2019-2020年人教版必修1 化学计量在实验中的应用第一课时 教案.doc

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2019-2020年人教版必修1 化学计量在实验中的应用第一课时 教案 化学反应有很多是在溶液中进行的，在工业生产和科学研究中要定量研究在溶液中发生的化学反应通常用物质的量浓度来计算比较方便。在农业上需要配制一定浓度的农药，也必须了解溶液浓度的知识。在高中化学实验中，有些反应反应物的浓度大了或小了都不行。在高中化学的计算中更是离不开物质的量、物质的量浓度。 本节教材抓住一般反应都在溶液中进行的特点，设计以介绍“配制一定物质的量浓度的溶液”作为主要教学目标，将物质的量等基本概念作为化学计量。这样一方面突出重点知识，另一方面也可以大幅度减少化学计算的难度，从而有效地降低学生的学习难度。“物质的量”这个词对学生来说比较陌生、抽象、难懂，而且非常容易将其与物质的质量混淆起来，以致错误地理解物质的量的含义。教科书在介绍物质的量时，不介绍阿伏加德罗常数是根据什么确定的，而是提出6.021023个水分子或Al原子的质量在数值上正好与水的相对分子质量或Al的相对原子质量相等，因此用6.021023个分子或原子作为1 mol来衡量宏观物质中所含的粒子数目就十分方便。从而降低了了解物质的量这个物理量含义的坡度。 介绍物质的量浓度，就必须引入物质的量、摩尔质量等概念。物质的量是用来计量肉眼看不到、现代称量工具难以称量的原子、分子、离子等微观粒子的物理量。在介绍一定物质的量浓度溶液的配制方法之前，先介绍物质的量浓度的概念，让学生理解概念和对概念进行应用，并了解应用物质的量浓度的好处，以及与溶液中溶质的质量分数的区别等。一定物质的量浓度溶液的配制方法的介绍可采用边讲边演示，然后总结出配制步骤的要点，有利于学生掌握。 课时分配 物质的量的单位——摩尔　1课时 气体摩尔体积　1课时 物质的量在化学实验中的应用　1课时 第一章复习课　1课时 第一课时　物质的量的单位——摩尔 作者：佘爱民，湖南省长沙市雅礼中学，本文获第六届湖南省信息技术与学科课程融合比赛教学设计一等奖。 (一)教材内容分析 教学内容在教材中的位置 “物质的量的单位——摩尔”是人教版普通高中课程标准化学1(必修)第一章《从实验学化学》第二节《化学计量在实验中的应用》的第一部分内容。第一章《从实验学化学》共两节内容，第一节《化学实验基本方法》中共两部分内容：化学实验安全、混合物的分离和提纯(过滤和蒸发、蒸馏和萃取)。第二节《化学计量在实验中的应用》包含三部分内容：物质的量的单位——摩尔、气体摩尔体积、物质的量在化学实验中的应用。在第一节熟悉化学实验的基础上，对化学计量进行研究。 学习内容前后联系 “物质的量”概念系统位于第一章，以实验需要导入，服务于重要定量实验——配制一定的物质的量浓度的溶液。同时，也为学习元素化合物知识提供了定量工具。如在物质及其性质、化合物的学习中，“物质的量”概念系统可用于化学反应方程式的计算、量化物质浓度等方面。 学习内容的地位与作用 1．作为国际单位制中七个基本单位之一，“物质的量”起着联系微观与宏观物质世界的重要作用。对刚刚进入高中阶段的学生而言，从初中阶段对分子、原子等微粒的定性认识上升为借助物质的量这一工具，从量的层次上理解、分析宏观与微观概念并加以运用，既是学生认识不断深化的必然路径，也是学生思维方式从以感性认识为主向以逻辑思维为主转向的具体表现，更是学生将来学习其他相关概念、进行化学计算以及相关实验的基础。 2．