，测量体积往往比称量质量更方便。所以，气体一般都是测量体积，而不是称量质量。那么，气体体积与物质的量之间有什么关系呢？这就是我们接下来要探究的气体摩尔体积的问题。 【设计意图】从实际生产和研究的角度出发，指出测量气体体积的便利性，从而引出气体体积与物质的量的关系，激发学生对气体摩尔体积的学习兴趣。 【问题】展示课件中不同物质在相同条件下的体积数据，让学生观察并思考：为什么相同条件下，不同固体和液体的体积不同，而不同气体的体积几乎相同？物质的体积与什么因素有关？ 物质 状态 密度（） 质量（） 体积（） 气体 气体 气体 气体 固体 - - 固体 - - 固体 - - 液体 - - 液体 - - 液体 - - 【学生思考】学生分组讨论并回答： 固体、液体物质粒子间间隔很小，在微粒数目相同的情况下，固体、液体的体积主要由粒子本身大小决定。 气体物质分子间间隔远大于分子本身大小，在微粒数目相同的情况下，气体的体积主要由微粒间的距离大小决定，而分子间的平均距离受温度和压强的影响。 【讲解】评价、强调：大家分析得很到位。这就是决定物质体积大小的三个主要因素：粒子的数目、粒子的大小和粒子间的距离。对于气体来说，在相同的温度和压强下，粒子间的距离几乎是相等的，所以不同气体的体积几乎相同。 【学生任务】阅读教材相关内容，总结气体摩尔体积的概念、符号、单位、影响因素和标况下的数值。 【学生回答】 概念：单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积。 符号：。 单位：（）和。 影响因素：温度和压强。 标况下的数值：标准状况下，任何气体的体积都约是，即标况下的气体摩尔体积是，记作：。 【讲解】强调理解要点：标准状况（）是指、；这里的任何气体包括混合气体；必须是气体。同时，要注意物质在标准状况下为气体，若不是气体或非标准状况均不能用进行计算；气体在非标准状况下的体积，可能是，也可能不是。 【对应训练1】用表示阿伏德罗常数，下列叙述正确的是（ ） A. 标准状况下，中含有的分子数为 B. 与足量硫粉充分反应转移的电子数目为 C. 常温常压下，含有的原子数目为个 D. 常温常压下，含有含有的原子数目个 【答案】D 【解析】标准状况下，不是气体，不能用计算其物质的量，A选项错误；与硫粉反应生成，（物质的量为）与足量硫粉充分反应转移的电子数目为，B选项错误；常温常压下，气体摩尔体积不是，不能用计算的物质的量，C选项错误；的物质的量为，含有氢原子，原子数目为个，D选项正确。 【对应训练2】标准状况下，现有① ②个 ③ ④，则对这四种物质的关系有以下四种表述，其中不正确的是（ ） A. 体积：② > ③ > ① > ④ B. 密度：④ > ② > ③ > ① C. 质量：② > ③ > ④ > ① D. 氢原子个数：④ > ③ > ① > ② 【答案】D 【解析】①的物质的量为，质量为，氢原子物质的量为；②个的物质的量为，质量为，氢原子物质的量为；③的物质的量为，体积为，氢原子物质的量为；④在标准状况下是液体。A选项，气体体积比较：②（）> ③（）> ①（），④是液体体积最小，正确；B选项，气体密度与摩尔质量成正比，④是液体密度最大，②（）> ③（）> ①（），正确；C选项，质量比较：②（）> ③（）> ④（）> ①（），正确；D选项，氢原子个数：①（）> ③（）> ④（）> ②（），错误。 教学任务二 阿伏加德罗定律 活动一 阿伏加德罗定律的探究 【引入】我们已经知道了在标准状况下气体的体积约为，那么在其他条件下，气体的体积和物质的量、压强等因素之间又有什么关系呢？这就是我们要学习的阿伏加德罗定律的内容。 【设计意图】通过回顾标准状况下气体摩尔体积，引发学生对其他条件下气体相关性质关系的思考，从而引入阿伏加德罗定律的学习。 【问题】展示课件中不同气体在相同条件下的体积数据和不同条件下气体的压强、体积等数据，让学生观察并思考：为什么相同条件下，不同气体的体积几乎相同？