Количество вещества. Взаимосвязь количества, массы и числа структурных единиц вещества
Цели и задачи
- Цель урока по SMART: к концу урока научиться рассчитывать количество вещества, массу вещества и число структурных единиц по формулам $n=\frac{m}{M}$, $m=nM$, $N=nN_A$, выбирать нужную формулу и проверять разумность полученного результата.
- Сформировать представление о количестве вещества как физической величине, единице измерения «моль» и постоянной Авогадро.
- Научить устанавливать взаимосвязь между количеством вещества, массой, молярной массой и числом структурных единиц.
- Развивать умение извлекать информацию из учебника, работать с формулами, выполнять вычисления и объяснять ход решения.
- Воспитывать аккуратность при записи химических формул и вычислений, ответственность за общий результат группы и интерес к практическому применению химических знаний.
Планируемые результаты
Личностные
- Проявляют познавательный интерес к способам измерения микромира и связывают изучаемую тему с работой химика, фармацевта, эколога и инженера.
- Осознают значение точности расчётов для безопасного получения и использования веществ.
- Принимают ответственность за собственный вклад в парную и групповую работу.
- Формируют готовность оценивать свои затруднения и выбирать посильный, базовый или повышенный уровень задания.
Метапредметные
- Извлекают из учебника определения, формулы и единицы измерения, преобразуют текстовую информацию в краткую схему.
- Планируют последовательность решения расчётной задачи и осуществляют самопроверку по эталону.
- Сотрудничают в группе, распределяют роли, задают уточняющие вопросы и аргументируют выбранную формулу.
- Используют электронную презентацию или интерактивную карточку для проверки ответа и анализа ошибки.
Предметные
- Знать понятия «количество вещества», «моль», «молярная масса», «число структурных единиц» и постоянную Авогадро.
- Уметь определять молярную массу вещества по его химической формуле.
- Уметь рассчитывать количество вещества по массе и молярной массе.
- Уметь находить массу вещества по количеству и молярной массе, а число частиц — по количеству вещества.
- Владеть алгоритмом выбора формулы и записи ответа с правильными единицами измерения.
Универсальные учебные действия (УУД)
Личностные УУД
- Определяют личный смысл изучения величин, связывающих макроскопические свойства вещества с частицами.
- Проявляют самостоятельность при выборе уровня задания и способа проверки результата.
- Оценивают собственную готовность применять формулы в новой ситуации.
- Соблюдают нормы сотрудничества и уважительно относятся к различным стратегиям решения.
Регулятивные УУД
- Формулируют цель решения задачи и составляют краткий план действий.
- Контролируют единицы измерения, вычисления и соответствие ответа условию.
- Сравнивают решение с эталоном, находят и исправляют ошибку.
- Оценивают степень освоения каждого элемента алгоритма по листу самооценки.
Познавательные УУД
- Выделяют существенную информацию в тексте учебника и таблице относительных атомных масс.
- Устанавливают причинно-следственную связь между количеством вещества, массой и числом частиц.
- Моделируют химическую величину через формулы $n=\frac{m}{M}$ и $N=nN_A$.
- Сравнивают решения задач разных уровней и объясняют, почему применена именно эта формула.
Коммуникативные УУД
- Распределяют роли в группе: аналитик, вычислитель, проверяющий и докладчик.
- Формулируют полный устный ответ с указанием данных, формулы, вычислений и единицы измерения.
- Задают вопросы по условию задачи и корректно предлагают исправление ошибки.
- Представляют результат творческого задания и отвечают на вопросы одноклассников.
Подготовка учителя к уроку
- Подготовить презентацию с изображением весов, крупинки вещества и схемой взаимосвязи $m$, $n$, $M$, $N$.
- Распечатать карточки трёх уровней сложности: по одной карточке на каждого ученика, всего по числу учащихся.
- Подготовить групповые карточки для игры «Химический навигатор»: четыре маршрута с задачами на $n$, $m$, $M$ и $N$.
- Вывести на доску или экран определения, обозначения величин, единицы измерения и постоянную Авогадро $N_A=6{,}02\cdot10^{23}\ \text{моль}^{-1}$.
- Подготовить электронную форму быстрой проверки с 4 вопросами или интерактивный тест на экране.
- Распечатать лист самооценки и билет на выход по одному экземпляру на каждого ученика.
- Подготовить таблицу относительных атомных масс, калькуляторы по возможности и цветные маркеры для групп.
- Раздать каждой группе лист с алгоритмом решения: «дано — найти — формула — вычисление — ответ — проверка».
- Организовать на экране таймер на 3–4 минуты для игровых и самостоятельных заданий.
