2019-2020年高中化學(xué) 化學(xué)定量實(shí)驗(yàn)教案.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 化學(xué)定量實(shí)驗(yàn)教案 復(fù)習(xí)要求 掌握物質(zhì)的量濃度溶液的配制、硫酸銅晶體中結(jié)晶水含量的測(cè)定，中和滴定的實(shí)驗(yàn)原理、操作方法，中和熱的測(cè)定，以及鹽的溶解度的測(cè)定，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理和誤差分析方法等。 一、配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液 物質(zhì)的量是化學(xué)上的重要物理量，是把宏觀物質(zhì)與微觀粒子數(shù)聯(lián)系起來(lái)的橋梁。物質(zhì)的量濃度是以單位體積溶液里所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量來(lái)表示溶液組成的物理量。 實(shí)驗(yàn)儀器：燒杯、酸式滴定管、容量瓶（100mL）、膠頭滴管、量筒、玻璃棒、藥匙、濾紙、托盤天平。 實(shí)驗(yàn)步驟： (1)、配制100mL 2.0mol/L NaCl溶液 ①計(jì)算 計(jì)算配制100mL 2.0mol/L NaCl溶液所需NaCl固體的質(zhì)量 ②稱量 在托盤天平上稱量出所需的NaCl固體 ③配制溶液 把稱好的氯化鈉固體放入燒杯中，再向燒杯中加入40mL蒸餾水，用玻璃棒攪拌，使氯化鈉固體完全溶解。 將燒杯中的溶液沿玻璃棒轉(zhuǎn)移到容量瓶中，用少量蒸餾水洗滌燒杯2~3次，并將洗滌液也全部轉(zhuǎn)移到容量瓶中。輕輕搖動(dòng)容量瓶，使溶液混合均勻。 繼續(xù)向容量瓶中加入蒸餾水，直到液面在刻度線以下1cm~2cm時(shí)，改用膠頭滴管逐滴加水，使溶液凹面恰好與刻度相切。蓋好容量瓶瓶塞，反復(fù)顛倒、搖勻。 ④將配制好的溶液倒入細(xì)口試劑瓶中，貼好標(biāo)簽。 (2)用2.0mol/L NaCl溶液配制100mL 0.5mol/L NaCl溶液 ① 計(jì)算 計(jì)算所需2.0mol/L NaCl溶液的體積 ②量取 用酸式滴定管將所需體積的2.0mol/L NaCl溶液注入到燒杯中 ③配制溶液 向盛有2.0mol/L NaCl溶液的燒杯中加入約20mL蒸餾水，用玻璃棒慢慢攪動(dòng)，使其混合均勻。將燒杯中的溶液沿玻璃棒轉(zhuǎn)移至容量瓶中。用少量蒸餾水洗滌燒杯和玻璃棒2~3次，并將洗滌液也全部轉(zhuǎn)移到容量瓶中，然后加水至刻度。蓋好容量瓶瓶塞。反復(fù)顛倒、搖勻。 ④將配制好的100mL 0.5mol/L NaCl溶液倒入指定的容器中。 誤差分析：下列操作對(duì)所配制溶液的物質(zhì)的量濃度有何影響？ ○使用托盤天平稱2.3g溶質(zhì)固體時(shí),左碼右物(1g以下用游碼) ○配制NaOH溶液時(shí),NaOH固體在紙上稱量 ○容量瓶在轉(zhuǎn)入溶液前有蒸餾水 ○配制NaCl溶液時(shí),在轉(zhuǎn)入溶液前,容量瓶中有少量NaCl溶液 ○燒杯玻璃棒沒(méi)有洗滌,或洗滌液沒(méi)有轉(zhuǎn)入容量瓶 ○定容時(shí)溶液凹液面超過(guò)刻度線 ○定容振蕩搖勻后,發(fā)現(xiàn)液面低于刻度線,再加水至刻度線 ○用量筒量取濃硫酸后,用水洗滌量筒2~3次,洗滌液轉(zhuǎn)入燒杯中 ○配制稀硫酸溶液時(shí)，用量筒量取5.5mL濃硫酸，結(jié)束時(shí)仰視 ○定容時(shí)，俯視刻度線 二、中和滴定 滴定的操作過(guò)程大致是：首先稱取一定質(zhì)量的試樣制成溶液(或者取一定體積的試樣溶液)，然后通過(guò)滴定管將已知濃度的溶液逐滴加到被測(cè)溶液中去，根據(jù)指示劑顏色的變化而終止滴定。