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实验教案
高二化学实验教案
教师:
班级:
中和热的测定
【教学目标】
1、理解中和反应反应热测定的实验原理
2、掌握中和反应反应热测定的操作步骤、注意事项和数据处理
【教学重点】
1.中和热的测定原理和方法。
2.培养学生分析问题的能力。
【实验目的】
1.测定强酸、强碱反应的中和热,加深理解中和反应是放热反应。
2.培养学生设计实验的能力。
3.提高学生的思维能力和分析问题的能力。
4.培养学生严谨求实的科学作风。
【实验用品】
大烧杯(500 mL)、小烧杯(100 mL)、温度计、量筒(50 mL)两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。
0.50 mol/L 盐酸、0.55 mol/L NaOH溶液
【教学过程】
[引言]上节课我们刚刚认识了中和热,本节课我们就来亲自测一下强酸强碱反应的中和热。
[板书] 实验二 中和热的测定
[设问]我们利用什么原理来测定酸、碱反应的中和热呢?
[板书]实验原理
[问]中和热与反应热是否相同?
它们之间有什么区别和联系?
[学生讨论后回答]
本节课,我们取一定量的盐酸和氢氧化钠溶液发生中和反应,哪些数据可以帮助我们测出它们的反应热呢?
请大家讨论回答。
[学生讨论后回答]
[教师板书] Q=mcΔt ①
Q:
中和反应放出的热量。
m:
反应混合液的质量。
c:
反应混合液的比热容。
Δt:
反应前后溶液温度的差值。
[问]我们如何得到上述数据呢?
[生]m的质量为所用酸、碱的质量和,测出参加反应的酸、碱质量相加即可;c需要查阅,Δt可用温度计测出反应前后的温度相减得到。
[问]酸、碱反应时,我们用的是它的稀溶液,它们的质量应怎样得到?
[生]量出它们的体积,再乘以它们的密度即可。
[师]如此说来,上述计算Q的式子可表示为
[板书]Q=(V酸ρ酸+V碱ρ碱)·c·(t2-t1 ②
[讲解]本实验中,我们所用一元酸、一元碱的体积均为50 mL,它们的浓度分别为 0.50 mol/L和0.55 mol/L。
由于是稀溶液,且为了计算简便,我们近似地认为,所用酸、碱溶液的密度均为1 g/cm3,且中和后所得溶液的比热容为 4.18 J/(g·℃)
[板书]V酸=V碱=50 mL。
c酸=0.50 mol/L c碱=0.55 mol/L。
ρ酸=ρ碱=1 g/cm3
c=4.18 J/(g·℃)
[师]请大家把以上数据代入式②,得出Q的表示式。
其中热量的单位用kJ。
[学生得出结果后回答]
[教师板书]Q=0.418(t2-t1)kJ ③
思考:
③式表示的是不是该反应的反应热?
是中和热吗?
为什么?
[学生讨论后回答]
[过渡]下面,我们便根据以上原理,利用实验台上已有的仪器和药品设计出测定酸、碱反应中和热的实验步骤。
[板书]实验步骤 [阅读教材实验步骤]
1.在大烧杯底部垫泡沫塑料(或纸条),使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。
然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料(或纸条),大烧杯上用泡沫塑料板(或硬纸板)作盖板,在板中间开两个小孔,正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过,如下图所示。
中和热的测定
2.用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L盐酸,倒入小烧杯中,并用温度计测量盐酸的温度,记入下表。
然后把温度计上的酸用水冲洗干净。
3.用另一个量筒量取50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液,并用温度计测量NaOH溶液的温度,记入下表。
4.把温度计和环形玻璃搅拌棒放入小烧杯的盐酸中,并把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯(注意不要洒到外面)。
用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液,并准确读取混合溶液的最高温度,记为终止温度,记入下表。
5.重复实验两次,取测量所得数据的平均值作为计算依据。
实验次数
起始温度
终止温度
温度差
1
2
3
[思考]
1.大、小烧杯放置时,为何要使两杯口相平?
