2019-2020年高考化學 化學計量在實驗中的應用 第1課時教案.doc

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2019-2020年高考化學 化學計量在實驗中的應用 第1課時教案 ●從容說課 本節(jié)先介紹物質(zhì)的量及其單位和摩爾質(zhì)量，然后由此重點學習物質(zhì)的量在化學實驗中的應用，即物質(zhì)的量濃度的定義及配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液。 物質(zhì)的量這個詞對于學生來說比較陌生、難以理解，容易和物質(zhì)的質(zhì)量混淆起來。因此教材首先從為什么學習這個物理量入手，指出它是聯(lián)系微觀粒子和宏觀物質(zhì)的紐帶，在實際應用中有重要的意義，即引入這一物理量的重要性和必要性。然后介紹物質(zhì)的量及其單位，物質(zhì)的量與物質(zhì)的粒子數(shù)之間的關系。教師應注意不要隨意拓寬和加深有關內(nèi)容，加大學生學習的困難。 關于摩爾質(zhì)量，教材是從一些數(shù)據(jù)的分析，總結(jié)出摩爾質(zhì)量和粒子的相對原子質(zhì)量或相對分子質(zhì)量的區(qū)別和聯(lián)系，自然引出摩爾質(zhì)量的定義，有利于學生的理解。 物質(zhì)的量濃度的概念、有關物質(zhì)的量濃度的計算和配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的方法是在學習了物質(zhì)的量以及摩爾質(zhì)量基礎上，結(jié)合初中學習的溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)知識進行學習的新的表示溶液濃度的方法。通過本知識點的學習，可以使學生擴大對溶液組成表示方法的認識，提高化學計算的能力和初步學會配制一定物質(zhì)的量濃度溶液的實驗技能，并為以后的學習打下一定的基礎。所以，這部分內(nèi)容不僅是本節(jié)的重點也是整個高中化學的重點內(nèi)容。 本節(jié)還涉及了相關的計算內(nèi)容。主要包括：物質(zhì)的量、摩爾質(zhì)量、粒子個數(shù)、物質(zhì)的質(zhì)量之間的計算。這類計算不僅可以培養(yǎng)學生的有關化學計算的能力，還可以通過計算進一步強化、鞏固概念。 ●教學重點 1.物質(zhì)的量及其單位摩爾 2.物質(zhì)的量濃度的定義及配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液 ●教學難點 物質(zhì)的量及其單位摩爾 ●課時安排 3課時 第1課時 ●三維目標 知識與技能 1.使學生了解物質(zhì)的量及其單位，了解物質(zhì)的量與微觀粒子數(shù)之間的關系。 2.使學生了解學習物質(zhì)的量這一物理量的重要性和必要性。 3.使學生了解阿伏加德羅常數(shù)的含義。 過程與方法 1.培養(yǎng)學生的邏輯推理、抽象概括的能力。 2.培養(yǎng)學生的計算能力，并通過計算幫助學生更好地理解概念和運用、鞏固概念。 情感、態(tài)度與價值觀 1.使學生認識到微觀和宏觀的相互轉(zhuǎn)化是研究化學的科學方法之一。培養(yǎng)學生尊重科學的思想。 2.調(diào)動學生參與概念的形成過程，積極主動學習。 3.強調(diào)解題規(guī)范化，單位使用準確，養(yǎng)成良好的學習習慣。 ●教學重點 物質(zhì)的量及其單位摩爾 ●教學難點 物質(zhì)的量概念及其理解 ●教具準備 多媒體課件、投影儀、燒杯、鋁片、硫磺、鎂、銅 ●教學過程 ［新課導入］ 師：鉆石早在4000多年前就被人類發(fā)現(xiàn)，事實上它已在地表蘊藏億萬年。