最后，可通過(guò)有關(guān)溶液的濃度和所用體積算出被測(cè)試樣的含量或被測(cè)溶液的濃度。滴定包括中和滴定、氧化還原滴定等。 酸堿中和滴定，是利用酸堿中和反應(yīng)的原理用已知物質(zhì)的量濃度的酸（或堿）來(lái)測(cè)定未知物質(zhì)的量濃度的堿（或酸）的方法。 實(shí)驗(yàn)步驟：（以標(biāo)準(zhǔn)鹽酸溶液滴定未知濃度的氫氧化鈉溶液為例） ①儀器的洗滌 將滴定需用的滴定管、移液管和錐形瓶均洗滌干凈，并用蒸餾水洗2～3次。滴定管、移液管再用少量要盛的溶液潤(rùn)洗2～3次，備用。 ②滴定的操作 在酸式滴定管中注入標(biāo)準(zhǔn)鹽酸，使尖嘴部分充滿溶液且無(wú)氣泡后，調(diào)整管內(nèi)液面，使其保持在“0”或“0”以下的某一刻度，記錄起始讀數(shù)。 用堿式滴定管或移液管量取一定體積的未知濃度的NaOH溶液，放入錐形瓶中，并加入少量適當(dāng)?shù)乃釅A指示劑(例如2～3滴無(wú)色酚酞試液)，振蕩、搖勻。 滴定時(shí)，在錐形瓶下墊一白紙。左手操縱滴定管，右手不斷振蕩錐形瓶，眼睛注視錐形瓶?jī)?nèi)溶液顏色的變化，余光觀察滴液速度。確定滴定終點(diǎn)。常用的簡(jiǎn)單方法是：以酚酞為指示劑用鹽酸滴定NaOH溶液時(shí)，粉紅色變無(wú)色；若以酚酞為指示劑用NaOH溶液滴定鹽酸時(shí)，出現(xiàn)粉紅色并在半分鐘內(nèi)紅色不褪；即達(dá)滴定終點(diǎn)。滴定后觀測(cè)、記錄滴定管液面的刻度讀數(shù)。 ③把錐形瓶里的溶液倒掉，用蒸餾水洗滌干凈。按上述操作重復(fù)一次。 ④取兩次測(cè)定數(shù)值的平均值，計(jì)算待測(cè)NaOH溶液的物質(zhì)的量濃度。 注意事項(xiàng)： ①滴定管不能漏水，酸式滴定管的活塞應(yīng)該轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。滴定管中加入液體后，應(yīng)該從下面放出液體，調(diào)節(jié)到尖嘴部分充滿溶液，并使滴定管內(nèi)部沒(méi)有氣泡，再把起始時(shí)液面的讀數(shù)記錄下來(lái)。 ②滴定過(guò)程中，要小心搖動(dòng)錐形瓶，確保所有滴加的液體進(jìn)入瓶?jī)?nèi)溶液，不能有任何的溶液從瓶?jī)?nèi)濺出。 ③要恰當(dāng)?shù)剡x擇酸堿指示劑。各種酸堿指示劑都有一定的變色范圍。 ④滴定操作，應(yīng)重復(fù)2~3次。取兩次或多次測(cè)定數(shù)據(jù)的平均值去計(jì)算待測(cè)試樣的含量或待測(cè)溶液的濃度。 誤差分析：下列操作對(duì)待測(cè)液濃度有何影響？ ○量取待測(cè)液的滴定管未用待測(cè)液潤(rùn)洗 ○在搖動(dòng)錐形瓶時(shí)，不慎將瓶?jī)?nèi)液體濺出少量 ○滴定至終點(diǎn)后用俯視法讀取終點(diǎn)刻度 ○錐形瓶未用待測(cè)液潤(rùn)洗 ○盛放標(biāo)準(zhǔn)液的滴定管未趕盡氣泡就開(kāi)始滴定 三、硫酸銅晶體結(jié)晶水含量的測(cè)定 通過(guò)實(shí)際稱量硫酸銅晶體的質(zhì)量、這些晶體受熱完全失去結(jié)晶水后的質(zhì)量，求出晶體中含結(jié)晶水的質(zhì)量和結(jié)晶水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，最終可以確定硫酸銅晶體的化學(xué)式。