《分子和原子》重難點(diǎn)分析

分子和原子重難點(diǎn)分析 一、物質(zhì)由微觀粒子構(gòu)成1. 物質(zhì)是由分子、原子等微觀粒子構(gòu)成的化學(xué)研究的對(duì)象是物質(zhì)，而物質(zhì)是由分子、原子等微觀粒子構(gòu)成的。走近花圃會(huì)聞到花香;濕衣服經(jīng)過晾曬會(huì)變干;糖塊放到水中會(huì)逐漸“消失”，而水卻有了甜味等生活現(xiàn)象告訴我們，物質(zhì)芳香油(花的香味源于花分泌出的芳香油)、水、糖都是由肉眼看不到的更小的芳香油的粒子、水的粒子、糖的粒子構(gòu)成的。不僅如此，諸多實(shí)驗(yàn)如品紅在水中擴(kuò)散、氮?dú)庠诩訅航禍氐臈l件下可得到肉眼看得到的液態(tài)氮?dú)獾?，都能說明物質(zhì)是由微觀粒子構(gòu)成的。我們的科學(xué)家將構(gòu)成物質(zhì)的微觀粒子稱之為分子、原子等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，這一點(diǎn)逐漸得到了證實(shí)。教材通過“用掃描隧道顯微鏡獲得的苯分子的圖像”和“通過移走硅原子構(gòu)成的文字”圖片的展示，更加有力的說明物質(zhì)是由分子、原子等微觀粒子構(gòu)成的。大量的事實(shí)證明，每種物質(zhì)都是由構(gòu)成該物質(zhì)的微觀粒子大量聚集而形成的，如大量的水分子聚集形成了水，大量的氧分子聚集形成了氧氣，而水和氧氣之所以是不同的物質(zhì)，是由于構(gòu)成水和氧氣的分子不同。物質(zhì)是由分子、原子等微觀粒子構(gòu)成的，而不同種類的分子、原子又構(gòu)成了不同的物質(zhì)。從而認(rèn)識(shí)物質(zhì)的微粒性。2. 分子的基本性質(zhì)(1)分子的質(zhì)量和體積都很小。一個(gè)水分子的質(zhì)量大約為3×10-26kg，分子的直徑在10-910-10m的范圍內(nèi)(人眼的最小分辯律是0.2μm，是分子直徑的2002019倍)。(2)分子總是在不斷運(yùn)動(dòng)的。通過生活中的現(xiàn)象，如濕衣服曬干、花香在空氣中擴(kuò)散;科學(xué)實(shí)驗(yàn)，如氨在空氣中擴(kuò)散、品紅在水中擴(kuò)散等，透析現(xiàn)象的本質(zhì)是分子在不斷的運(yùn)動(dòng)。等質(zhì)量的紅糖在冷水和沸水中溶解快慢的實(shí)驗(yàn)，很容易得出分子的運(yùn)動(dòng)速率與溫度有關(guān)：溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)速率越快，溫度越低，分子運(yùn)動(dòng)速率越慢。(3)分子之間有間隔。透析生活中的現(xiàn)象，給足球打氣、40L的標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)氧氣瓶的壓力表顯示為150公斤時(shí)，能放出約6m3的氧氣;分析科學(xué)實(shí)驗(yàn)，50mL酒精與50mL水混合，總體積小于100mL、用注射器抽取空氣和水分別進(jìn)行壓縮，推理得出科學(xué)的結(jié)論：分子之間有間隔。一般來說氣體分子間間隔較大，固體、液體分子間間隔較小。物質(zhì)三態(tài)的變化和物體的熱脹冷縮現(xiàn)象，都是由于分子間間隔發(fā)生改變引起的。分子間間隔受熱時(shí)增大，遇冷時(shí)縮小，但分子大小不變。認(rèn)識(shí)和理解分子的基本性質(zhì)，為解釋生活中的某些現(xiàn)象提供了理論依據(jù)。通過對(duì)分子基本性質(zhì)的學(xué)習(xí)，可進(jìn)一步幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)的微粒性、認(rèn)識(shí)物質(zhì)的多樣性(物質(zhì)三態(tài)及其轉(zhuǎn)化)。需要特別提出的是上述對(duì)分子的認(rèn)識(shí)，雖然基本上處于物理學(xué)科的層次，但是它是從化學(xué)學(xué)科角度形成分子、原子概念的基礎(chǔ)。教學(xué)片段一 探究分子的基本性質(zhì)【探究活動(dòng)一】計(jì)算探究1滴水中水分子的數(shù)目有多少?