填碎纸条的作用是什么?
2.温度计上的酸为何要用水冲洗干净?
3.酸、碱混合时,为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入?
4.实验中所用NaOH为什么过量?
若用HCl过量行吗?
[学生讨论后回答,老师点评]
[请学生按以上操作步骤进行实验,教师巡视指导]
[学生实验完毕后,请学生根据实验数据计算各自所测得的中和热,并与其他同学交流实验结果]
[讨论]你所测得的数据是否为57.3 kJ/mol,若不是,分析产生误差的原因。
[板书]误差分析。
[学生分析后进行回答交流]
可能的原因有:
1.量取溶液的体积有误差。
2.温度计的读数有误。
3.实验过程中有液体洒在外面。
4.混合酸、碱溶液时,动作缓慢,导致实验误差。
5.隔热操作不到位,致使实验过程中热量损失而导致误差。
6.测了酸后的温度计未用水清洗而便立即去测碱的温度,致使热量损失而引起误差。
[总结]以上产生误差的原因,也是大家提高中和热测定的准确性而需注意的问题。
请大家根据已有知识,讨论下列问题:
[投影]1.本实验中若把50 mL 0.50 mol/L的盐酸改为50 mL 0.50 mol/L醋酸,所测结果是否会有所变化?
为什么?
2.若改用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和100 mL 0.55 mol/L的NaOH溶液,所测中和热的数值是否约为本实验结果的二倍(假定各步操作没有失误)?
[学生讨论,并回答讨论结果]
[练习]试回答下列中和热测定的有关问题。
(1)实验桌上备有烧杯(大、小两个烧杯)、泡沫塑料、泡沫塑料板、环形玻璃搅拌棒、0.50mol·L-1盐酸、0.55mol·L-1 NaOH溶液,尚缺少的实验用品是________________。
(2)实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒__________,其原因是______________________________________________。
(3)实验时所用盐酸及NaOH溶液的体积均为50mL,各溶液密度为1g/cm3
,生成溶液的比热容C=4.18J/(g·℃),实验起始温度为t1℃,终止温度为t2℃。
试推断中和热的计算式:
△H=___________________________________。
[小结]本节课我们重点学习了中和热的测定原理及方法。
[布置作业]
完成本次实验的实验报告。
影响化学反应速率的因素
【教学目标】
1、使学生了解化学反应速率的概念及表示方法
2、通过实验使学生理解浓度、压强、温度和催化剂等条件对化学反应速率的影响
【实验教学重点和难点 】
重点:
浓度对化学反应速率的影响
难点:
浓度对化学反应速率影响的原因
【实验过程 】
1.实验所需的药品和仪器
①药品:
过氧化氢(30%)、FeCl3溶液(0.1mol/L) ②仪器:
烧杯、电炉、试管、气球
2.实验步骤和实验现象
①浓度对反应速率的影响
分别取一定量的30%的H2O2稀释到20%和10%,然后取出三支试管,分别加入5ml30%、20%、10%H2O2溶液和4滴FeCl3溶液,然后在试管口套上气球,并在试管上贴上标签以作区分。
观察试管内气泡的产生现象和气球的膨胀情况。
5ml30%H2O2溶液
+4滴FeCl3溶液
5ml20%H2O2溶液
+4滴FeCl3溶液
5ml10%H2O2溶液
+4滴FeCl3溶液
试管内快速产生大量气泡
试管内产生气泡
试管内产生气泡,但速度较慢
