《分子和原子》重难点分析

一、物质由微观粒子构成

1．物质是由分子、原子等微观粒子构成的

化学研究的对象是物质，而物质是由分子、原子等微观粒子构成的。走近花圃会闻到花香；湿衣服经过晾晒会变干；糖块放到水中会逐渐“消失”，而水却有了甜味等生活现象告诉我们，物质芳香油（花的香味源于花分泌出的芳香油）、水、糖都是由肉眼看不到的更小的芳香油的粒子、水的粒子、糖的粒子构成的。不仅如此，诸多实验如品红在水中扩散、氮气在加压降温的条件下可得到肉眼看得到的液态氮气等，都能说明物质是由微观粒子构成的。我们的科学家将构成物质的微观粒子称之为分子、原子等。随着科学技术的不断进步，这一点逐渐得到了证实。教材通过“用扫描隧道显微镜获得的苯分子的图像”和“通过移走硅原子构成的文字”图片的展示，更加有力的说明物质是由分子、原子等微观粒子构成的。大量的事实证明，每种物质都是由构成该物质的微观粒子大量聚集而形成的，如大量的水分子聚集形成了水，大量的氧分子聚集形成了氧气，而水和氧气之所以是不同的物质，是由于构成水和氧气的分子不同。物质是由分子、原子等微观粒子构成的，而不同种类的分子、原子又构成了不同的物质。从而认识物质的微粒性。

2．分子的基本性质

（1）分子的质量和体积都很小。一个水分子的质量大约为3×10^-26kg，分子的直径在10^－9～10^－10m的范围内（人眼的最小分辩律是0.2μm，是分子直径的200～2000倍）。

（2）分子总是在不断运动的。通过生活中的现象，如湿衣服晒干、花香在空气中扩散；科学实验，如氨在空气中扩散、品红在水中扩散等，透析现象的本质是分子在不断的运动。等质量的红糖在冷水和沸水中溶解快慢的实验，很容易得出分子的运动速率与温度有关：温度越高，分子运动速率越快，温度越低，分子运动速率越慢。

（3）分子之间有间隔。透析生活中的现象，给足球打气、40L的标准工业氧气瓶的压力表显示为150公斤时，能放出约6m³的氧气；分析科学实验，50mL酒精与50mL水混合，总体积小于100mL、用注射器抽取空气和水分别进行压缩，推理得出科学的结论：分子之间有间隔。一般来说气体分子间间隔较大，固体、液体分子间间隔较小。物质三态的变化和物体的热胀冷缩现象，都是由于分子间间隔发生改变引起的。分子间间隔受热时增大，遇冷时缩小，但分子大小不变。

认识和理解分子的基本性质，为解释生活中的某些现象提供了理论依据。通过对分子基本性质的学习，可进一步帮助学生认识物质的微粒性、认识物质的多样性（物质三态及其转化）。需要特别提出的是上述对分子的认识，虽然基本上处于物理学科的层次，但是它是从化学学科角度形成分子、原子概念的基础。

教学片段一 ──探究分子的基本性质

【探究活动一】计算探究──1滴水中水分子的数目有多少？

提出问题：1个水分子的质量约是3 × 10^-26  kg，1滴水的质量是0.05g。计算：1滴水中有多少个水分子？假设全中国有13亿人，每个人都日夜不停的数1滴水（假设每分钟数60个水分子），估算需要多长时间才能数完？

学生以小组为单位讨论，得出：一滴水中约有1.67 × 10²¹个水分子，13亿人需要大约30000年才能数完。

教师讲述：人们常以“捡了芝麻，丢了西瓜”来比喻事物或物质如芝麻之小。可是在微观世界里芝麻的小却无法与分子比拟，芝麻由无数个细胞组成，细胞由无数个分子组成，分子还有更小的微粒原子构成。50万~100万分子一个紧挨着一个排成长队，也只有一根头发的直径长。一滴水中的1.67 × 10²¹个水分子一个挨一个的紧密排列起来，能从地球到太阳绕一个来回。