新教材将原本独立为一章的这一部分内容并入“从化学到实验”，并不是降低了这部分内容的重要性，而是进一步强调了“物质的量”作为高中化学的基础性、工具性价值。突出其作为化学学科的基础工具作用和方法论上的意义。 3．化学计量作为沟通化学的研究方法——实验与化学研究对象——物质的桥梁，其重要意义在于使得化学研究更加科学，对宏观物质的称量直接与微观离子数目相对应，促进了化学科研向精准、量化的方向发展。 (二)学情分析 在第一节中接触了基本化学实验操作之后，学生思考到的一个矛盾是：实验中，取用的药品无论是单质还是化合物，都是可以用器具称量的，而物质间发生的化学反应是原子、离子或分子间按一定的数目关系进行的。那么，可称量物质与原子、离子或分子之间有什么联系呢？由于学生对化学实验有着强烈的兴趣，而由于认知的需求，学生的学习积极性又得到了充分调动。学生的认知矛盾是学生学习的强大动力，由于物质的量的概念非常抽象，而且学生从初中刚刚进入高中，微观想象能力还不是很高，因此纯粹的灌输概念教学不仅伤害学生的热情，还有可能使学生在进入高中时就失去学习化学的兴趣。 (三)教学设计重点 运用建构主义学习理论，帮助学生完成有意义的知识建构学习。以生活中的计量类比迁移，通过计算，发现规律，导出物质的量。尤其注重概念形成与发展的思维过程，而不是一味给学生灌输概念，要求学生记住概念。 (四)教学设计基本思路 基于建构主义理论，创设丰富的情境，以购买胶卷等生活经验为基础，提炼出科学记数的思想，然后进行类比迁移，解决发现的问题，通过解决问题，导出物质的量的概念，实现有意义的建构，着重于概念形成与发展的思维过程，即知识建构的动态过程。 思路主线： 最后形成概念图： 课题 物质的量的单位——摩尔 课型 新课 课时 1课时 教材节次 人教版普通高中课程标准实验教科书 化学1(必修)第一章第二节第一课时 教学目标 知识与技能 1．知道物质的量是描述微观粒子集合体的一个物理量，认识摩尔是物质的量的基本单位。 2．理解阿伏加德罗常数的含义，了解摩尔质量的概念。 3．能进行有关物质的量的简单计算，能解释物质的微粒数、物质的量、物质的质量、摩尔质量之间的相互关系，熟练运用它们之间的关系进行计算。 过程与方法 1．通过问题解决的方式，从已有的相似概念迁移形成物质的量概念。 2．在问题解决的过程中，初步学会类比、迁移的学习方法，提高归纳概括能力和逻辑推理能力，培养学习的自信心，增强自主学习的能力。 3．通过问题——建构的模式，化静态为动态，理解物质的量的概念形成过程，学会概念学习的常用方式。 情感态度与价值观 1．在多种问题解决的活动中，体会到化学微观表征的重要意义并在获得成功的过程中树立学习的信心与兴趣。 2．体会定量研究的方法对研究和学习化学的重要作用，养成求真务实、大胆创新、积极实践的科学态度。 教学内容 物质的量概念系统中物质的量、摩尔、阿伏加德罗常数、摩尔质量等概念及概念间的联系、相互转化关系。 “物质的量”概念系统中物质的量、摩尔、阿伏加德罗常数、摩尔质量等概念及相互转换关系。 教学难点 用类比迁移的方法获得物质的量概念以及对概念的理解和运用。对于刚刚接触高中化学的学生而言，习惯上仍限于初中阶段微观概念与宏观概念相对立的二元思维方式，加之缺乏相似的概念作为先行组织，本课的难点无疑是物质的量概念的理解与应用，并要注意与过去一些概念——如物质质量等的区别和联系；由于今后的化学学习中物质的量将成为定量实验计算、分析等的基本工具，本节课的重点无疑在于物理量之间的相互关系。 教学方法 主要采用问题解决法，同时配以以理解为主的方法：讨论法、讲授法，以实践为主的方法：练习法，以感知为主的方法：观察法。 