从以上的实验图看,可知:
①30%的H2O2溶液产生的气泡比较快,在相同的时间内,气球的膨胀也比较快;
②20%的H2O2溶液产生气泡的速度一般,与30%的H2O2相比,速度明显较慢,相同间时间内,气球的膨胀程度也较小;
③10%的H2O2溶液产生气泡的速度与气体量明显较弱,气球相比于30%H2O2和20%H2O2的气球的膨胀程度,也显得较为干瘪。
即
气体的产生速度:
30%>20%>10%
气球的膨胀程度:
30%>20%>10%
所以由此可知:
当其他条件相同时,增大反应物的浓度反应速率增大。
这是因为,对某一反应来说,在其他条件不变时,反应物中的活化分子的百分数是一定的,而单位体积内的活化分子的数目与单位体积内反应物的总数成正比,即与反应物的浓度成正比。
所以反应物浓度增大,活化分子数也增多,有效碰撞的几率增加,反应速率也就增大了。
②温度对反应速率的影响
取四支试管,分别加入5ml30%H2O2溶液和2滴FeCl3溶液,在试管口套上气球,然后放入分别盛有温度为30℃、40℃、50℃、60℃的水中,观察试管内气泡的产生现象和相同时间内气球的膨胀情况。
通过实验,可知得出以下结论:
①温度越高,H2O2溶液的分解速率越快,气体的产生速率越快;
②温度越高,H2O2溶液的分解速率越快,相同时间内,产生的气体越多,气球的膨胀程度越大;
③40℃和50℃的气球的膨胀程度的大小区别不明显,原因应该是温度的梯度设置过小,实验应予以改进。
温度越高,反应速率越快,这是因为通过提高温度使分子获得了更高的能量,活化分子的百分数提高了,所以含有较高能量的分子间的碰撞效率也随之提高。
本实验在实验过程中发现,假如实验不加入FeCl3作催化剂,虽然不同温度下H2O2的分解速率有所区别,但是总体速率都很小,气球的膨胀速率也比较慢,原因可能是H2O2不够新鲜,由于开封已久,已经变质,导致实验失败。
③催化剂对反应速率的影响
a取四支试管,都加入5ml30%H2O2溶液,然后其中一支不加FeCl3溶液,其他三支分别加入2滴FeCl3溶液,4滴FeCl3溶液,6滴FeCl3溶液,在试管口套上气球,观察试管内气泡的产生现象和相同时间内气球的膨胀情况。
通过实验,可以观察到:
①没有加入催化剂的试管,H2O2溶液几乎不分解,气球完全干瘪;
②加入2滴FeCl3溶液与加入4滴FeCl3溶液的试管相比,催化剂的量越多,H2O2溶液的分解速率越快,相同时间内,产生的气体越多,气球的膨胀程度越大;
③加入4滴FeCl3溶液与加入6滴FeCl3溶液的试管相比,发现催化剂的量过多,反应速率反而越低,4滴FeCl3溶液对H2O2溶液分解的催化效果最佳。
由此可得出结论:
催化剂能加快反应速率。
影响化学平衡状态的因素
教学目标
知识与技能
1、理解化学平衡移动实质,了解浓度、压强、温度等外界条件对化学平衡移动的影响;
2、理解勒夏特列原理的涵义,并能简单运用。
过程与方法
1、通过温度、浓度实验,逐步探究平衡移动的原理,引导学生体验化学实验方法;
2、通过图表分析,提高学生数据分析及归纳能力;
3、通过对实验过程中认知冲突的解决,引导学生体会单一变量原则。
情感态度与价值观
1、通过科学史话,激发学生学习化学的兴趣;
2、在实验中培养学生尊重事实、严谨推理、缜密思考的科学态度。
教学重难点
教学重点:
浓度、压强、温度等条件对化学平衡移动的影响
教学难点:
勒夏特列原理的形成和理解
教学过程
【新课引入】
科学家勒夏特列、哈伯的重要贡献——化学平衡移动原理的发现及其应用
【新课推进】
一、化学平衡状态的改变:
v(正)>v(逆)平衡向正反应方向移动
