物质的量在化学中的应用(6篇)
物质的量在化学中的应用篇1
质量守恒定律是一切化学反应都必须遵守的一条客观规律,在历年的中考中都以不同形式表现出来。近年来,试题在内容、形式、立意等方面呈现出了密切联系日常生活、关注社会热点、连接现代科技、突出思维迁移等新的命题视角。本文就质量守恒定律中考命题热点试题作一探析。
1信息给予型试题
例1.(泰州市中考题)“绿色化学”是当今社会提出的一个新的概念。在“绿色化学工艺”中,理想状态是反应中原子全部转化为欲制得的产物,即原子的利用率为100%。在用C3H4(丙炔)合成C5H8O2(2-甲基丙烯酸甲酯)的过程中,欲使原子的利用率达到100%,在催化剂作用下,还需要的其他反应物是()
解析;这是一道信息给予题,也是新情境试题,旨在考查学生的自学能力、信息转化能力以及对知识的迁移能力。由题给“绿色化学”的涵义,即反应物中的原子全部转化为欲制得的产物,所以要求反应类型必须是化合反应,即C3H4+X=C5H8O2,X可以是纯净物,也可以是混合物,但一定要满足有2个C、4个H、2个O。
答案:A、C。
2图像型试题
例2.(河北省中考题)一定质量的木炭与过量的氧气在密闭的容器内加热使其充分反应。图1中能正确反映容器内有关的量随时间变化的关系图像是()
解析:本题利用反应中有关反应物、产物等物质的质量随反应时间变化的动态图像考查了质量守恒定律。审题要注意关键词“过量氧气”即木炭完全反应,所以选项A、B均不正确;反应前容器中没有CO2,故选项C也错误;因为是密闭容器,所以物质的总质量保持不变,故答案D正确。
3字母表格型试题
例3.(南通市中考题)把A、B、C、D四种物质放在密闭容器中,在一定条件下充分反应,并测得反应物和产物在反应前后各物质的质量如下表所示。
下列说法正确的是()
A.物质C一定是化合物,物质D可能是单质
B.反应后密闭容器中A的质量为19.7g
C.反应过程中,物质B和物质D变化的质量比为87:36
D.若物质A与物质C的相对分子质量之比为197:158,则反应中A和C的化学计量数之比为1:2
解析:本题利用字母表格数据对质量守恒定律和化学方程式进行了考查,比较抽象,有一定难度。很明显,B、D反应后质量增加,应为生成物,C反应后质量减少,则C为反应物。又因为C减少的质量(31.6-0)g大于B和D增加的质量(3.6g-0.4g)+(17.4g-8.7g),故可推知A也为生成物,且生成A的质量为:31.6g-[(3.6g-0.4g)+(17.4g-8.7g)]=19.7g,即反应后密闭容器中A的质量为39.4g.因此该反应为分解反应,所以C一定是化合物,而D可能是单质,即A选项正确,B选项错误。
4简答型试题
例4.(齐齐哈尔市)为探索物质在化学变化前后的质量关系,科学家做了大量的实验。1673年英国物理学家波义耳做了一个实验,他将金属放在密闭容器里燃烧后,立即打开容器盖进行称量,结果发现反应后的质量增加了。之后,俄国化学家罗蒙诺索夫在密闭的玻璃瓶内燃烧金属,发现反应前后质量不变,由此得出反应前后质量守恒。
(1)该实验导致波义耳未能发现质量守恒定律,请你简要分析一下原因是什么?