由于它所散發(fā)出來的光永恒燦爛，在遠古法老時代，鉆石是貴族獨有的珍寶，漸漸地，鉆石被用來象征愛情的堅貞不渝。關于它的傳說也美麗得令人心動，希臘人說鉆石是星星墜落地面的碎片，也傳說它是天神的眼淚。不論是怎樣的傳說，現(xiàn)在鉆石對于我們來說都是一種美麗的代表。你知道鉆石的重量單位是什么嗎？ 生：是克拉。 師：你知道克拉是怎么來的嗎？ ［多媒體展示］ 克拉的由來 珠寶精巧、貴重，用普通的方式計量很不準確。所以，人們一直想辦法去尋找最準確的計量單位，最方便適用的砝碼。 拿什么來衡量寶石的重量呢？許多民族的祖先不謀而合，都想到用當?shù)爻Ｒ姷闹参锓N子。當然，這樣的種子不能太大也不能太小，重要的是必須顆粒均勻，基本一致。 歐洲許多國家最初是用它們盛產(chǎn)的大麥來作砝碼。但是各地區(qū)出產(chǎn)的大麥，大小不同，重量差異大，用它稱寶石，常常發(fā)生爭端。后來，考慮到大多數(shù)寶石來自東方，干脆找一種東方的種子來作統(tǒng)一標準，可以免去許多口舌。挑來挑去，挑中了在地中海地區(qū)遍地生長的金合歡樹的種子。因為希臘人叫這種種子為“克拉”，就把它作為寶石的重量單位。 克拉是寶石的重量單位，1克拉等于0.2 g。當然，這種標準并不是一下子就為各國接受，盡管歐洲各國早就同意用合歡種子即“克拉”作為稱量寶石的砝碼。但是，各地合歡樹上結(jié)的克拉重量不同，就是同一株樹上的也會有差異。因此，在相當長的一個歷史時期，各國所用的克拉表示的重量略有不同。例如：巴黎－0.205 g，倫敦－0.20530 g，佛羅倫薩－0.1972 0g，馬德里－0.20539 g，柏林－0.20544 g，阿姆斯特丹－0.20570 g，里斯本－0.20539 g，法蘭克福－0.20577 g，維也納－0.20613 g，威尼斯－0.20770 g，印度－0.20735 g。 這種各行其是的混亂局面極不利于寶石的國際貿(mào)易，故而，制定統(tǒng)一的計量標準勢在必行。直到1907年，在巴黎召開的國際計量委員會第四次大會上，正式通過將標準克拉定為0.200 g。其精確度定到小數(shù)點以后兩位，自第三位起忽略不計。 師：通過閱讀我們知道一粒合歡樹的種子的質(zhì)量是0.2 g，那么一千粒、一萬粒、一億粒這種樹種的質(zhì)量我們馬上就能求出來。反過來，若我們稱量出一定量樹種的質(zhì)量，我們也會很快就能求出樹種的數(shù)目。在化學實驗室做實驗時，取用的藥品無論是單質(zhì)還是化合物，都是可以用器具稱量的。而物質(zhì)間發(fā)生的化學反應是原子、離子或分子間按一定的數(shù)目關系進行的，對此，不僅人們的肉眼看不到，也難以稱量。那么，可稱量物質(zhì)與原子、離子或分子之間有什么聯(lián)系呢？能否用一定數(shù)目的粒子集體為單位來計量它們之間的關系呢？這一節(jié)課我們就來學習第二節(jié)－－化學計量在實驗中的應用。 ［板書］第二節(jié) 化學計量在實驗中的應用 ［推進新課］ 師：取一杯水，對同學說：“老師這兒有一杯水，老師想知道這杯水里有多少個水分子，現(xiàn)在讓你們來數(shù)，能數(shù)得清嗎?” 生：數(shù)不清，10億人數(shù)一滴水里的水分子，每人每分鐘數(shù)100個，日夜不停，需要3萬多年才能數(shù)清?，F(xiàn)在有一杯水，不知有多少滴，所以更是數(shù)不清了。 師：是啊，要是一個個地去數(shù)一杯水中分子的數(shù)目，全世界的人都來數(shù)，幾輩子也數(shù)不完。但如果老師告訴你18 g水里含有6.021023個水分子，你能求出一杯水中分子的數(shù)目嗎？ 