第三章 物质构成的奥秘

第一节 用微粒的观点看物质学习目标：1.认识物质的微粒性：物质由微粒构成的，微粒不断运动，微粒之间有间隔，微粒间有作用力。2.了解物质性质与微粒之间的关系：微粒的性质决定了物质的化学性质 。能力目标：1.能够用微粒的观点解释某些常见的现象。2.能够设计或完成某些说明物质微粒性的简单实验。3.能够运用有关物质的微观知识来进行想象和推理。情感目标：1.使学生了解物质的性质是由微粒的结构性质决定的。2.使学生善于用已有的知识对周围的一些现象作出合理的解释。教学重点：物质的微粒性与物质变化的联系。教学设计：引入：在前一段时间，我们学习一些氧气、二氧化碳、水等物质的性质，它们各自都有着不同的性质。我们是否会提出这些问题：物质间为什么可以发生那么多的反应？氧气和二氧化碳等为什么会有不同的性质，原因是什么？物质到底由什么构成的？世界是由物质构成的，那么各种物质是否有相同的构成？……这些问题将会在我们本章逐步为你解决。引入：既然要开始研究物质构成的奥秘，那么我们学会用微观的观点来观察和解释宏观的物质或现象。一、物质是由微粒构成的实验：探究物质的可分性1.将高锰酸钾粉末取出少部分，用研钵将高锰酸钾再研碎，成为小颗粒。2.将研磨的高锰酸钾粉末放入试管中少量，加入少量的水，发现试管中的固体颗粒逐渐变少，直至消失。3.得到的高锰酸钾溶液中，逐渐加入水，溶液的紫红色逐渐变浅，直至无色。分析：1.固体颗粒为什么消失？答：高锰酸钾颗粒被“粉碎”成肉眼看不见的微粒，分散到水中。2.溶液的颜色由深到浅，直至无色，这是为什么？答：变浅直至无色，并不是高锰酸钾消失，而是构成它的微粒太少，太小，我们看不见了。也就是能说明高锰酸钾固体是由肉眼看不见的微粒构成的。3.同样是高锰酸钾溶液，有的颜色深，有的颜色浅，甚至无色。那么我们是否能说同种物质的微粒的物理性质不同？答：不能。对于一个微粒而言，毫无物理性质之说。也就是说，一种物质的物理性质必然是大量微粒聚集才能表现出来的。4.日常生活中，糖水是甜的，盐水是咸的，这个现象又能说明什么问题？答：在水的作用下，构成蔗糖和食盐的微粒被分散到水中。同样是微粒，一种是甜的，一种是咸的，说明不同物质是由不同微粒构成的，具有不同的化学性质。总结：物质是由极其微小的、肉眼看不见的微粒构成的1.物质可以再分；2.物质是由极其微小的微粒构成的；3.不同的物质由不同的微粒构成，具有不同的化学性质，即：构成物质的微粒能保持物质的化学性质；4.构成物质的微粒不能保持物质的物理性质，物理性质是由大量微粒体现的。举例：除了课本上的实验，我们日常生活中还有那些现象能够说明物质是由大量微粒构成的？回答：如过滤时水能够从滤纸中渗过，补充实验：20毫升的稀硫酸置于一只小烧杯中，另取20ml的稀硝酸钡，慢慢将硝酸钡溶液滴入小烧杯中，不断搅拌，“乳白色固体”从无到有，并且不断增多。 说明：生成物硫酸钡不溶于水，聚集到一定颗粒被人的视觉察觉到，分布在水中形成浊液，静置后小颗粒群聚而沉淀。二、微粒是不断运动的实验：探究微粒运动的实验步骤：实验1：向盛有少量蒸馏水的小烧杯中滴入2～3滴酚酞试液，再向其中加少量的浓氨水。现象：滴入浓氨水后，溶液由 无色变为红色说明：酚酞试液遇蒸馏水不能变色，而酚酞试液遇浓氨水后变红。实验2：重新配制酚酞与水的混合溶液a，在另一烧杯b中加入3～5ml的浓氨水，用大烧杯罩在一起。现象：溶液a逐渐变红原因：构成氨气的微粒扩散在大烧杯中，溶于水后形成溶液就能使无色酚酞试剂变红。假设实验3：为了使实验结论准确可靠，用一杯纯净水来代替浓氨水来做对比实验，有无必要性？回答：没有必要。因为在实验一开始，已经证明了蒸馏水不能使无色酚酞变红。