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2019-2020年高中化學 第一章 從實驗學化學教案 新人教版必修1 三維目標 1．知識與技能 (1)了解摩爾質量的概念，理解物質的量、摩爾質量與物質的質量的關系。 (2)理解物質的量濃度的概念，掌握一定物質的量濃度溶液的配制方法和應用。 (3)樹立安全意識，初步形成良好的實驗習慣，并能識別一些化學品安全標識。 2．過程與方法 通過粗鹽提純實驗，進一步掌握溶解、過濾、蒸發(fā)等基本操作，在此基礎上練習蒸餾、萃取等分離方法。通過實驗中雜質離子的檢驗與除雜質方法的討論，加深對提純操作原理和方法的理解。 3．情感態(tài)度與價值觀 體驗科學探究的過程，學習運用以實驗為基礎的實證研究方法。 教學重點 混合物的分離提純與離子的檢驗。物質的量、物質的量濃度的概念，物質的量、摩爾質量和物質的量濃度的關系，一定物質的量濃度溶液的配制方法。 教學難點 (1)物質檢驗試劑的選擇，蒸餾、萃取的操作，分離與提純過程的簡單設計； (2)物質的量的概念，一定物質的量濃度溶液的配制方法。 課前準備 實驗用品：所用課件：①有關知識歸納與比較的表格與網(wǎng)絡圖。 ②有關分離提純的實驗裝置的投影片。 導入新課 化學是一門以實驗為基礎的學科。因此，我們學習化學就必須先從實驗中來學習它。第一章中我們學習了一些分離和提純混合物的方法。物質的分離是把混合物中各物質經(jīng)過物理(或化學)變化，將其彼此分開的過程，分開后各物質要恢復到原來的狀態(tài)；物質的提純是把混合物中的雜質除去，以得到純物質的過程。這些分離和提純的方法有過濾、蒸發(fā)、蒸餾、萃取分液等等。 推進新課 [總結]分離、提純方法的適用范圍是什么？需要的主要儀器和用具是什么？ 分離和提 純的方法 適用范圍 主要儀器和用具 應用舉例 過濾 不溶性固體和液體的分離 漏斗、濾紙、燒杯、玻璃棒 粗鹽的提純 蒸發(fā) 可溶性固體和液體的分離 蒸發(fā)皿、玻璃棒、酒精燈 蒸發(fā)食鹽溶液 得到固體食鹽 蒸餾 沸點不同的液 體混合物的分離 蒸餾燒瓶、酒精燈、溫度 計、冷凝管、牛角管、錐形瓶 制取蒸餾水 萃取和分液 互不相溶的兩種液體的分離 燒杯、分液漏斗 用四氯化碳把碘 提取出來并分液 [思考]在過濾操作中需要注意的是什么？ [投影] [分析]過濾操作中需要注意的是：“一貼、二低、三接觸”，如下圖。 ①“一貼”：折疊后的濾紙放入漏斗后，用食指按住，加入少量蒸餾水潤濕，使之緊貼在漏斗內壁，趕走濾紙和漏斗內壁之間的氣泡。 ②“二低”：濾紙邊緣應略低于漏斗邊緣；加入漏斗中液體的液面應略低于濾紙的邊緣，以防止未過濾的液體外溢。 ③“三接觸”：漏斗頸末端與承接濾液的燒杯內壁相接觸，使濾液沿燒杯內壁流下；向漏斗中傾倒液體時，要使玻璃棒一端與濾紙三層部分輕輕接觸；傾倒液體的燒杯嘴和玻璃棒接觸，使欲過濾的液體在玻璃棒的引流下流向漏斗。過濾后如果溶液仍然渾濁，應重新過濾一遍。如果過濾是為了得到潔凈的沉淀物，則需對沉淀物進行洗滌，方法是：向過濾器里加入適量蒸餾水，使水面浸沒沉淀物，待水濾去后，再加水洗滌，連續(xù)洗幾次，直至沉淀物洗凈為止。 [思考]在蒸發(fā)操作中需要注意的是什么？ [分析]蒸發(fā)操作中需要注意的是：蒸發(fā)皿的溶液不超過蒸發(fā)皿容積的2/3；在蒸發(fā)過程中要不斷攪拌；在加熱至有大量固體析出時，要熄滅酒精燈利用蒸發(fā)皿余熱將水分蒸干。 [思考]在蒸餾操作中需要注意的是什么？ [投影] [分析]蒸餾操作應注意的事項，如下圖。 蒸餾實驗裝置 ①蒸餾燒瓶中所盛液體不能超過其容積的2/3，也不能少于1/3； ②溫度計水銀球部分應與蒸餾燒瓶支管口相切； ③冷凝管中冷卻水從下口進，上口出； ④為防止暴沸可在蒸餾燒瓶中加入適量碎瓷片； ⑤加熱溫度不能超過混合物中沸點最高物質的沸點。 [討論]蒸餾與蒸發(fā)的區(qū)別是什么？ [分析]蒸餾與蒸發(fā)的區(qū)別：加熱為了獲得溶液的殘留物(濃縮后的濃溶液或蒸干后的固體物質)時，要用蒸發(fā)；加熱為了收集蒸氣的冷凝液體時，要用蒸餾。 [思考]萃取和分液分別如何來操作？萃取劑的選擇需要注意什么？ [投影] [分析]1．萃取的操作方法如下： ①把待萃取的溶液注入分液漏斗，再注入足量萃取劑； ②隨即振蕩，使溶質充分轉移到萃取劑中。振蕩的方法是用右手壓住上口玻璃塞，左手握住活塞部分，反復倒轉漏斗并用力振蕩； ③然后將分液漏斗置于鐵架臺的鐵環(huán)上靜置，待分層后進行分液； ④蒸發(fā)萃取劑即可得到純凈的溶質。為把溶質分離干凈，一般需多次萃取。 2．分液的操作方法 (1)把要分離的液體注入分液漏斗內，蓋好玻璃塞； (2)將分液漏斗置于鐵架臺的鐵圈上，靜置，分層； (3)將玻璃塞打開，使塞上的凹槽(或小孔)對準漏斗口上的小孔再蓋好，使漏斗內外空氣相通，以保證漏斗里的液體能夠流出； (4)打開活塞，使下層液體慢慢流出，流入燒杯，待下層液體流完立即關閉活塞，注意不可使上層液體流出； (5)從漏斗上端口倒出上層液體。 3．選擇萃取劑的標準是溶質在萃取劑的溶解度要比在原溶劑中大。萃取劑與原溶劑不互溶。萃取劑與溶液不發(fā)生反應。 [討論]上面的這些方法都是物理方法的分離提純。我們還學習了化學方法提純和分離，化學方法提純和分離物質的“四原則”和“三必須”是什么？ [分析](1)“四原則”是：一不增(提純過程中不增加新的雜質)；二不減(不減少欲被提純的物質)；三易分離(被提純物與雜質容易分離)；四易復原(被提純物質要復原)。 (2)“三必須”是：一除雜試劑必須過量；二過量試劑必須除盡(因為過量試劑帶入新的雜質)；三除雜途徑選最佳。 [例題]除去下列物質中的雜質，所用試劑和方法不正確的是(　　) 選項 物質 雜質 除雜所用試劑和方法 A H2SO4 HCl AgNO3溶液、過濾 B KNO3 K2SO4 Ba(NO3)2溶液、過濾 C Cu CuO 鹽酸、過濾 D CaCO3 CaO H2O、過濾 分析：除雜是將雜質除去并進行有效的分離。因此，所加試劑與雜質反應后生成的產物應易于分離而除去。將雜質轉化為難溶物或轉化為可溶物(非雜質難溶時)而通過過濾方法除去。A中會引入HNO3雜質，所以A不正確。 [練習]分離FeCl3、KCl、BaSO4的固體混合物，應加入的試劑是哪些？應采用的方法是什么？ 分析：這三種固體中BaSO4是不溶于水的，F(xiàn)eCl3、KCl是溶于水的。所以先加水然后過濾就可以分離出BaSO4。FeCl3、KCl溶于水后，加氫氧化鉀溶液使FeCl3與KOH反應生成Fe(OH)3沉淀，過濾就可以得氯化鉀溶液，再蒸發(fā)氯化鉀溶液就可以得到氯化鉀固體了。