学习方法 结合本教材的特点及所设计的教学方法，用“类比迁移建构法”开展学习活动，以学生自己为主体，以生活中的计量为起点，利用问题解决式教学，在问题中进行探究，通过发现问题、分析问题、解决问题，层层深入，逐步推进，把学习过程和认知过程有机地统一起来，化被动接受转化为主动探索，使学生自主完成知识建构，感受到学习的乐趣。学生在教师帮助下顺利完成知识建构，对原有知识经验进行改造和重组，使科学认知与原有经验之间达到平衡，实现学习的有效迁移，从而获得知识建构的成功感，培养自己的探究能力。 教学媒体 完全相同的回形针若干(300枚以上) 多媒体视频 教师活动 学生活动 设计意图 环节一：创设问题情境，展示概念的形成过程，促进学生对概念的理解 物质的量是一个基本的物理量，是在微观层次上计量物质的一种方法。这句话说起来简单，可是学生理解起来却非常费劲。学生不明白为什么要引入一个新的物理量来计量物质的多少。引入物质的量这一概念以后对于他们学习有什么帮助和方便之处？通过设计问题情境体验宏观中的计量思想，为迁移应用到微观中做好准备，体会集合的思想对于微观计量的重要作用，学生在解决问题的同时，明白引入概念的重要作用，加深对概念的理解。 情境一：生活中的计量 【引入】回形针是我们平时常用的办公用品，现在需要100枚回形针，装订文件。请两位同学分别从甲、乙两个盒子中拿出100枚大头针。 说明：其中甲为小盒装(一小盒20枚)，乙为散装。请问谁能更快地拿出100个来？ 学生参与活动，并在活动中体验化零为整带来的方便。 很快回答：学生甲快。 以学生日常生活物品引入新课，增强的学习热情，激发学习兴趣。 【问题】为什么甲的快呢？ 在上述计量回形针的过程中体现了一种什么样的转化思想呢？ 学生讨论得出，化零为整的思想。通常以一定单位集合体来计量。 激发疑问，引起学生的思考。 【深入思考】 生活中还有哪些地方应用到这种思想？ 学生举例，购买一令纸张、一打啤酒、一盒香烟等等。 回归生活，在生活中发现科学思想，学会总结，加深理解。 【问题】1．生活中，我们如何购买食盐？ 2．为什么不买一颗或几粒食盐？ 【视频】奶奶的照片 买食盐是论斤论两，如买1斤食盐。 原因是面粉颗粒的质量太小，买“大量”的面粉更方便。 【总结】“回形针”的记数思想是将零散的部分用一个集合体来计量，“买食盐”的记数思路是将微小的不可直接称量的物体(食盐)集合成大量可称的质量。生活中的这些现象启示我们，在记数时有时要采取“集合”的思想：即将部分集合成整体(化零为整)、微小汇成多数。 学生体会，解决问题的过程，对记数思想加深理解。 设计意图：学生由生活经验了解科学的一种思路，为构建如何记数微观粒子作铺垫。 有了上述生活中的例子。学生对集合体的理解就容易多了，学习的亲切感和兴趣都有了。学生根据生活中的计量事例，可以得到如下启示：数目越多、外观越小的物质用集合体的计量方法比较方便。 情景二：微观粒子的计量 【多媒体展示】给出水分子的微观模拟图，一滴水(约0.05 g)含有的水分子数约为17万万亿个。 【问题】那我们如何“数”水分子？ 引导学生类比联想：“就像生活中的计量一样，化学中也要知道微粒的数目。但是不同的是构成物质的微粒太小而且数目更加巨大，所以显然不能逐一计数微观粒子。 【问题】如何“数”这么多的微观粒子？ 方法一：一秒钟数两个水分子，一年按365天计。 方法二：采取“集合”思想记数微观粒子，即将很多微粒视为一个集合体，以此数微观粒子。 学生分组讨论，设计记数方法。 