2.3 物质的量 教学设计 2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

第三节 物质的量 课程：高中化学 教材：高中化学人教版（2019）必修第一册 章节：第三节 物质的量 教材分析 物质的量这一章节是高中化学从定性到定量研究的转折点，它承接了初中学过的质量守恒定律和化学反应表示方法，为后续化学方程式计算、溶液反应及氧化还原滴定等定量分析内容奠定基础。学完物质分类和化学反应基本概念后，学生通过本章学习建立起“微观粒子数—物质的量—宏观质量/体积”之间的桥梁，逐步形成宏观与微观相联系的化学思维方式。教材先介绍物质的量及其单位摩尔，再引入阿伏伽德罗常数，通过公式建立粒子数与物质的量的关系；然后过渡到气体摩尔体积，强调标准状况下的应用条件；最后引出物质的量浓度，并结合配制溶液的实验，让学生经历“计算—称量—溶解—转移—定容”的完整流程。教材通过图示、例题和思考讨论等多种形式帮助学生理解抽象概念，如图2-20直观展示宏观与微观的联系，实验环节强调容量瓶使用和定容操作细节。学生常在单位换算、体积是否可加和仰视俯视误差判断上遇到困难，尤其对必须用“溶液”体积而非溶剂体积理解不深，需通过反复实践强化认知。 学情分析 学生已经学习了质量、体积等宏观物理量及其测量方法，并掌握了化学反应中质量守恒和化学计量数的基本关系，具备了一定的实验操作基础。本节内容在此基础上引入“物质的量”这一连接宏观与微观的桥梁，涉及物质的量、阿伏伽德罗常数、气体摩尔体积以及物质的量浓度等核心概念。高中生抽象思维能力逐步发展，能够接受模型化和符号化的表达，但对微观粒子数量级的直观感知较弱。学生在理解粒子对应个粒子时易产生认知脱节，难以建立宏观可测物理量与微观粒子数之间的定量联系。尤其在配制一定物质的量浓度溶液时，容量瓶的使用、体积读数误差（如仰视或俯视）对浓度的影响，以及稀释过程中的本质理解，常因忽视溶质物质的量守恒而出现错误，需通过具体操作与定量推导相结合强化认知。 教学目标 知识目标 1. 通过教材学习，解释物质的量、阿伏伽德罗常数、气体摩尔体积、物质的量浓度等概念，能运用相关公式进行计算。 2. 依据教材内容，概括配制一定物质的量浓度溶液的步骤及注意事项。 核心素养 1. 宏观辨识与微观探析：能从宏观角度理解物质的量等概念在实际生产、生活及科学研究中的应用，从微观层面认识物质的量与粒子数等的关系。 2. 科学探究与创新意识：在配制一定物质的量浓度溶液的实验探究中，学会观察、分析实验现象及数据，尝试改进实验步骤或方法。 3. 科学态度与社会责任：以严谨的科学态度对待溶液配制等化学实验操作，理解准确配制溶液在生产、科研中的重要性及对社会发展的意义。 重点难点 教学重点 1. 通过定义理解物质的量、摩尔与阿伏伽德罗常数的关系 2. 利用公式进行粒子数与物质的量的换算 3. 运用计算物质的量浓度 教学难点 1. 理解物质的量作为连接宏观与微观的桥梁作用 2. 区分气体摩尔体积在不同温度压强下的变化规律 3. 掌握配制溶液过程中操作误差对浓度的影响分析 课堂导入 【教师活动】 同学们，你们有没有想过，我们每天呼吸的空气、喝的水，甚至吃的食物，里面到底含有多少个分子？这些看不见的微观粒子，科学家又是如何“数”清楚的呢？ 【教师活动】 其实，他们用了一个神奇的“桥梁”——摩尔。就像用“打”来表示12个鸡蛋一样，摩尔帮助我们把一个个微小的原子、分子，和宏观世界联系了起来。那么，1 mol到底有多大？它和质量、体积、浓度之间又有什么奇妙关系呢？ 【教师活动】 今天，就让我们一起走进“物质的量”的世界，去探索它的奥秘。 