基于從實驗學(xué)化學(xué)的氣體摩爾體積教學(xué)設(shè)計

王麗

摘要：本文利用創(chuàng)新實驗，幫助學(xué)生認(rèn)識“相同條件下，等物質(zhì)的量的氣體體積相等；溫度、壓強(qiáng)對一定量氣體體積的影響；等物質(zhì)的量的物質(zhì)，狀態(tài)不同體積也不同”。 引導(dǎo)學(xué)生以化學(xué)的視角、從微觀的角度去認(rèn)識豐富多彩的物質(zhì)世界，在實驗中體驗宏觀和微觀的相互轉(zhuǎn)化是研究化學(xué)的科學(xué)方法之一。

關(guān)鍵詞：氣體摩爾體積 溫度 壓強(qiáng) 物質(zhì)聚集狀態(tài)

從化學(xué)知識體系來看，氣體摩爾體積是非常重要的基本概念，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和科學(xué)研究中，是學(xué)生提高自身科學(xué)素質(zhì)必備的基礎(chǔ)知識。由于氣體摩爾體積概念很抽象，思維能力要求較高，為此我精心設(shè)計了實驗，變抽象為形象，在實驗中體驗宏觀和微觀的相互轉(zhuǎn)化是研究化學(xué)的科學(xué)方法之一。從分析影響物質(zhì)體積大小的主要因素的過程中，培養(yǎng)學(xué)生問題意識、探究的欲望；通過創(chuàng)新實驗和實驗現(xiàn)象的分析，體驗歸納整理、發(fā)散和收斂等思維活動，領(lǐng)會自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)方法。

一、“相同條件下，1mol任何氣體的體積近似相等”的實驗教學(xué)設(shè)計

情境引入：在相同情況下，0.212g Na2CO3、0.13g Zn分別與足量H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量分別為多少？

思考：相同條件下，0.002mol CO2和0.002molH2體積的大小關(guān)系？

學(xué)生實驗：驗證相同條件下，0.002 mol CO2和0.002mol H2 體積的大小關(guān)系（圖1）。

實驗裝置及操作說明：密閉裝置中，一支注射器用來加入稀硫酸，另一支用于測量反應(yīng)生成氣體的體積。

觀察、思考、結(jié)論：在相同條件下，0.002 mol CO2和0.002mol H2體積相同，所以1 mol不同氣體體積相同。

設(shè)計說明：本實驗為創(chuàng)新實驗，在課前經(jīng)過多次的驗證，裝置具有可靠性，碳酸鈉和鋅的質(zhì)量用分析天平稱量（實驗教師完成），保證了稱量的準(zhǔn)確性，在實驗過程中學(xué)生能直觀地了解到相同物質(zhì)的量的氣體在相同條件下體積基本相同，與氣體的種類無關(guān)。

二、“溫度、壓強(qiáng)對氣體體積影響”的實驗教學(xué)設(shè)計

學(xué)生實驗：

實驗1.溫度對氣體體積影響（圖2）。

實驗2.壓強(qiáng)對氣體體積的影響（圖3）。

實驗3.分子數(shù)目對氣體體積的影響（圖4）。

學(xué)生實驗說明：

實驗1：通過改變溫度觀察氣體體積的變化，玻璃管中紅色溶液是為了便于觀察氣體體積的變化。

實驗2：通過改變壓強(qiáng)觀察氣體體積的變化，簡易壓力表直觀顯示氣體壓強(qiáng)，便于觀察，操作簡單。

實驗3：通過推拉注射器活塞，改變氣體的物質(zhì)的量（分子數(shù)），觀察氣體體積的變化，玻璃管中紅色溶液是為了便于觀察氣體體積的變化。

實驗總結(jié)：學(xué)生討論、總結(jié)，其他條件不變時，溫度越高，氣體體積增大；壓強(qiáng)越大，氣體體積減小；氣體分子數(shù)目越多，氣體體積越大；當(dāng)溫度、壓強(qiáng)一定時，氣體的摩爾體積一定。

三、“物質(zhì)聚集狀態(tài)不同，體積不同”的實驗教學(xué)設(shè)計

思考： 1 mol不同狀態(tài)的不同物質(zhì)體積不同，同一物質(zhì)的不同狀態(tài)體積是否相同呢？

演示實驗1：演示溴揮發(fā)的過程體積變化（圖5）。

演示實驗2：演示碘升華的過程體積變化（圖6）。

設(shè)計意圖：通過實驗，證明同一物質(zhì)不同狀態(tài)，體積不同；1mol固、液態(tài)物質(zhì)體積不相同，且體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1mol氣體的體積；從宏觀與微觀相結(jié)合的角度，說明物質(zhì)聚集狀態(tài)不同體積會不同，為學(xué)生合作討論得出影響固體、液體、氣體體積大小的影響因素提供依據(jù)。

學(xué)生觀察、討論、總結(jié)：物質(zhì)體積大小的決定因素。

把基本概念的教學(xué)蘊涵在化學(xué)實驗中，運用層次性遞進(jìn)的實驗例證，突破了氣體摩爾體積的學(xué)習(xí)難點，避免了枯燥的解說，學(xué)生在實驗活動中能順利完成知識的建構(gòu)。通過創(chuàng)新實驗、數(shù)據(jù)計算和分析處理，引導(dǎo)學(xué)生探究決定物質(zhì)體積的諸多因素的本質(zhì)聯(lián)系，使學(xué)生感受到抽象的概念學(xué)習(xí)，可以從宏觀入手，微觀解釋；把抽象的概念具體化、形象化，把微觀隱性的概念、原理進(jìn)行宏觀的體現(xiàn)，注意了概念形成的可接受性，從而幫助學(xué)生很好地理解氣體摩爾體積概念；同時讓學(xué)生真正體驗到學(xué)習(xí)化學(xué)的樂趣，體驗化學(xué)科學(xué)的豐富多彩。

（責(zé)編 金 東）