微观粒子模型在初中化学定量计算中的应用与思考

吴良根

一、问题的提出

沪教版化学九（上）“纯净物中元素之间的质量关系”是在学生学习了用元素概念定性地表示物质组成的基础上，进一步从定量的角度来学习和研究物质的组成。本节课的难点是让学生建立和理解元素在物质（化合物）中的质量分数的概念，引领学生从微观粒子的数量与质量的角度，推算出组成宏观物质中各元素质量关系，也是帮助学生理解化学学科中“宏观-微观-符号”这三重表征的极好素材。

“纯净物中元素之间的质量关系”一节内容较为抽象与深奥，且远离学生的生活经验和感性知识，这给教学带来了一定的困难。为较好地突破教学中的这一难点，帮助学生用定量的观点去学习化学，教师在教学中可通过观察、想象、模型化等方法，化虚无抽象为形象直观，逐步引领学生从定性到定量，初步理解物质的组成。同时通过类比推理，学生的抽象思维能力和定量计算能力也能有所提高。

二、教学片断

环节一：问题情景。

【投影】尿素是农业上常用的一种氮肥。小强看到某化肥标签如下：

试帮助小强回答下列问题：

（1）尿素含氮量的含义。

（2）尿素中的含氮量是如何计算出来的？

学生活动：思考、讨论。

环节二：定比定律介绍。

【阅读】法国化学家普鲁斯特发现定比定律的化学史。

【讲解】每一种化合物都有固定的组成，且组成化合物的各成分元素的质量比是一定的，这一规律称为定比定律，又称定组成定律。

学生活动：阅读、思考。

环节三：水中氢、氧元素质量比。

【活动】指导学生用下面的模型搭出水分子结构，再拼出1个水分子中氢、氧原子质量比的示意图。

【讲解】水中氢、氧原子个数比n（H）：n（O）=2：1，1个水分子中所有的氢原子和氧原子的质量之比，即是水中氢元素和氧元素的质量之比。

1个水分子中氢原子和氧原子的质量比=

【讲解】原子的质量都很小，计算时使用相对原子质量。

【总结】化合物中各元素质量比=该元素原子的相对原子质量×原子个数之比。

【巩固】计算下列物质中原子个数比、各元素的质量比：（1）氨气（NH3）;（2）尿素〔CO（NH2）2〕。环节四：水中氢元素的质量分数。

【活动】用模型拼出氢元素质量在水中占的质量比例（质量分数）。

【讲解】一个水分子中所有的氢原子的质量与这个水分子的质量之比，即是水中氢元素的质量分数。

1个水分子中氢原子所占的质量分数=

【讲解】分子和原子的质量都很小，计算时使用相对分子质量和相对原子质量。

环节五：拓展应用。

【情景再现】尿素是农业上常用的一种氮肥。小强同学看到某化肥广告如下：

请你运用本节课所学知识判断这袋尿素样品是纯净物还是混合物？

學生活动：

通过计算，纯尿素的含氮量为46.7%。而样品中氮元素的质量分数为43.5%，低于纯尿素中氮元素质量分数，故为混合物。

【课堂小结】结合所学内容，从知识、方法、规范、学科观念谈一谈这节课的收获。

三、教学反思

从宏观到微观，从定性到定量，是化学教学中的一大难点。本节课将宏观计算演变成微观模型的演示，从而化抽象为直观，进一步提高学生对物质的微粒观、元素观的认识。

1.合理设置教学台阶。本节教学内容是初中化学计算的开始，设计时以学生熟悉的化学肥料（尿素）为素材，以问题链作为主线，同时以组成相对简单的水为例，用球棍模型让学生体验水分子与氢原子和氧原子的关系。通过模型，学生总结出水分子中氢、氧原子质量比和氢原子在水分子中占的质量比例，然后通过类比、归纳等方法得出氢、氧元素质量比和水中氢元素的质量分数。教学以生活经验为基础，拾级而上，降低学习的难度。

2.设计多样学习方法。“纯净物中元素之间的质量关系”的内容比较抽象和枯燥。教师在教学中要善于运用观察、模型、讨论、想象等方法，通过对化学史的解读、模型拆分体验、多媒体辅助等手段分析水中氢氧元素之间的质量关系，学习方法多样、形式多变，把学生容易理解的微粒模型结构成功迁移到化学计算的难点上来。

3.注重联系生活实际。本节内容是在教授了物质的定性组成后，从定量角度来研究物质的组成。本节课用日常生活中使用的化肥导入，让学生感受到化学就在我们的身边，服务于我们的生活生产，以此提高了学生学习化学的兴趣。把学到的知识用于解决实际问题，让学生感受到定量计算的价值，增强了学习愿望和兴趣。

（作者单位：江苏省苏州市吴江区笠泽实验初级中学）