Ход урока
Этап 1. Организационный момент и мотивация (3 мин)
Цель этапа: включить учащихся в учебную деятельность и создать проблемную ситуацию, связанную с измерением огромного числа частиц.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель приветствует класс и показывает на экране крупинку поваренной соли: "Представьте, что эту крупинку нужно описать не только словами «маленькая», но и численно. Химик должен понимать, сколько вещества он взял и сколько частиц в нём содержится. Сегодня мы найдём язык, который позволяет считать невидимые частицы." | Проверяют готовность, записывают дату и тему урока, формулируют предположения: «частиц очень много», «нужно использовать массу и формулу вещества». |
2 мин | Учитель использует приём «Проблемный вопрос»: "Можно ли по массе образца определить число молекул или атомов? Какие величины нам понадобятся? Запишите свою гипотезу, обсудите её с соседом и предложите один вариант классу." | Индивидуально записывают гипотезу, обсуждают её в паре и формулируют ответы: «нужна молярная масса», «нужно знать количество вещества», «массу можно связать с числом частиц через моль». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы увидели, что массы недостаточно для прямого счёта частиц. Сейчас повторим необходимые опорные знания и выясним, какая величина соединяет массу вещества с числом его структурных единиц."
Этап 2. Актуализация знаний (6 мин)
Цель этапа: актуализировать знания о химической формуле, относительной молекулярной массе и единицах измерения.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
3 мин | Учитель показывает на экране формулы $H_2O$, $CO_2$, $NaCl$: "Определите, какие элементы входят в вещества и сколько атомов каждого элемента содержит одна структурная единица. Затем объясните, как вычислить относительную молекулярную или формульную массу." | Заполняют мини-таблицу и отвечают: «в $H_2O$ два атома водорода и один атом кислорода», «$M_r(H_2O)=2\cdot1+16=18$», «для $CO_2$ получаем $44$». |
3 мин | Учитель задаёт вопросы для быстрой проверки: "В чём измеряют массу? Что показывает относительная молекулярная масса? Можно ли назвать её молярной массой без указания единиц?" На экране появляются варианты ответов, учащиеся выбирают верный. | Отмечают ответы в электронном тесте или карточке: «массу измеряют в граммах или килограммах», «относительная молекулярная масса безразмерна», «молярная масса измеряется в г/моль». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы вспомнили, как работать с химической формулой и относительными массами. Теперь определим новую величину, которая позволяет пересчитать вещество в удобных для химии порциях."
Этап 3. Постановка проблемы и целеполагание (4 мин)
Посмотрите план целиком
Зарегистрируйтесь — и откройте план урока по этой теме полностью: цели, ход урока и рефлексия по ФГОС.
Цель этапа: сформулировать учебную задачу и вывести необходимость понятия «количество вещества».
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель демонстрирует на экране две записи: «18 г воды» и «6,02·10^23 молекул воды»: "Это одинаковые или разные способы описания одного образца? Какую величину можно поставить между ними? Подумайте сначала самостоятельно, затем обсудите ответ в паре." | Сравнивают записи и предполагают: «они могут описывать одну порцию воды», «между массой и числом молекул нужно количество вещества». |
2 мин | Учитель фиксирует ответы и формулирует цель: "Сегодня мы узнаем, что такое моль, научимся находить количество вещества по массе и использовать его для подсчёта частиц. В конце урока каждый решит минимум две задачи и объяснит выбор формулы." | Записывают цель урока, составляют план: «узнать определение», «вывести формулы», «решить задачи», «проверить себя». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Проблема поставлена: нужно связать видимую массу с невидимым числом частиц. Перейдём к тексту учебника и самостоятельно выделим ключевые определения."
Этап 4. Открытие нового знания. Работа с учебником и ЭОР (10 мин)
Цель этапа: сформировать понятия количества вещества, моля, молярной массы и установить основные формулы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
4 мин | Учитель предлагает работу с учебником: "Прочитайте фрагмент о количестве вещества и моле. Используйте приём «Инсерт»: отметьте знаком «+» новое, знаком «!» ключевое, знаком «?» непонятное. Найдите определение моля и значение постоянной Авогадро." | Читают фрагмент учебника, делают пометки, выписывают: «моль — количество вещества, содержащее $6,02\cdot10^{23}$ структурных единиц», «$N_A=6,02\cdot10^{23}\ \text{моль}^{-1}$». |
3 мин | Учитель выводит на экран схему: «масса — количество вещества — число частиц»: "Если масса одной порции равна $m$, а масса одного моля — $M$, то количество вещества находим делением массы на молярную массу. Запишите формулу и назовите единицы." | Записывают $n=\frac{m}{M}$, проговаривают: «$n$ измеряется в молях, $m$ — в граммах, $M$ — в граммах на моль». |
3 мин | Учитель продолжает: "Один моль содержит $N_A$ частиц. Значит, число структурных единиц связано с количеством вещества формулой $N=nN_A$. Выразите из неё количество вещества и составьте общий треугольник формул." | Записывают $N=nN_A$, $n=\frac{N}{N_A}$, составляют схему взаимосвязи и задают вопросы по непонятным местам. |
Запись в тетрадях
Количество вещества — физическая величина, характеризующая число структурных единиц вещества. Единица количества вещества — моль. $N_A=6{,}02\cdot10^{23}\ \text{моль}^{-1}$. Основные формулы: $n=\frac{m}{M}$, $m=nM$, $N=nN_A$, $n=\frac{N}{N_A}$.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Теперь у нас есть формульный инструмент. Следующий шаг — научиться пользоваться им без ошибок: определять данные, выбирать формулу и обязательно проверять единицы измерения."