思考生活中的计量思想与计量微粒的方法之间的联系，学会迁移的方法。 [回答]约2.651013年 引导学生将现有认知扩展和迁移，将生活中的计量思想迁移到化学计量中。 学生已经接受用“集合思想”记数微观粒子，但对“怎样数”感到困惑，这为引入阿伏加德罗常数作铺垫。 【问题】那选择“集合”的标准是多少？选择100个、10 000个还是多少个作标准？ 【学生困惑】应该选择多少为一个集合标准来“数”微观粒子呢？多大的集合体才是合适的呢？ 情景三：寻找“集合”标准 初中我们学过的一个化学方程式： C＋O2CO2 【问题】从质(物质)和量(宏观和微观)的角度，描述该化学方程式的含义。 C ＋ 　O2===CO2 　12克碳 12C是相对原子质量的标准。选择有关碳的化学方程式。为新知识的学习作铺垫。 【发现问题】我们在实验室中可以用器具称量12 g碳，但是却难以称量1个碳原子。 那么可称量的物质与难以称量原子或分子有什么联系呢？ 能不能与生活中的计量类比，用一定数目的粒子集合体来计量它们之间的关系呢？ 如果可以，这个集合体的标准是多少？ 【归纳问题】 学生观察思考并提出问题：12 g碳、32 g氧气、44 g二氧化碳所含微粒数是多少？寻找数据支持。解决自己提出的问题。 让学生体验发现问题、分析问题、解决问题的动态过程，提高思维能力，培养科学的思维方法。 【数据资料】 1999年巴西和美国科学家发明了能够称量10－17 kg物体的“纳米秤”。能够称量单个病毒的质量。随后德国科学家研制出能称量单个原子的“纳米秤”。一个12C原子的质量为1.99310－26 kg [计算]算出12 g碳含有多少个碳原子、32 g氧分子含有多少个氧气分子。 碳原子数＝12 g/一个碳原子质量 N(C)＝≈6.021023 借助超真空扫描隧道显微镜人类可以控制原子，“纳米秤”称量原子。使学生感受科学的神奇。 【深度分析】 计算32 g氧气中含有多少个分子？ [反向思考] 氧分子数＝32 g/一个氧分子的质量，即N＝ 氧气的相对分子量＝ 由以上两个式子可以推出，氧分子数 N＝＝ ≈6.021023 通过计算获得的数据更有说服力。同时为物质的量、摩尔质量的引入做好准备。体会用0.012 kg12C中所含的碳原子数作为单位计量集合体的方便之处。 【发现规律】 32 g氧气的分子数与0.012 kg12C中所含的碳原子数相同。 再来算一算另外几种物质的微粒数。 引导学生分析微粒数、质量与相对原子质量或相对分子质量的关系。 物质的质量 相对原子质量或相对分子质量 所含微粒数 44克CO2 44 6.021023 17克OH－ 17 6.021023 18克NH 18 6.021023 56克Fe 56 6.021023 【总结规律】 物质的质量以克为单位并且在数值上等于其相对原子质量或相对分子质量时，它含有的微粒数与0.012 kg12C中所含的碳原子数相同，其值均约为6.021023。 让学生体验辩证唯物主义思想，进行价值观培养；通过计算，并且发现规律过程，培养分析解决问题的能力。 物质的量概念产生的背景。 【解决问题】 再回到上面的问题：如果要“数”微观粒子(如水分子)，以多大的“集合”标准去数比较合适？ 理由是什么？ 用0.012 kg12C中所含的碳原子数(约为6.021023)作为“集合”标准去数比较合适。 理由：选择这个标准的好处是“能将微粒数、物质的质量和相对原子质量或相对分子质量联系起来”，即物质的质量以克为单位时，6.021023个微粒的质量在数值上就是该物质的相对原子质量或相对分子质量，应用非常方便。 