生：先稱量燒杯中水的質(zhì)量，然后除以18再乘以6.021023就可以得到水分子數(shù)目了。 師：這樣一來我們就不用一個個去數(shù)水分子也能知道它的數(shù)目了。是不是18 g的鋁也含有6.021023個鋁原子？讓我們來算算。 ［多媒體展示］ H2O Al 1個分子或原子的質(zhì)量/g 2.99010－23 4.48510－23 相對分子質(zhì)量或相對原子質(zhì)量 18 27 生1：由于1個水分子和1個鋁原子質(zhì)量不同，所以不用算也可知18 g的鋁中含有的鋁原子數(shù)肯定不等于6.021023。 生2：按表給出的數(shù)據(jù)，算出27g鋁中含有6.021023個鋁原子。 師：其他粒子是不是也有這種結(jié)論呢？ ［多媒體展示］ 粒子符號 物質(zhì)的相對分子質(zhì)量 每個粒子的質(zhì)量（g/個） 該物質(zhì)含有的粒子數(shù)（個） 該物質(zhì)質(zhì)量（g） C 12 1.9931023 12 Fe 56 9.03210－23 56 H2SO4 98 1.62810－22 98 生：這些粒子的質(zhì)量以克為單位，在數(shù)值上與該粒子的相對原子質(zhì)量或相對分子質(zhì)量相等時，所含粒子的數(shù)目都是6.021023。 師：如果我們把含有6.021023個粒子的任何粒子集體，定義為一個物理量，以后我們就可以通過質(zhì)量或其他物理量來計算出某種物質(zhì)所含指定粒子的數(shù)目了。這個物理量就是我們今天要學習的物質(zhì)的量。 ［板書］一、物質(zhì)的量的單位－－摩爾 師：提到物理量同學們不會感到陌生。你們學習過的物理量有哪些呢？ 生：質(zhì)量、長度、溫度、電流等，它們的單位分別是千克、米、開、安（培）。 ［多媒體展示］ 國際單位制的7個基本單位： 物理量 單位名稱 單位符號 長度 米 m 質(zhì)量 千克 kg 時間 秒 s 電流 安［培］ A 熱力學溫度 開［爾文］ K 發(fā)光強度 坎［德拉］ cd 物質(zhì)的量 師：在初中我們已經(jīng)接觸了以上幾種物理量，那么你知道物質(zhì)的量含義是什么嗎？它的符號是什么嗎？ 生：物質(zhì)的量實際上表示含有一定數(shù)目粒子的集體。它的符號是n。 ［板書］物質(zhì)的量實際上表示含有一定數(shù)目粒子的集體。它的符號是n。 師：每個物理量都有單位，你知道物質(zhì)的量的單位是什么嗎？它是怎么規(guī)定的？ 生：物質(zhì)的量單位是摩爾。我們把含有6.021023個粒子的任何粒子集體計量為1摩爾。摩爾簡稱摩，符號mol。 師：物質(zhì)的量是一個物理量，表示含有一定數(shù)目粒子的集體，它的單位是摩爾。在使用物質(zhì)的量這個物理量時，我們要注意以下幾點。 ［多媒體展示］ 使用物質(zhì)的量注意事項： 1.物質(zhì)的量表示物質(zhì)所含指定粒子的多少，這四個字是一個整體，不得簡化或增添任何字，物質(zhì)的量實際上表示含有一定數(shù)目粒子的集體。 2.物質(zhì)的量用符號“n”表示。 師：日常生活中用打表示12個?！按颉本褪且欢〝?shù)目的物品的集合體。宏觀是這樣，微觀也是這樣，用固定數(shù)目的集合體作為計量單位?？茖W上，物質(zhì)的量用6.021023的集合體作為計量單位，它就是“摩爾”。1 mol任何粒子的粒子數(shù)叫做阿伏加德羅常數(shù)。這是為了紀念偉大的科學家阿伏加德羅。這個常數(shù)的符號是NA，NA的近似值是6.021023 mol－1。 ［板書］單位－－摩爾 符號：mol 師：1 mol小麥約含有6.021023個麥粒。這句話是否正確，為什么？ 生：不正確。因為物質(zhì)的量及其單位摩爾的使用范圍是微觀粒子。