结晶水含量测定的原理

1、结晶水含量测定的原理 设计思想 测定硫酸铜晶体里结晶水含量是高中化学一个重要的定量实验。 它是帮助学生形成化学 定量测定科学方法、态度、技能的重要载体。教学设计着重三个环节：（1）通过对实验目的的认识，以及对硫酸铜晶体的性质、用途、组成的复习、分析讨论，为学习结晶水含量测 定的原理和方法， 设计测定硫酸铜结晶水含量的实验方案作铺垫； 同时体验化学物质对人类 生存、 发展重要作用，以及化学学科思想、方法对推动人类科学发展重要意义，形成尊重科 学，用科学为人类服务的思想观念。 （ 2）以硫酸铜晶体中结晶水含量测定原理的讨论为例， 概括出结晶水合物中结晶水含量的测定的基本原来和一般方法， 掌握从具体

2、到抽象的思维方 法，以及间接测定的方法，体验定量测定中转化的思想方法对人类科学活动的影响与作用。 （3）通过测定硫酸铜结晶水含量的实验方案讨论与设计，学习相关仪器的使用方法与操作 技能； 学习结晶水含量的测定的设计思想、方法， 初步形成严谨的科学态度和习惯，以及环 境保护意识； 感悟实事求是、 严肃认真、 一丝不苟的科学态度对个人和社会发展的重要作用。 一教学目标 1知识与技能（1）结晶水合物中结水含量的测定原理（C）。（2）瓷坩埚、研钵、干燥器等仪器的正确使用（B）。（3）恒重等基本操作技能（ B）。2过程与方法 （1）通过设计测定硫酸铜结晶水含量的实验方案，认识观察、测量、实验条件的控制、

3、数 据处理等科学方法。（2）通过设计测定硫酸铜结晶水含量的实验方案，认识测定物质组成，确定物质化学式的 定量实验一般方法。3情感态度与价值观 （1）通过设计实验方案，体验工农业生产中化学定量实验的重要性。 （2）通过实验方案的讨论，体验实事求是、严肃认真、一丝不苟的科学态度在定量测定实 验中的意义。二教学重点和难点1教学重点结晶水合物中结水含量的测定原理和方法。2教学难点设计测定硫酸铜结晶水含量的实验方案三教学用品药品： CuSO4xH2O 仪器：电子天平、研钵、玻璃棒、三脚架、泥三角、瓷坩埚、坩埚钳、干燥器、酒精 灯、药匙。媒体：电脑、投影仪（有条件学校）四教学流程2流程说明引入：通过学习目

4、标的阐述与请同学们列举学习过的结晶水合物，并说出CuSO4 5H2O的性质与用途，引入课题。学生讨论：列举学习过的结晶水合物，说出CuSO4 5H2O的性质与用途，此时自然融入化学物质对生活、生产的作用以及使用它时要讲科学等“生命教育内容。教师补充：湿法冶金术，让学生感受我国劳动人民的勤劳智慧和热爱学科的精神。师生交流：根据 CuSO4 5H2O的化学式，如何计算结晶水的百分含量？如果不知道硫酸 铜晶体中结晶水的含量（ CuSO4xH2O），如何测出 x 值？ 归纳小结：晶体中结晶水的测定的原理。教师提出任务： 依据以上原理， 请设计一个确定硫酸铜晶体化学式的实验。 设计定量实验应 从那几个方

5、面考虑？学生设计：（ 1）用准确的语言表述测定硫酸铜晶体化学式的实验目的、原理。（2）写出实验步骤、仪器、药品。 （ 3）设计数据记录表（ 3）写出计算式师生交流：实验原理、操作步骤 与仪器、数据记录表设计。归纳小结：实验设计思路、实验步骤。学生讨论： 一个较精确的定量实验， 为了减小误差， 实验操作中应注意那些事项？确保测定 准确的关键操作有那些？归纳小结：对实验操作关键点、注意事项的归纳。 学生思考：通过 2 个思考题，检查学生对讨论内容的理解情况。 归纳总结：测定硫酸铜晶体化学式的实验设计思路、原理、步骤、注意事项。五教学案例1教学过程教教师活动学生活动说明学内容 引入 结晶水含量的测定