对开始提出的问题进行回答，前后呼应，使学生的思维在发散后收拢，形成一个完整的思维过程，培养科学思维方法。 【进一步完善】 天文学用“光年”来表示恒星间的距离。6.021023这个数字很大，应用很不方便，怎样才能更方便呢？又能把物质的质量与微粒联系起来？ 把6.021023个微粒看为一个集合体，建立一个新的物理量把微粒(微观)与可称量的物质(宏观)联系起来。 回到开始提出的问题：如果要“数”微观粒子(如水分子)，以多大的“集合”标准去数比较合适？理由是什么？ 其实，同学们的想法与化学家们不谋而合。1971年国际第14届计量大会通过了“增加一个基本的物理量——物质的量和它的单位摩尔”，来计量原子、分子或离子等微观粒子。 【多媒体视频】科学史：有关阿伏加德罗常数确定过程 【多媒体展示】 物理意义 物理量名称(符号) 单位名称(符号) 单位标准 表示含有一定数目粒子的集合体 物质的量(n) 摩尔(mol) 将0.012 kg12C中所含的碳原子数(约为6.021023)定为1 mol 通过科学史与自己研究的成果进行比较，体验科学的严谨性。及时呈现规范化的概念，对学生的发散思维适当的给予肯定和归纳总结，帮助学生巩固知识，完成概念构建。 环节二：通过问题情境，强化概念的辨析和应用，提高教学的实效性 概念教学有三个最基本的环节。即概念的形成、概念的辨析和概念的应用。对于概念的辨析和应用，就应该让学生在实践中体会和总结。如果老师直接告诉学生，那么就违背了建构主义所倡导的建构原则，学生也不易接受，更不易形成记忆，能力的提高就更无从谈起。对于物质的量的辨析，给出了这样的问题： 设计问题让学生通过解决问题辨析概念 1．下列叙述正确的是(　　) A．物质的量就是物质的质量 B．物质的量指物质的数量 C．物质的量是国际单位制中一个基本物理量 D．物质的量是描述物质多少的单位 2．如果1 g大米有40粒，地球上约有60亿人，人均每年消耗大米250 kg。那么6.021023粒大米可以供全世界的人使用多少年？(答案100万年，计算过程由学生课后完成) 通过学生自己分析，理解概念的适用范围，促进能力的提高。 教师引导，学生自主总结概念的内涵和外延及使用规则 【副板书】 及时对6.021023与各量之间的关系进行辨析，并给网络图，加深学生对概念的准确理解，养成严谨的科学态度。 【主板书】概念之间的关系 两个变式(1)N＝nNA (2) 一个推论： 强调运用，突出量之间的关系。 【多媒体展示】 国际单位制(SI)的七个基本单位 了解七个基本单位 类比其他物理量及其单位，加深对物质的量及其单位的理解。 环节三：通过问题情境，巧妙地深化概念、衔接概念，形成知识网络 概念之间只有建立了有效的联系，这样才能把概念学活。概念的应用才能自如，知识就会形成网络，能力就会得到提升。在学生学习了物质的量的基本概念以后。设计了如下的问题情境： 设计问题让学生发现自己认知结构尚未完善，联系的桥梁有待完善，提出对“摩尔质量”的学习需求。 【问题】 1．为什么要引入物质的量？ 2．物质的量怎么用？物质的量怎样联系的宏观质量和微观数量？ 概念之间的关系 【主板书】 [回答]是为了在“微观粒子和宏观质量”之间搭起一座桥梁，更深入地研究化学反应。 一系列良好的问题情境，加深对物质的量与其他概念的联系的理解。 对于实际问题，学生急切解决，通过类比迁移，学生想到解决问题的方法。学习的热情被调动起来。 与前面得出物质的量过程相互印证，进一步巩固对概念的理解，同时物理量之间的内在关系进一步加深理解。 设计实际问题，激发学生解决问题的热情，通过类比迁移，学生想到解决问题的方法。 