物质的量 探究新知 创设情境 在现代科学研究中，科学家常常需要精确地控制化学反应中粒子的数量，例如在药物合成或纳米材料制备中。虽然我们无法直接看到这些微观粒子，但科学家发明了一种计量微观粒子数量的“桥梁”——物质的量。通过它，我们可以将宏观的质量与微观的粒子数联系起来。例如，1 mol的铁含有约6.02×10²³个铁原子，其质量约为56克（如图2-19所示）。那么，这种“摩尔”究竟是如何帮助我们建立宏观与微观之间的联系的呢？ 师生互动与教师引导过程 问题1 · 教师引导：刚才提到的1 mol铁含有约6.02×10²³个铁原子，这个数字有什么特殊意义？它与什么常数有关？ · 学生回答：这个数字是阿伏伽德罗常数，符号为。 · 参考答案：这个数字是阿伏伽德罗常数，通常用表示，表示1 mol任何物质所含的基本粒子数。 · 教师点评并讲解：很好！阿伏伽德罗常数是连接微观粒子与宏观物质的重要桥梁。接下来我们来看看它是如何与“物质的量”建立联系的。 问题2 · 教师引导：如果已知某物质含有个水分子，你能计算出它的物质的量吗？ · 学生回答：可以用粒子数除以阿伏伽德罗常数来计算。 · 参考答案： · 教师点评并讲解：正确！这个公式是物质的量的基本计算方式。接下来我们来看看它在实际中如何应用。 问题3 · 教师引导：图2-19中展示了1 mol不同物质的质量，你发现它们的质量与什么有关？ · 学生回答：与它们的相对原子质量或相对分子质量有关。 · 参考答案：1 mol物质的质量在数值上等于该物质的相对原子质量或相对分子质量，单位为克。 · 教师点评并讲解：非常棒！这说明物质的量不仅与粒子数有关，还与质量密切相关。接下来我们进一步探讨它在化学反应中的应用。 教师总结 1. 物质的量是一个物理量，用符号表示，单位是摩尔（mol）。 2. 阿伏伽德罗常数约为，表示1 mol物质所含的粒子数。 3. 物质的量、粒子数和阿伏伽德罗常数之间的关系为：。 4. 1 mol任何物质的质量在数值上等于其相对原子质量或相对分子质量，单位为克。 设计意图 通过生活中的计量需求引入“物质的量”的概念，结合图示帮助学生建立宏观与微观之间的联系，设计问题链引导学生理解核心概念并掌握计算方法，从而实现知识的系统建构与迁移应用。 新知巩固 题目1 【题文】：关于摩尔，下列说法正确的是 A．摩尔的单位是 B．摩尔是相对分子质量 C．摩尔是物质的量的单位 D．摩尔是国际单位制中七个基本物理量之一 【解答】：摩尔是物质的量的单位，符号为，不是物理量本身，选C。 【总结】：本题考查物质的量与摩尔的关系。解题要点是明确“物质的量”是基本物理量，摩尔是其单位，不是物理量也不是相对分子质量。同类题需区分物理量与单位的概念。 题目2 【题文】：氯碱工业的原理为，设为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．$18\mathrm{gH}_{2}\hspace{0pt}^{18}\mathrm{O}$中含有的电子数为 B．溶液中含有的数目为 C．生成理论上转移的电子数目为 D．标准状况下，和混合气体中原子数为 【解答】：的摩尔质量为，为，每个分子含10个电子，电子数为，A正确。 【总结】：本题综合考查阿伏加德罗常数的应用。解题需注意摩尔质量、粒子组成、溶液浓度与体积关系、气体摩尔体积及反应电子转移。关键步骤：先算物质的量，再结合分子构成或反应计量数推导粒子数。 气体摩尔体积 探究新知 创设情境 在工业生产和科学研究中，气体的体积测量比质量称量更加便捷。例如，在化工反应中，常需要控制一定量的气体参与反应，如氢气、氧气或二氧化碳。那么，如何通过气体体积来确定其物质的量呢？这就涉及气体摩尔体积的概念。