因此在使用中應指明粒子的名稱。6.021023是非常巨大的一個數(shù)值，所以宏觀物體不便用物質(zhì)的量和摩爾。 師：很好。例如，地球上的人口總和是109數(shù)量級，如果要用物質(zhì)的量來描述，將是10－14數(shù)量級那樣多摩爾，使用起來反而不方便。 ［板書］使用范圍：微觀粒子 ［多媒體展示］ 課堂練習 判斷下列說法是否正確，并說明理由。 （1）1 mol氧。 （2）0.25 mol CO2。 （3）摩爾是7個基本物理量之一。 （4）1 mol是6.021023個粒子的集合體。 （5）0.5 mol H2含有3.011023個氫原子。 （6）3 mol NH3中含有3 mol N原子，9 mol H原子。 生1：（1）錯誤。沒有指明粒子的種類。改成1 mol O，1 mol O2都是正確的。因此使用摩爾作單位時，所指粒子必須十分明確，且粒子的種類用化學式表示。 生2：（2）正確。 生3：（3）錯誤。物質(zhì)的量是基本物理量之一。摩爾只是它的單位，不能把二者混為一談。 生4：（4）錯誤。6.021023是阿伏加德羅常數(shù)的近似值，二者不能簡單等同。 生5：（5）錯誤。0.5 mol H2含有0.52＝1 mol H原子，6.0210231＝6.021023個。 生6：（6）正確。3 mol NH3中含有31＝3 mol N原子，33＝9 mol H原子。 ［多媒體展示］ 填空： （1）1 mol O中約含有_______________個O； （2）3 mol H2SO4中約含有_______________個H2SO4，可電離出___________mol H+； （3）4 mol O2含有_______________mol O原子，_______________mol質(zhì)子； （4）10 mol Na+中約含有_______________個Na+。 生：（1）6.021023 （2）36.021023 6 （3）8 mol 88＝64（因為1 mol O原子中含有8 mol質(zhì)子） （4）106.021023 師：通過上述練習，同學們可以自己總結(jié)出物質(zhì)的量、粒子個數(shù)和阿伏加德羅常數(shù)三者之間的關系。 生：物質(zhì)的量（n）、粒子個數(shù)（N）和阿伏加德羅常數(shù)（NA）三者之間的關系： 用符號表示：m=。 ［板書］物質(zhì)的量（n）、粒子個數(shù)（N）和阿伏加德羅常數(shù)（NA）三者之間的關系 用符號表示：m= 師：學到現(xiàn)在同學們一定有個問題：阿伏加德羅常數(shù)這個數(shù)值非常巨大，科學家們是怎樣得到的呢？課后探討。 ［布置作業(yè)］ 1.0.5 mol水中含有____________個水分子。 2.2 mol水中含有____________個水分子，____________個氫原子。 3.1 mol H2SO4中含有____________個H2SO4分子，____________個硫酸根離子。 4.1 mol HCl溶于水，水中存在的溶質(zhì)粒子是什么?它們的物質(zhì)的量各是多少? 5.1個水分子中有____________個電子，1 mol H2O中呢? ●板書設計 第二節(jié) 化學計量在實驗中的應用 一、物質(zhì)的量的單位－－摩爾 物質(zhì)的量實際上表示含有一定數(shù)目粒子的集體。它的符號是n。 單位－－摩爾 符號：mol 使用范圍：微觀粒子 物質(zhì)的量（n）、粒子個數(shù)（N）和阿伏加德羅常數(shù)（NA）三者之間的關系： 用符號表示：n= ●活動與探究 阿伏加德羅常數(shù)的測定與原理 阿伏加德羅常數(shù)的符號是NA，單位是每摩（mol－1），數(shù)值是NA=（6.02213760.0000036）1023 mol－1 阿伏加德羅常數(shù)由實驗測定。