Количество вещества. Моль — единица количества вещества. Постоянная Авогадро
Цели и задачи
- Цель урока: сформировать у учащихся представление о количестве вещества, моле и постоянной Авогадро, научить применять формулы для расчёта количества вещества и числа частиц.
- Образовательные задачи: раскрыть смысл понятий «количество вещества», «моль», «постоянная Авогадро»; познакомить с формулами N = n · N_A и n = N / N_A; научить выполнять расчёты по этим формулам.
- Развивающие задачи: развивать умение анализировать условие задачи, устанавливать связь между физическими величинами, выполнять вычисления и объяснять ход решения.
- Воспитывающие задачи: воспитывать интерес к изучению химии, ответственное отношение к учебной работе, аккуратность при выполнении расчётов и умение сотрудничать при обсуждении заданий.
- Умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами.
- Инициативное сотрудничество в поиске и сборе информации при работе с учебником.
- Аргументация своего мнения при обсуждении проблемного вопроса.
Ход урока
Этап 1. Мотивация и самоопределение (3 мин)
Цель этапа: создать эмоциональный настрой и подготовить учеников к восприятию абстрактного понятия через бытовую аналогию.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | "Здравствуйте, ребята! Сегодня мы приступаем к теме, которая является мостом между миром, который мы видим, и миром атомов. Посмотрите на этот стакан с рисом. Как вы думаете, сколько здесь зерен? Можем ли мы их пересчитать поштучно за урок?" | Ученики приветствуют учителя, смотрят на стакан, делают предположения: «Слишком много», «Тысячи», «Весь урок будем считать». |
2 мин | "В быту мы часто используем групповые единицы счета. Если вы покупаете яйца, вы просите десяток. Если бумагу — пачку из 500 листов. В химии мы работаем с атомами, которые гораздо меньше рисовых зерен. В одной капле воды их больше, чем звезд в нашей Галактике. Как же химикам считать такие объекты?" | Слушают учителя, осознают масштаб проблемы. Высказывают идеи о необходимости специальной «большой» единицы измерения. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня мы узнаем, какая единица измерения позволяет химикам 'считать' атомы так же легко, как мы считаем десятки яиц или пачки бумаги."
Этап 2. Актуализация знаний и фиксация затруднения (5 мин)
Цель этапа: повторить базовые понятия (атом, молекула, относительная атомная масса) и выявить нехватку знаний для решения практической задачи.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | "Давайте вспомним: в каких единицах мы измеряем массы атомов? Что такое $A_r$ и $M_r$? Посмотрите на Периодическую таблицу. Чему равна относительная атомная масса железа? А серы?" | Отвечают: «В атомных единицах массы (а.е.м.)». Находят в таблице: «$A_r(Fe) = 56$», «$A_r(S) = 32$». |
2 мин | "Представьте, что нам нужно провести реакцию между железом и серой так, чтобы на каждый атом железа пришелся ровно один атом серы. Мы можем взять один атом руками? Нет. А как нам отмерить нужное количество вещества в лаборатории, используя весы?" | Ученики сталкиваются с затруднением: «Весы показывают граммы, а не количество атомов», «Мы не знаем, сколько атомов в одном грамме». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Итак, у нас есть проблема: мы знаем массы атомов, но не умеем связывать их с реальным количеством частиц в порции вещества. Это и будет темой нашего урока."
Этап 3. Построение проекта выхода из затруднения (4 мин)
Цель этапа: сформулировать тему и цель урока, определить «инструмент» для решения проблемы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | "Запишите тему урока: 'Количество вещества. Моль'. Как вы думаете, какова наша цель сегодня? Что мы должны научиться делать?" | Записывают тему. Формулируют цель: «Узнать, что такое моль», «Понять, как связаны граммы и количество частиц». |
2 мин | "Нам нужен план. Сначала мы определим новую величину, затем узнаем магическое число, которое связывает микромир с макромиром, и выведем формулу для расчетов. Готовы стать первооткрывателями?" | Подтверждают готовность, настраиваются на работу с учебником. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "План намечен. Приступаем к открытию нового понятия."
