教高一的第一个不好迈过去的坑就是物质的量,似乎说不明,道不清,即使觉得自己说的清楚了,学生还是云里雾里,半懂不懂。记得当年还很委婉的跟学生说,弄不清楚没关系,会算就好了,见量化摩嘛!仔细想想,物质的量还是可以说清楚的。本质上来说,是因为单个原子或分子的质量太小,很难直接称量。而化学反应又通常是按一定质量的方式去反应的。比如反应:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,从宏观上来说,65克的锌完全反应时,会消耗98克的H2SO4,从微观上来讲,锌原子和硫酸分子按1:1反应,那么65克锌所含的原子数和98克H2SO4的分子数一定是相等的,那这里包含的原子数、分子数到底有多少呢?我们需要一个比较大的数,将这样非常小的东西,一堆一堆的去计量,就像是买A4纸,是按一包500张卖的,500就是一个比较大的数。因为单个原子的质量实在是太小了,所以我们选的这个数一定会很大很大,大到什么程度才合理?也就是需要规定选多少为“一堆”才合理?要在宏观上可称量!很好,这个事交给科学家去测定,我们享受一下给他们的劳动成果。科学家选了“一堆”碳原子,这一堆碳原子的质量是12克。12,你没看错,和碳原子的相对原子质量是一样的数。同样的“一堆”氢原子是1克,“一堆”氧原子是16克,非常好的和相对原子质量的计算共用了一套数据,奈斯!最后给它取个名字就好啦,物质的量!你可能会好奇,这个数到底有多大呢?
故事1、舍罕王打算奖赏国际象棋的发明人——宰相:西萨·班·达依尔。国王问他想要什么,他对国王说:“陛下,请您在这张棋盘的第1个小格里,赏给我1粒麦子,在第2个小格里给2粒,第3小格给4粒,以后每一小格都比前一小格加一倍。请您把这样摆满棋盘上所有的64格的麦粒,都赏给您的仆人吧!”国王觉得这要求太容易满足了,就命令给他这些麦粒。当人们把一袋一袋的麦子搬来开始计数时,国王才发现:就是把全印度甚至全世界的麦粒全拿来,也满足不了那位宰相的要求。那么,宰相要求得到的麦粒到底有多少呢?总数为:1 + 2 + 4+ 8 + ……… + 2的63次方 = 2的64次方-1 = 18446744073709551615(粒)
人们估计,这是全世界在2000年内所生产的全部小麦!而阿伏伽德罗常数比这个数还要大3万多倍!
故事2、在世界中心贝拿勒斯的圣庙里,安放着一个黄铜板,板上插着三根宝石针.每根针高约50.8cm,象韭菜叶那样粗细.梵天在创造世界的时候,在其中一根针上,自下到上,放下了由大到小的64片金片,这就是所谓梵塔,不论白天黑夜,都有一个值班的僧侣按照梵天不渝的法则,把这些金片在三根针上移来移去,一次只能移一片并且要求不管在哪根针上,小片永远在大片上面.当所以64片都从梵天创造世界时所放的那根针上,移到另外一根针上时,世界将会在一声霹雳中消失,梵塔,庙宇和众生都将同归于尽。你能算出"世界末日"是什么时候吗?这其实就是汉诺塔模型,需要一共最少移动的次数为2的64次方-1,一年有31558000秒,假如僧侣们每一秒移动一次,日夜不停,也需要将近5800亿年才能完成。
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