2019-2020年高考化學 第二節(jié) 化學計量在實驗中的應(yīng)用 第1課時教案.doc

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2019-2020年高考化學 第二節(jié) 化學計量在實驗中的應(yīng)用 第1課時教案 從容說課 本節(jié)內(nèi)容物質(zhì)的量、氣體摩爾體積和物質(zhì)的量濃度是中學化學三個重要的物理量。物質(zhì)的量是國際單位制中7個基本物理量之一，單位是摩爾，簡稱摩，符號是mol。 物質(zhì)的量這個詞學生初次接受，難以理解，為了加強學生的直觀感覺，可結(jié)合實際導入對不同的物質(zhì)量度單位不同進行比較說明。小米只能按斤，不能按粒；鉆石的單位是“克拉”等?；瘜W是研究物質(zhì)變化的，物質(zhì)發(fā)生化學變化的實質(zhì)是分子、原子之間的反應(yīng)，能否找一個物理量，把宏觀質(zhì)量與微觀微粒數(shù)聯(lián)系起來——這就是物質(zhì)的量的意義。物質(zhì)的量既不能理解為質(zhì)量，也不能理解為數(shù)量，它是衡理物質(zhì)微粒數(shù)多少的物理量。 本節(jié)內(nèi)容分為三部分。第一部分著重介紹物質(zhì)的量、物質(zhì)的量的單位及摩爾質(zhì)量，后兩部分介紹氣體摩爾體積和物質(zhì)的量濃度，并分別介紹有關(guān)概念的簡單計算。物質(zhì)的量在化學方程式計算中的應(yīng)用不要在本節(jié)內(nèi)容中出現(xiàn)，目的是減輕學生學習本節(jié)內(nèi)容的負擔，又有利于學生理解、鞏固和運用有關(guān)概念。 本節(jié)概念較多，理論性較強，而且都很抽象。限于學生接受能力，不能要求學生在本節(jié)中對這部分內(nèi)容理解得很透，只能要求學生在學習本節(jié)知識時，對所學知識基本理解。在講述難度比較大的一些概念時，如物質(zhì)的量、阿伏加德羅常數(shù)、氣體摩爾體積等，盡量用簡潔的語言介紹概念，盡可能多地利用比喻性描述和直觀教具，以幫助學生理解和記憶。 教學重點 1.物質(zhì)的量及其單位摩爾 2.氣體摩爾體積 3.物質(zhì)的量濃度的定義及配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液 教學難點 物質(zhì)的量及其單位摩爾 課時安排 4課時 第1課時 教學設(shè)計 三維目標 知識與技能 1.使學生了解物質(zhì)的量及其單位，了解物質(zhì)的量與微觀粒子數(shù)之間的關(guān)系。 2.使學生了解學習物質(zhì)的量這一物理量的重要性和必要性。 3.使學生了解阿伏加德羅常數(shù)的含義。 過程與方法 1.培養(yǎng)學生的邏輯推理、抽象概括的能力。 2.培養(yǎng)學生的計算能力，并通過計算幫助學生更好地理解概念和運用、鞏固概念。 情感、態(tài)度與價值觀 1.使學生認識到微觀和宏觀的相互轉(zhuǎn)化是研究化學的科學方法之一。培養(yǎng)學生尊重科學的思想。 2.調(diào)動學生參與概念的形成過程，積極主動學習。 3.強調(diào)解題規(guī)范化，單位使用準確，養(yǎng)成良好的學習習慣。 教學重點 物質(zhì)的量及其單位摩爾 教學難點 物質(zhì)的量概念及其理解 教具準備 多媒體課件、投影儀、燒杯、鋁片、硫磺、鎂、銅 教學過程 導入新課 師：鉆石早在4000多年前就被人類發(fā)現(xiàn)，事實上它已在地表蘊藏億萬年。