____________________________________。
(2)由于波义耳称量方法上的原因,他错过了发现质量守恒定律的机会。请你改进他的称量方法,以验证质量守恒定律。_________________。
(3)质量守恒定律的发现过程给你有什么启示?(答一条即可)___________。
解析:本题以两位科学家曾经做过的一个实验立意命题,着重考查学生对质量守恒定律的理解以及分析、设计实验解决问题的能力。质量守恒定律的探究性实验是在反应前后质量没有损失的情况下得出的,因此,应分别称量反应前后密闭容器的质量,才能保证实验的严谨性。
答案:(1)由于金属燃烧时会消耗空气中的氧气,波义耳在燃烧后打开容器盖进行称量,就使外界的空气进入容器,所以反应后的固体质量增加了,因此导致波义耳未能发现质量守恒定律。(2)分别称量反应前后密闭容器的质量。(3)①科学研究要有科学系统的研究方法;②理论的发展都要经过实践的检验;③科学研究要有严谨细致的态度(任答一条即可)。
5微观图示型试题
例5.(沈阳市中考题)图2形象地表示某反应前后,反应物与生成物分子及其数目的变化。其中“”、“”、“”分别表示A、B、C三种不同的分子。该反应的化学方程式中,A、B、C前的化学计量数之比为()
A.3:2:4B.3:2:2C.1:2:3D.1:2:2
解析:本题利用分子模型图示化学反应前后各物质分子及其数目的变化情况,形象直观,重点考查对质量守恒定律的理解能力。从图示信息可以看出:反应前有3个A分子和2个B分子,反应后有2个A分子和2个C分子,即由1个A分子和2个B分子反应生成了2C分子,所以该反应的化学方程式中,A、B、C前的化学计量数之比为1:2:2。
答案:D。
6学科渗透型试题
例6.(广东课改区)某同学在科技活动课上用图3所示的实验装置论证质量守恒定律。瓶内放了足量的盐酸,未充气的气球紧紧套在瓶口上,里边放有6.5g锌粉(如图3中①),将图3中①的装置放在托盘天平上称量,质量为w1g;然后将气球内的锌粉全部倒入瓶内,立即产生气体,气球逐渐膨胀变大,锌粉全部反应(如图3中②),反应结束后再次称量,质量为w2g;结果w2<w1。试分析:
(1)此反应是否符合质量守恒定律?_____(填“符合”或“不符合”)。
(2)天平显示w2<w1的原因是(装置不漏气)____。
(3)在_______的条件下称量,w2=w1。
解析:本题是一道物理、化学综合题,要把物理学中的浮力和真空条件等知识应用到解决化学问题中来。试题充分体现了探究的实践性、生成性(即在探究过程中会出现我们意想不到的问题)和综合性。本题旨在考查影响质量守恒定律探究实验的因素,即要验证质量守恒定律,必须一无物质从体系中扩散出去,二无物质从外界进入体系,三无外界浮力的作用等。
答案:(1)符合(2)氢气球有浮力(3)真空
7科学探究型试题
例7.(青岛市中考题)小刚和小洁以“化学反应中,反应物与生成物的质量关系”为课题进行科学探究。请填写以下探究中的空格:
[提出假设]:化学反应中,反应物与生成物的质量(1)。
[确定研究方法]:分析推理、查阅资料、实验探究。
[设计并进行实验]:小刚设计的实验装置和选用药品如图4-A所示,小洁设计的实验装置和选用药品如图4-B所示,他们在反应前后都进行了规范的操作、准确的称量和细致的观察。实验结论:小刚认为:在化学反应中,反应物的总质量与生成物的总质量不相等。小洁认为:在化学反应中,反应物的总质量与生成物的总质量相等。你认为(2)的结论是正确的,请说出导致另一结论错误的原因(3)。
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[结论分析]:请从原子的角度,简要分析你认为正确的结论(4)。
[查阅资料]:小刚和小洁通过查阅材料了解到,法国伟大的科学家拉瓦锡,早在18世纪就围绕这个问题进行了研究,并做出了科学的结论。
[交流表达]:请简要谈一下,你认为这条科学结论有什么重大意义?(不超过30字)(5)。
[结论应用]:环保部门常用I2O5测定空气受CO污染的程度,发生反应的化学方程式为:I2O5+5COI2+5X,根据X的多少,可以判断CO的含量。X的化学式是(6)。
解析:本题以“化学反应中,反应物与生成物的质量关系”为课题,引导学生实践了一个较为完整的研究性学习过程。得出结论之后,查阅有关科学家关于该研究的史料,有利于鼓励学生进行化学知识研究的信心,激发学生热爱科学的情感。题中实验及对不同实验结论的分析是探究的关键,最后一问的解答,则有助于加深对探究结论意义的了解。题目还特别注意了结论意义的分析评价,考查运用结论解决实际问题的能力。
答案:(1)相等;(2)小洁;(3)小刚在操作过程中让反应生成的CO2气体逸出锥形瓶,所以剩余的生成物的质量比反应物的总质量减少了;(4)在化学反应中,反应前后原子种类不变,原子的数目没有增减,原子质量没有变化,所以,反应物的质量总和与生成物的质量总和必然相等;(5)该科学结论对于定量认识化学反应,合理进行化工生产具有重要的作用;(6)CO2。
8巧算型试题
例8.(眉山市中考题)锌、铝、铁、镁四种金属共3.8g与一定质量、溶质质量分数为0.25的稀硫酸恰好完全反应,将反应后的混合物蒸发水分得固体(不含结晶水)11g,则反应中生成的H2的质量为()
A.0.15gB.0.20gC.0.30gD.0.45g
9综合计算型试题
例9.(重庆市中考题)测定因存放不当而部分变成碳酸钠的烧碱中氢氧化钠的质量分数。所取试样质量8.00g放入质量140.00g锥形瓶,加入足量稀硫酸(质量50.00g)。每隔相同时间在电子天平上称量一次,数据如下表:
(1)不必进行第7次读数的原因是____。
(2)计算氢氧化钠的质量分数。
(3)所用稀硫酸中H2SO4的质量分数不低于多少?
