一、案例主題
1、案例背景:本節(jié)課屬于分析化學(xué)的內(nèi)容,主要討論定量分析中強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的中和滴定。酸堿中和滴定操作簡便、快速,并且有足夠的準(zhǔn)確性,因此,該方法具有很大的實用價值,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中被廣泛使用。
中和滴定是繼配制一定物質(zhì)量濃度溶液以后的一個定量實驗,也是教材中三個定量實驗之一,本節(jié)內(nèi)容綜合了物質(zhì)的量濃度的計算、溶液的pH、酸堿指示劑的變色范圍和應(yīng)用、滴定儀器的使用等知識,介紹了一種定量分析的方法——中和滴定,使化學(xué)研究從定性分析轉(zhuǎn)化為定量分析。
2、教材分析:教材先簡單地介紹定性分析和定量分析,解釋了什么叫酸堿中和滴定,以及酸堿中和滴定的實用價值。重點(diǎn)討論了酸堿中和滴定原理的三個含義:第一,酸堿中和反應(yīng)的實質(zhì),即H+ + OH- =H2O;第二,酸堿中和滴定的計量依據(jù)和計算,具體示例了如何利用關(guān)系式C酸 = (C堿V堿)÷V酸進(jìn)行中和滴定的有關(guān)計算及計算的格式;第三,準(zhǔn)確判斷中和反應(yīng)是否恰好進(jìn)行完全。接著教材以鹽酸滴定未知濃度的NaOH溶液為例,詳細(xì)地討論了滴定過程中溶液pH的變化,以及溶液從堿性經(jīng)中性突變到微酸性的過程。說明可以選擇合適的指示劑,并根據(jù)指示劑在酸性或堿性溶液中的顏色變化來準(zhǔn)確判斷中和反應(yīng)是否恰好進(jìn)行完全。
3學(xué)生現(xiàn)況:學(xué)生已掌握了酸堿中和反應(yīng)的本質(zhì),同時具備一定的酸堿指示劑使用的知識,對中和滴定使用的儀器也有初步了解。具備一定的對定性實驗現(xiàn)象的分析、描述、探討能力和應(yīng)用化學(xué)知識解決實際問題的能力,具有少量定量實驗的基礎(chǔ)?;究梢詣偃伪竟?jié)課學(xué)習(xí),但教材中沒有介紹滴定突變知識,而在學(xué)生的觀念中酸堿中和到pH =7才算恰好完全反應(yīng),而教材中介紹的指示劑并不適合實驗的要求,將會給學(xué)生帶來不小的困惑。教材第二部分主要是利用演示實驗將理論應(yīng)用于實踐,由于滴定操作過學(xué)生是第一次接觸,應(yīng)先由教師向?qū)W生示范一遍,而后再有學(xué)生動手操作。并把如何利用測得的實驗數(shù)據(jù)來進(jìn)行有關(guān)的計算等都較詳細(xì)地介紹給了學(xué)生,然后培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)素養(yǎng)。
二、案例描述
本節(jié)課通過書寫中和反應(yīng)的化學(xué)方程式和離子方程式,引導(dǎo)學(xué)生回憶中和反應(yīng)的實質(zhì);并通過簡單的運(yùn)算讓學(xué)生明確可以利用中和反應(yīng)本質(zhì)測定未知濃度的酸或未知濃度堿的濃度;通過演示實驗來直觀展示中和反應(yīng)過程中溶液pH值的變化情況,從而選擇適當(dāng)?shù)闹甘緞﹣砼袛嘀泻头磻?yīng)是否完成。利用已知濃度的鹽酸來測定未知濃度的NaOH溶液的演示實驗,使學(xué)生初步學(xué)會中和滴定操作過程,理解中和滴定的原理。具體教學(xué)過程如下:
[引入]人們常利用離子的特征反應(yīng)來檢驗一些常見離子,例如:可以利用Fe3+與SCN-反應(yīng)生成血紅色溶液這一性質(zhì)來檢驗Fe3+。像這樣只檢驗種類,不測定含量的分析方法,化學(xué)上稱為定性分析。有時,我們還需要測定某些物質(zhì)或元素的含量,這就需要用到另一種分析方法——定量分析。今天,我們來學(xué)習(xí)一種重要的定量分析方法——酸堿中和滴定。
[板書] 一酸堿中和滴定
1、定義:用已知物質(zhì)的量濃度的酸(或堿)來測定未知物質(zhì)的量濃度的堿(或酸)的方法。
2、原理:酸堿中和反應(yīng)實質(zhì):H+ + OH- =H2O,由于H+ 與 OH-按著計量比1:1反應(yīng),則n(H+)=n(OH-)既:c(H+)*V(H+)=c(OH-)*V(OH-),也就是:。
[過渡] 酸堿中和滴定在理論上是簡單清晰的。但具體的實踐操作中,還有兩個關(guān)鍵需要克服。①準(zhǔn)確測定參加反應(yīng)的兩種溶液的體積。
②準(zhǔn)確判斷中和反應(yīng)恰好進(jìn)行完全(找到完全中和點(diǎn))。下面就一起學(xué)習(xí)如何解決理論到實踐中出現(xiàn)的問題。
[評講]解決辦法
①準(zhǔn)確測定參加反應(yīng)的兩種溶液的體積——使用滴定管。
(展示滴定管,放在滴定管夾上)
(滴定管:內(nèi)徑均勻、帶有刻度的細(xì)長玻璃管,下端有控制液流的活塞)
酸式滴定管:盛放酸性溶液,不能盛放堿性溶液(滴定管結(jié)構(gòu)決定)
堿式滴定管:盛放堿性溶液,不能盛放酸性溶液、強(qiáng)氧化性溶液、有機(jī)溶液。
(結(jié)構(gòu)決定使用范圍)
[設(shè)問]為什么酸堿中和滴定中測定溶液的體積不用已有的量筒,而選用滴定管?
