微粒觀建構(gòu)氣體摩爾體積概念

1、微粒觀建構(gòu)氣體摩爾體積概念摘要：本文以氣體摩爾體積為例，用微粒觀來建構(gòu)氣體摩爾體積的概念，淺談微粒觀與氣體摩爾體積之間的關(guān)系，從事物的內(nèi)在聯(lián)系去認(rèn)識(shí)有關(guān)事物屬性的概念。關(guān)鍵詞：微粒觀 建構(gòu) 氣體摩爾體積以往在講氣體摩爾體積的概念時(shí)候，往往在概念教學(xué)中把概念處理成一個(gè)定義和幾個(gè)注意點(diǎn)，對(duì)概念進(jìn)行記憶和辨析，而忽視了概念的認(rèn)識(shí)功能和指導(dǎo)作用。學(xué)生雖能說出概念的定義，但不會(huì)應(yīng)用概念去分析、解釋問題或現(xiàn)象。因此，概念教學(xué)要重視學(xué)生觀念的建構(gòu)，重視概念在學(xué)生認(rèn)識(shí)中的作用。建構(gòu)相當(dāng)于是對(duì)綜合概念的一種圖解，與綜合的運(yùn)用具有相同的意義，建構(gòu)意指“建立起來”。高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)要求學(xué)生理解基本的化學(xué)概念和原理，

2、認(rèn)識(shí)化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)，理解化學(xué)變化的基本規(guī)律，形成有關(guān)的化學(xué)科學(xué)的基本觀念和科學(xué)探究能力，進(jìn)一步提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。教師在教學(xué)中應(yīng)有助于學(xué)生主動(dòng)構(gòu)建自身發(fā)展所需的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能，有利于學(xué)生形成科學(xué)的自然觀和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。中學(xué)化學(xué)的基本觀念從內(nèi)涵與特征來看主要有：元素觀、微粒觀、結(jié)構(gòu)觀、變化觀，分類觀、守恒觀、實(shí)驗(yàn)觀、價(jià)值觀。微粒觀是化學(xué)基本觀念的重要組成部分，也是化學(xué)基本觀念的最基礎(chǔ)的部分，從微觀視角認(rèn)識(shí)和考察物質(zhì)世界是學(xué)習(xí)化學(xué)應(yīng)掌握的重要思想。本文以氣體摩爾體積為例，淺談微粒觀與氣體摩爾體積之間的關(guān)系，從事物的內(nèi)在聯(lián)系去認(rèn)識(shí)有關(guān)事物屬性的概念。用微粒觀來建構(gòu)氣體摩爾體積的概念，由

3、概念的形成來深化對(duì)微粒觀的認(rèn)識(shí)，再以微粒觀的視角去理解氣體摩爾體積的概念，培養(yǎng)學(xué)生微觀結(jié)構(gòu)決定宏觀性質(zhì)，物質(zhì)的宏觀性質(zhì)體現(xiàn)微觀結(jié)構(gòu)的辯證思維。宏觀物質(zhì)是微觀粒子的聚集體化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)自然科學(xué)，其特點(diǎn)是研究分子和創(chuàng)造分子。我們可以從微粒觀的視角去認(rèn)識(shí)事物，物質(zhì)由原子、分子、離子等微觀粒子構(gòu)成，微觀粒子相互作用聚集形成宏觀物質(zhì)?！熬奂甭?lián)系了微觀與宏觀，而微觀與宏觀相聯(lián)系的思維方式正是高中化學(xué)學(xué)科所特有的，在高中教學(xué)中是其他學(xué)科所不能代替的。經(jīng)過初中的學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)微觀粒子的概念及性質(zhì)已有了初步的認(rèn)識(shí)，微觀粒子很小、微觀粒子不斷地

