【化学课件】分子与原子的互动课件

分子与原子的互动课程目标1认识物质微观构成理解物质是由分子、原子等微粒构成的基本概念，建立微观粒子与宏观物质的联系2区分分子与原子掌握分子和原子的区别和联系，了解它们在物质构成中的不同作用3理解变化本质用分子的观点理解物理变化和化学变化的本质区别，培养抽象思维能力培养科学精神课前准备实验器材实验药品学习方法试管、烧杯、注射器等基础实验器材蒸馏水、浓盐酸、酚酞溶液、品红、浓采用合作探究、讨论交流的方式，充分这些器材将帮助我们观察微观粒子的宏氨水等化学试剂每种试剂都有其特定发挥想象力微观世界需要我们运用抽观表现，通过可见的现象推断不可见的的分子结构和性质，将在实验中发挥重象思维，通过宏观现象理解微观本质微观世界变化规律要作用微观世界简介肉眼无法观察决定宏观性质基本构成单位探索历程微观粒子极其微小，需微观粒子的种类、数量分子、原子是构成所有人类对微观世界的认识要特殊设备才能观察到和排列方式直接决定了物质的基本粒子，是物经历了漫长的历史发展它们的存在和行为物质的宏观性质和行为质世界的基础过程物质微观构成导入酒香不怕巷子深梅花香自苦寒来这句古话蕴含着深刻的科学道梅花的香味在寒冷的冬天依然能理酒的香味能够传播到很远的够传播，表明即使在低温下，香地方，说明构成香味的微观粒子味分子依然在不断运动，只是运能够运动和扩散动速度相对较慢气味传播本质气味的传播实际上是香味分子从源头向四周扩散的过程，这为我们理解分子运动提供了直观的生活例子实验探究一分子的存在实验操作向盛有水的小烧杯中加入少量品红，然后静置观察品红是一种红色染料，在水中会发生明显的颜色变化现象观察品红颜色逐渐从加入点向四周扩散，最终整个烧杯中的水都变成了均匀的红色这个过程不需要任何外力搅拌现象分析扩散现象的发生说明品红分子在水中不断运动，通过分子运动实现了颜色的均匀分布，证明了分子运动的存在实验观察与分析1初始状态品红集中在水的某一区域，颜色分布不均匀，形成明显的颜色界限2扩散过程颜色边界逐渐模糊，红色区域不断扩大，说明品红分子在水中自由移动3最终状态整个溶液呈现均匀的红色，品红分子已经均匀分布在整个水体中4理论解释这一现象证明了分子不断运动的理论，为分子运动论提供了直观的实验证据实验探究二氨气扩散实验装置准备两个烧杯，一个盛放无色酚酞溶液，另一个盛放浓氨水，两个烧杯相邻但不接触现象观察静置一段时间后，原本无色的酚酞溶液逐渐变为红色，变化从接近氨水的一侧开始实验结论氨气分子从浓氨水中逸出，通过空气扩散到酚酞溶液中，使指示剂变色理论验证实验再次证明了分子在不断运动，即使没有宏观的混合，微观粒子依然能够自发扩散氨气扩散实验分析酚酞指示剂氨水的碱性酚酞是一种酸碱指示剂，在酸性或中性1浓氨水显强碱性，能够使酚酞指示剂发溶液中无色，在碱性溶液中显红色2生颜色变化，从无色变为红色颜色变化机理分子运动过程4氨分子溶解在酚酞溶液中，使溶液呈碱氨分子从浓氨水中不断逸出，通过空气3性，导致酚酞分子结构改变而显红色介质运动到酚酞溶液中实验探究三体积变化50mL水的体积实验开始时水的准确体积50mL酒精体积实验开始时酒精的准确体积100mL混合后体积两者混合后的实际总体积96mL实际测量值通常混合后体积约为毫升96体积变化实验分析体积减小原因不同分子相互穿插填充1分子间间隔2分子之间存在一定的空隙分子微小尺寸3分子体积远小于宏观体积分子排列影响4排列方式决定宏观体积大小分子的基本特性体积质量极小不断运动分子的体积和质量都非常小，需要用特殊的单位来描述，分子总是在不断运动着，运动速度与温度有关，温度越高如纳米、皮克等运动越剧烈分子间隔同种同性分子之间存在一定的间隔，这些间隔在不同物态下大小不同种物质的分子性质完全相同，不同种物质的分子性质不同同分子的定义保持化学性质分子是保持物质化学性质的最小粒子独立存在分子可以独立存在并表现出物质的特性微观基本单元分子是构成微观世界的基本组成单位决定物质特性分子的结构和性质决定了物质的基本特征分子模型展示水分子模型₂H