由于它所散發(fā)出來的光澤永恒燦爛，在遠古法老時代，鉆石是貴族獨有的珍寶，漸漸地，鉆石被用來象征愛情的堅貞不渝。關(guān)于它的傳說也美麗得令人心動，希臘人說鉆石是星星墜落地面的碎片，也傳說它是天神的眼淚。不論是怎樣的傳說，現(xiàn)在鉆石對于我們來說都是一種美麗的代表。你知道鉆石的重量單位是什么嗎？ 生：是克拉。 師：你知道克拉是怎么來的嗎？ ［多媒體展示］ 克拉的由來 珠寶精巧、貴重，用普通的方式計量很不準確，所以，人們一直想辦法去尋找最準確的計量單位，最方便適用的砝碼。 拿什么來衡量寶石的重量呢？許多民族的祖先不謀而合，都想到用當?shù)爻Ｒ姷闹参锓N子。當然，這樣的種子不能太大也不能太小，重要的是必須顆粒均勻，基本一致。 歐洲許多國家最初是用它們盛產(chǎn)的大麥來作砝碼。但是各地區(qū)出產(chǎn)的大麥大小不同，重量差異大，用它稱寶石，常常發(fā)生爭端。后來，考慮到大多數(shù)寶石來自東方，干脆找一種東方的種子來作統(tǒng)一標準，可以免去許多口舌。挑來挑去，挑中了在地中海地區(qū)遍地生長的金合歡樹的種子。因為希臘人叫這種種子為“克拉”，就把它作為寶石的重量單位。 克拉是寶石的重量單位，1克拉等于0.2 g。當然，這種標準并不是一下子就為各國接受，盡管歐洲各國早就同意用合歡種子即“克拉”作為稱量寶石的砝碼，但是，各地合歡樹上結(jié)的克拉重量不同，就是同一株樹上的也會有差異。因此，在相當長的一個歷史時期，各國所用的“克拉”表示的重量略有不同。例如：巴黎—0.205 g，倫敦—0.205 30 g，佛羅倫薩—0.197 20 g，馬德里—0.205 39 g，柏林—0.205 44 g，阿姆斯特丹—0.205 70 g，里斯本—0.205 39 g，法蘭克福—0.205 77 g，維也納—0.206 13 g，威尼斯—0.207 70 g，印度—0.207 35 g。 這種各行其是的混亂局面極不利于寶石的國際貿(mào)易，故而，制定統(tǒng)一的計量標準勢在必行。直到1907年，在巴黎召開的國際計量委員會第四次大會上，正式通過將標準克拉定為0.200 g。其精確度定到小數(shù)點以后兩位，自第三位起忽略不計。 師：通過閱讀我們知道一粒合歡樹的種子的質(zhì)量是0.2 g，那么一千粒、一萬粒、一億粒這種樹種的質(zhì)量我們馬上就能求出來。反過來，若我們稱量出一定量樹種的質(zhì)量，我們也會很快就能求出樹種的數(shù)目。在化學實驗室做實驗時，取用的藥品無論是單質(zhì)還是化合物，都是可以用器具稱量的。而物質(zhì)間發(fā)生的化學反應(yīng)是原子、離子或分子間按一定的數(shù)目關(guān)系進行的，對此，不僅人們的肉眼看不到，也難以稱量。那么，可稱量物質(zhì)與原子、離子或分子之間有什么聯(lián)系呢？能否用一定數(shù)目的粒子集體為單位來計量它們之間的關(guān)系呢？這一節(jié)課我們就來學習第二節(jié)——化學計量在實驗中的應(yīng)用。 ［板書］第二節(jié) 化學計量在實驗中的應(yīng)用 推進新課 師：取一杯水，對同學說：“老師這兒有一杯水，老師想知道這杯水里有多少個水分子，現(xiàn)在讓你們來數(shù)，能數(shù)得清嗎?” 生：數(shù)不清，10億人數(shù)一滴水里的水分子，每人每分鐘數(shù)100個，日夜不停，需要3萬多年才能數(shù)清?，F(xiàn)在有一杯水，不知有多少滴，所以更是數(shù)不清了。 師：是啊，要是一個個地去數(shù)一杯水中分子的數(shù)目，全世界的人都來數(shù)，幾輩子也數(shù)不完。