微觀粒子模型在初中化學定量計算中的應用與思考

吳良根

一、問題的提出

滬教版化學九（上）“純凈物中元素之間的質量關系”是在學生學習了用元素概念定性地表示物質組成的基礎上，進一步從定量的角度來學習和研究物質的組成。本節課的難點是讓學生建立和理解元素在物質（化合物）中的質量分數的概念，引領學生從微觀粒子的數量與質量的角度，推算出組成宏觀物質中各元素質量關系，也是幫助學生理解化學學科中“宏觀-微觀-符號”這三重表征的極好素材。

“純凈物中元素之間的質量關系”一節內容較為抽象與深奧，且遠離學生的生活經驗和感性知識，這給教學帶來了一定的困難。為較好地突破教學中的這一難點，幫助學生用定量的觀點去學習化學，教師在教學中可通過觀察、想象、模型化等方法，化虛無抽象為形象直觀，逐步引領學生從定性到定量，初步理解物質的組成。同時通過類比推理，學生的抽象思維能力和定量計算能力也能有所提高。

二、教學片斷

環節一：問題情景。

【投影】尿素是農業上常用的一種氮肥。小強看到某化肥標簽如下：

試幫助小強回答下列問題：

（1）尿素含氮量的含義。

（2）尿素中的含氮量是如何計算出來的？

學生活動：思考、討論。

環節二：定比定律介紹。

【閱讀】法國化學家普魯斯特發現定比定律的化學史。

【講解】每一種化合物都有固定的組成，且組成化合物的各成分元素的質量比是一定的，這一規律稱為定比定律，又稱定組成定律。

學生活動：閱讀、思考。

環節三：水中氫、氧元素質量比。

【活動】指導學生用下面的模型搭出水分子結構，再拼出1個水分子中氫、氧原子質量比的示意圖。

【講解】水中氫、氧原子個數比n（H）：n（O）=2：1，1個水分子中所有的氫原子和氧原子的質量之比，即是水中氫元素和氧元素的質量之比。

1個水分子中氫原子和氧原子的質量比=

【講解】原子的質量都很小，計算時使用相對原子質量。

【總結】化合物中各元素質量比=該元素原子的相對原子質量×原子個數之比。

【鞏固】計算下列物質中原子個數比、各元素的質量比：（1）氨氣（NH3）;（2）尿素〔CO（NH2）2〕。環節四：水中氫元素的質量分數。

【活動】用模型拼出氫元素質量在水中占的質量比例（質量分數）。

【講解】一個水分子中所有的氫原子的質量與這個水分子的質量之比，即是水中氫元素的質量分數。

1個水分子中氫原子所占的質量分數=

【講解】分子和原子的質量都很小，計算時使用相對分子質量和相對原子質量。

環節五：拓展應用。

【情景再現】尿素是農業上常用的一種氮肥。小強同學看到某化肥廣告如下：

請你運用本節課所學知識判斷這袋尿素樣品是純凈物還是混合物？

學生活動：

通過計算，純尿素的含氮量為46.7%。而樣品中氮元素的質量分數為43.5%，低于純尿素中氮元素質量分數，故為混合物。

【課堂小結】結合所學內容，從知識、方法、規范、學科觀念談一談這節課的收獲。

三、教學反思

從宏觀到微觀，從定性到定量，是化學教學中的一大難點。本節課將宏觀計算演變成微觀模型的演示，從而化抽象為直觀，進一步提高學生對物質的微粒觀、元素觀的認識。

1.合理設置教學臺階。本節教學內容是初中化學計算的開始，設計時以學生熟悉的化學肥料（尿素）為素材，以問題鏈作為主線，同時以組成相對簡單的水為例，用球棍模型讓學生體驗水分子與氫原子和氧原子的關系。通過模型，學生總結出水分子中氫、氧原子質量比和氫原子在水分子中占的質量比例，然后通過類比、歸納等方法得出氫、氧元素質量比和水中氫元素的質量分數。教學以生活經驗為基礎，拾級而上，降低學習的難度。

2.設計多樣學習方法。“純凈物中元素之間的質量關系”的內容比較抽象和枯燥。教師在教學中要善于運用觀察、模型、討論、想象等方法，通過對化學史的解讀、模型拆分體驗、多媒體輔助等手段分析水中氫氧元素之間的質量關系，學習方法多樣、形式多變，把學生容易理解的微粒模型結構成功遷移到化學計算的難點上來。

3.注重聯系生活實際。本節內容是在教授了物質的定性組成后，從定量角度來研究物質的組成。本節課用日常生活中使用的化肥導入，讓學生感受到化學就在我們的身邊，服務于我們的生活生產，以此提高了學生學習化學的興趣。把學到的知識用于解決實際問題，讓學生感受到定量計算的價值，增強了學習愿望和興趣。

（作者單位：江蘇省蘇州市吳江區笠澤實驗初級中學）