Этап 4. Реализация построенного проекта (Открытие нового знания) (12 мин)
Цель этапа: ввести понятие «моль» и «постоянная Авогадро», установить математическую связь между ними.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | "Откройте учебник на соответствующем параграфе. Найдите определение понятия 'Количество вещества'. Как оно обозначается и в чем измеряется? Обратите внимание на греческую букву $\nu$ (ню) или латинскую $n$. В химии чаще используют $n$. Что же такое 1 моль?" | Работают с текстом учебника. Записывают: «Количество вещества — физическая величина, означающая число структурных единиц (атомов, молекул). Обозначение: $n$. Единица измерения: моль». |
4 мин | "Теперь самое интересное. Ученые договорились, что 1 моль — это такая порция, в которой содержится столько же частиц, сколько атомов в 12 граммах углерода. Это число вычислили, и оно получило название в честь итальянского ученого Амедео Авогадро. Посмотрите на экран: $N_A = 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$. Представьте, если бы мы взяли столько же копеечных монет, они бы покрыли всю поверхность Земли слоем в несколько десятков метров!" | Смотрят на слайд с числом Авогадро. Записывают значение константы. Обсуждают масштаб числа («Огромное!», «Трудно представить»). |
4 мин | "Как же нам найти число частиц ($N$), если мы знаем количество вещества ($n$)? Давайте рассуждать: в 1 моле — $N_A$ частиц, в 2 молях — $2 \cdot N_A$. Значит, формула будет...? Запишите ее в тетрадь: $N = n \cdot N_A$. Отсюда выведите формулу для нахождения $n$." | Выводят формулу: $n = N / N_A$. Фиксируют формулы в тетрадях в рамку. |
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Запись в тетрадях
- Количество вещества ($n$) — моль.
- Постоянная Авогадро $N_A = 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$.
- $N = n \cdot N_A$ (число частиц).
- $n = N / N_A$ (количество вещества).
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы получили инструменты для расчетов. Теперь проверим, как они работают на практике."
Этап 5. Первичное закрепление с элементами игры (7 мин)
Цель этапа: закрепить понимание взаимосвязи величин через игровую деятельность в парах.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
5 мин | Играем в «Верю — не верю». Учитель зачитывает утверждения о количестве вещества, моле и постоянной Авогадро. Ученики показывают карточку «Верю» или «Не верю», затем объясняют свой выбор. Примеры: «В 1 моле любого вещества содержится одинаковое число частиц»; «Постоянная Авогадро измеряется в молях»; «В 2 молях содержится $2 \cdot N_A$ частиц». | Слушают утверждения, выбирают карточку «Верю» или «Не верю», объясняют ответы и исправляют неверные формулировки. |
2 мин | Проверяем ответы и обсуждаем ошибки. Учитель просит назвать правильные формулировки и напоминает: $N_A = 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$, а число частиц рассчитывают по формуле $N = n \cdot N_A$. | Сверяют ответы, формулируют правила и фиксируют трудные моменты. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Отлично, с простыми расчетами справились. Теперь перейдем к индивидуальному вызову."
Этап 6. Самостоятельная работа с самопроверкой (8 мин)
Цель этапа: отработать навык решения задач на разных уровнях сложности, обеспечивая ситуацию успеха для каждого.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
6 мин | "Перед вами листы с заданиями трех уровней. Уровень А — базовый (найти $N$ по $n$). Уровень Б — средний (найти $n$ по $N$). Уровень В — продвинутый (задача с подвохом: сколько атомов в 1 моле молекулярного кислорода $O_2$?). Выберите тот уровень, в котором вы уверены, или попробуйте подняться выше." | Выбирают уровень сложности и самостоятельно решают задачи в тетрадях. |
2 мин | "Время вышло. Посмотрите на экран — там эталон решения для каждого уровня. Проверьте себя. Если все верно — поставьте на полях '+'. Если есть ошибка — исправьте ее, используя эталон." | Сверяют решения, проводят самоанализ ошибок. Поднимают руки те, кто справился с уровнем В. |
Эталон решения (Уровень В)
Дано: $n(O_2) = 1 \text{ моль}$. Найти: $N(\text{атомов } O)$.
