周興 羅高 盧君

湖南省計(jì)量檢測(cè)研究院 湖南長(zhǎng)沙 410014

1 化學(xué)計(jì)量考查方式

化學(xué)計(jì)量學(xué)的應(yīng)用是實(shí)驗(yàn)的重要組成部分。實(shí)驗(yàn)人員以其基本知識(shí)為重點(diǎn)，以物質(zhì)的量和阿伏伽德羅常數(shù)為重點(diǎn)，主要需要考慮各計(jì)量學(xué)之間的關(guān)系。在實(shí)驗(yàn)中，有必要熟悉化學(xué)計(jì)量學(xué)中的相應(yīng)規(guī)律和相應(yīng)規(guī)律。使用?；瘜W(xué)計(jì)量學(xué)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用比在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算中的應(yīng)用要多。要求有關(guān)人員必須嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和化學(xué)計(jì)量學(xué)的應(yīng)用規(guī)則，嚴(yán)格謹(jǐn)慎，避免粗心大意。

2 化學(xué)計(jì)量在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

2.1 物質(zhì)的量在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

物質(zhì)的量的應(yīng)用可以說是在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行化學(xué)測(cè)量的一組極為重要的數(shù)據(jù)，其學(xué)習(xí)和應(yīng)用的熟練程度是否可靠，對(duì)于實(shí)驗(yàn)的發(fā)展和數(shù)據(jù)結(jié)果的計(jì)算具有重要意義。作為微觀化學(xué)計(jì)算與宏觀實(shí)驗(yàn)物質(zhì)之間的聯(lián)系，物質(zhì)的數(shù)量是抽象而復(fù)雜的，在化學(xué)實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)計(jì)算分析過程中經(jīng)常出現(xiàn)各種誤差[1]。通過物質(zhì)的數(shù)量、粒子的數(shù)量和物質(zhì)的質(zhì)量來連接微觀世界和宏觀世界，可以通過物質(zhì)的數(shù)量來獲得。

n=m/M=V(g)/Vm=N/NA=Q/ΔH=cV(aq)

實(shí)驗(yàn)人員對(duì)有關(guān)物質(zhì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)或者實(shí)驗(yàn)計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分分析實(shí)驗(yàn)要求，記錄有效、全面的有關(guān)數(shù)據(jù)，并采用相應(yīng)的計(jì)算公式。需要注意的是，在計(jì)算過程中，每個(gè)物理量的單位應(yīng)一致，以確保最終結(jié)果單位與最終要求一致。

2.2 阿伏伽德羅常數(shù)在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

在實(shí)驗(yàn)中，阿伏加德羅常數(shù)與分子數(shù)、粒子數(shù)和氣體中物質(zhì)量的關(guān)系常被用于實(shí)驗(yàn)分析和數(shù)據(jù)計(jì)算。在遇到這種實(shí)驗(yàn)應(yīng)用時(shí)，有關(guān)實(shí)驗(yàn)人員需要仔細(xì)檢查實(shí)驗(yàn)對(duì)象，仔細(xì)分析實(shí)驗(yàn)條件，以判斷物質(zhì)在其條件下的結(jié)構(gòu)，材料的狀態(tài)和電子轉(zhuǎn)移的數(shù)量等，避免了疏忽。

注意，阿伏加德羅常數(shù)法僅適用于氣體，僅適用于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。因此，應(yīng)特別注意物質(zhì)的狀態(tài)、物質(zhì)的性質(zhì)、粒子的類型以及在實(shí)驗(yàn)中利用阿伏伽德羅常數(shù)進(jìn)行分析和數(shù)據(jù)計(jì)算時(shí)，化學(xué)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)量。并找到正確的方法來使用它。

3 化學(xué)計(jì)量在實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用的常見錯(cuò)誤

（1）實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中質(zhì)量、摩爾質(zhì)量和相對(duì)原子質(zhì)量的含義、概念和單位被混淆。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位，質(zhì)量單位是g/mol，相對(duì)原子質(zhì)量單位是1，通常不予表示。

（2）在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析計(jì)算中，阿伏伽德羅常數(shù)的含義和應(yīng)用尚不清楚。阿伏伽德羅常數(shù)的概念是顆粒群中包含的顆粒數(shù)，大約為6.02×1023，以及C12中包含的碳原子數(shù)，精確值為0.012kg。阿伏伽德羅常數(shù)的符號(hào)是MA，單位為mol-1。

（3）在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄、分析和計(jì)算中，物質(zhì)量與其單位摩爾的含義和概念混淆，造成數(shù)據(jù)記錄上的混亂。材料的量是一個(gè)物理量，在化學(xué)中的表示符號(hào)是N，摩爾也是一個(gè)質(zhì)量單位，但是它表示的是物質(zhì)數(shù)量的單位，物理符號(hào)為mol。

（4）在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄中，離子摩爾質(zhì)量的計(jì)算是模糊的。離子是由原子或原子團(tuán)的損失或獲得電子而形成的。因?yàn)殡娮拥馁|(zhì)量相對(duì)于質(zhì)子和中子可以忽略不計(jì)，并且只有質(zhì)子或中子質(zhì)量的1/1836，所以離子的摩爾質(zhì)量可以近似為原子或原子群的摩爾質(zhì)量。

（5）在記錄、分析、計(jì)算實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的過程中，所使用的對(duì)象和氣體摩爾體積的適用條件尚不清楚。請(qǐng)注意：①我們指定的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是指在氣壓為1.01kPa，0℃的情況下，氣體摩爾體積值則為22.4L/mol，然而沒有說明這是標(biāo)準(zhǔn)情況的時(shí)候做實(shí)驗(yàn)時(shí)，則不可以用22.4L/mol；②氣體的摩爾體積，只能在氣體的情況下使用，不能用固體，不能用氣體。液體，如乙醇、己烷、苯、二甲苯、甲苯、液體，對(duì)于液體，水是固體液體混合物，SO3是固體，不能使用氣體摩爾體積。