解析:本题考查学生对实验数据的处理能力和化学方程式及溶质质量分数的综合计算能力。本题涉及的化学反应有两个:2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O,Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2,其中Na2CO3和H2SO4反应时,产生CO2气体并逸出,促使锥形瓶内剩余物质质量减少,当完全反应后,不再产生CO2气体,剩余物质质量不再减少。(1)比较后发现第5次、第6次剩余物质质量相等,说明第5次读数时足量的稀硫酸已使Na2CO3完全反应。(2)根据质量守恒定律先求出Na2CO3充分反应后生成的CO2质量,然后利用化学方程式:Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2计算出试样中Na2CO3和与之反应的H2SO4的质量,进而利用Na2CO3的质量求出样品中氢氧化钠的质量及质量分数。(3)加入足量的稀硫酸部分与NaOH反应,利用(2)的结果再计算出与NaOH反应的H2SO4的质量,并由此计算出参加反应的H2SO4的总质量,依题意50.00g稀硫酸中H2SO4的质量不应低于参加反应的H2SO4的质量,从而可求出该硫酸溶液中溶质质量分数的最小值。
答案:(1)第5次和第6次读数相同,说明已充分反应。
物质的量在化学中的应用篇2
【关键词】守恒法;高中化学;解题;应用
前言
与高中教育中的其他学科相比,化学学科的应用性和实践性特点更加明显。新课改对高中化学的要求为提升该学科教学的实效性。化学学科对学生探究能力以及逻辑思维能力方面的较高要求是影响教训目标实现的主要原因。对此,教师需要通过守恒法的加强提升学生的化学解题能力。
一、守恒法
(一)守恒法的概念
这种方法是指,多种物质在发生化学反应前后,其质量、电子等因素的变化为守恒变化。守恒法应用对学生的要求是,学生首先应该充分掌握不同物质之间的内在守恒定律,进而根据实际物质进行质量、电子等方面变化问题的计算。
(二)守恒法的应用优势
在高中化学题的解题过程中,传统解题方法通常需要关注不同物质产生化学反应时的相关细节变化。通常情况下,化学反应的发生会引发多方面因素的变化,因此学生所需的解题时间相对较长。而守恒法的应用则只需要学生考虑以下两方面:第一,化学题目中涉及化学反应某种元素存在形式的贯穿。第二,找出化学题目中存在的所有化学反应之后,将这些化学反应之间存在的内在关系确定出来。守恒法的应用能够有效提升学生的解题效率。
二、守恒法在高中化学解题中的应用
这里主要从以下几个方面入手,对守恒法在高中化学解题过程中的应用进行分析和研究:
(一)电子守恒法的应用分析
电子守恒法是指,在发生化学反应前后,所有物质之间会发生电子得失,整个过程中失去的电子数与得到的电子数相等。这种守恒法通常被应用在包含氧化还原反应的化学题目中。这里以某化学题为例对电子守恒法在解题中的应用进行分析:将Cu与Mg的合金2.3g融入浓硝酸溶液中。假如该溶液发生氧化还原反应之后,产生的NO2和N2O4分别为4000ml和300ml。现在需要向反应后的溶液中加入足量的NaOH溶液,则再次发生化学反应后产生沉淀的质量是多少?从题目中可以分析出,对发生氧化还原反应后的溶液加入NaOH之后,产生的沉淀分别为Cu(OH)2和Mg(OH)2。根据电子守恒法原理对该题目中发生的化学反应进行分析,可知氢氧根离子为铜离子与镁离子的二倍之和。除此之外,上述化学反应中铜离子所带正电荷与镁离子所带正电荷的物质的量之和与铜、镁合金失去电子的物质的量相等。在整个化学反应发生过程中,发生转移的电子总物质的量与NO2和N2O4转移电子的物质的量相等,因此可以将OH-的无质量的量计算出来:2×0.3×22.4+1×4×22.4=0.46mol。因此,可以将加入足量氢氧化钠溶液之后,产生沉淀的质量计算为:2.3+0.46×17=10.12g。与原本的计算方法相比,电子守恒法的应用显著减少了学生的计算量,并从一定程度上保证了化学问题的解题质量。
(二)质量守恒法的应用分析