它的測定精確度隨著實驗技術的發(fā)展而不斷提高。測定方法有電化學當量法、布朗運動法、油滴法、X射線衍射法、黑體輻射法、光散射法等。這些方法的理論依據(jù)不同，但測定結(jié)果幾乎一樣，可見阿伏加德羅常數(shù)是客觀存在的重要常數(shù)。例如：用含Ag+的溶液電解析出1 mol的銀，需要通過96485.3 C（庫侖）的電荷量。已知每個電子的電荷量是1.6021773310－19 C，則 NA==6.0221361023 mol－1 下面著重介紹單分子膜法測定常數(shù)的操作方法。 實驗目的 1.進一步了解阿伏加德羅常數(shù)的意義。 2.學習用單分子膜法測定阿伏加德羅常數(shù)的原理和操作方法。 實驗用品 膠頭滴管、量筒（10 mL）、圓形水槽（直徑 30 cm）、直尺。 硬脂酸的苯溶液。 實驗原理 硬脂酸能在水面上擴散而形成單分子層，由滴入硬脂酸剛好形成單分子膜的質(zhì)量m及單分子膜面積s，每個硬脂酸的截面積A，求出每個硬脂酸分子質(zhì)量m，再由硬脂酸分子的摩爾質(zhì)量M，即可求得阿伏加德羅常數(shù)N。 實驗步驟 1.測定從膠頭滴管滴出的每滴硬脂酸的苯溶液的體積。 取一尖嘴拉得較細的膠頭滴管，吸入硬脂酸的苯溶液，往小量筒中滴入 1 mL，然后記下它的滴數(shù)，并計算出 1滴硬脂酸苯溶液的體積V1。 2.測定水槽中水的表面積 用直尺從三個不同方位準確量出水槽的內(nèi)徑，取其平均值。 3.硬脂酸單分子膜的形成 用膠頭滴管（如滴管外有溶液，用濾紙擦去）吸取硬脂酸的苯溶液，在距水面約 5 cm處，垂直往水面上滴一滴，待苯全部揮發(fā)，硬脂酸全部擴散至看不到油珠時，再滴第二滴。如此逐滴滴下，直到滴下一滴后，硬脂酸溶液不再擴散，而呈透鏡狀時為止。記下所滴硬脂酸溶液的滴數(shù)d。 4.把水槽中水倒掉，用清水將水槽洗刷干凈后，注入半槽水，重復以上操作兩次。重復操作時，先將滴管內(nèi)剩余的溶液擠凈，吸取新鮮溶液，以免由于滴管口的苯揮發(fā)引起溶液濃度的變化。取三次結(jié)果的平均值。 5.計算 （1）如稱取硬脂酸的質(zhì)量為m，配成硬脂酸的苯溶液的體積為V，那么每毫升硬脂酸的苯溶液中含硬脂酸的質(zhì)量為m/V。 （2）測得每滴硬脂酸的苯溶液的體積為V1，形成單分子膜滴入硬脂酸溶液的滴數(shù)為（d－1）（詳見注釋），那么形成單分子膜需用硬脂酸的質(zhì)量為： V1（d－1）= （3）根據(jù)水槽直徑，計算出水槽中水的表面積S。已知每個硬脂酸分子的截面積A=（2.210－15）cm2，在水面形成的硬脂酸的分子個數(shù)為S/A。 （4）根據(jù)（2）和（3）的結(jié)果，可計算出每個硬脂酸分子的質(zhì)量為： = （5）1 mol硬脂酸的質(zhì)量等于284 g，即M=284 gmol－1 ，所以 1 mol硬脂酸中含有硬脂酸的分子個數(shù)，即阿伏加德羅常數(shù)NA為： NA== 注釋：當最后一滴硬脂酸溶液滴下后，這滴溶液在水面呈透鏡狀，說明這滴溶液沒有擴散，即沒有參與單分子膜的形成。這時單分子膜已經(jīng)形成完畢，應停止滴入溶液，所以，在計算形成單分子膜所需硬脂酸溶液的滴數(shù)時，應將最后一滴減掉，即滴數(shù)計為d－1。 說明： 一、實驗成功標志 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算的阿伏加德羅常數(shù)NA在（5－7）1023范圍內(nèi)為成功。 二、失敗征象 實驗測定的阿伏加德羅常數(shù)數(shù)量級不等于11023。 三、原因分析 1.因為苯是易揮發(fā)的溶劑，故在配制、使用硬脂酸苯溶液的過程中因為苯的揮發(fā)，造成濃度的變化。 