往Fe(OH)3沉淀中加入鹽酸使沉淀溶解則可以得到FeCl3溶液，在不斷通氯化氫氣體的氛圍中蒸發(fā)溶液即可得到FeCl3固體。 [過渡]在學習混合物的分離提純中我們還學習了兩種離子的檢驗。 離子 檢驗試劑 實驗現(xiàn)象 化學方程式 SO ①BaCl2溶液 ②稀鹽酸 產生不溶于稀鹽酸的白色沉淀 BaCl2＋Na2SO4===BaSO4↓＋2NaCl Cl－ ①硝酸銀溶液 ②稀硝酸 產生不溶于稀硝酸的白色沉淀 NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3 [練習]實驗室有一瓶亞硫酸鈉試劑，該試劑部分已被氧化成硫酸鈉。某學生設計了下列實驗來測定其中Na2SO3的質量分數(shù)。 (1)稱取樣品a g，并溶解在一定量的水中。 (2)往溶液中加鹽酸(2HCl＋Na2SO3===2NaCl＋SO2↑＋H2O)，直至鹽酸過量。 (3)往酸化的溶液中加入過量的BaCl2溶液。 (4)過濾，并洗滌，烘干得沉淀b g。 試回答： (1)加鹽酸為什么要過量？ (2)如何驗證氯化鋇已經(jīng)過量？ (3)列出計算亞硫酸鈉的質量分數(shù)的代數(shù)式。 答案：(1)加入過量的鹽酸能確保亞硫酸鈉已完全反應掉，不會干擾后面的反應。 (2)取上層清液滴加稀硫酸，若有白色沉淀產生則說明BaCl2溶液已過量。 (3)100% [過渡]化學反應有很多是在溶液中進行的，在工業(yè)生產和科學研究中要定量研究在溶液中發(fā)生的化學反應，通常用物質的量濃度來計算比較方便。而物質的量濃度與物質的量密切相關，因此物質的量在實驗中的應用很廣。 [思考]1．物質的量的定義，單位，符號。 2．阿伏加德羅常數(shù)，近似值。 3．物質的量、微粒數(shù)與阿伏加德羅常數(shù)的關系。 [回答]物質的量是表示物質所含微粒數(shù)的一個物理量，單位mol，符號n。1 mol某物質中含有阿伏加德羅常數(shù)個微粒，阿伏加德羅常數(shù)的近似值是6.021023。物質的量、微粒數(shù)與阿伏加德羅常數(shù)的關系是n＝N/NA。 [例題]若50滴水正好是m mL，則1滴水所含的分子數(shù)是(　　) A．m50186.021023 B．6.021023 C．6.021023 D． 分析：由已知，1滴水的體積為 mL，又因為H2O的密度為1 gmL－1，故1滴水的質量即為 g，相當于 mol，所含的分子數(shù)為6.021023，答案選B。 [思考]摩爾質量的定義，單位，符號，與相對分子(原子)質量的關系，與物質的量的關系。 [分析]摩爾質量是指單位物質的量的物質的質量。單位為gmol－1，符號M。摩爾質量在數(shù)值上與相對分子(原子)質量相等。例如：NaOH的相對分子質量為40，它的摩爾質量為40 gmol－1。與物質的量的關系為M＝m/n。 [例題]若某原子的摩爾質量是M gmol－1，則一個該原子的真實質量是(　　) A．M g　　　　　 B．g C．g D．g 分析：摩爾質量指的是1 mol物質的質量，即大約6.021023個粒子的質量，因此一個該原子的真實質量可用 g表示。所以答案為C。 [思考]1．氣體摩爾體積的定義，單位。 2．標準狀況下的氣體摩爾體積是多少？ 3．有關規(guī)律是什么？ [分析]1．氣體摩爾體積是指單位物質的量的氣體的體積，單位Lmol－1。 