在标准状况下，1 mol的任何气体体积都约为22.4 L，这一规律为气体计量提供了极大便利。 师生互动与教师引导过程 问题1 · 教师引导：在化工生产中，为什么通常选择测量气体体积而不是质量？ · 学生回答：因为气体质量称量不方便，体积测量更直观。 · 参考答案：气体质量轻、易泄漏，称量困难，而体积测量可通过容器刻度或气体收集装置实现，操作简便。 · 教师点评并讲解：确实如此，气体体积测量更便于实际操作。那气体体积与物质的量之间是否存在定量关系呢？ 问题2 · 教师引导：1 mol不同气体在相同条件下体积是否相同？为什么？ · 学生回答：相同，因为气体分子间距远大于分子本身大小。 · 参考答案：在相同温度和压强下，气体分子之间的平均距离相同，因此1 mol任何气体体积相同。 · 教师点评并讲解：非常准确，这正是气体摩尔体积成立的基础。那如何定义气体摩尔体积呢？ 问题3 · 教师引导：什么是气体摩尔体积？它的单位是什么？ · 学生回答：单位物质的量的气体所占体积，单位是L/mol。 · 参考答案：气体摩尔体积是1 mol气体在一定条件下所占的体积，常用单位为L/mol或m³/mol。 · 教师点评并讲解：很好，气体摩尔体积的数值随温度和压强变化而变化。那在标准状况下它的数值是多少呢？ 问题4 · 教师引导：在标准状况下，1 mol气体的体积是多少？ · 学生回答：约为22.4 L。 · 参考答案：在0°C、101 kPa（标准状况）下，1 mol任何气体的体积约为22.4 L。 · 教师点评并讲解：正确，这是气体摩尔体积的重要数值，接下来我们总结本节课的核心内容。 教师总结 1. 气体体积测量比质量测量更方便，常用于气体计量。 2. 在相同温度和压强下，1 mol任何气体体积相同。 3. 气体摩尔体积定义为单位物质的量气体所占体积，符号为，单位为L/mol。 4. 标准状况下，气体摩尔体积约为22.4 L/mol。 设计意图 通过实际应用情境引导学生理解气体摩尔体积的重要性，结合问题链引导学生从现象到本质逐步探究，帮助学生建立气体体积与物质的量之间的定量关系。 新知巩固 题目1 【题文】：下列选项中所涉及的两个量一定相等的是（ ） A．11.2L Cl₂与4.25g NH₃所含有的原子数 B．18.0g重水(D₂O)与20g Ne所含有的电子数 C．标准状况下36g H₂O与1.204×10²⁴个O₂分子所占的体积 D．等物质的量的Al分别与足量的盐酸、NaOH溶液反应转移的电子数 【解答】：Al与酸、碱反应均生成Al³⁺，每摩尔Al转移3 mol电子，物质的量相同时转移电子数相同，选D。 【总结】：本题考查气体体积、物质的量与粒子数的关系及氧化还原反应中电子转移。解题要点是掌握n=m/M、V=Vm·n、N=n·NA等公式，并注意反应机理；对于Al与酸、碱反应，均生成Al³⁺，转移电子数相同，与反应路径无关。 题目2 【题文】：下列关于决定物质体积大小因素的说法不正确的是（ ） A．决定气体体积大小的主要因素是粒子数目和粒子间距离 B．相同条件下，分子数相同的任何气体的体积基本相同 C．同温同压下，1mol任何物质所占有的体积均相同 D．等质量的H₂，压强越小、温度越高，气体所占体积越大 【解答】：C错误，同温同压下1 mol气体体积相近，但固、液态物质体积不同，因粒子大小不同，故C不成立，选C。 【总结】：本题考查物质体积的影响因素。解题要点是明确气体体积主要取决于粒子数和粒子间距，而固、液体积主要取决于粒子大小；同温同压下，1 mol气体体积相近，但1 mol不同状态物质体积不一定相同，不能混淆适用范围。 