Этап 5. Первичное закрепление. Игра «Химический навигатор» (8 мин)
Цель этапа: отработать алгоритм решения расчётных задач в группах и учесть различный уровень подготовки учащихся.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель объединяет класс в группы и раздаёт маршрутные карточки: "В каждой группе есть аналитик, вычислитель, проверяющий и докладчик. На карточке три остановки. За правильное решение группа получает жетон. Сначала подчеркните данные и определите, что требуется найти." | Распределяют роли, читают условия, подчёркивают данные и записывают «дано — найти». |
3 мин | Учитель предлагает базовую задачу: "Найдите количество вещества воды массой 36 г. Молярная масса воды равна 18 г/моль. Покажите формулу и вычисления." | Решают: $n=\frac{36}{18}=2$ моль; докладчик объясняет выбор формулы. |
3 мин | Учитель предлагает задачу повышенного уровня: "Какую массу составляет 0,5 моль углекислого газа $CO_2$, если $M(CO_2)=44$ г/моль? Дополнительная остановка: сколько молекул содержится в 2 моль воды?" | Решают: $m=0{,}5\cdot44=22$ г; $N=2\cdot6{,}02\cdot10^{23}=1{,}204\cdot10^{24}$ молекул. Проверяющий сверяет единицы и порядок величины. |
Эталон решения
Для воды: дано $m=36$ г, $M=18$ г/моль; найти $n$. Используем $n=\frac{m}{M}$, получаем $n=\frac{36\ \text{г}}{18\ \text{г/моль}}=2$ моль. Для углекислого газа: дано $n=0{,}5$ моль, $M=44$ г/моль; $m=nM=0{,}5\cdot44=22$ г. Для числа молекул: $N=nN_A=2\cdot6{,}02\cdot10^{23}=1{,}204\cdot10^{24}$ молекул.
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Мы прошли маршрут от массы к количеству вещества и от количества к числу молекул. Теперь каждый индивидуально проверит, умеет ли он выбрать формулу и выполнить расчёт без подсказки группы."
Этап 6. Самостоятельная работа с дифференциацией и самопроверкой (10 мин)
Цель этапа: проверить индивидуальное освоение алгоритма и предоставить ученикам выбор уровня сложности.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
1 мин | Учитель раздаёт карточки трёх уровней: "Выберите уровень, который соответствует вашей уверенности. Базовый обязателен для всех, средний можно выбрать при готовности, продвинутый содержит творческий элемент. Работайте самостоятельно и записывайте полный алгоритм." | Выбирают карточку, записывают номер уровня и приступают к решению. |
6 мин | Учитель наблюдает и оказывает адресную помощь вопросами: "Что дано? В каких единицах величины? Какая формула связывает эти данные? Можно ли сократить единицы?" Базовая задача: найти $n$ для 11 г $CO_2$ при $M=44$ г/моль. Средняя: найти число молекул в 0,25 моль кислорода $O_2$. Продвинутая: составить собственную задачу на формулу $m=nM$ и решить её. | Решают: для базовой карточки $n=0{,}25$ моль; для средней $N=0{,}25\cdot6{,}02\cdot10^{23}=1{,}505\cdot10^{23}$ молекул; учащиеся продвинутого уровня составляют условие, например для 0,5 моль $O_2$, и получают $m=16$ г. |
3 мин | Учитель показывает эталон на экране и организует самопроверку: "Проверьте не только число, но и единицы, а также запись формулы. Если нашли ошибку, аккуратно исправьте её и укажите причину." | Сверяют решение с эталоном, отмечают результат в листе самооценки: «формулу выбираю сам», «единицы проверяю», «могу объяснить решение». |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Самостоятельная работа показала, что один и тот же алгоритм работает для разных величин. Осталось обобщить связи и сформулировать, что именно нужно запомнить для дальнейших расчётов."