此實(shí)驗(yàn)是中學(xué)化學(xué)里學(xué)生實(shí)際操作以確定物質(zhì)組成與化學(xué)式的重要代表性實(shí)驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)儀器：托盤天平(帶砝碼)，研缽，玻璃棒，三腳架，泥三角，瓷坩堝，坩堝鉗，干燥器，酒精燈 實(shí)驗(yàn)步驟： ①稱量——用天平準(zhǔn)確稱量一干燥瓷坩堝的質(zhì)量，并用此坩堝稱取2g研碎了的硫酸銅晶體。 ②加熱——慢慢加熱盛有硫酸銅晶體的坩堝，直到硫酸銅晶體完全變白，不再逸出水蒸氣為止。然后將坩堝放在干燥器里冷卻。 ③稱量——稱量冷卻后的坩堝，記下瓷坩堝和無(wú)水硫酸銅的質(zhì)量。 ④加熱再稱量，至質(zhì)量不再變——把盛有無(wú)水硫酸銅的坩堝再加熱，放在干燥器里冷卻后再稱量，記下質(zhì)量，至兩次稱量的質(zhì)量相差不超過(guò)0.1g為止。 ⑤計(jì)算 結(jié)晶水質(zhì)量=硫酸銅晶體和瓷坩堝的質(zhì)量-無(wú)水硫酸銅和瓷坩堝質(zhì)量 注意事項(xiàng)： ①托盤天平只能用于粗略的稱量，只能稱準(zhǔn)到0.1g。若用托盤天平稱量(即使“準(zhǔn)確稱量”)，必然存在儀器誤差，這就決定本實(shí)驗(yàn)只能粗略地測(cè)得結(jié)晶水質(zhì)量分?jǐn)?shù)的近似值。 ②為了減少誤差，應(yīng)該盡可能使硫酸銅晶體充分地受熱，硫酸銅晶體事先應(yīng)盡量研成細(xì)小顆粒，盡可能使失水反應(yīng)進(jìn)行充分。整個(gè)稱量過(guò)程，特別是稱量無(wú)水硫酸銅和瓷坩堝的質(zhì)量，最好蓋嚴(yán)瓷坩堝蓋，減少稱量時(shí)間。 若因操作不慎，加熱時(shí)固體濺失多，會(huì)引起很大誤差，測(cè)得的數(shù)據(jù)應(yīng)該棄去不用，整個(gè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該重做。 誤差分析：下列操作對(duì)測(cè)得結(jié)晶水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有何影響？ ○晶體研得不細(xì)，加熱溫度高時(shí)晶體暴裂濺出坩堝外 ○加熱溫度過(guò)高少量硫酸銅分解生成氧化銅和三氧化硫氣體 ○玻璃棒上沾走少量無(wú)水鹽，未全部轉(zhuǎn)移到坩堝中 ○晶體中含有有分解雜質(zhì) ○加熱溫度較低，晶體未完全分解 ○未放入干燥器中干燥，冷卻時(shí)又吸收了空氣中的水分 四、中和熱的測(cè)定 實(shí)驗(yàn)用品：大燒杯（500mL）、小燒杯（100mL）、溫度計(jì)、量筒（50mL）兩個(gè)、泡沫塑料或紙條、泡沫塑料板或硬紙板（中心有兩個(gè)小孔）、環(huán)形玻璃攪拌棒。 0.50mol/L鹽酸、0.55mol/L NaOH溶液 實(shí)驗(yàn)步驟： ①在大燒杯底部墊泡沫塑料（或紙條），使放入的小燒杯杯口與大燒杯杯口相平。然后再在大、小燒杯之間填滿泡沫塑料（或紙條），大燒杯上用泡沫塑料板（或硬紙板）作蓋板，在板中間開(kāi)兩個(gè)小孔，正好使溫度計(jì)和環(huán)形玻璃棒通過(guò)，以達(dá)到保溫、隔熱、減少實(shí)驗(yàn)過(guò)程中熱量損失的目的，如圖所示。 ②用一個(gè)量筒量取50mL 0.50mol/L鹽酸，倒入小燒杯中，并用溫度計(jì)測(cè)量鹽酸的溫度，記入下表。然后把溫度計(jì)上的酸用水沖洗干凈。 ③用另一個(gè)量筒量取50mL0.55mol/L NaOH溶液，并用溫度計(jì)測(cè)量NaOH溶液的溫度，記入下表。 ④把溫度計(jì)和環(huán)形玻璃攪拌棒放入小燒杯的鹽酸中，并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小燒杯（注意不要灑到外面）。