提出問題：1個(gè)水分子的質(zhì)量約是3 × 10-26 kg，1滴水的質(zhì)量是0.05g。計(jì)算：1滴水中有多少個(gè)水分子?假設(shè)全中國(guó)有13億人，每個(gè)人都日夜不停的數(shù)1滴水(假設(shè)每分鐘數(shù)60個(gè)水分子)，估算需要多長(zhǎng)時(shí)間才能數(shù)完?學(xué)生以小組為單位討論，得出：一滴水中約有1.67 × 1021個(gè)水分子，13億人需要大約30000年才能數(shù)完。教師講述：人們常以“撿了芝麻，丟了西瓜”來比喻事物或物質(zhì)如芝麻之小?？墒窃谖⒂^世界里芝麻的小卻無法與分子比擬，芝麻由無數(shù)個(gè)細(xì)胞組成，細(xì)胞由無數(shù)個(gè)分子組成，分子還有更小的微粒原子構(gòu)成。50萬100萬分子一個(gè)緊挨著一個(gè)排成長(zhǎng)隊(duì)，也只有一根頭發(fā)的直徑長(zhǎng)。一滴水中的1.67 × 1021個(gè)水分子一個(gè)挨一個(gè)的緊密排列起來，能從地球到太陽繞一個(gè)來回?！咎骄炕顒?dòng)二】探究分子是運(yùn)動(dòng)的教師演示實(shí)驗(yàn)：“花開花謝”。小花是用濾紙制做的，使用時(shí)先滴加酚酞試劑(貼“營(yíng)養(yǎng)液”標(biāo)簽)。小瓶是廢棄的醫(yī)用注射劑玻璃瓶，使用前先用消毒液進(jìn)行消毒處理，第一個(gè)瓶盛放濃氨水(貼 “魔液一”標(biāo)簽)先放入一次性塑料杯中，第二個(gè)瓶盛放濃鹽酸(貼“魔液二”標(biāo)簽)，等小花變紅后再放入一次性塑料杯中，小花又變?yōu)闊o色。學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)，并思考。提出問題：“花開花謝”實(shí)驗(yàn)證明了分子具有什么特征?學(xué)生回答：說明分子是運(yùn)動(dòng)的。教師提出新的問題：分子是運(yùn)動(dòng)的，那分子的運(yùn)動(dòng)跟什么有關(guān)系呢?請(qǐng)同學(xué)們利用桌上的一杯冷水、一杯熱水和品紅溶液自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)：一杯熱水、一杯冷水，然后將品紅分別加入到兩杯水中，觀察現(xiàn)象。教師引導(dǎo)學(xué)生分析下列問題：(1)為實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性，加入兩杯水中的品紅應(yīng)該是等量的(滲透控制變量的思想)。(2)水變紅再次說明品紅分子是運(yùn)動(dòng)的。(3)熱水的顏色變化比較快，說明分子的運(yùn)動(dòng)與溫度有關(guān)系，溫度越高，分子運(yùn)動(dòng)的速度越快。【探究活動(dòng)三】實(shí)驗(yàn)探究分子間有間隔，并建構(gòu)分子間隔模型。提出問題：1+1是否一定等于2?一體積水與一體積酒精混合后總體積是否等于兩體積?請(qǐng)同學(xué)們利用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上現(xiàn)有藥品、儀器和自帶物品，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證同學(xué)們提出的各種猜想。學(xué)生利用教師提供的不同儀器和藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：學(xué)生實(shí)驗(yàn)一、用注射器分別把等體積的酒精和水注入廢棄筆桿中，比較振蕩前后體積變化情況(注：可以通過數(shù)筆桿上螺紋變化，觀察比較兩種液體混合前后體積變化情況)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)二、將等體積綠豆與小米混合后進(jìn)行混合，觀察體積變化。學(xué)生實(shí)驗(yàn)三、用如圖3所示的細(xì)玻璃管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)四、用如圖4所示的作了標(biāo)記的試管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。