Этап 7. Рефлексия и домашнее задание (4 мин)
Цель этапа: осмыслить новое знание, выявить затруднения и определить содержание дальнейшей самостоятельной работы.
Время | Действие учителя | Действие учеников |
|---|---|---|
2 мин | Учитель проводит рефлексию «Светофор»: "Покажите цвет: зелёный — могу решить самостоятельно, жёлтый — нужна тренировка, красный — пока не понимаю связь величин. На стикере допишите одно утверждение: «Теперь я умею…»" | Поднимают карточку выбранного цвета и записывают: «Теперь я умею находить количество вещества по массе», «могу вычислить число молекул», либо формулируют конкретное затруднение. |
2 мин | Учитель раздаёт билет на выход: "Ответьте письменно на два вопроса: какая формула связывает массу и количество вещества? Сколько структурных единиц содержит 1 моль? Затем запишите домашнее задание и выберите его уровень." | Заполняют билет: $n=\frac{m}{M}$; «$6{,}02\cdot10^{23}$ структурных единиц». Записывают домашнее задание. |
Завершение этапа: учитель подводит итог: "Сегодня вы научились переводить массу вещества в количество молей и связывать моли с числом частиц. Проверьте дома, чтобы в каждой задаче были формула, вычисление и единица измерения. На следующем уроке мы продолжим расчёты по химическим формулам и будем применять их к более сложным цепочкам."
Критерии оценивания практической работы
- «5» — верно решены базовая и средняя задачи или все три задания выбранного маршрута, правильно записаны формулы, вычисления, единицы измерения и дано объяснение выбора формулы.
- «4» — правильно решены две задачи, но допущена одна неточность в вычислениях, округлении или оформлении при сохранении правильного алгоритма.
- «3» — правильно определены данные и формула хотя бы в одной задаче, но имеются ошибки в вычислениях, переводе единиц или записи ответа.
- При творческом задании дополнительно учитывается наличие корректного условия, соответствие выбранной формуле и самостоятельная проверка ответа.
Рефлексия
Вопрос для ученика | Цель вопроса |
|---|---|
Что нового вы узнали о моле и постоянной Авогадро? | Выявление осознания ключевых понятий и их числового содержания. |
Какую формулу вы выбираете, если известны масса и молярная масса? | Проверка понимания связи исходных данных с формулой. |
На каком шаге решения возникло затруднение? | Выявление точек затруднения в алгоритме: данные, формула, вычисления или единицы. |
Какой уровень домашнего задания вы готовы выполнить и почему? | Формирование самооценки и осознанного выбора сложности. |
Завершающее слово учителя
"Сегодня мы установили, что моль — это удобная единица для счёта огромного числа частиц. Вы научились связывать количество вещества с массой и числом структурных единиц с помощью формул. Помните о типичной ошибке: нельзя путать относительную молекулярную массу с молярной массой и забывать единицы измерения. Дома закрепите алгоритм на выбранном уровне. На следующем уроке мы будем использовать эти связи в новых расчётных задачах."
Домашнее задание
Уровень | Что задать | Зачем |
|---|---|---|
Базовый (обязательный) | Решить 4 задачи: две на нахождение количества вещества по массе и молярной массе, одну на нахождение массы по количеству вещества и одну на вычисление числа частиц по количеству вещества. В каждом решении записать «дано — найти — формула — вычисление — ответ». | Закрепляет основные формулы и алгоритм оформления; при проверке смотреть на правильность выбора формулы и единицы измерения. |
Средний (повышающий) | Решить 4–5 задач с веществами $H_2O$, $CO_2$, $O_2$ и $NaCl$, предварительно вычисляя их молярные массы; включить одну задачу, где нужно выполнить два последовательных перехода: масса → количество → число частиц. | Развивает умение работать с химической формулой и строить цепочку расчётов; при проверке обратить внимание на вычисление молярной массы. |
Продвинутый (дополнительный) | Составить мини-карту «Один моль вещества» и придумать две авторские задачи: одну на $m=nM$, другую на $N=nN_A$. Решить их и кратко объяснить, где эти расчёты могут применяться в профессии химика или фармацевта. | Формирует творческое применение знаний и понимание практического смысла темы; при проверке оценить корректность условий, формул, решений и объяснения. |
Контрольные вопросы перед выходом: «Что называют количеством вещества? В каких единицах его измеряют? Что показывает постоянная Авогадро? Как найти $n$ по $m$ и $M$? Как вычислить число структурных единиц по количеству вещества?»