2．標準狀況下的氣體摩爾體積是22.4 Lmol－1。 3．在同溫同壓下，相同體積的氣體具有相同的分子數(shù)。 [例題]有一真空瓶質量為m1，該瓶充入空氣后質量為m2。在相同狀況下，若改為充入某氣體A時，總質量為m3。則A的相對分子質量是(　　) A．29m2/m1 B．29m3/m1 C．29(m3－m1)/(m2－m1) D．29(m2－m1)/(m3－m1) 分析：不管在瓶中充入何種氣體，在相同狀況下，其體積和物質的量均是相等的。設A的相對分子質量是x ，則根據(jù)(m2－m1)/29＝(m3－m1)/x，得x＝29(m3－m1)/(m2－m1)。故應選C。 [思考]物質的量濃度的定義，單位，關系式，濃溶液如何稀釋？ [分析]物質的量濃度是指在單位體積的溶液中所含溶質的物質的量的多少的物理量。單位是molL－1，關系式cB＝nB/V。濃溶液稀釋，變化的是水，溶質沒有變，所以，稀釋前后濃度的關系式c(濃溶液)V(濃溶液)＝c(稀溶液)V(稀溶液)。 [例題]實驗室里需用960 mL 0.1 molL－1的硫酸銅溶液，現(xiàn)選取1 000 mL容量瓶進行配制，以下操作正確的是(　　) A．稱取7.68 g硫酸銅，加入1 000 mL水 B．稱取12.0 g膽礬配成1 000 mL溶液 C．稱取8.0 g硫酸銅，加入1 000 mL水 D．稱取25 g膽礬配成1 000 mL溶液 分析：1 000 mL容量瓶只能配制1 000 mL的溶液，因而配制1 000 mL 0.1 molL－1的硫酸銅溶液時，需純CuSO4質量為0.1 molL－11 L160 gmol－1＝16 g，或CuSO45H2O質量為0.1 molL－11 L250 gmol－1＝25 g，加水配成1 000 mL溶液。所以答案為D。 [討論]將物質的量、阿伏加德羅常數(shù)、摩爾質量、氣體摩爾體積、物質的量濃度等概念連成網(wǎng)絡圖。 [投影] [例題]1．下列敘述中，正確的是(　　) A．在標準狀況下，1 mol任何物質的體積都為22.4 L B．等物質的量濃度的鹽酸和硫酸中，H＋的物質的量濃度也相等 C．1 mol H2和1 mol He中，所含的分子數(shù)相同、原子數(shù)相同、質量也相同 D．體積為6 L的O2，其質量可能為8 g 2．如果a g某氣體中含有的分子數(shù)為b，則c g該氣體在標準狀況下占有的體積應表示為(式中NA為阿伏加德羅常數(shù))(　　) A．22.4bc/aNA L B．22.4ab/cNA L C．22.4bc/bNA L D．22.4b/acNA L 分析：1．本題全面考查本章的幾個重要概念。不僅要理解每個概念的含義，更要弄清各個概念的來龍去脈及應用前提。A考查的是氣體摩爾體積，其適用范圍是氣體，而不是任何物質；B考查的是物質的量濃度與溶液中粒子個數(shù)的關系。因鹽酸是一元強酸，硫酸是二元強酸，故物質的量濃度相等的鹽酸和硫酸中，H＋的物質的量濃度后者應是前者的兩倍；C考查的是物質的量與所含粒子(包括分子和原子)、物質的量與物質的質量之間的關系。物質的量相同的兩種物質，所含分子數(shù)一定相同，但所含原子數(shù)及質量未必相同。D考查的是對氣體摩爾體積的概念的理解。