结论：构成物质的微粒是在做不停的无规则运动。提问：氨水中的氨气的微粒在不断的运动，酚酞的微粒也在不断的运动。我想问：为什么不会是酚酞从烧杯中挥发，扩散到浓氨水与蒸馏水的混合物中，使之变色？你又能用什么实验来证明，并不是酚酞扩散？这个实验又能说明什么问题？回答：我们可以用氢氧化钠溶液代替氨水。如果是酚酞扩散的话，它也会使碱性的氢氧化钠溶液变红，但实验事实可以证明，并没有变色，所以假设是错误的。这个实验可以说明，各种微粒运动的情况是不同的，有的容易扩散，有的不容易甚至很难，所以我们可以看到有些物质容易挥发，有些物质容易溶解，而有些物质却不易挥发，不易溶解。提问：我们为了加快物质的溶解，我们一般可以用加热的方法。我们发现相同质量的白糖在热水中溶解要比在同样多的冷水中快，这是为什么？这又能说明什么问题？回答：温度高，构成白糖的微粒更快地扩散到水中。说明微粒的运动速率与温度有关，温度越高，速率越大。总结：1.构成物质的微粒是不断运动的；2.不同微粒的运动情况有所不同；3.微粒的运动速率与温度成正比。举例：那些现象又能够说明构成物质的微粒是不断运动的呢？讨论：如闻到花香，湿衣服晒干，氯化氢与氨气生烟实验。三、微粒之间有空隙阅读实验：水和空气的压缩实验现象：水不容易被压缩，而空气容易被压缩说明：1.构成物质的微粒之间具有间隙；2.构成水的微粒间隙很小，构成空气的微粒很大。阅读实验：水与酒精的混合实验1.50ml水+50ml水 2.50ml酒精+50ml酒精 3.50ml水+50ml酒精结果： 等于100ml 等于100ml 小于100ml说明：同种微粒之间的间隙相同；不同种微粒间隙不同总结：1.构成物质的微粒间具有间隙2.不同种物质的微粒间隙有所不同3.同种物质时，液体、固体微粒间隙小，而气体间隙大提问：有水能够运用微粒的知识来解释物质三态变化的原因？解释：有关物质构成的知识主要有物质是很小的微粒构成的，微粒是不断运动的，微粒间有一定的空隙。微粒的运动受温度的影响，温度越高，微粒运动越快，微粒间的空隙就越大。当微粒间的空隙小到一定程度时，成为固体，大到一定程度时，成为液体，微粒间的空隙继续增大，就会成为气体。提问：我们在一量筒中，现放一定量的水，然后再放入两块冰糖，观察液面情况。待全部溶解后，再观察液面，试解释。 回答：未溶解时，冰糖固体的体积占据了水的一部分体积，使液面上升；当冰糖全部溶解后，构成冰糖的微粒就被分散到构成水的微粒的间隙中，使总体积减小，所以液面就下降了。举例：还有那些事例能够说明构成物质的微粒间有一定的间隙注意：与海绵结构中间隙相区别提问：在压缩空气的时候，发现体积被压得越小，所需的力要越大，空气不能被压缩到体积为零，为什么？说明什么问题?回答：空气中的确存在微粒。微粒之间具有一定的作用力，包括斥力和吸引力。讲述：物质的微粒在不断的运动，固体和液体的微粒不会散开，而保持一定的体积，这就是因为一切微粒之间存在一定的吸引力。例题解析1.用构成物质的微粒的特性解释夏天空气潮湿，而冬天空气干燥的原因。答：夏天气温高，地面上构成水的微粒运动快，每天扩散到空气中的水的微粒很多，使空气变得很潮湿；冬天气温低，构成水的微粒运动慢，每天扩散到空气中的水的微粒较少，空气显得干燥。2.装开水的保温瓶有时候会跳出来，为什么？答：保温瓶该有时会跳起来的原因之一是，瓶内开水没有装满，瓶内留有空气，受热后微粒空隙增大，或者到开水时，有冷空气进入瓶中，盖上瓶盖，空气受热，气体微粒空隙增大，体积膨胀，瓶内压强增大，使瓶盖跳起来。3.0℃的水继续冷却，结成冰后，分子间的间隔：（ ）a.不变 b.增大 c.减小 d.不能确定答案：b。宏观上水变成冰后，体积增大。为什么温度降低，水分子之间的间隙就增大了？这个问题至今还没有一个满意的答案。比较流行的是“假晶体”的存在。