3．1 mol H2O与1 mol Al的质量哪一个大？分别是多少？ 【进一步巩固，加深理解】氧原子的摩尔质量为16 gmol－1，而它的相对原子质量为16，这是巧合，还是有内在联系？ 设计意图：对开始为什么选用“集合体”的理由给出了理论上的解释，突出了物理量之间的内在联系，加深学生对物质的量、摩尔质量的认识及其关系的认识，强化科学意识和探究精神，促进自主学习能力的提高。 物质的量(n)就像一座桥将微观的微粒数量(N)和宏观的质量(m)紧密联系起来，因而我们可以通过易于称量的宏观质量知道其所含有微粒数，在化学反应中更好的控制反应。 学生自己总结完善概念图 通过概念图进一步加深学生的认识，理解物质的量联系宏观与微观的桥梁作用。 导入新课 我们通过将生活中的计量方法迁移到化学中对微粒的计数，通过问题解决，自主构建，得到了物质的量、摩尔、阿伏加德罗常数、摩尔质量等概念以及概念间的相互转换关系，获得了宏观量(质量)与微观(粒子)间沟通的桥梁。 一、物质的量 1．定义：物质的量是一个物理量，它表示一定数目粒子的集合体，符号是n。 2．意义：将一定数目的原子、分子或离子等微观粒子与可称量物质联系起来。 3．说明： ①是七个国际基本物理量之一。 ②是一个专有名词，由固定字数组成，不能分割、不能增减。 ③符号为n。 ④微粒是指：分子、原子、离子、中子、电子、原子团等。 二、物质的量的单位——摩尔 1．是物质的量的单位，符号为mol，简称摩。 2．摩尔作为物质的量的单位，这一单位只适用于微观粒子(原子、分子、离子、原子团、电子、质子、中子等)，不适用于宏观物质。 3．使用时必须指明微粒的种类，通常表示为：数＋单位＋微粒名称(一般用化学式)。 三、阿伏加德罗常数(NA) 1 mol粒子集体所含有的粒子数与0.012 kg12C中所含的碳原子数相同，约为6.021023，为了纪念化学家阿伏加德罗，就把6.021023 mol－1叫做阿伏加德罗常数，符号为NA。 两个变式(1)N＝nNA (2) 一个推论： 四、摩尔质量 1．单位物质的量的物质所具有的质量叫做摩尔质量，符号为M，单位为g/mol(或gmol－1)。 2．概念间的关系： M(gmol－1)＝ 3．意义：测定质量即可得到微粒数目。 宏观与微观联系的概念图： 本教学设计的情景设置以真实的问题为线索展开，采用问题解决式教学，学生通过亲身实践感受6.021023获得的过程和数据的巨大，而不是被动从教师那里接受，很好地体现了学生的主体性，教师的主导作用。 1．本节课设计的理论指导是建构主义学习理论，通过创设问题情境，让学生在解决问题的过程中实现知识的体系构建。在解决问题的过程中，学生的思维非常活跃，答案丰富多彩，学生通过解决问题自己建构的知识，对概念的理解到位了，思维上的障碍清除了，回答问题自然就清楚了。 2．在学生参与解决问题的过程中，学生之间有讨论、有思考、有合作、有会话、有交流，等于学生参与了概念的形成过程，学生对概念的产生有了亲临其境、亲身经历的感觉，符合建构主义所说的学习的过程就是学生主动建构知识的过程。 3．让学生通过假设、观察、实验、交流、归纳、推理等学习活动经历“发现知识”的过程，不仅有利于学生对概念知识的建构，而且有利于学生自主学习和终身学习能力的培养。 4．介绍科学史可以让学生清楚前人引进这些概念的原因，体会使用它们的好处和必然性，从而在各个概念之间建立联系。科学史可以培养人们的科学素养，可以知道科学道理的所以然和之所以然，可以培养问题思维，可以知道前人在这些原理中的思维过程，从而锻炼出严谨、创新、求实的科学品质。