2.在測量每滴硬脂酸苯溶液體積時是連續(xù)滴液的，在形成單分子膜時的滴液是間歇的，同時，滴管內(nèi)液體多少不同，手捏膠頭的力不同這些因素，均可導致液滴的大小不均勻。 3.水槽洗滌不干凈，將會造成很大的誤差。 4.水槽水面直徑測量不準確也會造成誤差。 四、注意問題 1.苯中有少量的水，可用無水氯化鈣或氧化鈣除去。 2.配好待用的硬脂酸苯溶液一定要嚴加密封，防止苯的揮發(fā)。在使用過程中要隨時加塞塞住。 3.在使用膠頭滴管滴液時，均要采取垂直滴入法，以保持液滴大小均勻。 4.在形成單分子膜的過程中，應保持水面平靜，防止單分子膜重疊。 5.水槽的洗滌：每做完一次實驗，一定要把水槽洗滌干凈。否則，第二次實驗所需硬脂酸苯溶液的滴數(shù)將明顯減少，因為殘留在水槽內(nèi)的硬脂酸分子會占據(jù)部分水面。洗滌方法：用自來水充滿水槽，讓水從水槽邊溢出，反復2～3次即可。 ●隨堂練習 一、選擇題 1.若規(guī)定上標12C的相對原子質(zhì)量為100，下列各項發(fā)生變化且為原來的12/100的是 A.氧的相對原子質(zhì)量 B.H2O的摩爾質(zhì)量 C.阿伏加德羅常數(shù) D.98 g硫酸的物質(zhì)的量 答案：D 2.在無土栽培中，需配制一定量含50 mol NH4Cl、16 mol KCl和24 mol K2SO4的營養(yǎng)液。若用KCl、NH4Cl和（NH4）2SO4三種固體為原料來配制，三者的物質(zhì)的量依次是（單位為mol） A.2、64、24 B.16、50、24 C.32、50、12 D.64、2、24 答案：D 3.摩爾是 A.國際單位制的一個基本物理量 B.表示物質(zhì)質(zhì)量的單位 C.計量微觀粒子的物質(zhì)的量的單位 D.表示6.021023個粒子的集體 答案：C 4.下列各組物理量，都不隨取水量的變化而變化的是 A.水的沸點；蒸發(fā)水所需熱量 B.水的密度；水中通入足量CO2后溶液的pH C.水的體積；電解水所消耗的電荷量 D.水的物質(zhì)的量；水的摩爾質(zhì)量 答案：B 5.超導材料為具有零電阻及反磁性的物質(zhì)，以Y2O3、BaCO3和CuO為原料、經(jīng)研磨燒結(jié)可合成一種高溫超導物YBa2Cu3Ox，現(xiàn)欲合成0.5 mol此高溫超導物，依化學劑量比例，需取Y2O3、BaCO3和CuO的物質(zhì)的量分別為 A.0.50，0.50，0.50 B.0.25，1.0，1.5 C.0.50，1.0，1.5 D.1.0，0.25，0.17 答案：B 二、填空題 6.隨著科學技術的發(fā)展，阿伏加德羅常數(shù)的測定手段越來越多，測定的精確度也越來越高。現(xiàn)有一種簡單可行的測定的方法，具體步驟為： （1）將固體NaCl細粒干燥后，準確稱取m g NaCl固體并轉(zhuǎn)移到定容儀器A中； （2）用滴定管向A儀器中加苯，不斷振蕩，繼續(xù)加苯至A儀器的刻度，計算出NaCl固體的體積V cm3。 請回答下列問題： ①步驟（1）中A儀器最好使用_______________（填序號）。 A.量筒 B.燒杯 C.容量瓶 D.試管 ②步驟（2）中用酸式滴定管還是用堿式滴定管__________，理由是___________________。 ③能否用水代替苯_______________，理由是_______________。 ④已知NaCl晶體中，靠得最近的Na+與Cl－間的平均距離為a cm（如下圖），用上述測定方法測得的阿伏加德羅常數(shù)NA的表達式為_______________。 答案：①C ②酸式滴定管 堿式滴定管的橡膠因溶于苯而變形 ③不能 NaCl溶于水，不能測出NaCl固體的體積 ④NA=