(結(jié)構(gòu)決定精確度高、且便于滴定操作)
[設(shè)問]滴定管是如何測量液體體積的?
(滴定管的結(jié)構(gòu):滴定管上標(biāo)有哪些參數(shù)——溫度、最大量程;滴定管的刻度分布——0刻度在上、從上往下分布刻度、最大量程下端有一段無刻度、最小刻度精確到0.1mL 、讀數(shù)估讀到0.01mL ;)
(評講中可與量筒對比說明)
(演示滴定管用于精確的測量放出的液體的體積。)
(滴定管使用中的注意事項后面介紹)
②準(zhǔn)確判斷中和反應(yīng)恰好進(jìn)行完全(找到完全中和點(diǎn))——選用合適的指示劑。
(指導(dǎo)閱讀教材)
[設(shè)問]既然指示劑的選擇直接關(guān)系到酸或堿的用量,因此,必須是最合適的指示劑。選擇指示劑應(yīng)該遵循什么原則呢?
(變色點(diǎn)盡量接近完全中和點(diǎn)時溶液的pH ;變色要靈敏、明顯,具體來說就是---)
[板書] 選擇指示劑的原則:一般用甲基橙或酚酞,決不用石蕊
強(qiáng)酸——強(qiáng)堿:兩者均可
強(qiáng)酸——弱堿:甲基橙
弱酸——強(qiáng)堿:酚酞
[過渡]下面以0.1000mol/L HCl溶液滴定NaOH溶液為例,講解中和滴定實驗的操作步驟和注意事項。
[板書]二酸堿中和滴定實驗操作過程
用0.1000mol/L鹽酸滴定10.00mL未知濃度的NaOH溶液,以測定NaOH的物質(zhì)的量濃度。
1儀器和藥品:酸式滴定管、堿式滴定管、滴定管夾、鐵架臺、錐形瓶、燒杯、白紙
標(biāo)準(zhǔn)液(0.1000mol/L HCl溶液)
待測液(未知濃度的NaOH溶液)
指示劑(酚酞)
2滴定步驟:
(1)準(zhǔn)備:①滴定管查漏②水洗、潤洗③注液④調(diào)液(讀數(shù)并記錄);錐形瓶水洗
(調(diào)液包括:調(diào)整使尖嘴部分充滿溶液無氣泡、使液面處于0刻度或以下)
(2)滴定:
①移液:移取10.00mL的NaOH溶液到錐形瓶
②滴加指示劑:2—3滴、不可太多(最佳指示劑為甲基橙;也可用酚酞)
③開始滴定:錐形瓶移到管下,下墊一白紙;左手、右手、眼睛;先快后慢;
(眼睛始終注視錐形瓶內(nèi)液體顏色變化,滴定中絕對禁止左手離開活塞、眼睛看別的地方。)
④終點(diǎn)判斷:當(dāng)看到加入1滴鹽酸后,溶液變色,靜止半分鐘顏色不變,說明以達(dá)到定終點(diǎn)
⑤讀數(shù)并記錄:
⑥重復(fù)實驗2—3次:
附表格:
NaOH溶液的體積讀數(shù)(mL) | HCl溶液的體積讀數(shù)(mL) | |||||
滴定前刻度 ![]() | 滴定后刻度 | 體積 | 滴定前刻度 | 滴定后刻度 | 體積 | |
1 | ||||||
2 | ||||||
3 | ||||||
⑦計算:C堿==C酸 · V酸/ V堿(求實驗的平均值)
[板書]三 酸堿中和滴定實驗誤差分析
[講述]造成中和滴定的誤差原因很多,如讀數(shù)誤差、操作誤差、計算誤差、指示劑的選擇誤差、藥品不純引起的誤差等。因此,要做好本實驗,必須各個環(huán)節(jié)都要注意。下面就以標(biāo)準(zhǔn)鹽酸滴定未知濃度的氫氧化鈉溶液為例,分析造成誤差的常見因素,并判斷對待測堿濃度的影響。
產(chǎn)生誤差的常見因素 | 的誤差 | |
儀器洗滌 | 酸式滴定管水洗后未用標(biāo)準(zhǔn)液潤洗 | 偏大 |
移液管水洗后未用待測液潤洗 | 偏小 | |
錐形瓶水洗后用待測液潤洗 | 偏大 | |
量器讀數(shù) | 滴定前俯視酸式滴定管,滴定后平視 | 偏大 |
