淺談摩爾教學(xué)中的五步教學(xué)法

丁 宇

（鞍山師范學(xué)院附屬衛(wèi)生學(xué)校，遼寧 鞍山 114001）

摩爾是聯(lián)系宏觀物質(zhì)質(zhì)量與微觀粒子個(gè)數(shù)之間關(guān)系的重要的橋梁和紐帶，是中職衛(wèi)校學(xué)生在化學(xué)第一課所要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。物質(zhì)的量、摩爾、摩爾質(zhì)量、阿伏伽德羅常數(shù)、氣體摩爾體積、摩爾濃度等一系列抽象概念的出現(xiàn)，往往會使這些原本化學(xué)基礎(chǔ)不扎實(shí)的學(xué)生感到茫然，繼而對化學(xué)的學(xué)習(xí)喪失信心。因此，如何循序漸進(jìn)地引導(dǎo)學(xué)生理解這部分內(nèi)容，是筆者在教學(xué)中不斷思考的問題。在教學(xué)中筆者采取逐層導(dǎo)入式五步教學(xué)法，收到較好的效果，課后卷面考核成績顯示，學(xué)生掌握情況較好。

在20世紀(jì)80年代之前近30年的時(shí)間里，有這樣一個(gè)難題長期困擾著科學(xué)家：我們具體做實(shí)驗(yàn)的單質(zhì)或化合物宏觀上大多都是肉眼可見并可稱其質(zhì)量或量其體積的，而事實(shí)上化學(xué)反應(yīng)是微觀的原子、分子或離子按照一定的數(shù)目比進(jìn)行的，這些粒子又是肉眼看不見且難以稱量的，如何知道一定質(zhì)量的物質(zhì)中到底含有多少數(shù)量的微粒，或者一定數(shù)量的某種微粒其對應(yīng)質(zhì)量有多少，以便宏觀上予以稱量。換句話說，宏觀上可稱量的物質(zhì)質(zhì)量和微觀上微粒數(shù)量之間到底存在什么關(guān)系?

1 導(dǎo)入物質(zhì)的量和摩爾的概念

物質(zhì)的量就是聯(lián)系宏觀和微觀的一個(gè)物理量，它是微觀世界中的一個(gè)計(jì)數(shù)單位，不同于物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的數(shù)量。它的符號為n，單位為摩爾（簡稱摩，mol）。學(xué)生可通過例舉（見表1）對比，對這個(gè)新接觸到的物理量有基本的了解。

表1 基本物理量及其單位名稱

表1顯示，通過與熟悉的物理量進(jìn)行對比，使學(xué)生對這個(gè)新學(xué)的物理量不再感到抽象。同時(shí)通過例舉讓學(xué)生熟悉有關(guān)物質(zhì)的量的符號、單位及表達(dá)方式。

2 導(dǎo)入阿伏伽德羅常數(shù)

根據(jù)教材[1]中關(guān)于摩爾的定義，已知12C的原子量為12，一個(gè)12C原子的真實(shí)質(zhì)量為1.9993×10-23g，則12g12C所含原子數(shù)為：12/1.9993×10-23=6.02×1023個(gè)。

為紀(jì)念意大利科學(xué)家阿伏伽德羅，把此數(shù)記為：NA=6.02×1023/mol。表示1mol任何物質(zhì)含6.02×1023個(gè)微粒，從而可得出微粒個(gè)數(shù)N的計(jì)算公式：N=n·NA。

物質(zhì)的量就是以集團(tuán)的方式對微觀粒子進(jìn)行計(jì)數(shù)的單位，一個(gè)微粒集團(tuán)的數(shù)量就等于阿伏伽德羅常數(shù)，記為1mol。這種計(jì)數(shù)方法與宏觀世界里某些計(jì)數(shù)單位，如“打”、“令”、“箱”等有著相似的地方。

3 導(dǎo)入摩爾質(zhì)量的概念

以氫氣和氧氣在點(diǎn)燃的條件下反應(yīng)生成水為例（見表2），從初中所學(xué)的微觀粒子的知識過渡到物質(zhì)的量。

表2 微觀粒子數(shù)與物質(zhì)的量的關(guān)系推導(dǎo)

