高中化学《化学计量在实验中的应用》教案16（人教版必修1）

111第二节 化学计量在实验中的应用一、教学设计化学反应有很多是在溶液中进行的，在工业生产和科学研究中要定量研究在溶液中发生的化学反应通常用物质的量浓度来计算比较方便。在农业上需要配制一定浓度的农药，也必须了解溶液浓度的知识。在高中化学实验中，有些反应反应物的浓度大了或小了都不行。在高中化学的计算中更是离不开物质的量、物质的量浓度。本教材抓住一般反应都在溶液中进行的特点，设计以介绍“配制一定物质的量浓度的溶液”作为主要教学目标，将物质的量等基本概念作为化学计量。这样一方面突出重点知识，另一方面也可以大幅度减少化学计算的难度，从而有效地降低学生的学习难度。介绍物质的量浓度，就必须引入物质的量、摩尔质量等概念。物质的量是用来计量肉眼看不到、现代称量工具难以称量的原子、分子、离子等微观粒子的物理量。这个词对学生来说比较陌生、抽象、难懂，而且非常容易将物质的量与物质的质量混淆起来，以致错误地理解物质的量的涵义。教科书在介绍物质的量时，不介绍阿伏加德罗常数是根据什么确定的，而是提出6.021023个水分子或Al原子的质量在数值上正好与水的相对分子质量或Al的相对原子质量相等，因此用6.021023个分子或原子作为1 mol来衡量宏观物质中所含的粒子数目就十分方便。然后采用演绎推理和归纳推理的方法得出物质的量的概念，从而降低了解物质的量这个物理量涵义的坡度。在介绍一定物质的量浓度溶液的配制方法之前，先介绍物质的量浓度的概念，让学生理解概念和对概念进行应用，并了解应用物质的量浓度的好处，以及与溶液中溶质的质量分数的区别等。一定物质的量浓度溶液的配制方法的介绍可采用边讲边演示，然后总结出配制步骤的要点，有利于学生掌握。本节教学重点：物质的量、物质的量浓度的概念，物质的量、摩尔质量和物质的量浓度的关系，一定物质的量浓度溶液的配制方法。本节教学难点：物质的量的概念，一定物质的量浓度溶液的配制方法。教学建议如下：1.从引入物质的量的必要性入手，激发学生了解物质的量概念的积极性原子是化学变化中的最小粒子，分子与分子、原子与原子按一定的比例定量地进行化学反应，而原子或分子都很小，我们肉眼不可能观察到，更不可能一个一个地进行称量。怎样将微观的粒子数目与宏观的物质的质量联系起来，来研究分子、原子或离子所进行的化学反应呢？这就需要确定一种物理量。第14届国际计量大会通过以“物质的量”作为化学计量的基本物理量，规定1 mol粒子所含的数目为6.021023个。此时1 mol任何物质的质量以克为单位时，其数值恰好等于相对原子质量或相对分子质量，这样使用起来就十分方便。当物质的量小于0.1 mol或大于1 000 mol时，正像小于0.1 m或大于1 000 m一样，需要采用“摩”的倍数单位。2.使学生了解物质的量、摩尔质量的涵义，并能正确运用要强调“物质的量”是一个基本物理量，四个字是一个整体，不能拆开理解，也不能压缩为“物质量”，否则就改变了原有的意义。同时要与“物质的质量”区分开来。还要说明“摩”是“物质的量”的单位，不要将两者混淆起来，如“某物质的物质的量是多少”不要说成“某物质它的摩尔数是多少”。应该强调，物质的量这个物理量只适用于微观粒子，即原子、分子、离子等，使用摩作单位时，所指粒子必须十分明确，且粒子的种类要用化学式表示。如写成2 mol H、1 mol H2、1.5 mol NaOH、1 mol OH-和1 mol e-等。摩尔质量是单位物质的量的物质所具有的质量，单位是克/摩或千克/摩（g/mol或kg/mol）等。摩尔质量以克/摩为单位时，在数值上与物质的相对分子质量或相对原子质量相等。对于某一纯净物来说，它的摩尔质量是固定不变的，而物质的质量则随着物质的物质的量不同而发生变化。例如，1 mol O2的质量是32 g，2 mol O2的质量是64 g，但O2的摩尔质量并不会发生任何变化，还是32 g/mol。3.