6 L O2可能是在非標準狀況下，在這種條件下氣體摩爾體積可能為24 Lmol－1，則該狀況下的6 L O2的物質的量為0.25 mol，質量為32 gmol－10.25 mol＝8 g。所以答案為D。 2．這是一道考查物質的量概念的選擇題，正確的解題思路是從a g氣體中含有的分子數(shù)為b入手，用b除以阿伏加德羅常數(shù)NA求出a g氣體的物質的量，再乘以氣體摩爾體積，求出a g氣體在標準狀況下占有的體積V1 ，即V1＝22.4 L，然后，列比例式求出c g該氣體在標準狀況下占有的體積V2，即＝，V2＝ L。所以答案為A。 [思考]如何來配制一定物質的量濃度的溶液？所需哪些儀器？ [分析](1)配制一定物質的量濃度的溶液需要的儀器有：容量瓶、托盤天平、燒杯、玻璃棒、量筒、膠頭滴管。 需強調的是：容量瓶只能配制容量瓶中規(guī)定容積的溶液；不能用容量瓶溶解、稀釋或儲存溶液；容量瓶不能加熱，轉入瓶中的溶液溫度應在20 ℃左右。容量瓶使用前必須檢查是否漏水。 容量瓶的特點：①容量瓶上注明溫度和容積。②容量瓶上只有刻線而無刻度。 使用范圍：專門用來配制一定體積、一定物質的量濃度的溶液。 (2)實驗步驟：①計算?、诜Q量?、廴芙狻、莒o置　⑤轉移?、尴礈臁、叨ㄈ荨、鄵u勻 [思考]若讀數(shù)不準會給結果帶來什么誤差？ [分析]注意：視線與刻度線、凹液面的最低處相平。若俯視：實際體積低于刻度線——濃度偏高。若仰視：實際體積高于刻度線——濃度偏低。 [練習]配制一定物質的量濃度溶液時，下列操作對溶液濃度有何影響？ ①沒有用水沖洗燒杯2～3次。 ②溶液配好搖勻后，發(fā)現(xiàn)液面低于刻度線，又加水至液面與刻度線相切。 ③定容時，俯視液面使與刻度線相切。 ④定容時，仰視液面使與刻度線相切。 ⑤將未冷卻的溶液注入容量瓶后，馬上定容。 ⑥將燒杯中的溶液轉到容量瓶時，有溶液濺出。 ⑦加水超過刻度線。 ⑧用天平稱量NaOH時，砝碼有油污。 [生答]偏低；偏低；偏高；偏低；偏高；偏低；偏低；偏高。 [例題]1．(1)用物質的量濃度為18.4 molL－1的濃硫酸配制100 mL 1.84 molL－1的稀硫酸，若實驗儀器有：A．100 mL量筒；B．托盤天平；C．玻璃棒；D．50 mL容量瓶；E．10 mL量筒；F．膠頭滴管；G．50 mL燒杯；H．100 mL容量瓶，實驗時應選用儀器的先后順序是(填編號)：________。 2．在容量瓶的使用方法中，下列操作不正確的是(填編號)________。 A．使用容量瓶前檢查它是否漏水 B．容量瓶用蒸餾水洗凈后，再用待配溶液潤洗 C．配制溶液時，如果試樣是固體，把稱好的試樣用紙條小心倒入容量瓶中，緩慢加入蒸餾水到接近刻度線2～3 cm處，用滴管加蒸餾水到刻度線 D．配制溶液時，如果試樣是液體，用量筒量取試樣后，直接倒入容量瓶中，緩慢加入蒸餾水到刻度線 E．蓋好瓶塞，用食指頂住瓶塞，用另一只手托住瓶底，把容量瓶倒轉和搖動多次 F．往容量瓶中轉移溶液時應用玻璃棒引流 分析：本題是一道溶液稀釋的計算及一定物質的量濃度溶液配制實驗操作題。1．據(jù)稀釋規(guī)律c1V1＝c2V2 求出V1。V1＝＝＝0.01 L＝10 mL，則需用濃硫酸的體積為10 mL，所以選10 mL量筒，若用100 mL量筒則會使量取的溶液體積誤差變大。2．