探尋表2中物質(zhì)的質(zhì)量和物質(zhì)的量之間的關(guān)系，不難發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)的質(zhì)量與物質(zhì)的量之比為該物質(zhì)的相對原子量或分子量。即1mol物質(zhì)的質(zhì)量當(dāng)以克為單位時(shí)在數(shù)值上等于其粒子的相對質(zhì)量，定義該物理量為摩爾質(zhì)量，符號M，單位為g/mol(或kg/mol)。計(jì)算式為：M=m/n。事實(shí)上，只要研究對象明確，物質(zhì)的量（M）是一個(gè)已知量，所以上式可整理為：n=m/M。

總結(jié)前3步的內(nèi)容，可整理如下：

通過物質(zhì)的量這一紐帶，溝通了宏觀物質(zhì)的質(zhì)量和微觀粒子個(gè)數(shù)之間的關(guān)系，解決了理論與實(shí)際聯(lián)系中的一個(gè)難題。

4 導(dǎo)入氣體摩爾體積的概念

物質(zhì)的摩爾體積由3方面因素決定：（1）物質(zhì)所含微粒個(gè)數(shù)；（2）微粒本身的大??；（3）微粒之間的間距。以100個(gè)籃球和排球分別密集排列和間隔10m分散排列為例，說明為什么相同物質(zhì)的量的不同固體和液體體積千差萬別，而不同氣體的體積卻相差不大。3個(gè)因素中，由于氣體的微粒間距遠(yuǎn)大于微粒本身，從而可以忽略微粒自身體積，因此不同氣體體積類似。而固體和液體由于微粒間比較密集，自身體積不能忽略，導(dǎo)致體積也各不相同。

研究表明，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下（0℃,101.3kPa），各種氣體體積都約為 22.4L，習(xí)慣上稱為氣體的摩爾體積，記為：Vm，0=22.4L/mol。由此在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，氣體的體積可用公式計(jì)算，即V=n·Vm，0。在非標(biāo)準(zhǔn)狀況下，只要在相同溫度和相同壓力下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子，這就是阿伏伽德羅定律[1]。

5 導(dǎo)入液體摩爾濃度的概念

物質(zhì)的量濃度又稱為摩爾濃度，經(jīng)過以上4個(gè)步驟的學(xué)習(xí)學(xué)生理解摩兒濃度就比較簡單了。其計(jì)算公式為：c=n/V。n為溶質(zhì)的物質(zhì)的量，單位為mol；V指溶液的總體積，單位為升（L），因此，摩爾濃度的單位為mol/L。

根據(jù)上述五步知識的分層導(dǎo)入，不難發(fā)現(xiàn)物質(zhì)的質(zhì)量、微觀粒子數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)狀況下氣體的體積，以及液體的摩爾濃度，這些物理量無不與物質(zhì)的量（n）有著千絲萬縷的關(guān)系（見圖1）。

圖1 有關(guān)物質(zhì)的量的各物理量關(guān)系

由圖1可知，物質(zhì)的量是緊密聯(lián)系其他物理量的重要紐帶，從宏觀到微觀，從氣體到液體，相關(guān)的計(jì)算中無不出現(xiàn)它的身影，其重要性可見一斑。學(xué)生在熟練掌握5個(gè)概念的同時(shí)，只要牢牢記住這一關(guān)系網(wǎng)，就可以通過物質(zhì)的量這座橋梁，利用4個(gè)計(jì)算公式去計(jì)算所需要的物理量。

需要說明的是，上述物理量在使用時(shí)必須標(biāo)明基本單元數(shù)，即研究對象的名稱，把其化學(xué)式寫在各符號的右下標(biāo)處（或在符號后加括號，在括號內(nèi)標(biāo)明物質(zhì)名稱）。在用五步法講課時(shí)，必須同步引入大量的例題，由簡到繁，帶領(lǐng)學(xué)生逐步理解消化，切不可光講概念和提綱。這種循序漸進(jìn)的五步教學(xué)法，使摩爾這一單元的難點(diǎn)得以分解，提高了教學(xué)效果，也激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

[1]張錦楠.化學(xué)[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2002.