6、是高中化学中一个非常 重要的定量实验。通过定量测定学习，认识观察、明确学习测量、实验条件的控制、数据处理等科学方法；并目标与价硫认识测定物质组成，确定物质化学式的一般方法。值，激发学酸提问 请同学们列举我们学习过的结晶水合物？议论、交流：习热情铜CuSO45H2O晶Na2CO310H2O体FeSO47H2O的Na2SO410H2O性（出示 CuSO4 5H2O 实物）请说 出你了解的质CuSO4 5H2O的性质与用途？五水硫酸铜俗称胆矾、蓝矾。是一让学生体用种结晶水和物其化学式为：会化学物途CuSO45H2O，是一种蓝色固体，其质对生活、复水溶液为蓝色， 固体受热时变为白生产的作习色粉末，硫酸

7、铜水溶液能杀菌消用以及使及毒，游泳池里水变蓝是放了硫酸铜用它时要组的缘故。用作纺织品媒染剂、农业讲科学的成杀虫剂、水的杀菌剂， 饲料添加剂，意义分板书并用于镀铜。析一硫酸铜晶体的组成、性质及用途CuSO4 5H2O，是一种蓝色固体，固体受热时变为 白色粉末，用作纺织品媒染剂、农业杀虫剂、水的 杀菌剂，饲料添加剂，并用于镀铜讲解我国劳动人民很早就认识了铜盐， 在汉代许多感受我国著作里有记载“石胆能化铁为铜”，晋葛洪抱朴劳动人民子内篇 黄白中也有“以曾青涂铁， 铁赤色如铜”的勤劳智的记载。这是我国劳动人民发明的水法炼铜，即用慧和热爱铁把铜盐溶液里的铜置换出来， 它成为湿法冶金术学科的精的先驱，在世

8、界化学史上占有光辉的一页。神在欧洲，湿法炼铜出现比较晚。 15 世纪 50 年（教学中代，欧洲人把铁片浸入硫酸铜溶液，偶尔看出铜出 现在铁表面，感到十分惊讶，更谈不上应用这个原 理来炼铜了 。可采用一 些多媒体 资料）过度 下面我们就以硫酸铜晶体中结晶水含量的 测定为例，研究晶体中结晶水含量的测定的原理。结板书晶二结晶水含量测定的原理水提问 根据 CuSO45H2O的化学式，如何计算结晶含水的百分含量？写出表达式： CuSO45H2O中结晶水从化学原量的百分含量为：理着手，认测5H2O识获取定定H2O% = 100%量测定数的提问CuSO45H2O据的方法原如果不知道硫酸铜晶体中结晶水的含量理

9、（CuSO4 xH2O），如何测出 x 值？讨论、交流： 直接不能测出结晶水的含量， 可以 根据结晶水化物失水前后质量的 变化，计算出结晶水合物中所含结小结 定量测定过程中有的数据可以晶水的百分组成及晶体组成。体会从研直接测出，如 CuSO4xH2O晶体的质量( 1 )称量 CuSO4 xH2O ( m1g)究具体事可直接称量，有的不能直接测出，需要（ 2）加热分解物抽象到通过间接方式测定，如 CuSO4xH2O晶（ 3 ）称量 CuSO4（ m2g ）研究一般体中 CuSO4 的质量与水质量，对于间接 测定，一般运用化学反应，测定可测物 质的有关数据，再通过计算来实现。即： 板书1明确测定目

10、标求 x 值 2寻找关系与 x 有关或间接有关（4）计算事物的思 想方法；体 验化学学 科思想方 法对人类 科学活动2寻找关系与 x 有关或间接有关3确定有关的测量数据（直接测量和间接测量）的影响与4找出测间接测量的有关化学反应作用，对推5计算动人类科例： CuSO4xH2O晶体中结晶水的测定CuSO4 xH2OCuSO4 xH2O学发展重化学反应160+18x 160 18x要意义CuSO4 xH2OCuSO4 + xH 2Om1gm2g (m 1-m2)g所测数据(160+18x) :160 = m 1 : m2硫酸铜晶体质量 m1或 160 ： 18x = m 2 :( m 1-m2 )