（6）在記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，不能有效地指示用于描述顆粒數(shù)量的材料量。在描述中，不指定它是指離子、原子或分子，導(dǎo)致在使用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)無法做出正確的判斷。

（7）在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)遇到特殊元素時(shí)，其摩爾質(zhì)量的計(jì)算往往不是很快。例如，常溫下H20摩爾質(zhì)量為18g/mol，假如是稀有氣體，其摩爾質(zhì)量的值可直接應(yīng)用于其相對(duì)原子質(zhì)量。

4 解決常見錯(cuò)誤的建議

4.1 應(yīng)用比擬手段，引導(dǎo)“思維”過程

在心理學(xué)中認(rèn)為，影響學(xué)習(xí)的唯一最重要的因素是學(xué)生們已經(jīng)知道的，去發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)，并根據(jù)這一點(diǎn)去教學(xué)。任何學(xué)生都有豐富的生活經(jīng)驗(yàn)，其中包含了現(xiàn)有的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。如果我們從學(xué)生現(xiàn)有的認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，運(yùn)用“類比”的方法幫助他們形成新學(xué)習(xí)知識(shí)的同化，就很容易實(shí)現(xiàn)新知識(shí)的結(jié)構(gòu)。

物質(zhì)的數(shù)量、阿伏加德羅常數(shù)、摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積和物質(zhì)的質(zhì)量濃度是本文的核心概念。下面的類比可以用來理解它們，見表1。

表1 化學(xué)計(jì)量實(shí)驗(yàn)的常見比擬方法

讓學(xué)生可以從生活中可以感知到的大米、杯子、和球等的原始生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，比較“物質(zhì)的量”研究中的各個(gè)概念，便可以較快的建立對(duì)這些抽象概念的理解。教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)將會(huì)輕松愉快。

4.2 開展實(shí)踐活動(dòng)，促進(jìn)“思維”遷移因此。

可以對(duì)于實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行一直組織與計(jì)劃，結(jié)合生活實(shí)例，讓學(xué)生更容易理解，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的興趣，將這些概念從抽象轉(zhuǎn)為具體，在以各種方式討論粒子數(shù)量之后，學(xué)生們被要求以最快的方式推斷一小袋大米中的顆粒數(shù)量。這時(shí)，所有的學(xué)生都可以得出這樣的結(jié)論：最好的方法是先稱出1000粒大米的質(zhì)量，然后再稱出一小袋大米的質(zhì)量，再計(jì)算出大米的數(shù)量。在此基礎(chǔ)上，可以進(jìn)行物質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)等概念的教學(xué)。這項(xiàng)活動(dòng)的設(shè)計(jì)是基于學(xué)生的日常經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生在活動(dòng)中了解，因?yàn)槲镔|(zhì)的粒子是如此的小和如此的大，化學(xué)家不會(huì)逐一計(jì)算粒子的數(shù)量，如表2所示，以使學(xué)生能夠從日常經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)移到科學(xué)認(rèn)知。

表2 化學(xué)計(jì)量常見實(shí)踐方法

4.3 構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)化“思維”貫通

現(xiàn)代的心理實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，一般來說，人們只能通過聽覺來記住大約5%收到的信息，而人們只能通過視覺來查看圖像來記住大約25%的信息。在學(xué)習(xí)中，我們想要達(dá)到理解和應(yīng)用知識(shí)的最終目的，可以采用多種關(guān)系圖來進(jìn)行理解和學(xué)習(xí)。如下圖：

4.4 采用學(xué)案教學(xué)，指引“思維”方向

“教學(xué)計(jì)劃”實(shí)際上是將學(xué)習(xí)計(jì)劃與教學(xué)計(jì)劃相結(jié)合的班級(jí)計(jì)劃。它是為學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)和教師的教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)的書面材料。其目的是讓學(xué)生了解本課的學(xué)習(xí)目標(biāo)和內(nèi)容，在上課前作好準(zhǔn)備，啟動(dòng)思考過程，引導(dǎo)“思考”方向，參與課堂活動(dòng)，將為學(xué)生提供更輕松的思考空間和時(shí)間，但也要為學(xué)生提供復(fù)習(xí)和鞏固的基礎(chǔ)，“教學(xué)計(jì)劃”不僅是學(xué)生的筆記本，也是練習(xí)本，也是糾錯(cuò)本。這為提高教學(xué)質(zhì)量奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)[2]?！敖虒W(xué)計(jì)劃”的內(nèi)容應(yīng)包括教學(xué)目標(biāo)、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（包括舊知識(shí)復(fù)習(xí)和新知識(shí)探索）、指導(dǎo)學(xué)生思考的方法和過程、知識(shí)和材料（包括實(shí)例分析），課件與練習(xí)等的結(jié)合。自主探究的構(gòu)建、合作學(xué)習(xí)的構(gòu)建、發(fā)展學(xué)習(xí)的構(gòu)建、規(guī)律和定理的記憶方法以及知識(shí)的總結(jié)方法，都應(yīng)體現(xiàn)在教學(xué)計(jì)劃中。

5 結(jié)語

總之，通過動(dòng)手動(dòng)腦的過程，可以加強(qiáng)對(duì)阿伏伽德羅常數(shù)的物量、摩爾、氣體體積、物質(zhì)體積等概念的理解，突破學(xué)習(xí)的障礙。真正理解“物質(zhì)的量”的概念及其計(jì)算的真正含義，從而提高學(xué)習(xí)效率。