走進化學科學
[講述、媒體顯示]
模型一:直接計量 (方法一)
模型二:引入中間物理量換算 (方法二~方法八)
[引言] 下面我們來研究一個化學上經常遇到的宏觀物質的質量、體積與構成它的微觀粒子數之間的關系問題。也就是第三節所講述的內容。
[講述、媒體顯示]第三節 化學中常用的物理量――物質的量
一、物質的量、阿伏伽德羅常數、摩爾、摩爾質量
[引言]首先我們來分析c + o2 == co2 反應:
[講述、媒體顯示]
c + o2 == co2
宏觀上: 12克 32克 44克
微觀上: 1個c原子 一個o2分子 一個co2分子
[聯想質疑]實際生產或科學實驗中,碳、氧氣、二氧化碳是可稱量的,固體反應原料是按照一定的質量比例、氣體反應原料是按照一定的體積比例投入的,但化學反應是在碳原子與氧分子之間一個一個地進行的,碳原子、氧分子以及反應生成的二氧化碳分子都是難于稱量的微觀粒子,如何建立起宏觀物質的質量、體積和其所含微觀粒子數之間的聯系呢?或者說已知宏觀物質的質量或體積,如何求出它所含有的微粒個數?已知微粒個數,如何求出它的質量或體積?
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宏觀物質質量、體積――――――――――――――微粒個數
[思考探究]結合前面解決一簍硬幣有多少個的方法模型,請盡可能多地列舉出知曉一定質量或體積的宏觀物質中含有多少個微觀粒子的方法或途徑。(以碳粉、碳原子為例說明)
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序 號 方 法 或 途 徑
方法一
方法二
方法三
方法四
方法五
...... ▼一個一個地數
▼先稱量出1個微觀粒子的質量,然后再用宏觀物質的質量除以1個微觀粒子的質量,計算出微觀粒子個數。
▼先稱量出由某一數目的微觀粒子所組成的微粒集體的質量,然后再用宏觀物質的質量除以微粒集體的質量,再乘以微粒集體所含有的微粒數,計算出碳原子個數。
▼先測量出1個微觀粒子的體積,然后再用宏觀物質的體積除以1個微觀粒子的體積,計算出微觀粒子個數。
▼先數出1cm3宏觀物質所含有的微觀粒子個數,然后再根據宏觀物質的總體積,計算出微觀粒子個數。
......
[分析評價] 方法一可以看作是屬于模型一的,直接計量;方法二~五可以看作是屬于模型二的,引入中間物理量換算。微觀粒子的質量和體積都很小,我們無法用肉眼直接看見或計數,因此,我們可以否定方法一。同樣的理由,我們也可以排除方法二、方法四。由于不同的微粒的體積不一定相同,我們沒有1cm3的各種宏觀物質中所含微粒的個數的現成的數據,方法五不具有普遍性,如果采用方法五求一定質量物質中所含微觀粒子數,我們還需要做大量的工作。但我們有現成的表示原子相對質量的相對原子量,只要我們適當確定方法三中構成微粒集體的微粒數目,使得這一微粒集體的質量是可以稱量的,也許我們能夠找到一條具有普遍意義的解決問題的有效途徑。