【探究活动二】探究分子是运动的

教师演示实验：“花开花谢”。

小花是用滤纸制做的，使用时先滴加酚酞试剂（贴“营养液”标签）。小瓶是废弃的医用注射剂玻璃瓶，使用前先用消毒液进行消毒处理，第一个瓶盛放浓氨水（贴“魔液一”标签）先放入一次性塑料杯中，第二个瓶盛放浓盐酸（贴“魔液二”标签），等小花变红后再放入一次性塑料杯中，小花又变为无色。

学生观察实验，并思考。

提出问题：“花开花谢”实验证明了分子具有什么特征？

学生回答：说明分子是运动的。

教师提出新的问题：分子是运动的，那分子的运动跟什么有关系呢？请同学们利用桌上的一杯冷水、一杯热水和品红溶液自己动手实验。

学生实验：一杯热水、一杯冷水，然后将品红分别加入到两杯水中，观察现象。

教师引导学生分析下列问题：（1）为实验的科学性，加入两杯水中的品红应该是等量的（渗透控制变量的思想）。（2）水变红再次说明品红分子是运动的。（3）热水的颜色变化比较快，说明分子的运动与温度有关系，温度越高，分子运动的速度越快。

【探究活动三】实验探究分子间有间隔，并建构分子间隔模型。

提出问题：1＋1是否一定等于2？一体积水与一体积酒精混合后总体积是否等于两体积？请同学们利用实验台上现有药品、仪器和自带物品，设计实验，验证同学们提出的各种猜想。

学生利用教师提供的不同仪器和药品进行实验：

学生实验一、用注射器分别把等体积的酒精和水注入废弃笔杆中，比较振荡前后体积变化情况（注：可以通过数笔杆上螺纹变化，观察比较两种液体混合前后体积变化情况）。

学生实验二、将等体积绿豆与小米混合后进行混合，观察体积变化。

学生实验三、用如图3所示的细玻璃管进行实验。

学生实验四、用如图4所示的作了标记的试管进行实验。

     

图3                             图4

教师引导学生交流实验过程和结果，并得出结论：分子间是由间隔的。

提出新的问题：分子间的间隔跟什么有关系呢？

学生实验：对比用针管压缩等体积水和空气的难易程度。

教师组织学生交流实验结果，分析得出分子间隔与物质三态的关系，并通过模型（如图5所示）进行分析讲解。

图5

【探究活动四】学以致用

提出问题：试着用微粒的观点解释下列现象。

二、分子可以分为原子

从化学角度认识分子和原子是初中化学重要的理论基础。化学关注分子、原子在物理变化和化学变化中的不同情况，揭示化学变化中分子、原子是如何变化的。为此教科书安排了两个前后相继、相互联系的内容，一个是分子概念，另一个是原子概念。

分子──由分子构成的物质，分子是保持其化学性质的最小粒子。

原子──是化学变化中的最小粒子。

对分子概念的理解

实验一：分别向盛有二氧化锰的试管中加入等量的水和过氧化氢溶液（如图7所示），盛有过氧化氢溶液的试管中有气泡冒出，盛水的试管中无明显现象。

实验二：将带火星的木条分别伸入用过氧化氢溶液和加热高锰酸钾两种不同方法制得的氧气的集气瓶中（如图8所示），带火星的木条都能复燃，待燃烧的木条熄灭后，振荡瓶中的澄清石灰水，石灰水变浑浊。

        

图7                                　　　图8

在实验二中带火星的木条燃烧，进而熄灭后，澄清的石灰水变浑浊，恰恰说明物质在发生化学变化时生成新物质，构成物质的分子在化学变化中生成新分子，物质的化学性质也相应的发生变化。