v(正) 二、影响化学平衡状态的因素 1、温度对化学平衡的影响 【探究实验一】 2NO2(g) N2O4(g)△H<0 NO2球浸泡在冰水、热水中,观察颜色的变化 红棕色无 实验 条件变化 实验现象 实验结论 放入热水中 温度升高 放入冷水中 温度降低 结论: 升高温度,化学平衡向吸热方向移动 降低温度,化学平衡向放热方向移动 2、浓度对化学平衡移动的影响 【实验探究二】探究浓度变化对化学平衡的影响 实验原理: 已知在K2Cr2O7的溶液中存在如下平衡: Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+ 橙色黄色 现有药品: 0.1mol/LK2Cr2O7溶液、70%浓硫酸、浓盐酸、固体NaOH、NaOH浓溶液。 请根据上述原理及所给药品设计实验,并选择合适的药品,探究浓度对化学平衡状态的影响。 实验步骤: ____________________________________________________ 所选试剂 现象 结论 5mLK2Cr2O7溶液中滴加8-10滴浓H2SO4 5mLK2Cr2O7溶液中滴加3-4滴NaOH浓溶液 分析上述实验现象及结论,在学生产生认知冲突的基础上引导学生体会单一变量原则。 结论: 增大反应物浓度(减少生成物浓度),平衡向正反应方向移动; 减少生成物浓度(增大生成物浓度),平衡向逆反应方向移动。 3、压强对化学平衡的影响 下表为500℃时,不同压强下N2(g)十3H2(g) 2NH3(g)达到平衡时混合体系中NH3的体积分数: 压强(MPa) 1 5 10 30 60 100 NH3% 2.0 9.2 16.4 35.5 53.6 69.4 试根据表中数据分析压强对化学平衡状态的影响。 结论: 增大压强,平衡向气体分子数减小的方向移动; 减小压强,平衡向气体分子数增大的方向移动。 【思考】使用催化剂对化学平衡状态是否有影响? 催化剂能同等程度的增大正反应速率和逆反应速率,因此催化剂不能使化学平衡状态发生移动。 三、小结 条件 变化 化学平衡移动方向 温度 升高温度 降低温度 浓度 增大反应物浓度(或减少生成物浓度) 减少反应物浓度(或增大生成物浓度) 压强 增大压强 减小压强 如果改变影响平衡的条件之一(如温度、压强,以及参加反应的化学物质的浓度),平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 ——勒夏特列原理 强弱电解质的比较 [实验目的] 1.掌握弱酸、弱碱的解离平衡; 2.掌握盐类水解溶液酸碱性的规律; 3.掌握缓冲溶液的配制和使用原则。 [实验操作] 实验步骤 实验现象 结论 一、电离平衡 1. 弱电解质的同离子效应 (1)在两支试管中各加入0.1mol/LHAc溶液2mL,再分别加1滴甲基橙,然后在一支试管中,加少量固体NH4Ac,振荡使其溶解,观察溶液颜色变化,与另一支试管进行比较,并解释之。 (2)在两支试管中各加入 0.1mol/LNH3·H2O溶液2mL,再分别加1滴酚酞,然后在一支试管中,加少量固体NH4Cl,振荡使其溶解,观察溶液颜色变化,与另一支试管进行比较,并解释之。 2. 盐类水解 (1)用pH试纸测定NaCl、NaAc、NH4Cl、NH4Ac溶液的pH值。 (2)在两支试管中各加入3mL蒸馏水,然后分别加入少量固体Fe(NO3)3·9H2O及BiCl3(BiCl3只需绿豆大小),振荡,观察现象。 用pH试纸分别测定其pH。 解释之。 保留NaAc、Fe(NO3)3·9H2O、BiCl3三支试管中的物质。 (3)取上面制得的NaAc溶液,加1滴酚酞指示剂,加热,观察溶液颜色变化,并解释之。 (4)将(3)制得的 Fe(NO3)3溶液分成三份,第一份保留作比较用;第二份中加入2mol·L-1HNO31~2滴,观察溶液颜色变化;第三份用小火加热,观察颜色的变化,解释上述现象。 (5)在(3)制得的BiOCl白色混浊物的试管中逐滴加入6mol·L-1HCl,并剧烈振荡,至溶液澄清(HCl不要太过量),再加水稀释,有何现象? 解释之,由此了解实验室应如何配制BiCl3、SnCl2等易水解盐类的溶液。 (6)缓冲溶液的缓冲作用 在100mL烧杯中加入0.1mol/LHAc和0.1mol/LNaAc溶液各25mL,搅拌均匀,用pH试纸测定其pH值。 加入去离子水50mL,冲稀一倍,搅匀后再测定其pH值。 然后将此溶液分为两等份,一份加入0.1mol/LHCl溶液10滴,搅匀,用pH试纸测定其pH值,另一份中加入0.1mol/LNaOH溶液10滴,搅匀,再用pH试纸测定其pH值。 记录测定结果。 NaCl的pH= NaAc的pH= NH4Cl的pH= NH4Ac的pH= 第二份现象: 第三份现象: 最初的pH= 稀释后的pH= 加酸后的pH= 加碱后的pH= HAc⇋H+ + Ac- 醋酸部分解离产生H+ 溶液呈酸性;加入固体NH4Ac后,HAc的解离平衡 向左移动,H+减小。 NH3·H2O⇋NH4+ + OH- NH3·H2O部分解离产生OH-溶液呈碱性;加入固体NH4 Cl后,NH3· H2O的解离平衡向左移动,OH-减小。 盐类水解规律: 强酸弱碱盐溶液呈酸性;强碱弱酸盐溶液呈碱性;强酸强碱盐溶液呈中性。 Fe3+ + 3H2O⇋Fe(OH)3 +3H+ Bi3+ + Cl- + H2O⇋BiOCl↓+ 2H+ Ac- + H2O⇋HAc + OH- Ac-的水解反应为吸热反应,温度升高平衡向右移动,OH-浓度增大。 H+增大,Fe3+的水解反应向左移动,溶液颜色变浅。 Fe3+的水解反应为吸热反应,温度升高平衡向右移动,Fe(OH)3的量增大。 BiOCl+ HCl→Bi3+ + H2O + Cl- 为了防止BiCl3、SnCl2等盐类的水解,应加入适当的酸。 缓冲溶液能抵抗外加少量的酸、碱或水,溶液的pH不会发生太大变化。 酸碱中和滴定 【教学目标】 1、知识与技能: (1)熟练中和滴定实验有关仪器(锥形瓶和滴定管等)的基本操作规范。 (2)理解中和滴定实验过程要记录的实验数据。 2.能力和方法目标 (1)通过中和滴定实验,掌握中和滴定实验操作方法。 (2)通过中和滴定实验,理解化学定量分析实验中有关实验误差的分析、实验数据的收集和取舍、实验结果的计算等方法。 (3)通过酸碱中和实验,理解化学实验中测定酸或碱的浓度的基本方法。 3.情感和价值观目标 (1)通过中和滴定终点时指示剂的颜色突变等感受量变引起质变的规律,感受化学实验中的色彩美。 (2)通过中和滴定实验过程“先快后慢”、边滴边振荡等的把握,养成耐心、细致的实验习惯。 (3)通过中和滴定实验数据的处理和计算,培养实事求是的实验态度。 【实验教学重点和难点 】 重点: 中和滴定实验操作过程。 难点: 实验数据的处理 【教学过程 】 一、 酸碱中和滴定原理 以酸碱中和反应为基础,H+ + OH- = H2O 在滴定达到终点(即酸碱恰好反应)时n (H+) =n (OH-) 若是一元酸和一元碱反应则有 : n(酸)=n(碱) c酸. V酸 = c碱. V碱 现在我们用0.1000mol/L的盐酸标准溶液测定未知浓度的NaOH溶液 C(NaOH)=C(HCl)·V(HCl)/V(NaOH) 二、 酸碱中和滴定 (一)认识仪器: 1、滴定管构造 ①类型 : 酸式滴定管 碱式滴定管 ②刻度 : A、 “0”点在上端,从上向下增大。 