O由两个氢原子和一个氧原子组成，呈型结构，红色代表氧原子，白色代表氢原子V二氧化碳分子模型₂CO由一个碳原子和两个氧原子组成，呈直线型结构，黑色代表碳原子，红色代表氧原子葡萄糖分子模型₆₁₂₆C H O复杂的有机分子，含有碳、氢、氧三种原子，结构相对复杂，是生命活动的重要能量来源水的物理变化固态冰液态水水分子排列规整，运动幅度小，形成稳定的水分子运动适中，能够流动但保持一定的聚晶体结构集状态温度影响气态水蒸气温度变化导致分子运动强度改变，进而引起水分子运动剧烈，分子间距离较大，充满整物态转变个容器空间物理变化的分子解释加热过程分子运动加剧，克服分子间作用力，从固态变为液态再变为气态冷却过程分子运动减慢，分子间作用力增强，从气态变为液态再变为固态可逆变化分子种类始终不变，只是排列方式和运动状态发生改变性质保持物质的化学性质保持不变，因为分子本身没有发生变化从分子到原子深入思考原子概念引入分子作为物质的基本单位，是否通过化学变化的研究，科学家发还能进一步分解？如果能分解，现分子可以分解成更小的粒子，分解后的粒子又是什么？这个问这些粒子就是原子原子是组成题引导我们认识更小的粒子分子的基本单位——原子关系探讨分子与原子之间存在着密切的关系分子由原子组成，原子可以重新组合形成新的分子这种关系是理解化学变化的关键化学变化的微观探索实验装置水的电解实验装置，通过电流分解水分子电解过程在电流作用下，水分子₂开始分解H O产生气体观察到两个电极产生不同的气体泡新物质形成产生氢气₂和氧气₂两种新物质HO水电解的微观解释分子分解水分子在电流作用下分解为氢原子和氧原子每个水分子含有个氢原2子和个氧原子，分解过程中化学键断裂1原子重组分解产生的氢原子两两结合形成氢气分子₂，氧原子两两结合形H成氧气分子₂这个过程体现了原子的重新组合O化学变化本质化学变化的本质是分子种类的改变原来的水分子消失了，产生了氢气分子和氧气分子两种新的分子原子的定义化学变化最小粒子原子是化学变化中的最小粒子，在化学反应过程中不能再分解原子种类不变在化学变化中原子的种类和数量保持不变，只是重新排列组合组合形成分子原子可以重新组合形成新的分子，是分子的基本组成单位元素基本单位原子是元素的基本单位，不同种类的原子对应不同的化学元素原子的特点种类多样相对稳定结合能力同种同性目前已知的原子种类有原子具有相对稳定性，原子可以通过化学键结同种原子的性质完全相种，对应元素周在一般的化学变化中不合形成分子，这种结合同，包括质量、体积、118期表中的个化学会分解或转变为其他原能力决定了化学反应的化学性质等各个方面118元素子可能性氢气和氯气反应氢氯反应的微观分析反应物分子分子分解反应前存在氢分子₂和氯分子1在反应条件下，氢分子和氯分子的化学H₂，每个分子都由两个相同的原子2键断裂，分解为独立的氢原子和氯原子Cl组成产物形成原子重组4最终产生个氯化氢分子，原子种类和氢原子和氯原子按照的比例重新结21:13数量保持不变，只是组合方式发生改变合，形成氯化氢分子HCl化学变化的本质分子种类改变反应物分子消失，生成物分子产生原子数量守恒原子种类和数量在反应前后保持不变原子重新排列原子按照新的方式组合形成新分子质量守恒基础原子守恒是质量守恒定律的微观基础物理变化与化学变化对比物理变化化学变化分子种类不发生变化，只是分子的排列方式和运动状态改变分分子种类发生根本性改变，原有分子消失，新的分子产生分子子间作用力发生变化，但分子内部的化学键保持完整，物质的化内化学键断裂与形成，原子重新排列组合，物质的化学性质发生学性质不变改变•分子种类保持不变•分子种类发生改变•化学键不断裂•化学键断裂重组•可逆性较强通常不可逆•分子与原子的比较

（一）分子的定义分子是保持物质化学性质的最小粒子，能够独立存在并表现出物质的特有性质原子的定义原子是化学变化中的最小粒子，在化学反应过程中不能再分解为更小的粒子可分性差异分子可以进一步分解成原子，而原子在化学变化中不能再分解观察层次两者都属于微观粒子，需要通过间接方法来研究其性质和行为分子与原子的比较

