微觀粒子模型在初中化學(xué)定量計算中的應(yīng)用與思考

吳良根

一、問題的提出

滬教版化學(xué)九（上）“純凈物中元素之間的質(zhì)量關(guān)系”是在學(xué)生學(xué)習(xí)了用元素概念定性地表示物質(zhì)組成的基礎(chǔ)上，進一步從定量的角度來學(xué)習(xí)和研究物質(zhì)的組成。本節(jié)課的難點是讓學(xué)生建立和理解元素在物質(zhì)（化合物）中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的概念，引領(lǐng)學(xué)生從微觀粒子的數(shù)量與質(zhì)量的角度，推算出組成宏觀物質(zhì)中各元素質(zhì)量關(guān)系，也是幫助學(xué)生理解化學(xué)學(xué)科中“宏觀-微觀-符號”這三重表征的極好素材。

“純凈物中元素之間的質(zhì)量關(guān)系”一節(jié)內(nèi)容較為抽象與深奧，且遠(yuǎn)離學(xué)生的生活經(jīng)驗和感性知識，這給教學(xué)帶來了一定的困難。為較好地突破教學(xué)中的這一難點，幫助學(xué)生用定量的觀點去學(xué)習(xí)化學(xué)，教師在教學(xué)中可通過觀察、想象、模型化等方法，化虛無抽象為形象直觀，逐步引領(lǐng)學(xué)生從定性到定量，初步理解物質(zhì)的組成。同時通過類比推理，學(xué)生的抽象思維能力和定量計算能力也能有所提高。

二、教學(xué)片斷

環(huán)節(jié)一：問題情景。

【投影】尿素是農(nóng)業(yè)上常用的一種氮肥。小強看到某化肥標(biāo)簽如下：

試幫助小強回答下列問題：

（1）尿素含氮量的含義。

（2）尿素中的含氮量是如何計算出來的？

學(xué)生活動：思考、討論。

環(huán)節(jié)二：定比定律介紹。

【閱讀】法國化學(xué)家普魯斯特發(fā)現(xiàn)定比定律的化學(xué)史。

【講解】每一種化合物都有固定的組成，且組成化合物的各成分元素的質(zhì)量比是一定的，這一規(guī)律稱為定比定律，又稱定組成定律。

學(xué)生活動：閱讀、思考。

環(huán)節(jié)三：水中氫、氧元素質(zhì)量比。

【活動】指導(dǎo)學(xué)生用下面的模型搭出水分子結(jié)構(gòu)，再拼出1個水分子中氫、氧原子質(zhì)量比的示意圖。

【講解】水中氫、氧原子個數(shù)比n（H）：n（O）=2：1，1個水分子中所有的氫原子和氧原子的質(zhì)量之比，即是水中氫元素和氧元素的質(zhì)量之比。

1個水分子中氫原子和氧原子的質(zhì)量比=

【講解】原子的質(zhì)量都很小，計算時使用相對原子質(zhì)量。

【總結(jié)】化合物中各元素質(zhì)量比=該元素原子的相對原子質(zhì)量×原子個數(shù)之比。

【鞏固】計算下列物質(zhì)中原子個數(shù)比、各元素的質(zhì)量比：（1）氨氣（NH3）;（2）尿素〔CO（NH2）2〕。環(huán)節(jié)四：水中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

【活動】用模型拼出氫元素質(zhì)量在水中占的質(zhì)量比例（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。

【講解】一個水分子中所有的氫原子的質(zhì)量與這個水分子的質(zhì)量之比，即是水中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

1個水分子中氫原子所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=

【講解】分子和原子的質(zhì)量都很小，計算時使用相對分子質(zhì)量和相對原子質(zhì)量。

環(huán)節(jié)五：拓展應(yīng)用。

【情景再現(xiàn)】尿素是農(nóng)業(yè)上常用的一種氮肥。小強同學(xué)看到某化肥廣告如下：

請你運用本節(jié)課所學(xué)知識判斷這袋尿素樣品是純凈物還是混合物？

學(xué)生活動：

通過計算，純尿素的含氮量為46.7%。而樣品中氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為43.5%，低于純尿素中氮元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)，故為混合物。

【課堂小結(jié)】結(jié)合所學(xué)內(nèi)容，從知識、方法、規(guī)范、學(xué)科觀念談一談這節(jié)課的收獲。

三、教學(xué)反思

從宏觀到微觀，從定性到定量，是化學(xué)教學(xué)中的一大難點。本節(jié)課將宏觀計算演變成微觀模型的演示，從而化抽象為直觀，進一步提高學(xué)生對物質(zhì)的微粒觀、元素觀的認(rèn)識。

1.合理設(shè)置教學(xué)臺階。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容是初中化學(xué)計算的開始，設(shè)計時以學(xué)生熟悉的化學(xué)肥料（尿素）為素材，以問題鏈作為主線，同時以組成相對簡單的水為例，用球棍模型讓學(xué)生體驗水分子與氫原子和氧原子的關(guān)系。通過模型，學(xué)生總結(jié)出水分子中氫、氧原子質(zhì)量比和氫原子在水分子中占的質(zhì)量比例，然后通過類比、歸納等方法得出氫、氧元素質(zhì)量比和水中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。教學(xué)以生活經(jīng)驗為基礎(chǔ)，拾級而上，降低學(xué)習(xí)的難度。

2.設(shè)計多樣學(xué)習(xí)方法?！凹儍粑镏性刂g的質(zhì)量關(guān)系”的內(nèi)容比較抽象和枯燥。教師在教學(xué)中要善于運用觀察、模型、討論、想象等方法，通過對化學(xué)史的解讀、模型拆分體驗、多媒體輔助等手段分析水中氫氧元素之間的質(zhì)量關(guān)系，學(xué)習(xí)方法多樣、形式多變，把學(xué)生容易理解的微粒模型結(jié)構(gòu)成功遷移到化學(xué)計算的難點上來。

3.注重聯(lián)系生活實際。本節(jié)內(nèi)容是在教授了物質(zhì)的定性組成后，從定量角度來研究物質(zhì)的組成。本節(jié)課用日常生活中使用的化肥導(dǎo)入，讓學(xué)生感受到化學(xué)就在我們的身邊，服務(wù)于我們的生活生產(chǎn)，以此提高了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。把學(xué)到的知識用于解決實際問題，讓學(xué)生感受到定量計算的價值，增強了學(xué)習(xí)愿望和興趣。

（作者單位：江蘇省蘇州市吳江區(qū)笠澤實驗初級中學(xué)）