这种守恒法是指,将质量作为解题工具,按照发生化学反应前后物质质量的的化学性质不会发生变化的原理,完成相应化学题目的解答。这里以某化学题为例,对质量守恒法在解题过程中的应用进行分析:空气环境中存在一定固定质量的氢氧化钾固体,该固体物质中K2CO3和H2O的含量分别为14.4%和1.4mol。在这种情况下,将1g该物质置于3mol/L的HCl溶液中,且该溶液的体积为0.05L。利用体积为0.03L、密度为1.07mol/L的氢氧化钾溶液将上述酸性溶液中的多余盐酸中和,此时溶液中的固体质量是多少?通过对整个题目包含化学反应的分析可以发现,最终产生固体为KCl,而该固体中的Cl全部来自盐酸溶液,因此可以得出KCl的物质的量为3×0.05=0.15mol。在这种情况下,可以计算出经过上述化学反应后所产生KCl固体的质量约为5.589g。
(三)元素守恒法的应用分析
这种守恒法是指,在化学反应发生前后,所有物质中包含的元素只是从形式上产生了一些变化,而这些元素的实际种类不会发生变化。在实际的高中化学题目中,学生可以根据这种守恒法,只对化学反应中元素整个反应过程中的对应关系进行分析,并结合化学守恒定律得出最终的计算结果。这里以某化学题为例对元素守恒法的应用进行分析:向体积为1L的1mol/L的NaOH溶液中加入0.8mol的CO2,在这种情况下,该溶液中NaHCO3与Na2CO3之间物质的量之比是多少?在这道题目中,如果学生利用化学反应方程式的方法进行物质的量之比的计算,产生计算步骤相对较多。因此,学生可以利用元素守恒法进行计算:就题目而言,所发生化学反应前后Na原子与C原子都符合元素守恒定律。这里分别将NaHCO3与Na2CO3的物质的量设为x和y。从元素守恒法原理中可以得到Na原子的计算公式为x+2y=1mol,而C原子的计算公式为x+y=0.8mol,将这两个计算公式组合起来可以分别求出x与y的值分别为0.6mol和0.2mol,因此,NaHCO3与Na2CO3之间物质的量之比为3:1。结论与传统的解题方法相比,守恒法的应用能够有效缩短学生的解题时间。因此,教师应该将教学重点放在学生对守恒法的理解和应用方面。通过学生对质量守恒法、化合价守恒法等守恒方法应用范围及应用步骤的理解水平的提升,促进学生高效完成化学题的解答。
【参考文献】
[1]陈晓彤.守恒法在高中化学解题中的应用分析[J].数理化解题研究,2015.19:74
[2]彭明永.守恒法在高中化学解题中的应用探析[J].中学生数理化(学习研究),2016.05:67
[3]刘永谦.守恒法在高中化学解题中的应用分析[J].数理化解题研究,2016.16:71
[4]王敏.高中化学解题对守恒法的应用分析[J].中学课程辅导(教师通讯),2013.12:126-127
物质的量在化学中的应用篇3
一、质量守恒关系
在解题时衍生为质量守恒;同一元素的微粒数守恒,称原子或离子守恒.
1.质量守恒
参加化学反应的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量总和,这个规律就是质量守恒定律.依据该定律,经常采用以下等量关系:反应物的质量之和等于产物的质量之和,反应物减少的总质量等于产物增加的总质量.
例1质量为ag的丁烷,在高温下按以下两种方式发生了裂化:①C4H10C2H6+C2H4,②C4H10CH4+C3H6.求其完全裂化后,所得混合气体对氢气的相对密度为().
A.29B.14.5C.7D.无法确定
解析:根据质量守恒定律,无论按①还是②丁烷裂化,1摩尔丁烷只能裂化为两摩尔的混合气体,故两摩尔的混合气体的质量和1摩尔的丁烷的质量相等,因此丁烷裂化后生成的混合气体的平均摩尔质量为58/2=29g/mol,所以混合气体相对于氢气的密度为29/2=14.5.答案为B.题中所给的丁烷的质量ag是一个干扰条件.
2.同一元素的微粒数守恒
质量守恒的实质是在化学反应过程中原子重新组合的过程,因此在反应过程中某种元素的原子在反应前后保持原子的质量守恒,即原子的物质的量守恒.
例2用1L1.0mol/L的NaOH溶液吸收0.8molCO2,所得溶液中的CO2-3和HCO-3的物质的量浓度之比是().
