师:同学们好,欢迎走进今天的化学探究课堂。上课前,我们先来欣赏一首古诗:“墙角数枝梅,凌寒独自开。遥知不是雪,为有暗香来。”同学们猜猜,这首诗赞美的是哪种花?这是宋代诗人王安石写的《梅花》。那为什么“墙角数枝梅,唯有暗香来”呢?带着这个问题,一起走进今天的化学探究课堂。
其实,生活中还有很多类似现象,比如“墙内开花墙外香”“酒香不怕巷子深”,糖放入水中,糖消失了,水却变甜了,湿衣服在太阳下更容易干。这些现象很久以前就引起了科学家的关注,为解释它们,科学家提出一个设想:物质都是由微观粒子构成的。随着科学技术进步,科学家已证明物质是由分子、原子等微观粒子构成。现在,我们还能通过扫描隧道显微镜观察到分子和原子。这是在扫描隧道显微镜下获得的苯分子图像,这是硅原子图像,这是通过移走硅原子形成的世界上最小的两个汉字。
中国科学技术将构成物质的微观粒子放大呈现在我们面前,让我们感受到科技之美。宏观存在的物质都是由微观粒子构成,接下来我们一起探究微观粒子的特征,以分子为例。
先看一组数据,一个水分子的质量约是3×10?2?千克。一滴水很小,一滴水中大约含有1.67×1021个水分子。这个数据有多庞大呢?如果我国10亿人来数一滴水中的水分子,日夜不停,每人每分钟数100个,需要3万多年。由此可知,分子的质量和体积都很小,这是分子的一个特征。分子是否还有其他特征呢?我们来看课本上的探究实验——分子运动现象。
探究分子运动现象:向盛有20毫升蒸馏水的a小烧杯中滴加5 - 6滴酚酞溶液,搅拌均匀,观察到溶液颜色没有变化,说明水不能使酚酞变色。从烧杯a中取少量溶液于试管中,向其中慢慢滴加浓氨水,观察到溶液变成红色,说明浓氨水能使酚酞变红。另取一个小烧杯b,加入约5毫升浓氨水,用一个大烧杯罩住a、b两个小烧杯,观察几分钟。
一段时间后,我们观察到a烧杯中的溶液由无色变成红色,b烧杯中的溶液不变色。这是为什么呢?请同学们思考,a烧杯中酚酞溶液变红的原因是什么?因为b烧杯中浓氨水中的氨分子不断运动,运动到a烧杯中遇水形成氨水,使酚酞变成红色,所以分子是不断运动的,这也是分子的特征。
分子的不断运动受什么其他因素影响呢?我们再来看实验二——不同温度下的分子运动现象。
探究不同温度下的分子运动现象:向等量的冷水、热水中分别加入事先称量好的、等量的、等颗粒大小的品红,观察现象。观察到品红在冷水中扩散得慢,在热水中扩散得快。
通过实验发现,品红在热水中扩散得快,整杯水先变红;在冷水中扩散得慢,整杯水后变红。品红在静置水中扩散的现象说明物质是由微观粒子构成,微观粒子在不断运动。那为什么品红在热水中扩散得快,在冷水中扩散得慢呢?请同学们思考。
这是因为温度升高,分子能量增大,分子运动的速率加快,所以温度越高,分子运动的速率越快。
再看这样一个实验装置,b、c两支小试管盛装的是酚酞溶液,a、d两支小试管盛装的是浓氨水,其中d试管放在盛有热水的烧杯中,夹上弹簧夹。同学们思考该装置可能出现什么现象呢?一段时间后,可能会观察到c试管中的酚酞溶液比b试管中的酚酞溶液先变红,这是因为温度越高,分子运动的速率越快。由于该装置是一套密封装置,和课本上的实验装置相比,它还有什么优点呢?
因为该装置是密封的,没有氨气溢出,所以更加环保。d试管放在热水中能快速观察到实验现象,而且该装置用到的实验药品较少,还可以节约药品。
我们再来回顾上课时提到的现象,用分子的知识解释下列现象,请同学们思考。
“墙内开花墙外香”,这是因为分子不断地运动;“湿衣服在太阳下更容易变干”,这是因为温度越高,分子运动的速率越快。数学上1 + 1 = 2,那么化学上1 + 1是不是一定等于2呢?我们来看实验三——酒精与水的混合。
实验酒精与水的混合:量筒中分别盛有50毫升酒精、50毫升水,将50毫升水加入到50毫升酒精中,观察到总体积小于100毫升。
通过实验观察到,50毫升水与50毫升酒精混合后,总体积小于100毫升,这是为什么呢?请同学们思考。因为分子之间有间隔,酒精分子和水分子进入到彼此的间隔中去,所以总体积小于100毫升,这也是分子的特征。
分子之间的间隔是否受其他因素影响?我们一起来看实验四——气体和液体的压缩性比较。
实验气体和液体的压缩性比较:一只注射器吸有8毫升空气,堵住注射器的一端,向内推活塞,观察到吸入空气的注射器容易推压;另一只注射器吸有8毫升的水,堵住注射器的一端,向内推活塞,观察到吸入水的注射器不容易推压。