11、无水硫酸铜质量 m2x =160*( m 1/ m 2 -1)计算公式思考：在质量为 G g 的坩埚中，加 入 BaCl2 nH2O 晶体后称得质量为 W1g，加热使结晶水全部失去， 冷却 后，称得质量为 W2g，则 n 值为多 少？测 定 硫 酸 铜 结 晶 水 含 量 的 实 验 方 案 设 计 探究活动 依据以上原理，请设计一个确定硫酸 铜晶体化学式的实验。提问 设计定量实验应从那几个方面考虑？板书 三、测定硫酸铜结晶水含量的实验方案设计 请完成下列设计：1实验设计思路测定目标 求 x 值化学反应 与x有关确定测量值计算公式实验仪器确定实验操作实验步骤注意事项（1）用准确的语言表述测定硫

12、酸铜晶体化学式的 实验目的、原理。（2）写出实验步骤、仪器、药品。（3）设计数据记录表（3）写出计算式 板书小结 2实验步骤（1）研磨：在研钵中将硫酸铜晶体研碎。（2）称量：准确称量一干燥洁净的瓷坩锅质量 （m1）。 （3）再称：称量瓷坩埚 +硫酸铜晶体的质量（ m2）。 （4）加热：加热至蓝色晶体全部变为白色粉末， 并放入干燥器中冷却。（5）再称：在干燥器内冷却后，称量瓷坩埚+硫酸铜粉末的质量（ m3）。学生分组讨论交流：（1）实验目的（2）实验原理 （3）实验仪器、药品（4）实验步骤 （5）数据记录与处理（6）计算（7）注意事项（ 8 ）误差分析（9）问题讨论学生分组讨论交流： 一、实验原

13、理 化学反应CuSO4xH2OCuSO4+ xH2O所测数据（ 1）称量坩埚质量（ m1）（ 2）称量坩埚 + CuSO4xH2O 质 量（m2）（ 2）称量坩埚 + CuSO4 （m3） 计算公式二、操作步骤与仪器 1称取一定量的硫酸铜晶体（坩 埚、天平） 2加热使其失去全部结晶水（酒 精灯、铁架台、铁圈、泥三角、玻 璃棒）3冷却 （干燥器） 4称量无水硫酸铜 （天平） 5计算认识定量 测定的设 计思想与 方法，掌握 设计流程； 从严谨的 科学态度 和习惯对 实验的重 要性中感 悟科学态 度和习惯 对人的成 长发展的 重要影响从研磨、干 燥器中冷 却、恒重操 作等实验 设计中体 验认真细 致

14、、一丝不 苟的科学 精神提问 如何判断结晶水已经完全分解了？ 恒重操作：（两次称量误差不得超过0.001 g）。板书（6）再加热：把盛有硫酸铜的瓷坩埚再加热，再 冷却。（7）再称重：将冷却后的盛有硫酸铜的瓷坩埚再 次称量（两次称量误差不得超过 0.001 g ）。 （8）计算：根据实验测得的结果计算硫酸铜晶体 中结晶水的质量分数。提问 如何记录数据？讨论： 对盛有硫酸铜的瓷坩埚再加热， 再 冷却。将冷却后的盛有硫酸铜的瓷 坩埚再次称量 （两次称量质量几乎相同） 。三、数据记录表设计 瓷坩埚质量（ m1） 瓷坩埚 + 硫酸铜晶体（ m2） 瓷坩埚 + 无水硫酸铜（ m3） 瓷坩埚 + 无水硫酸铜

15、（ m4） 硫酸铜晶体 （m2 m1） 无水硫酸铜 （m3 m1） 结晶水（ m2 m3）小结 数据记录表实验平均值 提问 这是一个较精确的定量实验，为了减小误 差，实验操作中应注意那些事项？确保测定准确的 关键操作有那些？提示 无水硫酸铜易吸收空气中的水， 空气中冷却？提问 如果实验中发生下列操作不当， 样的后果？（1）加热温度过高或时间过长，固体部分变为灰 白色；（2）加热温度过低（能否放在会产生这100）或时间不够，固体讨论交流：（ 1）加热要充分但不“过头” （加 热不充分， 硫酸铜晶体没有完全分 解；加热温度过高 CuSO4 也分解）； （2）称量读数要正确；（ 3）加热时搅拌不当使