圖3 圖4教師引導(dǎo)學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果，并得出結(jié)論：分子間是由間隔的。提出新的問題：分子間的間隔跟什么有關(guān)系呢?學(xué)生實(shí)驗(yàn)：對(duì)比用針管壓縮等體積水和空氣的難易程度。教師組織學(xué)生交流實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析得出分子間隔與物質(zhì)三態(tài)的關(guān)系，并通過模型(如圖5所示)進(jìn)行分析講解。圖5【探究活動(dòng)四】學(xué)以致用提出問題：試著用微粒的觀點(diǎn)解釋下列現(xiàn)象。二、分子可以分為原子從化學(xué)角度認(rèn)識(shí)分子和原子是初中化學(xué)重要的理論基礎(chǔ)?；瘜W(xué)關(guān)注分子、原子在物理變化和化學(xué)變化中的不同情況，揭示化學(xué)變化中分子、原子是如何變化的。為此教科書安排了兩個(gè)前后相繼、相互聯(lián)系的內(nèi)容，一個(gè)是分子概念，另一個(gè)是原子概念。分子由分子構(gòu)成的物質(zhì)，分子是保持其化學(xué)性質(zhì)的最小粒子。原子是化學(xué)變化中的最小粒子。對(duì)分子概念的理解實(shí)驗(yàn)一：分別向盛有二氧化錳的試管中加入等量的水和過氧化氫溶液(如圖7所示)，盛有過氧化氫溶液的試管中有氣泡冒出，盛水的試管中無明顯現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)二：將帶火星的木條分別伸入用過氧化氫溶液和加熱高錳酸鉀兩種不同方法制得的氧氣的集氣瓶中(如圖8所示)，帶火星的木條都能復(fù)燃，待燃燒的木條熄滅后，振蕩瓶中的澄清石灰水，石灰水變渾濁。圖7 圖8實(shí)驗(yàn)序號(hào)實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二物 質(zhì)水過氧化氫用過氧化氫溶液制取的氧氣用加熱高錳酸鉀制取的氧氣構(gòu)成物質(zhì)的分子水分子過氧化氫分子氧分子氧分子化學(xué)性質(zhì)是否相同相 同不 同得出結(jié)論同種物質(zhì)的分子，化學(xué)性質(zhì)相同；不同種物質(zhì)的分子化學(xué)性質(zhì)不同。在實(shí)驗(yàn)二中帶火星的木條燃燒，進(jìn)而熄滅后，澄清的石灰水變渾濁，恰恰說明物質(zhì)在發(fā)生化學(xué)變化時(shí)生成新物質(zhì)，構(gòu)成物質(zhì)的分子在化學(xué)變化中生成新分子，物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)也相應(yīng)的發(fā)生變化。實(shí)驗(yàn)三：將干冰和干冰升華得到的二氧化碳?xì)怏w分別加入到澄清石灰水中，澄清石灰水都變渾濁。一方面說明同種物質(zhì)的分子化學(xué)性質(zhì)相同，無論物質(zhì)以固、液、氣哪種狀態(tài)存在，構(gòu)成物質(zhì)的分子相同，物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)也相同;另一方面說明干冰升華變成二氧化碳?xì)怏w時(shí)，物質(zhì)發(fā)生了物理變化，變化中分子種類雖不變(物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不變)，但物質(zhì)的一些物理性質(zhì)，如狀態(tài)，密度等已發(fā)生改變。構(gòu)成物質(zhì)的分子不相同，其化學(xué)性質(zhì)不同;構(gòu)成物質(zhì)的分子相同(無論物質(zhì)以固、液、氣哪種狀態(tài)存在)，其化學(xué)性質(zhì)相同。在化學(xué)變化中，正是由于構(gòu)成物質(zhì)的分子種類發(fā)生改變，物質(zhì)種類才發(fā)生改變，物質(zhì)的性質(zhì)也隨之改變;而在物理變化中，構(gòu)成物質(zhì)的分子種類沒有改變，物質(zhì)種類不會(huì)發(fā)生改變，其相應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)自然不會(huì)改變，在物理變化中只是分子間間隔發(fā)生變化，其相應(yīng)的一些物理性質(zhì)可能會(huì)發(fā)生改變，如狀態(tài)、密度等。