B、每小格为0.1mL,但应估读至0.01 ③标记: 容积、温度、刻度 2、滴定管的使用方法 ① 检查: 活塞、是否漏水 ② 洗涤: 蒸馏水洗、润洗。 润洗(2~3次)的目的是什么? ③ 装液、固定、排气、调零: 把溶液注入滴定管中,使液面位于“0”以上2cm~3cm处,再把滴定管固定在滴定管夹上, 在滴定管下放一个烧杯,调节活塞使滴定管的尖嘴部分充满溶液(不留气泡),并使液面处在“0”或“0”以下某一刻度处,记下准确读数。 ④ 读数: a、滴定管要垂直, b、装液或放液后静置一会,待液面稳定再读数 c、视线与凹液面最低处保持水平, d、估读到0.01mL。 (二)中和滴定 1、仪器: 酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、锥形瓶、烧杯。 2、试剂: 标准液0.1000mol/L的氢氧化钠溶液、待测液0.1mol/L左右的盐酸、酚酞 3、中和滴定操作 (1)滴定前准备: 查漏—洗涤—润洗—注液—调液—读数 ①查漏: 检查滴定管是否漏液. ②洗涤: 用水和蒸馏水分别洗涤滴定管、锥形瓶.(2~3次) ③润洗: 用盛装液分别润洗滴定管,锥形瓶不能用盛装液润洗.(2~3次) ④注液: 向滴定管中注入溶液,排出尖嘴部位的气泡. ⑤调液: 调节液面至零或零刻度以下. ⑥在锥形瓶待测液中滴加2-3滴酚酞。 (2)滴定 ①左手握滴定管活塞,右手拿锥形瓶并不断振荡。 ②眼睛注视锥形瓶内溶液颜色的变化。 ③终点判断: 当滴入最后一滴,溶液颜色变化且在半分钟内不褪色。 ④读取滴定管刻度并记录。 注意: 读数时视线与凹液面水平相切 为保证测定的准确性,上述滴定重复2-3次。 三. 数据记录与处理 已知c(NaOH)=0.1000mol/L,V(HCl)=10.00mL V(NaOH)/mL ① ② ③ 起始读数 终止读数 V(NaOH)/mL 数据处理: V(NaOH)平均 c(HCl)= 沉淀的溶解平衡 [实验目的] 1.掌握沉淀溶解平衡的规律; 2.掌握溶度积规则的应用; 3.掌握沉淀生成和溶解的方法。 [实验操作] 实验步骤 实验现象 结论 沉淀-溶解平衡 1. 沉淀的生成 (1)在两支试管中各盛去离子水1mL,分别加入1滴0.1mol/LAgNO3,0.1mol/LPb(NO3)2溶液,摇匀,然后各加入0.1mol/LK2CrO4溶液1滴,振荡,观察并记录现象,写出反应方程式。 (2)取0.1mol/LPb(NO3)25滴,加入0.1mol/LKI溶液10滴,观察并记录现象,写出反应方程式。 另取0.001mol/LPb(NO3)25滴,加入0.001mol/LKI溶液10滴,观察并记录现象,解释之。 (3)在试管中加入1mL饱和PbCl2溶液,逐滴加入饱和NaCl溶液,观察现象,解释之。 2. 沉淀的溶解 (1) 取0.1mol/LMgCl2溶液10滴,加入2mol/L氨水5~6滴,观察现象。 然后再逐滴加入1mol/LNH4Cl,观察现象,解释并写出有关反应方程式。 (2) 在试管中加入饱和(NH4)2C2O4溶液5滴和0.1mol/LCaCl2溶液5滴,观察现象。 然后逐滴加入2mol/LHCl溶液,振荡,观察现象,解释并写出有关反应方程式。 (3) 试管中盛2mL去离子水,加入0.1mol/LPb(NO3)2溶液1滴和0.1mol/LKI溶液2滴,振荡试管,观察沉淀颜色和形状,然后再加入少量固体NaN
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