在不同条件下，气体的体积、压强、物质的量之间有什么规律？ 【学生思考】学生分组讨论并回答： 相同的温度和压强下，粒子数相同的任何气体都具有相同的体积，因为气体分子间间隔受温度和压强影响，在相同条件下分子间距离相等。 可以推测出在不同条件下，气体的体积、压强、物质的量之间可能存在一定的比例关系。 【讲解】评价、强调：非常好，同学们观察和思考得很深入。这就是阿伏加德罗定律的核心内容：相同的温度和压强下，粒子数相同的任何气体都具有相同的体积，也可以说，在相同的温度和压强下、相同体积的任何气体都含有相同数目的粒子。同时，阿伏加德罗定律适用于任何气体，包括混合气体，不适用于非气体；同温、同压、同体积、同分子数，共同存在，相互制约，且“三同定一同”。 【学生任务】阅读教材相关内容，了解阿伏加德罗定律的数学表达式（克拉珀珑方程，其中为气体压强，单位：；为气体的体积，单位：；为气体分子的物质的量，单位：；为温度，单位：；为常数），并推导阿伏加德罗定律。 1.2 物质的量 第2课时 摩尔质量 气体摩尔体积 一、摩尔质量 定义：单位物质的量（1mol）的物质所具有的质量 符号：M 常用单位：g·mol⁻¹ 公式：m = n×M 数值：等于物质的相对原子（分子）质量 二、气体摩尔体积 概念：单位物质的量的气体所占的体积 符号：Vm 单位：L/mol (L·mol⁻¹) 和 m³/mol 影响因素：温度和压强 标况下（0°C、101kPa）：Vm = 22.4 L·mol⁻¹ 三、阿伏加德罗定律 内容：相同温度和压强下，粒子数相同的任何气体都具有相同体积 数学表达式：PV = nRT 推论 同温同压：V₁/V₂ = n₁/n₂ = N₁/N₂ 同温同体积：P₁/P₂ = n₁/n₂ = N₁/N₂ 同温同压：ρ₁/ρ₂ = M₁/M₂ 同温同压同体积：m₁/m₂ = M₁/M₂ 1．下列叙述正确的是 A．1 mol H₂O的质量为18 g∙mol⁻¹ B．CH₄的摩尔质量为16 g C．3.01×10²³个SO₂分子的质量为32g D．标准状况下，1 mol任何物质体积均为22.4 L 【答案】C 【解析】A．质量的单位是g，1 mol H₂O的质量为18 g，而g∙mol⁻¹是摩尔质量的单位，A选项错误；B．摩尔质量的单位是g∙mol⁻¹，CH₄的摩尔质量为16 g∙mol⁻¹，B选项错误；C．3.01×10²³个SO₂分子的物质的量为(n= 0.5mol)，其质量(m = nM=0.5mol×64g/mol = 32g)，C选项正确；D．标准状况下，1 mol任何气体的体积约为22.4 L，固体和液体不适用该规律，D选项错误。答案选C。 2．下列物质中，与0.3 mol H₂O含有相同氢原子数的物质是 A．18.9 g HNO₃ B．3.612×10²³个HCl分子 C．0.1 mol H₃PO₄ D．0.2Nₐ个CH₄分子 【答案】B 【解析】0.3 mol H₂O中氢原子的物质的量为(0.3mol×2 = 0.6mol)。A．18.9 g HNO₃的物质的量为(n=0.3mol)，其中氢原子的物质的量为0.3mol，A选项错误；B．3.612×10²³个HCl分子的物质的量为(n= 0.6mol)，氢原子的物质的量为0.6mol，B选项正确；C．0.1 mol H₃PO₄中氢原子的物质的量为(0.1mol×3 = 0.3mol)，C选项错误；D．0.2Nₐ个CH₄分子的物质的量为0.2mol，其中氢原子的物质的量为(0.2mol×4 = 0.8mol)，D选项错误。答案选B。 3．用Nₐ代表阿伏加德罗常数的数值。下列说法中正确的是 A．常温常压下，3.2 g O₂中含有的分子数目为0.1Nₐ B．1 mol氧气和1 mol氦气都含有2Nₐ个原子 C．0.2Nₐ个H₂SO₄分子与19.6 gH₃PO₄含有相同的原子数 D．