由此可見，由分子構(gòu)成的物質(zhì)，分子是保持其化學(xué)性質(zhì)的最小粒子。2.對(duì)原子概念的理解對(duì)于原子概念的理解應(yīng)分為兩個(gè)步驟。步驟一：明確分子是由原子構(gòu)成的;步驟二：認(rèn)識(shí)化學(xué)變化的微觀過程。通過典型的化學(xué)反應(yīng)，分析得出在化學(xué)變化中分子可以分成原子，原子可以結(jié)合成新的分子。進(jìn)入十八世紀(jì)后，阿伏伽德羅等科學(xué)家逐漸認(rèn)識(shí)到分子是由原子構(gòu)成的。利用模型法可以幫助我們認(rèn)識(shí)和理解分子的原子構(gòu)成。(如圖9所示)(注：小球的顏色僅代表原子的種類，不能代表原子的相對(duì)大小)分子是由原子構(gòu)成的，即原子可以構(gòu)成分子，分子也可以分成原子。那么，在化學(xué)變化中，分子又是如何轉(zhuǎn)化成新分子的呢?我們依然選用玩具小球進(jìn)進(jìn)行變化過程的模擬。以過氧化氫分解制取氧氣為例。(如圖10所示)顯然，在過氧化氫分解制取氧氣的化學(xué)變化過程中，過氧化氫分子分解成氫原子和氧原子，每2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子結(jié)合成1個(gè)水分子，每2個(gè)氧原子結(jié)合成1個(gè)氧分子。從化學(xué)變化過程中所涉及到的粒子(分子、原子)的大小角度進(jìn)行思考，原子是該變化過程中的最小粒子。故此，在化學(xué)上我們把在化學(xué)變化中的最小粒子叫做原子。但要特別指出，原子最小是有條件限制的，這個(gè)條件就是在化學(xué)變化中，也就是說不是在任何條件下原子都是最小粒子，原子還有其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，是由更小的粒子構(gòu)成的。教學(xué)片斷二 運(yùn)用對(duì)比的思維方法，分析理解分子、原子的概念【創(chuàng)設(shè)問題情景】教師投影家中燒開水和實(shí)驗(yàn)室電解水的圖片(如圖1所示)。圖11【學(xué)生活動(dòng)一】建立分子的概念提出問題：對(duì)比分析燒開水和電解水兩種變化過程，并填寫下表中的內(nèi)容。燒開水水電解屬于哪種變化分子種類是否發(fā)生變化分子的化學(xué)性質(zhì)是否發(fā)生變化教師組織學(xué)生交流討論，并運(yùn)用圖12所示的模型進(jìn)行講解。圖12燒開水水電解屬于哪種變化物理變化化學(xué)變化分子種類是否發(fā)生變化變化前后均為水分子變化前是水分子變化后是氫分子和氧分子分子的化學(xué)性質(zhì)是否發(fā)生變化液態(tài)和氣態(tài)的水分子種類相同，化學(xué)性質(zhì)相同水分子的性質(zhì)與氫分子、氧分子的化學(xué)性質(zhì)不同，氫分子可以燃燒，氧分子可以助燃;而水分子既不可燃，也不助燃提出問題：請(qǐng)用剛才的思維方式，分析過氧化氫分解、氫氣在氧氣中燃燒的變化過程，并思考可以得出什么結(jié)論?教師組織學(xué)生交流討論，并得出分子的概念“分子是保持物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的最小微?！薄！緦W(xué)生活動(dòng)二】認(rèn)識(shí)分子是由原子構(gòu)成的。教師運(yùn)用微觀模型組織學(xué)生認(rèn)識(shí)分子是由原子構(gòu)成的，可以像氧分子、氫分子一樣由同種原子構(gòu)成，也可以像二氧化碳、氨分子、水分子一樣由不同種分子構(gòu)成。【學(xué)生活動(dòng)三】建立原子的概念。提出問題：思考電解水、過氧化氫分解、氫氣在氧氣中燃燒這些化學(xué)變化過程中，分子是如何改變成其他分子的呢?你是否可以嘗試用圖示的方法來表示它們的變化過程，并填寫下表中的內(nèi)容。電解水過氧化氫分解氫氣在氯氣中燃燒變化的微觀圖示分子種類變化前變化后原子種類教師組織學(xué)生交流上述內(nèi)容：電解水過氧化氫分解氫氣在氯氣中燃燒變化的微觀圖示略略略分子種類變化前水分子過氧化氫分子氫分子、氯分子變化后氫分子、氧分子水分子、氧分子氯化氫分子原子種類氫原子、氧原子氫