用環(huán)形玻璃攪拌棒輕輕攪動(dòng)溶液，并準(zhǔn)確讀取混合液的最高溫度，記為終止溫度，記入下表。 ⑤重復(fù)實(shí)驗(yàn)兩次，取測(cè)量所得數(shù)據(jù)的平均值作為計(jì)算依據(jù)。 ⑥根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算中和熱 中和熱計(jì)算公式： △H 其中（m1+m2）表示溶液質(zhì)量，c為比熱容 c=4.18J（g℃）—1 誤差分析：下列操作會(huì)使所測(cè)得中和熱有何影響？ ○俯視法量取50mL鹽酸和50mL氫氧化鈉溶液 ○量取鹽酸溶液未用水洗滌，馬上量取氫氧化鈉溶液 ○未使用環(huán)形玻璃棒攪拌不均勻，未完全中和 ○實(shí)驗(yàn)時(shí)天氣冷室溫低，中和時(shí)放出的熱量被燒杯吸收或散失到空氣中 五、重量分析 例：為了測(cè)定氧化變質(zhì)的亞硫酸鈉的純度，進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)： ⑴稱出樣品W1g。所需儀器和用品有 ⑵將樣品溶于水，所需儀器和用品有 ⑶在溶液中加入過(guò)量鹽酸，目的是 再加入過(guò)量氯化鋇溶液，目的是 檢驗(yàn)氯化鋇是否過(guò)量的方法是 ⑷過(guò)濾，洗滌沉淀。過(guò)濾用到的儀器和用品有 證明沉淀已洗滌干凈的方法是 ⑸烘干沉淀稱得質(zhì)量為W2g，計(jì)算亞硫酸鈉純度的計(jì)算式是 *六、室溫下鹽的溶解度的測(cè)定 硝酸鉀在室溫下溶解度的測(cè)定，是中學(xué)化學(xué)教材中最早出現(xiàn)的定量(選做)實(shí)驗(yàn)，對(duì)于理解定量的化學(xué)概念——溶解度具有重要作用。 實(shí)驗(yàn)步驟： ①稱量——用托盤天平準(zhǔn)確稱量一干燥蒸發(fā)皿的質(zhì)量a(稱準(zhǔn)至0.1g)。 ②量取——用10mL量筒量取10mL蒸餾水，倒入大試管里，再逐漸加入少量KNO3晶體，用玻璃棒攪拌至在5分鐘內(nèi)不再溶解為止。 ③傾倒——將大試管內(nèi)KNO3飽和溶液傾倒入已稱過(guò)的蒸發(fā)皿，然后稱量它的質(zhì)量b。 ④蒸發(fā)——蒸發(fā)盛在蒸發(fā)皿中的溶液。在加熱過(guò)程中用玻璃棒不斷攪拌，防止液滴飛濺出來(lái)，至蒸發(fā)皿中出現(xiàn)較多晶體時(shí)，停止加熱。然后，放入干燥器中冷卻，冷卻后稱量它的質(zhì)量c。 ⑤計(jì)算——利用所測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算在該室溫下硝酸鉀的溶解度S。 其中，(c-a)為溶質(zhì)的質(zhì)量，(b-c)為水的質(zhì)量。 ⑥重復(fù)上述操作，取兩次測(cè)定結(jié)果的平均值。 注意事項(xiàng)： ①溶解必須充分，使硝酸鉀溶液確實(shí)成為室溫下的飽和溶液，否則會(huì)使測(cè)得溶解度的數(shù)值偏小。 ②蒸發(fā)過(guò)程要控制好溫度，充分?jǐn)嚢瑁苊庹舭l(fā)時(shí)液滴濺出。接近蒸干時(shí)，要及時(shí)停止加熱，利用余熱剛好把液體蒸干，得到無(wú)水鹽。要防止對(duì)已蒸干的蒸發(fā)皿繼續(xù)加熱(特別是強(qiáng)熱)，以免硝酸鉀進(jìn)一步分解。做好上述工作，可以減少方法誤差，避免過(guò)失誤差。 ③托盤天平可稱準(zhǔn)至0.1g，10mL量筒的分度通常為0.2mL，儀器誤差決定溶解度測(cè)定的數(shù)值不可能精度太高，通常精確到整數(shù)位(有效數(shù)字二位)即可。