常温常压下，1.06 gNa₂CO₃含有的Na⁺离子数为0.01Nₐ 【答案】A 【解析】A．3.2 g O₂的物质的量为(n===0.1mol)，含有的分子数目为0.1Nₐ，A选项正确；B．氧气是双原子分子，1 mol氧气含有2Nₐ个原子，氦气是单原子分子，1 mol氦气含有Nₐ个原子，B选项错误；C．0.2Nₐ个H₂SO₄分子的物质的量为0.2mol，含有的原子数为(0.2mol×7 = 1.4mol)；19.6 gH₃PO₄的物质的量为(n=0.2mol)，含有的原子数为(0.2mol×8 = 1.6mol)，二者原子数不同，C选项错误；D．1.06 gNa₂CO₃的物质的量为(n=0.01mol)，含有的Na⁺离子数为(0.01mol×2 = 0.02Nₐ)，D选项错误。答案选A。 4．标准状况下，现有①4.48LCH₄ ②3.01×10²³个HCl ③10.2gH₂S ④0.2mol C₂H₅OH ，则对这四种物质的关系有以下四种表述，其中不正确的是 A．体积：②>③>①>④ B．密度：④>②>③>① C．质量：②>③>④>① D．氢原子个数：④>③>①>② 【答案】D 【解析】①标准状况下，4.48LCH₄的物质的量为(n===0.2mol)，质量为(m = nM=0.2mol×16g/mol = 3.2g)，氢原子物质的量为(0.2mol×4 = 0.8mol)；②3.01×10²³个HCl的物质的量为(n== = 0.5mol)，标准状况下体积为(V = nV_{m}=0.5mol×22.4L/mol = 11.2L)，质量为(m = nM=0.5mol×36.5g/mol = 18.25g)，氢原子物质的量为0.5mol；③10.2gH₂S的物质的量为(n===0.3mol)，标准状况下体积为(V = nV_{m}=0.3mol×22.4L/mol = 6.72L)，氢原子物质的量为(0.3mol×2 = 0.6mol)；④C₂H₅OH在标准状况下为液体，体积最小。A．体积大小顺序为②>③>①>④，A选项正确；B．气体密度与摩尔质量成正比，液体密度大于气体，所以密度顺序为④>②>③>①，B选项正确；C．质量大小顺序为②>③>④>①，C选项正确；D．氢原子个数顺序为①>③>④>②，D选项错误。答案选D。 5．在体积相同两个密闭容器中分别充满C₂H₄、C₃H₆气体，当这两个容器内温度和气体密度相等时，下列说法正确的是 A．两种气体的压强是P(C₂H₄)＜P(C₃H₆) B．C₂H₄比C₃H₆的质量小 C．两种气体的分子数目相等 D．两种气体的氢原子数目相等 【答案】D 【解析】体积相同、密度相等，则质量相等。A．根据(PV = nRT)，(n=)，可得(P=)，温度、体积、质量相同，(M(C₂H₄)＜M(C₃H₆))，则(P(C₂H₄)＞P(C₃H₆))，A选项错误；B．由前面分析可知二者质量相等，B选项错误；C．物质的量(n=)，质量相等，(M(C₂H₄)＜M(C₃H₆))，则(n(C₂H₄)＞n(C₃H₆))，分子数(N = nN_{A})，所以分子数目(N(C₂H₄)＞N(C₃H₆))，C选项错误；D．C₂H₄和C₃H₆的最简式均为CH₂，质量相等，则氢原子数目相等，D选项正确。答案选D。 在本节课的教学中，成功之处在于通过实例引入，逐步引导学生理解摩尔质量、气体摩尔体积和阿伏加德罗定律等抽象概念，学生对概念的理解有了一定提升。课堂上结合典型例题进行分析，有助于学生掌握相关计算方法。但也存在一些不足，例如部分学生对气体摩尔体积的适用条件理解不够深刻，在解题时容易忽略物质状态和条件。在今后的教学中，应加强对概念适用范围的强调和练习，多采用对比、类比等教学方法，帮助学生区分易混淆的概念。同时，增加课堂互动环节，及时了解学生的学习困难并给予指导。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$