运用比较的方法，使学生正确理解“物质的量浓度”的涵义物质的量浓度与溶液中溶质的质量分数之间的不同点是：前者的溶质用物质的量表示，后者的溶质用质量表示；前者的单位是molL-1，后者是质量之比，单位为1；两者的最大区别是相同物质的量浓度、相同体积的不同溶液，它们所含溶质的物质的量相等，而相同质量分数、相同体积的不同溶液，它们所含溶质的物质的量不相等。因为化学反应中物质的粒子数目之间存在一定的比例关系，用质量来表示不太方便，所以有必要引入物质的量浓度。4.做好一定物质的量浓度溶液的配制实验，使学生掌握溶液配制的要点配制一定物质的量浓度溶液的方法，是高中学生必须学会的化学实验操作技能之一。教学中要介绍容量瓶的特点和使用方法，以及为什么转移溶液时要用玻璃棒；为什么要用水将烧杯洗涤数次，并将洗涤液倒入容量瓶中；容量瓶中溶液接近瓶颈刻度时为什么要改用胶头滴管加水等。一定物质的量浓度溶液的配制步骤可归纳为：计算、称量、溶解、洗液、定容、摇匀等。5.运用量方程，使学生建立概念之间的联系通过简单的量方程，使学生建立物质的量等概念之间的联系，会运用其进行简单的计算。但应注意把握教学要求，不要强化计算。二、活动建议【实验1-5】（1）选用配制NaCl溶液，是因为NaCl价廉。配制100 mL，也是考虑所配的NaCl溶液用处不大，减少浪费。目前有的学校条件比较好，配备了分析天平，可用分析天平来称量。若用托盘天平，可向学生简单说明感量问题即可。此实验的目的是使学生学习配制溶液的方法和技能。（2）教学中教师可以先演示，然后学生再进行实验。（3）学生实验后可进行一些误差分析。三、问题交流【学与问1】24.5 g H2SO4的物质的量是0.25 mol，1.50 mol Na2CO3的质量是159 g。教师可以再编一些类似的题进行训练，也可以让学生两人一组一问一答的形式进行训练。【学与问2】1.配制一定物质的量浓度的溶液时，烧杯中的溶液转移到容量瓶后，烧杯的内壁上还粘有少量溶液，若不用蒸馏水洗涤烧杯，容量瓶中的溶质就会减少，即容量瓶内溶质的物质的量减少，导致所配溶液中溶质的浓度偏低。为了减少溶质的损失，应用蒸馏水洗涤烧杯23次，并将洗涤后的溶液也转移到容量瓶中。2.如果将烧杯中的溶液转移到容量瓶中时不慎洒到容量瓶外，最后配成的溶液中溶质的实际浓度比所要求的小。因为洒出的溶液中含有溶质，所以转移到容量瓶内的溶质比称量时少，即容量瓶内溶质的物质的量减少。3.配制100 mL 1.00 mol/L NaCl溶液需要NaCl固体5.85 g。用托盘天平称量时，托盘天平的感量为0.1 g，所以不能称出5.85 g固体。如要比较准确地配制100 mL 1.00 mol/L NaCl溶液，应用分析天平进行称量。分析天平的精度比托盘天平高。【思考与交流】1.浓硫酸和稀硫酸在性质上有比较大的差异。例如，浓硫酸的密度比稀硫酸的大；将浓硫酸、稀硫酸分别滴在蓝色石蕊试纸上，浓硫酸能使石蕊试纸先变红后变黑（纸被腐蚀），而稀硫酸只能使石蕊试纸变红（久置后也会变黑）；浓硫酸稀释时会放出大量的热，而稀硫酸稀释时放出的热量不大；浓硫酸露置在空气中会变稀，稀硫酸露置在空气中浓度变化不大；浓硫酸常温下不与铁反应，稀硫酸能与铁反应产生氢气等。2.将5 mL浓硫酸稀释为20 mL稀硫酸，得到的稀硫酸与原浓硫酸中所含H2SO4的物质量相等。这是因为稀释前与稀释后H2SO4的质量是不变的，只是溶液体积增大了，所以两种溶液中H2SO4的物质的量相等。（讨论：如果从这20 mL稀硫酸中取出5 mL，与原5 mL浓硫酸相比，溶质的物质的量、溶液中溶质的物质的量浓度是否相同？为什么？）四、习题参考1. 14 mL（建议学生分步计算，学会物质的量浓度表达式的应用）2. 5.56 mmol/L，属于正常范围。（提示：1 mol=1 000 mmol）3.这种做法不对，会造成结果偏低。这是因为倒出的部分溶液中含有溶质，结果导致容量瓶内的溶质减少，即容量瓶内溶质的物质的量减少，溶质的物质的量浓度也减小。111