滴定前仰視酸式滴定管,滴定后俯視 | 偏小 | |
操作不當(dāng) | 滴定前酸式滴定管尖嘴部分有氣泡,滴定結(jié)束后氣泡消失 | 偏大 |
滴定結(jié)束,滴定管尖端掛一滴液體未滴下 | 偏大 | |
將移液管尖嘴部分的液體吹出 | 偏大 | |
滴定過程中,振蕩錐形瓶時,不小心將溶液濺出 | 偏小 | |
用甲基橙作指示劑,滴至橙色,半分鐘內(nèi)又還原成黃色,不處理就計算 | 偏小 |
三、案例分析
化學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科,化學(xué)實驗不僅有利于學(xué)生理解和鞏固化學(xué)知識,更重要的是可以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方式和科學(xué)的研究方法,提高分析、解決實際問題的能力?;瘜W(xué)的實驗教學(xué),形式多樣,從認(rèn)識方法上可分為驗證性實驗和探索性實驗;從內(nèi)容上可分為化學(xué)基本操作實驗、物質(zhì)性質(zhì)和制備實驗、運(yùn)用“雙基”進(jìn)行的設(shè)計性實驗等等。本節(jié)課講授的酸堿中和滴定,屬于中學(xué)化學(xué)中第一個定量分析實驗,因此,在進(jìn)行本課的教學(xué)中,除了培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)實驗基本操作能力以外,要特別培養(yǎng)本案例是一節(jié)以學(xué)生為主體的定性實驗探究式新課。在教學(xué)中,讓實驗成為學(xué)生實踐體驗的一部分,通過自主實驗,啟發(fā)引導(dǎo),小組合作,討論分析等方法,讓實驗成為幫助學(xué)生開展探究活動的積極手段,并在其過程中培養(yǎng)他們基本技能,激發(fā)他們的探究熱情。從整節(jié)課的教學(xué)過程來看,它重在探究、重實踐。在實驗探究中,不僅激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣獲得知識,更能啟迪學(xué)生思維、培養(yǎng)科學(xué)精神和創(chuàng)新能力,為學(xué)生的進(jìn)一步發(fā)展創(chuàng)造一個新的局面。在實踐中學(xué)會交流,學(xué)會合作,并意識到合作是學(xué)習(xí)的有效途徑,培養(yǎng)集體意識,很好實現(xiàn)化學(xué)教學(xué)的情感目標(biāo)。從整體教學(xué)效果來看,學(xué)生對知識點(diǎn)的掌握是相當(dāng)不錯的,酸堿中和滴定的原理、操作、步驟以及酸式堿式滴定管的使用方法,學(xué)生都能輕松、愉快地掌握并應(yīng)用,為后面的新內(nèi)容的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。同時,通過實踐——認(rèn)識——再實踐的親身體驗的學(xué)習(xí)過程,加深了對知識的理解。更重要的是,也讓學(xué)生充分展示自己的機(jī)會,使課堂圍繞學(xué)生為中心的教學(xué)活動,真正體現(xiàn)學(xué)生的主體地位,大大激發(fā)學(xué)習(xí)積極性。
但本節(jié)課不成功的一點(diǎn)是由于時間的限制,致使比較重要的誤差分析上太倉促,學(xué)生練的太少,掌握的還不夠好,需要在下節(jié)課加強(qiáng)練習(xí)。
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