第二节 构成物质的基本微粒教学目标：1.知道分子、原子、离子都是构成物质的微粒；2.知道在化学反应中分子可以分解为原子，原子可以结合成分子，原子和离子通过得失电子可以相互转换；3.知道原子是由原子核和核外电子构成的；4.能根据相对原子质量求算相对分子质量。过程与方法：1.了解原子结构模型建立的历程；2.理解模型化方法在科学研究中的作用。3.以探究活动为主线，不断发现问题，运用讨论交流等学习方法，再对学习素材进行比较分析与归纳概括的过程中不断获取新知。情感态度价值观：1.物质无限可分的观点。2.通过“原子的发现和原子构成探索”等内容的学习，对学生进行科学态度和科学方法的教育。3.人类对原子的认识教育中结合中科院通过原子绘的中国地图及相对原子质量的教学过程中我国化学家张青莲教授组织对铟、锑等相对原子质量的测定和修正，对学生进行民族自尊心和自豪感的爱国主义教育。重点、难点：1.通过对分子的可分性与不可分性的认识, 逐步培养学生辩证统一思维方法。2.对分子、原子、离子概念的理解与抽象思维能力的培养。3.知道分子、原子、离子的不同和相互关系。4.知道原子的结构，建立物质无限可分的观点。5.能正确求算相对分子质量。教学过程：教师活动一、分子 原子1.复习知识【回忆】我们知道分子、原子都是构成物质的基本微粒，那么分子和原子主要的不同在哪里呢？【回答】在化学变化中分子会分化而原子不能再分。设计意图：复习学过的知识，为下面的原子能否再分作好承接。2. 【引入】分子很小，但在化学变化中还可进一步分成原子，而原子在化学变化中无法再分了。那么原子是不是不可再分的最小微粒了呢？让我们循着历史的足迹，一起来学习人们为了揭示原子结构的奥秘而经历的漫长的探究过程。交设计意图：使学生对本节课所要探究的内容产生兴趣。 3.交流讨论 道尔顿：近代原子学说，认为原子是实心球体。汤姆生发现电子。【设疑】原子中的电子带负电，你能解释原子为什么不带电吗？卢瑟福发现原子核，α粒子轰击金箔。【设疑】你能对α粒子运动路径的改变作出解释吗？在讨论α粒子运动路径改变使教师要鼓励学生大胆发表自己的观点。【归纳】原子由原子核和电子构成，原子核在原子中所占体积很小，但却几乎集中了原子的全部质量。讲述科学家对原子探索的历程，讨论原子中微粒电荷数的关系。【回答】原子由电子和原子核构成，电子所带的负电荷和原子核所带的正电荷相互抵消使原子还是呈电中性。【讨论】大多数α粒子运动路径没有改变方向，一小部分α粒子发生偏转，极少数α粒子被反弹回来。设计意图：针对史料交流谈论，认识原子构成的事实，并通过“对原子构成探索”等内容的学习，对学生进行科学态度和科学方法的教育，认识到原子不是构成物质的最小微粒。4.引导探究【指导】阅读p67-68“原子核由什么构成？”【课件】原子及原子核构成的模型图片。【问题】原子核还能再分吗？如果能再分，它又是由什么粒子构成的呢？这些粒子有区别吗？【设疑】根据原子核的构成你能解释原子核为什么带正电吗？【归纳】原子中各微粒的电荷数关系。电子数=核电荷数=质子数【阅读】原子核的构成。【回答】原子核还能再分；原子核由质子和中子构成；其中质子带正电，中子不带电。【讨论】原子核带正电的原因【回答】因为原子核是由带正电的质子和不带电的中子构成的。设计意图：建立物质无限可分的观念，建立原子内部构成的直观形象，理解原子内部微粒数和电荷数的关系。5.知识拓展【讲解】简单介绍核外电子的排布规律及稀有气体元素、金属元素、非金属元素最外层电子数的特点及元素性质与原子结构的关系，了解1-18号元素原子结构的示意图及各类元素原子结构(最外层电子数)的特点及元素性质与原子结构的关系。