基于從實驗學化學的氣體摩爾體積教學設計

王麗

摘要：本文利用創新實驗，幫助學生認識“相同條件下，等物質的量的氣體體積相等；溫度、壓強對一定量氣體體積的影響；等物質的量的物質，狀態不同體積也不同”。 引導學生以化學的視角、從微觀的角度去認識豐富多彩的物質世界，在實驗中體驗宏觀和微觀的相互轉化是研究化學的科學方法之一。

關鍵詞：氣體摩爾體積 溫度 壓強 物質聚集狀態

從化學知識體系來看，氣體摩爾體積是非常重要的基本概念，被廣泛應用于生產和科學研究中，是學生提高自身科學素質必備的基礎知識。由于氣體摩爾體積概念很抽象，思維能力要求較高，為此我精心設計了實驗，變抽象為形象，在實驗中體驗宏觀和微觀的相互轉化是研究化學的科學方法之一。從分析影響物質體積大小的主要因素的過程中，培養學生問題意識、探究的欲望；通過創新實驗和實驗現象的分析，體驗歸納整理、發散和收斂等思維活動，領會自主學習、合作學習、探究學習的學習方法。

一、“相同條件下，1mol任何氣體的體積近似相等”的實驗教學設計

情境引入：在相同情況下，0.212g Na2CO3、0.13g Zn分別與足量H2SO4反應產生氣體的物質的量分別為多少？

思考：相同條件下，0.002mol CO2和0.002molH2體積的大小關系？

學生實驗：驗證相同條件下，0.002 mol CO2和0.002mol H2 體積的大小關系（圖1）。

實驗裝置及操作說明：密閉裝置中，一支注射器用來加入稀硫酸，另一支用于測量反應生成氣體的體積。

觀察、思考、結論：在相同條件下，0.002 mol CO2和0.002mol H2體積相同，所以1 mol不同氣體體積相同。

設計說明：本實驗為創新實驗，在課前經過多次的驗證，裝置具有可靠性，碳酸鈉和鋅的質量用分析天平稱量（實驗教師完成），保證了稱量的準確性，在實驗過程中學生能直觀地了解到相同物質的量的氣體在相同條件下體積基本相同，與氣體的種類無關。

二、“溫度、壓強對氣體體積影響”的實驗教學設計

學生實驗：

實驗1.溫度對氣體體積影響（圖2）。

實驗2.壓強對氣體體積的影響（圖3）。

實驗3.分子數目對氣體體積的影響（圖4）。

學生實驗說明：

實驗1：通過改變溫度觀察氣體體積的變化，玻璃管中紅色溶液是為了便于觀察氣體體積的變化。

實驗2：通過改變壓強觀察氣體體積的變化，簡易壓力表直觀顯示氣體壓強，便于觀察，操作簡單。

實驗3：通過推拉注射器活塞，改變氣體的物質的量（分子數），觀察氣體體積的變化，玻璃管中紅色溶液是為了便于觀察氣體體積的變化。

實驗總結：學生討論、總結，其他條件不變時，溫度越高，氣體體積增大；壓強越大，氣體體積減小；氣體分子數目越多，氣體體積越大；當溫度、壓強一定時，氣體的摩爾體積一定。

三、“物質聚集狀態不同，體積不同”的實驗教學設計

思考： 1 mol不同狀態的不同物質體積不同，同一物質的不同狀態體積是否相同呢？

演示實驗1：演示溴揮發的過程體積變化（圖5）。

演示實驗2：演示碘升華的過程體積變化（圖6）。

設計意圖：通過實驗，證明同一物質不同狀態，體積不同；1mol固、液態物質體積不相同，且體積遠遠小于1mol氣體的體積；從宏觀與微觀相結合的角度，說明物質聚集狀態不同體積會不同，為學生合作討論得出影響固體、液體、氣體體積大小的影響因素提供依據。

學生觀察、討論、總結：物質體積大小的決定因素。

把基本概念的教學蘊涵在化學實驗中，運用層次性遞進的實驗例證，突破了氣體摩爾體積的學習難點，避免了枯燥的解說，學生在實驗活動中能順利完成知識的建構。通過創新實驗、數據計算和分析處理，引導學生探究決定物質體積的諸多因素的本質聯系，使學生感受到抽象的概念學習，可以從宏觀入手，微觀解釋；把抽象的概念具體化、形象化，把微觀隱性的概念、原理進行宏觀的體現，注意了概念形成的可接受性，從而幫助學生很好地理解氣體摩爾體積概念；同時讓學生真正體驗到學習化學的樂趣，體驗化學科學的豐富多彩。

（責編 金 東）