主要涉及的是容量瓶的使用方法，容量瓶只能用來定容(定容時標示的溫度為20 ℃)，不能用來稀釋或溶解物質，也不能長期存放溶液，因為稀釋或溶解的過程中將有熱效應，影響溶液的容積測定；使用容量瓶之前只能用蒸餾水洗滌，不能用待配溶液潤洗容量瓶，若用待配溶液潤洗會使溶質附著在容量瓶內壁，引起配制溶液濃度偏高。 答案：1．EFGCHF　2．BCD 課堂小結 本節(jié)課我們復習了混合物分離和提純的幾種方法和幾種離子的檢驗方法，同學們不僅要知道這些方法，而且還要會根據(jù)實際情況運用。隨后我們又復習了有關于物質的量的知識，掌握了這些知識將對我們今后的學習有很大的幫助。 一、混合物的分離和提純 分離和提 純的方法 適用范圍 主要儀器和用具 應用舉例 過濾 不溶性固體和液體的分離 漏斗、濾紙、燒杯、玻璃棒 粗鹽的提純 蒸發(fā) 可溶性固體和液體的分離 蒸發(fā)皿、玻璃棒、酒精燈 蒸發(fā)食鹽溶液得到固體食鹽 蒸餾 沸點不同的液體混合物的分離 蒸餾燒瓶、酒精燈、溫度計、冷凝管、牛角管、錐形瓶 制取蒸餾水 萃取和分液 互不相溶的兩種液體的分離 燒杯、分液漏斗 用四氯化碳把碘提取出來并分液 二、離子的檢驗 離子 檢驗試劑 實驗現(xiàn)象 化學方程式 SO ①BaCl2溶液 ②稀鹽酸 產生不溶于稀鹽酸的白色沉淀 BaCl2＋Na2SO4===BaSO4↓＋2NaCl Cl－ ①硝酸銀溶液 ②稀硝酸 產生不溶于稀硝酸的白色沉淀 NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3 三、物質的量在實驗中的應用 1．下列物質中質量最大的是(　　)，分子數(shù)最多的是(　　) A．64 g SO2　　　　　 B．3.011023個N2分子 C．0.75 mol H2SO4 D．4 g NaOH 2．如果1 g水中含有n個氫原子，則阿伏加德羅常數(shù)是(　　) A．n/1 mol－1 B．9n mol－1 C．2n mol－1 D．n mol－1 3．用20 g燒堿配制成500 mL溶液，其物質的量濃度為____________molL－1；從中取出1 mL，其物質的量濃度為________molL－1，含溶質______g。若將這1 mL溶液用水稀釋到100 mL，所得溶液中溶質的物質的量濃度為________molL－1，其中含Na＋______g。 4．下列所列兩種物質都含有少量雜質，試在表中相應的空格內分別寫出除去雜質應選用的試劑和方法及有關化學反應方程式。 物質 雜質 除去雜質所選用的試劑和方法 反應的化學方程式 NaNO3 NaCl ZnSO4 CuSO4 [答案]1．C　A　2．B　3．1　1　0.04　0.01　0.023 4．加入AgNO3溶液，過濾，蒸發(fā)　NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3 加入Zn粒，過濾，蒸發(fā)　Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4 本課時為復習課，復習了混合物的分離和提純、離子的檢驗、物質的量在化學實驗中的應用，課時內容容量較大。實驗是學習化學的基礎，物質的量是學生學好化學的關鍵。這些知識的掌握將為學生今后的化學學習打下基礎。在設計本節(jié)課時，主要通過圖表將零碎的知識系統(tǒng)化，使看似復雜的知識變得條理清晰，便于學生理解和掌握。