实验三：将干冰和干冰升华得到的二氧化碳气体分别加入到澄清石灰水中，澄清石灰水都变浑浊。一方面说明同种物质的分子化学性质相同，无论物质以固、液、气哪种状态存在，构成物质的分子相同，物质的化学性质也相同；另一方面说明干冰升华变成二氧化碳气体时，物质发生了物理变化，变化中分子种类虽不变（物质的化学性质不变），但物质的一些物理性质，如状态，密度等已发生改变。

构成物质的分子不相同，其化学性质不同；构成物质的分子相同（无论物质以固、液、气哪种状态存在），其化学性质相同。在化学变化中，正是由于构成物质的分子种类发生改变，物质种类才发生改变，物质的性质也随之改变；而在物理变化中，构成物质的分子种类没有改变，物质种类不会发生改变，其相应的化学性质自然不会改变，在物理变化中只是分子间间隔发生变化，其相应的一些物理性质可能会发生改变，如状态、密度等。由此可见，由分子构成的物质，分子是保持其化学性质的最小粒子。

2．对原子概念的理解

对于原子概念的理解应分为两个步骤。步骤一：明确分子是由原子构成的；步骤二：认识化学变化的微观过程。通过典型的化学反应，分析得出在化学变化中分子可以分成原子，原子可以结合成新的分子。

进入十八世纪后，阿伏伽德罗等科学家逐渐认识到分子是由原子构成的。利用模型法可以帮助我们认识和理解分子的原子构成。（如图9所示）

（注：小球的颜色仅代表原子的种类，不能代表原子的相对大小）

分子是由原子构成的，即原子可以构成分子，分子也可以分成原子。那么，在化学变化中，分子又是如何转化成新分子的呢？我们依然选用玩具小球进进行变化过程的模拟。以过氧化氢分解制取氧气为例。（如图10所示）

显然，在过氧化氢分解制取氧气的化学变化过程中，过氧化氢分子分解成氢原子和氧原子，每2个氢原子和1个氧原子结合成1个水分子，每2个氧原子结合成1个氧分子。从化学变化过程中所涉及到的粒子（分子、原子）的大小角度进行思考，原子是该变化过程中的最小粒子。故此，在化学上我们把在化学变化中的最小粒子叫做原子。但要特别指出，原子最小是有条件限制的，这个条件就是在化学变化中，也就是说不是在任何条件下原子都是最小粒子，原子还有其复杂的结构，是由更小的粒子构成的。

教学片断二 ── 运用对比的思维方法，分析理解分子、原子的概念

【创设问题情景】教师投影家中烧开水和实验室电解水的图片（如图1所示）。

图11

【学生活动一】建立分子的概念

提出问题：对比分析烧开水和电解水两种变化过程，并填写下表中的内容。

    教师组织学生交流讨论，并运用图12所示的模型进行讲解。

       

图12

提出问题：请用刚才的思维方式，分析过氧化氢分解、氢气在氧气中燃烧的变化过程，并思考可以得出什么结论？

教师组织学生交流讨论，并得出分子的概念“分子是保持物质化学性质的最小微粒”。

【学生活动二】认识分子是由原子构成的。

教师运用微观模型组织学生认识分子是由原子构成的，可以像氧分子、氢分子一样由同种原子构成，也可以像二氧化碳、氨分子、水分子一样由不同种分子构成。

【学生活动三】建立原子的概念。

提出问题：思考电解水、过氧化氢分解、氢气在氧气中燃烧这些化学变化过程中，分子是如何改变成其他分子的呢？你是否可以尝试用图示的方法来表示它们的变化过程，并填写下表中的内容。

教师组织学生交流上述内容：

得出原子的概念“原子是化学变化中的最小粒子”。

【学生活动三】通过你对分子、原子的认识，你能否从分子、原子的角度将物理变化和化学变化进行对比分析？

组织学生讨论，并交流对比分析的内容，教师将学生的分析记录整理在黑板上。

化学变化的本质是分子分为原子，原子又重新结合成分子的过程。