（二）构成物质质量体积分子和原子都是构成物质的基本粒子，是物两者的质量和体积都极其微小，远小于我们质世界的基础单元日常能够观察到的物体不断运动粒子间隔分子和原子都在不断地运动着，运动程度与分子间和原子间都具有一定的间隔，这些间温度密切相关隔影响物质的性质分子与原子的比较

（三）1234同种粒子性质不同种粒子相互转化关系层次递进关系同种物质的分子性质完全不同种物质的分子性质不分子可以分解成原子，原原子是分子的组成部分，相同，同种元素的原子性同，不同种元素的原子性子也可以重新组合形成新分子是原子的聚集体，体质也完全相同质也不同的分子现了物质结构的层次性互动练习判断题分子是最小的粒子（错误）分子不是最小的粒子，它还可以分解成更小的原子原子才是化学变化中的最小粒子任何物质都由分子构成（错误）有些物质由原子直接构成，如金属和稀有气体，不是所有物质都由分子构成化学变化中原子种类不变（正确）在化学变化过程中，原子的种类和数量都保持不变，只是重新排列组合分子可以分解成原子（正确）在化学变化中，分子可以分解成组成它的原子，这是化学反应的基础互动练习选择题题目分析选项分析下列变化中属于化学变化的是哪冰融化成水物理变化；A.-B.一个？我们需要根据分子种类是水沸腾成水蒸气物理变化；-否发生改变来判断变化的性质水被电解成氢气和氧气化C.-化学变化的本质特征是产生新物学变化；酒精挥发物理变D.-质化正确答案答案是水的电解产生了氢气和氧气两种新物质，水分子种类发生了改C变，符合化学变化的特征其他选项都只是物态改变互动练习解释现象分子理论解释水的导电性差异这些现象都可以用分子运动理论来解释，香水扩散现象自来水含有溶解的离子，这些离子能够在证明了分子的存在和运动，以及不同物质打开香水瓶后，远处也能闻到香味，这是电场作用下定向移动形成电流而纯水几分子性质的差异因为香水中的香味分子不断运动，通过空乎不含离子，因此导电能力极弱气介质扩散到远处，被我们的嗅觉器官感知到原子的结构原子核电子云电中性位于原子中电子在原子核原子中质子数心，由质子和外的空间中高等于电子数，中子组成，几速运动，形成正负电荷相乎集中了原子电子云，决定等，整体呈电的全部质量原子的化学性中性质元素区别不同元素的原子具有不同的质子数，这是区分元素种类的根本标志元素周期表简介元素定义元素是由同一种原子构成的物质，每种元素都有独特的原子结构和性质分类排列元素按照原子序数（质子数）递增的顺序排列，形成周期表的基本结构历史发展从门捷列夫的初版到现代周期表，体现了人类对原子结构认识的不断深化常见元素氢、氦、锂、碳、氮、氧等常见元素的原子结构各有特点离子的概念带电原子阳离子阴离子化学作用离子是带电的原子或原子原子失去电子后形成带正电原子得到电子后形成带负电离子在化学反应中起重要作团，由原子得失电子形成荷的阳离子荷的阴离子用，特别是在电解和离子反应中分子、原子、离子的比较粒子类型电性特点化学变化中的典型例子行为分子不显电性可以分解成原₂、HO子₂、₂CO O原子不显电性不能再分解、、、H CONa阳离子带正电失去电子形成⁺、Na⁺、⁺Ca²Al³阴离子带负电得到电子形成⁻、⁻、Cl O²₄⁻SO²实验探究分子的大小油滴实验通过油滴在水面扩散的实验估算分子大小1尺寸估计2分子直径约为⁻米数量级10¹⁰宏观对比3分子相对于宏观物体极其微小尺度感建立4建立对微观世界尺度的直观认识分子运动与温度分子间作用力相互吸引固态物质分子之间存在相互吸引的作用力，使分固体中分子间作用力最强，分子排列紧子能够聚集在一起形成宏观物质密有序，形状和体积相对固定气态物质液态物质气体中分子间作用力很弱，分子运动自液体中分子间作用力适中，分子能够流由，充满整个容器空间动但保持一定的聚集状态化学键共价键离子键键的稳定性原子之间通过共用