A.1∶3B.2∶1C.2∶3D.3∶2
解析:设反应生成的Na2CO3的物质的量为xmol,生成的NaHCO3的物质的量为ymol,根据Na+守恒可得:2x+y=1.0mol/L×1L;根据C原子守恒可得:x+y=0.8mol,联立两个方程式可求出x=0.2mol,y=0.6mol,则CO2-3、HCO-3物质的量浓度之比为1∶3.答案为A.
二、电荷守恒关系
在解题时又衍生为电子守恒,电荷守恒.
1.电子守恒
在氧化还原反应中,氧化剂得电子总数必等于还原剂所失去的电子总数.
例324ml浓度为0.05mol/L的Na2SO3溶液,恰好与20ml浓度为0.02mol/L的K2Cr2O7溶液完全反应,则元素Cr在被还原的产物中的化合价是().
A.+6B.+3C.+2D.0
解析:Na2SO3的物质的量=24×10-3L×0.05mol/L=1.2×10-3mol,K2Cr2O7的物质的量=20×10-3L×0.02mol/L=0.4×10-3mol,Na2SO3和K2Cr2O7的物质的量之比为3∶1.Na2SO3中的S原子失电子被氧化,化合价从+4价升高到+6价,失电子总数为:3×(6-4);K2Cr2O7中的Cr原子得电子被还原,得电子总数为:2×(6-x);根据电子守恒:3×(6-4)=2×(6-x),解得x=3.答案为B.
2.电荷守恒
离子的电荷是原子得失电子的标志,因此,电荷守恒与电子守恒是等价的.在电解质溶液中,电解质电离的阴、阳离子所带正、负电荷总数相等.阴离子的物质的量×阴离子的电荷数=阳离子的物质的量×阳离子的电荷数.
例4将Fe和Fe2O3的混合物2.27克,加入到50ml1.6mol/L的盐酸中,恰好能完全溶解,所得溶液经KSCN检验,溶液不显红色,若忽略溶液体积变化,所得溶液中Fe2+的物质的量浓度是().
A.0.3mol/LB.04mol/LC.0.8mol/LD.1.6mol/L
解析:溶液中阳离子只有Fe2+(不考虑水的电离,且为加入KSCN溶液前),阴离子只有Cl-.由电荷守恒得:Fe2+的物质的量×2=Cl-的物质的量×1,又因为同一溶液中,溶液体积相同,则[Fe2+]=1/2×1.6mol/L,故答案为C.
此题用常规方法解题需写出三个方程式,列二元一次方程组,非常耗时,难于计算.
三、能量守恒关系
物质的量在化学中的应用篇4
关键词:物质的量;教学;疑难问题
【中图分类号】G633.8【文献标识码】A【文章编号】1671-8437(2012)02-0124-01
中学化学课程标准指出“重视化学基本概念的教学”、“使学生清楚地、准确地理解化学基本概念,对学好化学十分重要”。布鲁纳在《教学过程》中指出:“教学一门课程,应反复地回到这些基本概念,以这些基本概念为基础,直至学生掌握了与这些概念相伴随的完全形式的体系为止。”[1]
教师应精心设计思考题进行化学基本概念的教学,在练习中培养学生的比较、归纳、分析、综合、推理、判断等能力,引导学生正确运用基本概念。“物质的量”是学生中学阶段学习的一个重要的物理量,涉及物质的量、摩尔、摩尔质量、物质的量浓度、气体摩尔体积等贯穿于化学课程的重要概念。许多学生在初学本部分内容时,不能较好地理解和运用其中的新概念,遇到相关内容时,难以下手。教师有必要分析学生学习知识时存在的问题,结合学生实际找出较好的教学方法,突破“物质的量”这一难点。下面谈谈“物质的量”教学中面临的疑难问题及相应的解决方法。
一、明确七个基本概念及单位
教师在讲解基本概念时应注重学生在初中阶段的已有知识进行教学,并对比各物理量的区别与联系。
二、区分八对关系
教师在讲解时应引导学生对比区分一些容易混淆的基本概念。如下罗列、解析了8对易混淆的关系:
1.物质的量和摩尔
物质的量:国际单位制中的七个基本物理量之一,四个字是一个整体,不可分开;不能说“硫酸的量”,而应该说“硫酸的物质的量”。摩尔:不是质量单位,也不是数量单位,是“物质的量”这个物理量的单位。
2.阿佛加德罗常数的理论值与实验值
阿佛加德罗常数的理论值是一个十分严谨精确的科学定义,定义是1mol任何粒子的粒子数,即为0.012kg12C中所含有的原子数目,是一个准确值,无误差之意。常用“NA”表示。而实验值是一个用实验方法测出的实验数值。随着科技的进步与发展,测定的数值将日益精确。通常使用的是6.02×1023这个近似值。
