謝曙初

筆者通過幾屆高一學生的教學實踐證明，從微觀角度解釋物質的量及相關概念，將物質的量及相關概念與學生已有的微粒知識相聯(lián)系，循序漸進，從而使學生深刻地掌握“物質的量”的內涵。

一、物質的量與摩爾

“物理量”是用來計量可計量事物的量，而物質的量其內涵是用“摩爾”做單位來計量微粒數(shù)量的物理量。物質的量的計量對象只能為微觀粒子，如原子、質子等，不能為宏觀物質。 “摩爾”是人為制定的、以阿伏加德羅常數(shù)個微粒的集體為單位來計量微粒數(shù)量的。摩爾是計量單位而不是計數(shù)單位。物質的量雖表示微觀粒子的數(shù)目，但不是表示微觀粒子個數(shù)的多少，而是微觀粒子集合體的多少。

通俗地講，我們把微粒的個數(shù)放大阿伏加德羅常數(shù)倍，就成了1 mol的微粒，也就是說我們把阿伏加德羅常數(shù)個微粒當成一個集體，定義為1 mol微粒。我們可以想象一下，你的眼前有很多很多的微粒，這些微粒的大小和形狀都相同，個數(shù)是阿伏加德羅常數(shù)個，即約為6.02×1023個。這堆微粒就是1 mol的微粒。好比是我們把12個物體放在一起，就說成是1打物體。火柴廠以“根”為單位不合適，而用“盒”，1盒=60根；啤酒廠以“瓶”為單位不方便，而用“箱”，1箱=24瓶等。

微粒很小，無法觀察和測量，但是放大阿伏加德羅常數(shù)倍后就成了宏觀的可觀察和測量的物體了。

二、阿伏加德羅常數(shù)

阿伏加德羅常數(shù)是為了紀念意大利化學家阿伏加德羅而命名的，但它并不是一個常數(shù)，而是一個有單位的常量，它約等于6.02×1023mol-1。它的定義是12 g C-12中碳原子的個數(shù)。我們稱取12 g C-12原子，數(shù)一數(shù)，有阿伏加德羅常數(shù)個C-12原子（當然我們不可能真的去數(shù)，幾輩子都數(shù)不完）。換個角度說，阿伏加德羅常數(shù)個C-12原子的質量為12 g。而每個C-12的質量是相同的，也就是說每個C-12的質量為12NA g。

三、摩爾質量

單位物質的量的物質所具有的質量稱為摩爾質量。我們可以理解為1 mol物質所具有的質量在數(shù)值上等于摩爾質量，阿伏加德羅常數(shù)個微粒的質量數(shù)值上等于摩爾質量（強調數(shù)值上相等，是因為單位不相同，摩爾質量的單位一般是g/mol，而1 mol物質的質量單位為g）。因此摩爾質量大小與一個物質微粒質量的大小有關，一個微粒的質量等于MNAg，放大阿伏加德羅常數(shù)倍數(shù)值上就是摩爾質量M了。一個原子的質量和另一個原子的質量比等于它們的相對原子質量之比，同時放大阿伏加德羅常數(shù)倍，則摩爾質量比等于相對原子質量比。再加上C-12的摩爾質量（單位：g/mol）數(shù)值上剛好是它的相對原子質量12。因此我們說當質量以“克”為單位，摩爾質量在數(shù)值上等于相對質量。

四、氣體摩爾體積

一定溫度和壓強下，單位物質的量的氣體所占的體積稱為氣體摩爾體積。我們可以理解為1 mol氣體所占的體積在數(shù)值上等于氣體摩爾體積，阿伏加德羅常數(shù)個氣體微粒所占的體積數(shù)值上等于氣體摩爾體積。由于氣體間的間距遠遠大于氣體分子的直徑，也就是說氣體的空隙體積遠遠大于自身所占的體積。阿伏加德羅常數(shù)個氣體分子所占的體積實際上大部分是空隙的體積，而不是氣體分子本身的體積。所以我們不能像摩爾質量一樣，將VmNA當成是分子本身的大小。Vm可以說是空隙大小的衡量標準，空隙大，則Vm大，空隙小，則Vm小。外界的溫度和壓強是影響氣體分子空隙大小的因素，也就是影響Vm大小的因素。溫度高，則大，溫度低，則Vm小。壓強大，則Vm小，壓強小，則Vm大。標準狀況下，Vm=22.4 L·mol-1，而Vm=22.4 L·mol-1時，并不一定對應于標準狀況。因為只需溫度高點，同時壓強大點，空隙大小就有可能不變，Vm保持不變。

同樣，我們也可從微觀角度來理解阿伏加德羅定律及其推論。同溫同壓下，氣體的體積比等于分子個數(shù)比。同溫同壓，說明氣體分子間距相同，氣體的體積當然決定于氣體分子數(shù)的多少。就好比全校的同學在操場上做操，人與人之間的距離相等，則所占面積的多少決定于人數(shù)的多少了。同溫同壓下，氣體的密度之比等于摩爾質量之比。我們還是可以用上述的比喻，同學在操場上做操，人與人之間的距離相等，密度當然就決定于每個點上的人的質量（在氣體中也就相當于一個分子的質量）。而一個分子質量的阿伏加德羅常數(shù)倍是摩爾質量。

五、物質的量濃度

物質的量濃度是以單位體積的溶液中所含溶質的物質的量來表示溶液組成的物理量?？梢岳斫鉃?L溶液中含有多少摩爾的溶質？物質的量濃度用于表達一定體積的溶液中溶質微粒數(shù)目。溶液是均一的，穩(wěn)定的分散系，因此物質的量濃度也就反映了溶質微粒的擁擠程度，這一點和氣體摩爾體積相似，氣體摩爾體積反映的是氣體分子的擁擠程度。

中學生進入高中階段，其抽象邏輯思維從“經(jīng)驗型”向“理論型”轉變。他們思維的廣闊性、深刻性、邏輯性、批判性和創(chuàng)造性明顯增加，學習動機比較穩(wěn)定。但是我們的教學中也應注意高視角、低起點，從學生認識基礎出發(fā)，加強直觀性教學。從微觀角度講解物質的量及其相關概念，是基于學生已有的微粒知識，采用類比、遷移等手段，輕松過渡，深刻理解內涵，既鍛煉學生的思維，又教會了學生學習的方法。

（收稿日期：2014-10-21）