1. Находим число молекул: $N(\text{молекул}) = n \cdot N_A = 1 \cdot 6,02 \cdot 10^{23} = 6,02 \cdot 10^{23}$.
2. В одной молекуле $O_2$ содержится 2 атома кислорода.
3. $N(\text{атомов}) = 2 \cdot N(\text{молекул}) = 2 \cdot 6,02 \cdot 10^{23} = 12,04 \cdot 10^{23}$.
1. Находим число молекул: $N(\text{молекул}) = n \cdot N_A = 1 \cdot 6,02 \cdot 10^{23} = 6,02 \cdot 10^{23}$.
2. В одной молекуле $O_2$ содержится 2 атома кислорода.
3. $N(\text{атомов}) = 2 \cdot N(\text{молекул}) = 2 \cdot 6,02 \cdot 10^{23} = 12,04 \cdot 10^{23}$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Самопроверка показала, что большинство из вас освоили новые формулы. Те, у кого возникли трудности со степенью, не переживайте — мы закрепим это дома."
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (6 мин)
Цель этапа: обобщить изученное, оценить эмоциональное состояние и уровень понимания материала.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | "Наш урок подходит к концу. Давайте вернемся к нашему стакану с рисом. Теперь мы знаем, что химики не считают зерна, они считают 'пачки' — моли. Заполните, пожалуйста, 'Билет на выход': ответьте на 3 коротких вопроса на листочках." | Заполняют короткие анкеты рефлексии. Сдают их учителю при выходе. |
3 мин | "Запишите домашнее задание. Оно также разделено по уровням сложности. Обратите внимание на творческое задание для желающих. Спасибо за работу!" | Записывают задание в дневники, задают уточняющие вопросы. |
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно выполнены задания уровня Б и В в самостоятельной работе, нет ошибок в вычислениях и размерностях.
- «4» — верно выполнены задания уровня А и Б, допущена одна неточность в математических расчетах со степенями.
- «3» — верно выполнены только задания уровня А, есть понимание формулы, но возникли серьезные затруднения в расчетах.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Какое понятие сегодня было самым трудным для понимания? | Выявление зон затруднения в абстрактном мышлении. |
Где в жизни, кроме химии, пригодится знание о 'порционном' счете? | Оценка осознания межпредметных и бытовых связей. |
Оцени свою работу на уроке по шкале от 1 до 10. | Субъективная оценка вовлеченности и успеха. |
Завершающее слово учителя
«"Сегодня мы совершили прорыв: научились переводить невидимое количество атомов в понятные нам числа. Моль — это фундамент всей химической математики. На следующем уроке мы добавим к этому фундаменту еще один кирпич — узнаем, сколько весит один моль разных веществ. Если сегодня расчеты со степенями показались вам сложными — не пугайтесь, это дело практики. До встречи на следующем уроке!"»
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый | Решить 3 задачи на нахождение числа молекул воды, углекислого газа и метана, если дано их количество вещества (0,2 моль, 5 моль, 1,5 моль). | Закрепление навыка прямого использования формулы $N = n \cdot N_A$. |
Средний | Рассчитать количество вещества для порций, содержащих $3,01 \cdot 10^{23}$ атомов меди и $12,04 \cdot 10^{24}$ молекул азота. | Отработка навыка преобразования формулы и работы со степенями. |
Продвинутый | Творческое задание: подготовить краткую справку или презентацию (2-3 слайда) на тему 'Как Авогадро пришел к своему числу?' или 'Масштабы числа Авогадро в сравнениях'. | Развитие навыков поиска информации и понимания исторического контекста открытия. |