3.1mol物质的质量和物质的摩尔质量
摩尔质量是一个物理量,是单位物质的量(1mol)的物质所具有的质量。符号为M,单位为g/mol。如CO2的摩尔质量为44g/mol。而“1mol物质的质量”的中心在“质量”上,例如1molCO2的质量为44g。
4.摩尔质量和化学式式量
物质的摩尔质量与其化学式式量或相对原子质量仅仅是在数值上相等,如:1mol任何原子或单核离子的质量以克为单位时,数值上等于它的相对原子质量,如M(O)=16g/mol;M(Cl)=35.5g/mol;M(Cl-)=35.5g/mol。
1mol任何分子的质量以克为单位时,在数值上等于它的相对分子质量,如硫酸的摩尔质量为98g/mol。1mol任何原子团的质量以克为单位时,在数值上等于构成该原子团的原子的相对原子质量之和M(OH-)=17g/mol。
5.中文名称与化学式
使用摩尔表示物质的量时必须使用化学式指明粒子的种类,而不能使用该粒子的中文名称。基本格式是:xmol+粒子符号,如:0.5molH2;3.4molNa+。虽然氢原子与H,氧气与O2,氢氧根与OH等有着相同的化学意义,但在使用时应该遵循规则,不可想当然地乱用。
6.不同的物理量与相应单位的对应关系及表达方式
如“1molH2SO4是98g”应改为“1molH2SO4的质量是98g”。“36gH2O是2mol”应改为“36gH2O的物质的量为2mol”。
7.溶质质量分数与物质的量浓度
溶质质量分数以溶质的质量和溶液的质量之比表示溶液中溶质与溶液的质量关系,符号为w,以百分数表示;
后者是以单位体积里所含溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量,符号CB,单位为mol/L。
8.配制一定物质的量浓度的溶液与配制一定质量分数溶液中溶剂量的确定方法
配制一定物质的量浓度的溶液不需要确定溶剂的量(无论是质量还是体积!),只要配制时对容量瓶定容即可;而后者则需要求出溶剂的质量或再折算成体积。
根据知识的正迁移原理,已有的知识技能对新学习的知识技能发生积极影响,起到促进作用。在实际的概念教学中,通过指导学生复习已知概念,能够使学生很好地理解新概念。[2]例如,在讲解物质的量浓度的时候,可以先引导学生复习有关溶液的浓度和质量百分比浓度的概念,并指出质量百分比浓度只是溶液浓度的方法之一。这样做学生既复习了已经学过的概念,又为学习新概念做好准备,将收到很好的教学效果。
参考文献:
物质的量在化学中的应用篇5
笔者认为,化学核心概念是处于化学学科中心的知识,是化学学科的主要内容,并具有能有效地联系其他概念的属性。例如,定量研究是化学研究的重要方法,其知识贯穿于整个中学化学内容中。通过定量研究中量的思想,有助于将质量和物质的量这两个重要的物理量联系起来(质量是宏观上量的积累,物质的量是微观粒子数目的积累),所以定量研究可以看做是中学化学阶段的一个核心概念。
一、核心概念在教学中的作用
根据化学知识的特点,可将化学知识分为三类:理论知识、事实性知识和操作性知识。理论知识可以包括化学概念(如物质的量)和化学理论(如物质的结构理论),是中学化学的骨架。事实性知识主要指的是元素化合物知识,是理论知识的承载,也是中学化学的重要组成部分。操作性知识主要是实验操作、实验技能等。本文认为核心概念能有意义的组织和引领理论知识和事实性知识。
奥苏伯尔在有意义的学习中提出了下位学习法(如图1)。下位学习法是指在上位概念1的引领下,联系已有的知识,通过同化的方法学习新的知识的过程。本文认为在下位学习法中,概念1即是核心概念,它的作用是引领和组织零散的知识。
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图1下位学习
同样,在化学教学中,也应为新知识寻找理论归属即核心概念,在核心概念的引领下,将新知识的学习与已有知识的建立联系,使新知识的学习成为一个同化的过程,构建以核心概念为中心的知识网络。
二、核心概念引领作用在化学教学中的应用
新版化学教材涉及两个必修、六个选修模块,每个模块中又包含3~7个专题不等。将如此多的专题有意义的联系起来的关键,就是核心概念。