通过对最外层电子数与元素性质的了解，让学生认识到事物之间是相互依存和相互转化的，初步学会科学抽象的学习方法，知道稳定结构的特点，为原子转移电子变成离子的规律建立知识储备。三、离子6.指导学习【设疑】根据刚才的知识请同学们试着画出na和cl原子的结构示意图，并请讨论这两种原子在化学反应中电子可能的转移方式。【问题】元素的原子失去最外层电子或得到电子后，是否呈电中性?【讲解】化学上我们把这种带电的原子就称为离子，下面我们通过视频和动画来看一下，原子在什么情况下、又是如何转变成离子的。【讲解】原子得失电子后形成的离子分别带上负电荷和正电荷，我们把带正电荷的离子称为阳离子；把带负电荷的离子称为阴离子。【讲解】为了方便我们在元素符号的右上角写上离子所带的电荷数及所带电荷的正负来表示离子。例如：镁原子最外层电子数为2，失2个电子后带2个单位的正电荷，所以镁离子的符号为mg2+。氧原子最外电子层电子数为6，得2个电子后，带2个单位得负电荷，所以氧离子符号为o2-。【问题】铝离子，镁离子，硫离子，氯离子的符号如何写?教学意图：知道原子得失电子会变成离子认识一些常见原子的结构示意图、离子符号、离子结构示意图。

第三节 组成物质的化学元素【学习目标】1.认识一些与人类关系密切的常见元素；2.会写常见元素的名称和符号；3.知道元素的简单分类；4.领悟自然界基本组成的简单性，形成化学变化过程中元素不变的观念。【教学过程】一、元素和元素符号[引入]补铁、补钙广告中的“铁”、“钙”指的是什么？什么是元素？阅读教材p73内容，要求熟记表3-4所列元素符号。过渡：你知道现在已知的元素有多少种吗？把课本翻到149页元素周期表，该表共有多少种元素？金属元素位于周期表的什么位置，非金属元素位于周期表的什么位置？它们的名称各有什么特征？过渡：组成物质的元素总共只有一百多种，而知道构成我们大千世界的物质的种类却有几千万种，元素是如何组成物质的呢？比如：氧元素不仅可以组成氧气（o2），还可以组成臭氧（o3），一种元素就可以组成不同的物质了，那不同种元素相互组合的情况可想而知。[疑1]既然都是氧原子，为什么再称之为氧元素？[疑2]元素是同一类原子的总称，难道同一种原子之间还有区别吗？[答疑]氧原子核内质子数都是8，由于核内中子数不同，就可以有几种氧原子。其他的大多数原子也是这样。如果忽略这种差别，就可以把所有的氧原子归为一类，因为它们核内的质子数（核电荷数）都是8，并且它们的化学性质相同，我们把这一类氧原子称之为氧元素。[思考]元素和原子有什么区别呢？[问题1]有一则饮品广告称：“本品纯属天然制品，不含任何化学元素”，你认为他说的对吗？[问题2]“乐百氏”矿泉水标签上印有水质的成分如下（mg/l）：硒：0.0130,锶:0.596，锌:0.00162,钠:18.4,钙:4.36。这里的硒、锶、锌、钠、钙是指元素还是原子？[过渡]有了元素的知识，我们就可以采用一种标准将纯净物划分为单质和化合物。阅读教材p74后回答：什么是单质，什么是化合物？将纯净物划分为单质和化合物的标准是什么？[活动探究]p75表3-5二、自然界中元素的存在[提出问题]自然界中千千万万种物质都是由100多种元素组成的，不同的物质含的元素不同，在不同的物质中元素是如何分布的呢？阅读图p75 3-21、22、23，分析在地壳、海水、人体中元素分布，太阳中呢？[活动与探究]查阅资料，了解在地核中主要含有哪些元素。三、元素与人体健康人体中化学元素含量的多少直接影响人体的健康。对健康的生命所必需的元素称为生命必需元素。这些元素在人体中的功能往往不能由别的元素来替代。[思考]1、元素不足和过量对哺乳动物的影响2、膳食标准3、10种最好的食品、10种最差的食品[交流讨论]从化学角度怎样衡量食品的质量？[活动探究]请从家中找几种食品，从包装袋上了解该食品中主要含有哪些元素。想想看，如果让你来给这些物质分类，你怎么分类？