物质的量浓度 探究新知 创设情境 在现代医学体检报告中，我们常常会看到一些指标如“血红蛋白浓度”“血糖浓度”等，这些数据通常以“mol/L”为单位表示。如图2-23所示，这些指标的表达方式正是我们今天要学习的“物质的量浓度”。它不仅在医学中广泛应用，在化工生产、环境监测等领域也具有重要意义。那么，什么是物质的量浓度？它与我们之前学过的质量分数有何不同？我们又该如何配制一定物质的量浓度的溶液呢？ 师生互动与教师引导过程 问题1 · 教师引导：观察图2-23中的体检指标，这些浓度数据的单位是“mol/L”，这与我们之前学过的“溶质的质量分数”有何不同？ · 学生回答：单位不同，一个是mol/L，一个是百分比；一个是基于物质的量，一个是基于质量。 · 参考答案：物质的量浓度是以单位体积溶液中所含溶质的物质的量来表示的，单位是mol/L；而质量分数是以溶质质量占溶液总质量的比例来表示的。 · 教师点评并讲解：很好！质量分数便于称量质量，但在化学反应中，我们更关注物质之间的物质的量关系，因此引入了物质的量浓度。接下来我们来看看它的定义和计算方法。 问题2 · 教师引导：根据教材中的定义，物质的量浓度的计算公式是什么？它的单位是什么？ · 学生回答：公式是，单位是mol/L。 · 参考答案：物质的量浓度的定义式为，单位是mol/L，其中是溶质B的物质的量，V是溶液的体积（单位为升）。 · 教师点评并讲解：正确！这个公式是本节课的核心，它将物质的量与体积联系起来，便于我们在化学反应中进行定量计算。那我们如何利用这个公式来解决实际问题呢？ 问题3 · 教师引导：在例题2中，配制500 mL 0.1 mol/L NaOH溶液，需要多少克NaOH？请尝试写出解题思路。 · 学生回答：先算出NaOH的物质的量，再乘以摩尔质量得到质量。 · 参考答案： · 教师点评并讲解：非常棒！这个过程体现了从浓度到物质的量，再到质量的转换过程。接下来我们思考：如果实验中称量的NaOH质量偏少，会对所配溶液的浓度造成什么影响？ 问题4 · 教师引导：如果在配制NaOH溶液时，实际称量的NaOH质量比计算值偏少，所配溶液的物质的量浓度会怎样变化？ · 学生回答：浓度会偏低。 · 参考答案：由于溶质的实际物质的量减少，而溶液体积不变，因此物质的量浓度会降低。 · 教师点评并讲解：正确！这说明实验操作的准确性直接影响溶液浓度。接下来我们总结一下本节课的核心内容。 教师总结 1. 物质的量浓度表示单位体积溶液中所含溶质的物质的量，单位为mol/L。 2. 其计算公式为，适用于化学反应中定量分析。 3. 配制一定物质的量浓度的溶液时，需准确计算溶质质量并规范操作。 4. 浓度的准确性受称量、溶解、定容等多个实验步骤的影响。 设计意图 通过体检报告中的实际数据创设真实情境，激发学生学习兴趣；围绕物质的量浓度的定义、计算和应用设计问题链，引导学生理解其意义与使用方法；通过例题和误差分析强化计算能力和实验意识，提升化学学科核心素养。 新知巩固 题目1 【题文】：某同学血常规体检报告中，“葡萄糖”指标为，参考值为。下列说法错误的是（ ） A．该报告中有2项指标低于参考值 B．所有项目指标的单位都是物质的量浓度 C．该同学血糖含量为 D．若某人血液中总钙含量低于，则需补钙 【解答】：白蛋白单位是，不是物质的量浓度，B错误，选B。 【总结】：本题考查物质的量浓度的概念及单位识别。解题要点是区分物质的量浓度与质量浓度，明确属于物质的量浓度，而不是；同时结合数据判断是否在参考范围内，注意单位换算与概念辨析。 题目2 【题文】：下列关于“溶液”的说法正确的是（ ） A．该溶液浓度与的浓度相等 B．若取该溶液，其中浓度为 C．该溶液中含有的微粒主要有：、、、 D．