4、運(yùn)動(dòng)者、微觀粒子之間有間隙。為了讓學(xué)生在現(xiàn)有的認(rèn)知上加深對(duì)微觀粒子概念及性質(zhì)的理解，故教師的概念教學(xué)要在初中化學(xué)的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步突出和強(qiáng)調(diào)化學(xué)核心觀念的建立。高一新生對(duì)微觀粒子之間的相互作用缺乏認(rèn)識(shí)，我們可以通過宏觀現(xiàn)象透視微觀本質(zhì)的思想來加以引導(dǎo)，為后續(xù)的學(xué)習(xí)做好鋪墊。在日常生活中，我們所接觸的物質(zhì)就是微觀粒子的聚集體。“聚”從微觀上反映了微觀粒子彼此之間的相互作用，“集”從宏觀上體現(xiàn)了化學(xué)物質(zhì)的存在，物質(zhì)的狀態(tài)。物質(zhì)的三種狀態(tài)正是微觀粒子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度、微觀粒子之間的間隙與微觀粒子間的相互作用達(dá)到平衡的結(jié)果。溫度升高，微觀粒子的動(dòng)能增加，運(yùn)動(dòng)的更加劇烈，更能使其掙脫微觀粒子相互之間的束縛

5、，相互作用將減??；壓強(qiáng)增大，微觀粒子之間的間隙將減小，更能使其緊密排列，微觀粒子間的相互作用將增大。因此，微觀粒子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度表征了宏觀物質(zhì)的溫度（熱）的高低，微觀粒子間的間隙大小表征了宏觀物質(zhì)壓強(qiáng)的大小。故許多物質(zhì)在不同的溫度和壓強(qiáng)下可以呈現(xiàn)不同的聚集狀態(tài)。以水為例，在一定的壓強(qiáng)下，溫度升高，水分子的運(yùn)動(dòng)的劇烈程度增加，冰能融化，水能汽化；同樣，在一定的溫度下，改變壓強(qiáng)，也能改變水的三態(tài)。在固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)物質(zhì)中，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)方式、微觀粒子之間的距離是不同的。不同聚集狀態(tài)的物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)上的差異導(dǎo)致了物質(zhì)性質(zhì)的不同，同樣物質(zhì)性質(zhì)的差異體現(xiàn)了物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的不同，可以透過宏觀物質(zhì)的現(xiàn)象看到微觀

6、粒子的本質(zhì)。表1-不同聚集狀態(tài)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)與性質(zhì)物質(zhì)的聚集狀態(tài)微觀結(jié)構(gòu)微粒的運(yùn)動(dòng)方式宏觀性質(zhì)固態(tài)微粒排列緊密，微粒間的空隙很小在固定的位置上振動(dòng)有固定的形狀，幾乎不能被壓縮液態(tài)微粒排列緊密，微粒間的空隙較小可以自由移動(dòng)沒有固定的形狀，但不易被壓縮氣態(tài)微粒之間的距離較大可以自由移動(dòng)沒有固定的形狀，且容易被壓縮二.從微粒觀的視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)的體積并建構(gòu)氣體摩爾體積的概念宏觀物質(zhì)都是由微觀粒子所聚集形成的，在相同條件下，對(duì)于同一種物質(zhì)，物質(zhì)質(zhì)量的多少和體積的大小都反映了微觀粒子數(shù)目的多少，微觀粒子的個(gè)數(shù)與物質(zhì)的質(zhì)量、體積存在著比例關(guān)系，。微觀粒子雖很小，但不同的微觀粒子所具有的大小是不一樣的，也即微觀

7、粒子本身的大小。在微粒很小的性質(zhì)中我們已引入了物質(zhì)的量、阿伏伽德羅常數(shù)、摩爾質(zhì)量等概念。這些物理量聯(lián)系了一定數(shù)目的微觀粒子與宏觀可稱量的物質(zhì)。微觀粒子運(yùn)動(dòng)的劇烈程度表征了物質(zhì)溫度的高低，溫度越高，微粒運(yùn)動(dòng)的越劇烈，越能掙脫微粒間的束縛，間隙就越大；微觀粒子間隙的大小同時(shí)也表征了物質(zhì)壓強(qiáng)的大小，壓強(qiáng)越大，微粒間的間隙越小。故溫度、壓強(qiáng)決定了微觀粒子間的間距，微觀粒子之間的間距的大小也體現(xiàn)了物質(zhì)所處溫度、壓強(qiáng)的大小。氣態(tài)物質(zhì)很容易被壓縮，說明了氣體微粒間的間距較大。表2-1mol物質(zhì)的體積（293K、1.01105 Pa）物質(zhì)摩爾質(zhì)量/g.mol-1 密度1mol物質(zhì)的體積Al26.982.70g