16、晶体溅出 坩埚外或被玻璃棒少量带走；（ 4）要进行恒重操作；（ 5 ）硫酸铜晶体研碎要放在干燥器中冷却讨论、交流：（ 1）因为温度过高部分 CuSO4受热 分解，生成黑色的 CuO 与白色的 CuSO4 混合，会使固体变为灰白色， 因 m3 偏小，（ m2 m3）数值偏高，掌握数据 记录与处 理等科学 方法，体验 实事求是 的态度对 科学发展 重要意义由 CuSO4 分 解生产二 氧化硫，引 出二氧化 硫对环境 的影响，让 学生重温 环境保护 的重要性， 深化环境 保护 意识部分为浅蓝色；（3）加热时质量未至恒重就停止； （4）加热后坩埚放在空气中冷却；（5）加热时搅拌不当使晶体溅出坩埚外或被

17、玻璃 棒带走少量晶体；（6）加热前称量坩埚时未完全干燥。小结 通过上述讨论， 我们知道实验操作正确与 否对测定结果有很大影响，因此，实验操作必须认 真细致、规范准确、一丝不苟，数据记录与处理实 事求是、严肃认真，否则实验误差太大，造成实验 失败，浪费人力、物力，如果缺乏科学态度、负责 任精神，用不准确的实验结果用于生产过程中，那 么问题的严重性，同学们是能够认识得到的。对于本实验操作的几个关键点是： 1称前对硫酸铜晶体要研细； 2小火加热，避免局部过热； 3在干燥器中冷却； 4恒重操作；5防止试验过程中晶体的损失作业 完善课堂上设计的实验设计方案。导致 x 值偏大； （2）因为温度过低硫酸铜晶

18、体中 结晶水分解不完全， 因 m3偏大，（ m2 m3）数值偏低，导致 x 值偏小； （ 3）加热时质量未至恒重就停止， 结果同（ 2）；（ 4）加热后坩埚放在空气中冷却， 因无水硫酸铜吸收空气中的水分， 使 m3 偏大，（ m2 m3）数值偏低， 导致 x 值偏小；（ 5）加热时搅拌不当使晶体溅出 坩埚外或被玻璃棒带走少量晶体， 因 m3 偏小，（ m2 m3）数值偏高， 导致 x 值偏大；（ 6 ）加热前称量坩埚时未完全干 燥，使 m2 偏大，（ m2 m3）数值 偏高，导致 x 值偏大。 思考 （ 1）实验室测定 CuS045H20 晶体里结晶水的 n 值时，出现了三 种情况：晶体中含有

19、受热不分解的物质 晶体尚带蓝色， 即停止加热 晶体脱水后放在台上冷却，再称 量。使实验结果偏低的原因是 （ ）A. B. C. D. （2）下列实验操作会引起测定结 果偏高的是 （ ）A. 测定胆矾晶体结晶水含量时， 强热迅速蒸干， 在干燥器中冷却后 称量B. 中和滴定时，锥形瓶里有少量水C. 用量筒量取液体时，仰视读数D. 加热胆矾晶体测其结晶水含量 时，加热过程中坩埚没有盖盖通过小结 进一步体 验化学学 科对人与 人类发展 的重要影 响与作用， 认识科学 态度与精 神是人类 生存、发展 的重要财 富2主要板书一、硫酸铜晶体的组成、性质及用途CuSO45H2O，是一种蓝色固体，固体受热时变为白色粉末，用作纺织品媒染剂、农业杀虫剂、水的杀 菌剂，饲料添加剂，并用于镀铜二、结晶水含量测定的原理（ 1 ）明确测定目标求 x 值（ 2 ）寻找关系与 x 有关或间接有关（3）确定有关的测量数据（直接测量和间接测量）（4）找出测间接测量的有关化学反应（5）计算三、测定硫酸铜结晶水含量的实验方案设计 1实验设计思路例： CuSO4xH2O晶体中结晶水