第四节 物质组成的表示方法知识与技能：能说出化学式的含义；能依据物质组成、利用元素化合价书写常见物质的化学式；能根据化学式进行物质组成的简单计算。过程与方法：逐步形成对事物进行抽象概括和定量处理的能力。情感态度价值观：养成尊重客观实际，认真、严谨的科学态度。学习目标：1.能说出化学式的含义；2.能依据物质组成、利用元素化合价书写常见物质的化学式；3.能根据化学式进行物质组成的简单计算。 过程与方法：逐步形成对事物进行抽象概括和定量处理的能力。情感态度价值观：养成尊重客观实际，认真、严谨的科学态度。内容要点：1.通常用化学式表示物质的组成。2.可以利用元素化合价书写化学式。3.写化学式时，正价元素通常写在左边，负价元素通常写在右边。原子的数目用阿拉伯数字写在元素符号的右下角。在金属化合物中，金属元素一般呈正价，非金属元素一般呈负价；在非金属氧化物中，非金属元素一般呈正价。根据化合物中各种元素化合价的代数和等于零的原则，确定化合物中各种元素原子的数目。4.简单化合物的中文命名原则。5.两种元素组成的化合物，在两种元素中间用“化”字连接，如氧化铜（cuo）。6.化学式中元素的名称从右向左读，与化学式的写法刚好相反，如氯化钠（nacl）。7.元素的原子个数在该元素之前先读出，如五氧化二磷（p2o5）。8.含有复杂原子团的化合物，要根据其特征来称呼，不需读出原子或原子团的个数，如氢氧化钠（naoh）、碳酸钙（caco3）、硫酸钠（na2so4）等。教学内容：一、化学式反映物质的组成1、化学式（formular），就是用元素符号和数字的组合来表示纯净物组成的式 子。提出的依据：任何纯净物都有固定的组成，不同的物质组成不同。2、化学式所表示的含义（一般包括宏观和微观角度）微观上：表示某物质；表示该物质由哪些元素组成的。宏观上：表示该物质的一个分子或者一个原子；由分子构成的物质，还可以表示一个分子的构成情况。我们以水（h2o）为例说明化学式的涵义 以h2o为例宏观 表示一种物质 表示水这种物质表示该物质有哪些元素组成的 表示水由氧元素和氢元素组成的微观 表示该物质的一个分子 表示一个水分子表示一个分子里有多少个原子 表示一个水分子中由2个氧原子和1个原子构成质量 表示物质的相对分子质量 mr(h2o)=2ar(h)+ar(o)=2+16=18表示物质中各种元素的原子个数比 水中氢元素和氧元素的原子个数比为2：1表示物质中各种元素的质量比 水中氢元素和氧元素的质量比为1：83、化学式中元素符号周围的数字的意义，如 arbc a表示有a个这样的微粒b 表示一个微粒中有b个原子或原子团c 表示一个该离子中带有c个正（负）电荷如：3h2so4 ca2+表示钙离子，一个钙离子带2个单位的正电荷注意：同元素符号的意义相似，在化学式前有数字后，就不能表示宏观含义，只能表示微观含义二、如何书写化合物的化学式1、各种物质的化学式都是通过实验方法测定出来的，一种纯净物只能由一个化学式来表示，不能主观臆造。2、化合价。大量的化合物中不同元素的原子数目中都是一个固定的比值，体现这种关系的数值就是化合价某种元素的化合价数值与它原子的最外层电子数是密切相关的。3、单质的化学式的写法（1）金属单质、固体非金属单质、稀有气体单质用元素符号表示。