8、.cm-3Fe55.857.86g.cm-3H2O18.020.998g.cm-3C2H5OH46.070.789g.cm-3H22.0160.0899g.L-1N228.021.25 g.L-1CO28.011.25 g.L-1通過表2數(shù)據(jù)計(jì)算表明，對(duì)氣體而言，雖然微觀粒子的大小不同，但體積大致相同，說明微粒之間的間距要比微粒本身的直徑大很多，所以1mol氣態(tài)物質(zhì)的體積主要取決于氣態(tài)物質(zhì)中微粒之間的距離（溫度、壓強(qiáng)），從中忽略了微粒本身的大?。ńY(jié)構(gòu)、性質(zhì)）。忽略了氣體微粒的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，這一不同物質(zhì)之間的特殊性，也即成了理想氣體，而使氣體更具有普遍性，任何氣體都是一樣的。對(duì)固體和液體來說，微粒

9、排列緊密，故決定物質(zhì)體積的主要因素為微粒的數(shù)目和微粒本身的大?。ńY(jié)構(gòu)、性質(zhì)），微粒本身的大?。ńY(jié)構(gòu)、性質(zhì)）的特殊性存在，造成1mol固體和液體物質(zhì)的體積差異很大。通過以上分析，宏觀可測量的物質(zhì)是微觀粒子的聚集體。相同條件下，微觀粒子的個(gè)數(shù)與物質(zhì)的質(zhì)量和體積存在著比例關(guān)系，也即=,由此可得到。此常數(shù)的化學(xué)意義就是摩爾體積。相同條件下，對(duì)于同一種物質(zhì)是不變的，而對(duì)氣體來說，忽略了其本身結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的特殊性，因此，在實(shí)際生活生產(chǎn)中的應(yīng)用更具實(shí)用性、普遍性。在化學(xué)中摩爾體積往往用于研究氣態(tài)物質(zhì)，故稱之為氣體摩爾體積，其數(shù)學(xué)表達(dá)式。這很自然地從物質(zhì)的內(nèi)在聯(lián)系層面上理解了氣體摩爾體積概念的本質(zhì)，領(lǐng)會(huì)了關(guān)于物

10、質(zhì)屬性的概念。同樣，從質(zhì)量的聚集角度來看，也即，由此可得到，結(jié)合相對(duì)分子（原子）質(zhì)量的概念，就得到了摩爾質(zhì)量的概念。像氣體摩爾體積、摩爾質(zhì)量、密度等物理量，也都是概念建構(gòu)，它們的唯一合理性在于方便與節(jié)省智力。三.新課程下應(yīng)重視概念教學(xué)化學(xué)概念是對(duì)生活現(xiàn)象和化學(xué)事實(shí)進(jìn)行分析、概括得出的理性知識(shí)，是一種抽象的高級(jí)思維形態(tài)，概念的形成與發(fā)展都是自然的。概念的構(gòu)建過程看似主觀的，實(shí)則是對(duì)客觀事物的正確反映，對(duì)自然的簡潔概述。概念教學(xué)中教師要重視學(xué)生對(duì)概念的建構(gòu)過程，讓學(xué)生自己通過對(duì)具體事物深入的觀察，理性的分析，體會(huì)到概念是邏輯思考建構(gòu)形成的，不是科學(xué)家定義的，老師講出來的。這樣就加深了學(xué)生對(duì)概念內(nèi)涵的理解，有效的培養(yǎng)了學(xué)生的批判性，創(chuàng)造性等綜合思維方式，形成了基本的化學(xué)觀念。化學(xué)觀念不是具體的化學(xué)知識(shí)，它往往隱含于化學(xué)概念和知識(shí)中，體現(xiàn)在我們的日常教學(xué)中，它是一種方法、一種思想，它統(tǒng)領(lǐng)整個(gè)化學(xué)知識(shí)，我們要加強(qiáng)對(duì)課程內(nèi)容的整體把握能力?；瘜W(xué)觀念的形成不是一蹴而成，是隨著知識(shí)的積累和發(fā)展逐步加深的。微粒觀在高中化學(xué)中主要發(fā)展成微粒間存在相互作用，要讓學(xué)生體會(huì)到物質(zhì)化學(xué)變化是微觀粒子的內(nèi)部組成或結(jié)構(gòu)的變化，實(shí)質(zhì)是舊鍵的斷裂、新鍵的形成，化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)是原子、分子或離