电子对形成的化学带正电的阳离子和带负电的阴离子之间化学键的强弱决定了分子的稳定性和化键电子在原子间共享，形成稳定的分的静电吸引力氯化钠中钠离子和氯离学性质强的化学键使分子更加稳定，子结构水分子中的氢氧键就是典型的子之间的相互作用就是离子键不容易发生化学反应共价键•静电吸引•决定稳定性•电子共享•形成离子化合物•影响反应性形成分子•无方向性•能量相关••方向性强水的特殊性质分子结构特点水分子呈型结构，氧原子部分带负电，氢原子部分带正电V氢键作用水分子间形成氢键，这种特殊的分子间作用力影响水的多种性质密度异常冰的密度小于水，这是由于冰中氢键形成的特殊晶体结构造成的生命之源水的特殊性质使其成为生命活动不可缺少的重要物质日常生活中的分子与原子呼吸过程食物消化药物作用呼吸时氧气分子进入肺部，与血红蛋白结消化过程中，大分子食物被分解成小分子药物分子与人体内的特定分子结合，产生合；二氧化碳分子从血液中释放出来，通营养物质蛋白质分解为氨基酸，淀粉分治疗效果药物的分子结构决定了其药理过肺部排出体外这个过程涉及气体分子解为葡萄糖，脂肪分解为脂肪酸和甘油作用和副作用，体现了分子结构与功能的的扩散和结合关系现代科技中的分子与原子扫描隧道显微镜这种先进的显微镜技术可以直接观察和操控单个原子，使人类第一次能够看到原子的真实存在，为纳米科技的发展奠定了基础纳米材料设计科学家通过精确控制原子和分子的排列，设计制造出具有特殊性能的纳米材料这些材料在电子、医学、能源等领域有广泛应用分子医学发展现代医学从分子水平研究疾病的发生机理，开发分子靶向药物基因治疗、分子诊断等技术正在医疗领域revolutionize计算机分子模拟利用计算机技术模拟分子和原子的行为，预测化学反应过程，设计新材料和新药物，大大加速了科学研究的进程历史上的分子原子理论古希腊原子学说德谟克利特提出原子不可分割的观念，认为万物由原子组成2道尔顿原子理论年道尔顿提出现代原子理论，奠定了原子概念的科学基1803础分子理论发展阿伏加德罗等科学家发展了分子理论，区分了原子和分子概念现代原子模型从汤姆逊、卢瑟福到玻尔模型，原子结构认识不断深化综合案例分析燃烧蜡烛组成蜡烛主要由烷烃分子组成，这些有机分子含有碳原子和氢原子燃烧反应高温下蜡分子与氧分子发生化学反应，化学键断裂重组产物形成碳原子与氧原子结合形成二氧化碳，氢原子与氧原子结合形成水能量释放化学键重组过程中释放能量，表现为光和热的形式实验探究结晶过程过饱和溶液制备过饱和的盐溶液，溶液中含有大量溶解的离子当溶液达到过饱和状态时，多余的溶质会以晶体形式析出晶体核形成溶液中的离子开始聚集形成微小的晶体核这些晶体核为进一步的晶体生长提供了基础，是结晶过程的起始点有序排列离子按照特定的几何模式有序排列，形成具有规则形状的晶体不同物质的离子排列方式不同，形成不同的晶体结构分子原子概念的应用化学方程式化学计量分子思维化学方程式从分子水平基于原子守恒定律进行运用分子原子理论分析描述反应过程，反映了化学计算，确定反应物和解决化学问题，建立分子种类的改变和原子和生成物的数量关系微观与宏观的联系的重新组合材料开发通过分子设计开发新材料，实现特定功能和性能的材料创新分子与原子的可视化现代科技提供了多种方式来可视化分子和原子结构从简单的球棍模型到复杂的计算机三维渲染，这些可视化工具帮助我们更好地理解微观世界的结构和性质探究任务设计实验证明分子运动观察原子重组实验评价设计实验证明分子的存在和运动可以通过化学反应观察原子的重新组合过科学评价实验设计的合理性和结论的可利用扩散现象、布朗运动或者气体压强程可以选择简单的化学反应，如金属靠性考虑实验的安全性、可操作性和变化等方法实验需要控制变量，观察与酸的反应，观察反应前后物质的变说服力，提出改进建议现象，得出结论化•评估实验可行性•选择合适的实验材料•选择安全的化学反应•分析可能的误差•设计对照实验•分析反应前后的物质•提出改进方案•记录实验现象•用分子模型解释过程。