(一)核心概念与事实性知识教学
元素化合物知识在学生头脑中一直是以内容繁多、杂乱的形象存在,被普遍看作是学习的负担。事实上,学习元素化合物知识的意义不是识记化学反应方程式,而是充实、丰富学生化学理论。因此在教学中,教师应为其找到理论归属,即围绕核心概念展开教学。
例如,化合反应是学生学到的第一个反应类型,之后教师会以化合反应的教学模式为范例,讲授置换反应、分解反应、复分解反应。因此学生对化合反应这个概念一般都能掌握。高中阶段,化合反应等基本反应类型还会成为氧化还原反应的教学切入口,可见它们在中学化学中占有一定地位。因此可将它们看做是化学核心概念,并在教学中应充分发挥它们的引领作用。
以化合反应为例,首先根据反应物的特征,将化合反应分为三类:(1)两种单质的化合反应;(2)一种单质和一种化合物的化合反应;(3)两种化合物的化合反应。其次建立初步的分类架。根据学生高中阶段学到的化学反应知识,又可以具体的将单质分为金属和非金属,建立如表一的框架。继而考量苏教版必修一中出现的化学反应发现:硅的化合物与硫、钠、氮等单质的化学反应一般都是化合反应,并可将它们补充到以化合反应为核心概念建立的框架中。同时发现,教材中出现的4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3这种由三种反应物反应生成一种生成物的反应,和SO2+O2■SO3这种可逆反应,也可以归属为特殊的化合反应。因此就建立起一个完善的化合反应概念框架(如表一)。
通过如此的归纳发现,苏教版必修一中很多化学反应都可以归纳到表一中。结合化合反应概念特点,无疑减轻了学生的记忆负担。对于置换、复分解、分解反应也同样如此。
教师在讲解事实性知识时,要联系核心概念,在其引领下扩大学生原有认知结构,使新知识变成可以被核心概念同化的分支,以此来建立整体的化学观。
(二)核心概念与理论知识性知识教学
与元素化合物知识不同,理论性知识的特点是较强的抽象性、逻辑性、概括性。在教学中发挥核心概念的引领作用,在已有知识的基础上展开教学,能减少新概念的陌生感。
以物质的量的概念教学为例。现有的教学设计,多是从物质的量的概念入手创设情境,使抽象概念形象化。其中比较典型的是快速数出募捐的零钱、快速数出大米的情境创设。笔者认为在物质的量的概念教学中,除了上述教学策略之外,发挥核心概念作用的教学,也会有积极的效果。
物质的量是中学化学的重要概念之一,是表示微观粒子数目的集合体。由于学生在生活中不常接触到这个物理量,并且从概念的描述上并不能建立形象的模型,所以学生存在一定的学习困难。但是从定量研究的角度来看,质量和物质的量都是定量研究中的重要物理量,质量是表示物体所含物质的多少的物理量,物质的量是表示微观粒子数目的物理量。微粒也是一种物质,因此可以说物质的量和质量就是在微观和宏观上相对的两个物理量,它们可以通过摩尔质量建立有如图二的概念关系,也可以说物质的量是质量的微观表述。建立这样的联系后,就可以将陌生的物质的量转嫁到学生熟悉的质量身上。在核心概念的引领下,联系已有知识,在理解中突破了物质的量的概念教学。
四、结论
中学化学教给学生的不应该是化学概念和化学方程式的集合,而应是一个整体的学科思维。在知识呈现爆炸式的增长的今天,不能期望学校教育穷尽学生一生所需的知识。根据化学的特点,在中学教育中应肩负起培养学生解决问题的能力和深层次思考的责任。教师在教学内容的处理上,对于学过的知识不应弃之不理,应在核心概念的引领下,将其与新知识建立联系,并结合学生的认知特点,有序的传授知识,使学生构建整体的学科观。这样学生学习便有如上台阶一般可以有序、可持续发展。这便是以核心概念为中心的教学的主要思想。
[参考文献]
[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准[S].北京:人民教育出版,2003.
[2]普莱顿・D・费德恩.等.教学方法――应用认知科学促进学生学习[M].王锦.等.译.上海:华东师范大学出版社,2006.
[3]H・林恩・艾里克森.概念为本的课程与教学[M].兰英译.北京:中国轻工出版社,2003.
[4]M・P・德里斯科尔.学习心理学――面向教学的取向[M].王小明,等译.上海:华东师范大学出版社,2008.