若取该溶液，恰好能与溶液完全反应 【解答】：中，A错；浓度不变，B错；完全电离，无分子，C错；，D正确，选D。 【总结】：本题考查物质的量浓度与离子浓度的关系、溶液稀释规律及反应定量关系。解题要点是掌握强电解质完全电离，离子浓度由化学式决定；溶液取用后浓度不变；依据化学方程式进行物质的量比的计算，注意体积与浓度的综合应用。 配制一定物质的量浓度的溶液 探究新知 三、情境导入 在日常生活中，我们经常接触到各种浓度的溶液，比如医用酒精、消毒液、饮料等。不同浓度的溶液在实际应用中具有不同的效果。例如，浓度过高的酒精反而不利于杀菌，而浓度过低则效果不佳。那么，如何精确地配制一定物质的量浓度的溶液呢？在实验室中，我们不仅需要掌握基本的配制方法，还要理解其中的化学原理，如溶质的物质的量、溶液的体积与浓度之间的关系。今天我们就通过实验来探究如何配制100 mL 1.00 mol/L的NaCl溶液，并理解其中的关键操作和误差分析。 四、实验设计与操作 接下来我们设计如下实验：配制100 mL 1.00 mol/L的NaCl溶液。 首先，计算所需NaCl的质量。根据公式： NaCl的摩尔质量为58.44 g/mol，因此所需质量为： 然后，使用托盘天平称量约5.8 g NaCl固体（保留两位小数）。将称好的NaCl固体放入烧杯中，加入适量蒸馏水，用玻璃棒搅拌至完全溶解。 接着，将溶液沿玻璃棒转移至100 mL容量瓶中，并用少量蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次，洗涤液也一并转移至容量瓶中。轻轻摇动容量瓶使溶液混合均匀。 最后，继续向容量瓶中加蒸馏水至液面距刻度线1~2 cm时，改用胶头滴管逐滴加入，使凹液面与刻度线相切。盖好瓶塞，反复上下颠倒摇匀。将溶液倒入试剂瓶中并贴好标签。 完成实验后，请仔细观察溶液的颜色、澄清度以及操作过程中的细节，为后续讨论做好准备。 五、现象观察与讨论 通过刚才的实验，我们观察到NaCl固体在水中迅速溶解，形成无色透明的溶液。在转移溶液和洗涤烧杯的过程中，若操作不当，可能会影响最终溶液的浓度。 问题1：为什么在转移溶液后要洗涤烧杯和玻璃棒？ · 答案：防止溶质残留，确保全部转移。 · 讲解：这是因为烧杯内壁和玻璃棒上可能残留部分溶质，若不洗涤，溶质的物质的量会减少，导致浓度偏低。 · 易错提示：需要注意每次洗涤液都要转移至容量瓶中。 问题2：如果在定容时仰视刻度线，溶液浓度会如何变化？ · 答案：溶液浓度会偏低。 · 讲解：仰视会使加入的水量偏多，导致溶液体积偏大，浓度偏低。 · 易错提示：需要注意视线应与刻度线保持水平。 问题3：若在转移溶液时不慎洒出部分溶液，最终浓度会怎样？ · 答案：浓度会偏低。 · 讲解：洒出的溶液中含有溶质，导致容量瓶中溶质减少，浓度降低。 · 易错提示：转移时应缓慢操作，避免溶液溅出。 基于以上讨论，让我们深入分析实验中关键操作对浓度的影响。 六、教师活动：实验结果分析 综合上述实验现象和讨论结果，我们可以得出：溶液配制过程中，溶质的完全转移和准确定容是保证浓度准确的关键。从微观角度看，溶质的物质的量决定了溶液中粒子的数量，而溶液体积决定了单位体积内的粒子密度。这与我们学过的物质的量浓度定义密切相关，即单位体积溶液中所含溶质的物质的量。 七、师生活动：知识点总结 通过本节课的探究学习，我们掌握了配制一定物质的量浓度溶液的基本步骤和关键操作。第一，准确计算所需溶质的质量；第二，规范称量和溶解操作；第三，确保溶液完全转移并洗涤烧杯；第四，正确进行定容操作，避免仰视或俯视刻度线。同时，我们理解了误差分析的方法，明确了操作细节对实验结果的影响。 