如金属单质：fe（铁）、na（钠）；固体非金属：s（硫）、p（磷）等；稀有气体：he（氦）、ne（氖）等（2）氧气等多原子分子构成的单质，在元素符号的右下角添上下标，表示一个分子含有多少个该原子。如：o2（氧气）、o3（臭氧），cl2（氯气）4、化合物的化学式的写法——根据化合价来写化学式（1）一般是正价的元素（或原子团）写在左边，负价元素（或原子团）写在右边。 （2）在金属化合物中，金属元素一般呈正价，非金属呈负价；在化合物中，氧元素一般呈-2价，氢元素一般呈+1价。（3）化合物中，各种元素化合价的代数和为零。 +2注意：（1）标注某元素的化合价时，务必要写在该元素符号的正上方，先标电性，后标数目，如 cuo+2表示在氧化铜中铜元素呈+2价（2）某些元素具有可变价态，它们表示在与其他元素化合形成化合物时，会出现多种可能。特别：fe 在命名时，+3价就是铁，而在+2价时要被称为亚铁补充：初中一般常见的原子团及化合价原子团 化学式 化合价 原子团 化学式 化合价氢氧根 oh -1 硝酸根 no3 -1碳酸氢根 hco3 -1 高锰酸根 mno4 -1碳酸根 co3 -2 锰酸根 mno4 -2氯酸根 clo3 -1 硫酸根 so4 -2磷酸根 po4 -3 亚硫酸根 so3 -2氨根 nh4 +1

识记：课本p80的常见元素的化合价三、简单化合物的命名1、两种元素组成的化合物的命名根据元素的名称，从右往左读作“某化某”。如nacl读作“氯化钠”，zno读作“氧化锌”，fe3o4读作“四氧化三铁”。但要注意，h2o就是“水”，不能读成“氧化氢”，nh3就是“氨气”。2、含有oh原子团的化合物的命名：一般命名为“氢氧化某”如：naoh读作“氢氧化钠”，cu(oh)2读作“氢氧化铜”3、含有其他原子团的化合物的命名:一般根据原子团和另一元素的名称从右到左的顺序读作“某酸某”。如：caco3读作“碳酸钙”，cu(no3)2读作“硝酸铜”但注意，h2co3就读作“碳酸”，h2so4就读作“硫酸”等。4、某些比较复杂物质的命名如：cu2(oh)2co3读作“碱式碳酸铜”，h2o2读作“过氧化氢”等四、纯净物中元素之间的质量关系（1）某物质的相对分子质量的计算：将化学式中所有的原子的相对原子质量加和，即是该物质的相对分子质量，如：ca(oh)2答：mr[ca(oh)2]=ar(ca)+2(ar(o)+ar(h))=40+2(16+1)=74（2）计算化合物中的原子个数之比：在化学式中，元素符号右下角的数字就是表示该元素原子的个数，因此这些数字的比值就是化合物中的原子个数。如：fe2o3中，铁原子与氧原子个数比就是2：3，碳酸钙caco3中钙、碳、氧原子个数比为1：1：3但注意某些物质的化学式中，同种元素并不写在一起的，这时要注意原子个数。如：nh4no3中，氮、氢、氧原子个数比应该为2：4：3cu2(oh)2co3中，铜、碳、氢、氧原子个数比为2：1：2：5（3）计算化合物中各元素质量之比在化合物中，各元素质量之比就是各元素的原子个数与它的相对原子质量积之间的比值如：氯酸钾（kclo3）中，m（k）：m（cl）：m（o）=39：35.5：16×3＝78：71：96硝酸铵（nh4no3）中，m（n）：m（h）：m（o）＝14×2：1×4：16×3＝7：：1：12（4）计算一定质量的物质中某元素的质量某元素的质量＝物质的质量×该元素在物质中的质量分数如：求60gmgso4中含有氧的质量m（o）＝m（mgso4）×ω(o)＝60g×53.3％＝32g

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