物质的量在化学中的应用篇6
(一)考点解读
1.通过化学反应实质考查对质量守恒定律的理解
例1(东营)化学反应前后,下列各项中,肯定没有变化的是()
①原子数目②原子种类③分子数目④分子种类⑤元素种类⑥物质总质量⑦物质种类
A.①②⑤⑥B.①②③⑤
C.①②⑤⑦D.③④⑥⑦
【解析】化学反应的实质是分子首先变成原子,然后原子再进行重新组合成新的分子,因此分子的种类在化学反应前后肯定要发生改变,分子的数目可能发生改变,这样物质的种类在反应前后也必然要改变;而在化学反应前后,原子(元素)的种类、原子的数目、原子的质量以及物质的总质量均不变。
【答案】A
2.通过化学反应前后元素种类不变考查质量守恒定律的应用
例2(重庆)NH4ClO4(高氯酸铵)可用作火箭推进剂,当它发生分解反应时,不能生成的物质是()
A.CO2B.Cl2
C.O2D.N2
【解析】根据高氯酸铵的化学式,可知此物质是由N、H、Cl、O四种元素组成的,根据质量守恒定律,反应后生成物的组成中也只能含有这四种元素。根据所给四种物质可知,CO2中含有的C元素是高氯酸铵的组成中没有的,因此生成物不可能是CO2。
【答案】A
3.通过化学反应前后质量守恒考查质量守恒定律的应用
例3(红河)在化学反应A+B=C+D中,已知80gA与24gB恰好完全反应生成42gC,则生成D的质量为()
A.56gB.62gC.52gD.60g
【解析】根据质量守恒定律,参加化学反应的各物质的质量总和一定等于反应后生成的各物质的质量总和。根据题意,参加反应的各物质的质量总和为:80g+24g=104g,则反应后生成C与D的质量总和也一定为104g。由于生成C的质量为42g,则生成D的质量为:104g—42g=62g。
【答案】B
4.通过化学式计算确定物质的组成元素
例4(南充)3.0g某物质完全燃烧后生成4.4gCO2和1.8g水。则对该物质相关判断正确的是()
A.该物质只含碳、氢元素
B.该物质一定含有碳、氢元素,可能含有氧元素
C.该物质由碳、氢、氧元素组成
D.该物质分子中碳原子和氢原子的个数比为1∶1
【解析】根据题意,该物质完全燃烧后的生成物为二氧化碳和水,据此可判断该物质的组成元素中一定含有C、H两种元素,究竟含不含O元素,须通过计算来判断。4.4gCO2中含C元素的质量为:4.4g×12/44=1.2g;1.8g水中含H元素的质量为:1.8g×2/18=0.2g。由于1.2g+0.2g=1.6g
【答案】C
(二)考点演练
1.化学反应前后肯定发生变化的是()
A.原子数目B.元素种类
C.原子种类D.分子种类
2.下列叙述符合质量守恒定律的是()
A.因为“质量守恒”,所以煤燃烧后产生的煤渣的质量一定和所用煤的质量相等
B.高锰酸钾受热分解后,剩余固体的质量等于原反应物的质量
C.镁带在空气中燃烧后,生成物的质量比镁带的质量增加了
D.100g酒精与100g水混合后,总质量等于200g
3.在化学反应A+B=C+D中,若12gA与一定量的B恰好完全反应,生成28gC和2gD,则参加反应的B的质量为()
A.8gB.18gC.28gD.30g
4.将3g某物质在氧气中充分燃烧生成8.8gCO2和5.4g水,则该物质的组成中()
A.只含C、HB.可能含O
C.一定含OD.一定含有C、H、O
5.为了验证质量守恒定律,甲、乙、丙三位同学各做了一个实验。
(1)甲同学用实验测定的数据有:木炭和燃烧匙的总质量为mg,其燃烧后灰烬和燃烧匙的总质量为ng。m和n的关系为:m
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(填“”或“=”,下同)n。
(2)乙同学用实验测定的数据有:光亮的铁钉的质量为xg,其生锈后的质量为yg。x和y的关系为:x
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y。
(3)丙同学实验测定的数据有:锌、硫酸铜溶液和烧杯的总质量为ag,其反应后的混合物和烧杯的总质量为bg。a与b的关系为:a
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b。
(4)通过对三个实验的分析,你认为用有气体参加或生成的化学反应来验证质量守恒定律时,应
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,才能判定参加化学反应的反应物总质量和生成物总质量是否相等。
6.某校课外兴趣小组同学用氯酸钾和二氧化锰混合物加热制氧气,实验完毕后发现混合物固体质量减少了,请你用学过的化学知识解释:
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考点二化学方程式的意义及书写
(一)考点解读
1.考查化学方程式表示的意义与读法
例1(广东)关于2CO+O2点燃2CO2叙述正确的是()