八、设计意图 本节课通过实验探究的方式，引导学生掌握溶液配制的核心操作与原理，强化实验技能与误差分析能力，提升科学探究意识和严谨的实验态度，为后续学习溶液稀释等内容打下坚实基础。 新知巩固 题目1 【题文】：配制 的 溶液，下列说法不正确的是（ ） A．容量瓶使用前必须检漏，但可以不用干燥 B．所需玻璃仪器包括 容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管 C．浓硫酸稀释后应冷却至室温再转移至容量瓶 D．定容时仰视刻度线，所配溶液浓度偏低 【解答】：无 容量瓶，应选 规格，B 错误，选 B。 【总结】：本题考查配制一定物质的量浓度溶液的操作细节。解题要点是掌握容量瓶的规格选择（无 ，需用 ），明确仪器使用规范、溶液转移和定容操作对浓度的影响。步骤为：计算→称量→溶解→转移→洗涤→定容→摇匀。 题目2 【题文】：用 的浓 （密度 ）配制 稀 ，下列说法正确的是（ ） A．量取浓硫酸体积为 B．量取时仰视刻度，导致浓度偏小 C．稀释后未冷却立即定容，导致浓度偏大 D．容量瓶未干燥导致浓度偏小 【解答】：未冷却使体积偏小，浓度偏大；A 应为 ，B、D 不影响，C 正确。 【总结】：本题考查浓溶液稀释的计算与误差分析。解题要点是利用 计算浓溶液体积，注意容量瓶规格（选 ），掌握稀释、冷却、定容等操作对浓度的影响。未冷却即定容导致体积偏小，浓度偏高。 课堂练习 第1题 【题文】为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．常温常压下，28 g乙烯和丙烯混合气体中所含原子总数为 B．标况下，2.24 L正己烷中含有的极性键数目为 C．中杂化的原子的数目为 D．1 mol苯甲酸与足量的Na反应，产生的数目为 【答案】A 第2题 【题文】设为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是 A．14gC2H4与C3H6的混合物含原子总数为3 B．标准状况下，22.4LCH4和22.4LCl2光照下充分反应后的分子数目为2 C．1mol乙醇在Cu的催化下被O2完全氧化成乙醛，断裂的C-H键数目为 D．标准状况下，11.2LCHCl3中含有0.5个碳原子 【答案】D 第3题 【题文】在等离子体的辐射下可实现的高附加值利用，反应为：。是阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．8gSiC中所含的电子数目为 B．中价层电子对数为 C．中含质子数为 D．的HF溶液中数目为 【答案】B 板书设计 物质的量与浓度 1. 核心概念 · 物质的量：，单位 mol · 气体摩尔体积：，标准状况下约为 22.4 L/mol · 物质的量浓度：，单位 mol/L 2. 原理 · → → 稀释公式： 3. 影响因素 · 温度、压强 ↗ 变化 · 溶液体积、溶质质量 ↗ 变化 4. 应用 · 配制溶液：称量 → 溶解 → 定容 → 摇匀 · 注意：仰视/俯视刻度 → 浓度误差 ↘ 或 ↗ 教学反思 本节课围绕“物质的量”这一核心概念，系统讲解了物质的量、阿伏伽德罗常数、气体摩尔体积及物质的量浓度等关键内容，教学设计紧扣高中化学课程标准，结构清晰，逻辑严密。通过实验操作、公式推导与实际应用相结合，帮助学生建立起宏观与微观之间的联系，提升了化学学科核心素养。成功之处在于通过实验演示与生活实例（如体检指标）增强学生理解，激发学习兴趣。不足在于对气体摩尔体积与温度、压强关系的讲解略显抽象，部分学生对浓度配制实验中的误差分析掌握不牢，需加强直观教学与变式训练。 学科网（北京）股份有限公司 $