但如果老師告訴你18 g水里含有6.021023個水分子，你能求出一杯水中分子的數(shù)目嗎？ 生：先稱量燒杯中水的質(zhì)量，然后除以18再乘以6.021023就可以得到水分子數(shù)目了。 師：這樣一來我們就不用一個個去數(shù)水分子也能知道它的數(shù)目了。是不是18 g的鋁也含有6.021023個鋁原子？讓我們來算算。 ［多媒體展示］ H2O Al 1個分子或原子的質(zhì)量/g 2.99010-23 4.48510-23 相對分子質(zhì)量或相對原子質(zhì)量 18 27 生：由于1個水分子和1個鋁原子質(zhì)量不同，所以不用算也可知18 g的鋁中含有的鋁原子數(shù)肯定不等于6.021023。 按表中給出的數(shù)據(jù)，算出27 g鋁中含有6.021023個鋁原子。 師：其他粒子是不是也有這種關(guān)系呢？ ［多媒體展示］ 粒子符號 物質(zhì)的式量 每個粒子的質(zhì)量（g/個） 該物質(zhì)含有的粒子數(shù)（個） 該物質(zhì)質(zhì)量（g） C 12 1.9931023 12 Fe 56 9.03210-23 56 H2SO4 98 1.62810-22 98 生：這些粒子的質(zhì)量以克為單位，在數(shù)值上與該粒子的相對原子質(zhì)量或相對分子質(zhì)量相等時，所含粒子的數(shù)目都是6.021023。 師：如果我們把含有6.021023個粒子的任何粒子集體，定義為一個物理量，以后我們就可以通過質(zhì)量或其他物理量來計算出某種物質(zhì)所含指定粒子的數(shù)目了。這個物理量就是我們今天要學習的物質(zhì)的量。 ［板書］一、物質(zhì)的量的單位——摩爾 師：提到物理量同學們不會感到陌生。你們學習過的物理量有哪些呢？ 生：質(zhì)量、長度、溫度、電流等，它們的單位分別是千克、米、開、安（培）。 ［多媒體展示］ 國際單位制的7個基本單位： 物理量 單位名稱 單位符號 長度 米 m 質(zhì)量 千克 kg 時間 秒 S 電流 安[培] A 熱力學溫度 開[爾文] K 發(fā)光強度 坎[德拉] Cd 物質(zhì)的量 師：在初中我們已經(jīng)接觸了以上幾種物理量，那么你知道物質(zhì)的量含義是什么嗎？它的符號是什么嗎？ 生：物質(zhì)的量實際上表示含有一定數(shù)目粒子的集體。它的符號是n。 ［板書］物質(zhì)的量實際上表示含有一定數(shù)目粒子的集體。它的符號是n。 師：每個物理量都有單位，你知道物質(zhì)的量的單位是什么嗎？它是怎么規(guī)定的？ 生：物質(zhì)的量單位是摩爾。我們把含有6.021023個粒子的任何粒子集體計量為1摩爾，摩爾簡稱摩，符號mol。 師：物質(zhì)的量是一個物理量，表示含有一定數(shù)目粒子的集體，它的單位是摩爾。在使用物質(zhì)的量這個物理量時，我們要注意以下幾點。 ［多媒體展示］ 使用物質(zhì)的量注意事項： 1.物質(zhì)的量表示物質(zhì)所含指定粒子的多少，這四個字是一個整體，不得簡化或增添任何字，物質(zhì)的量實際上表示含有一定數(shù)目粒子的集體。 2.物質(zhì)的量用符號“n”表示。 師：日常生活中用打表示12個?！按颉本褪且欢〝?shù)目的物品的集合體。宏觀是這樣，微觀也是這樣，用固定數(shù)目的集合體作為計量單位?？茖W上，物質(zhì)的量用6.021023的集合體作為計量單位，它就是“摩爾”。1 mol任何粒子的粒子數(shù)叫做阿伏加德羅常數(shù)。這是為了紀念偉大的科學家阿伏加德羅。這個常數(shù)的符號是NA，Na的近似值是6.021023 mol-1。 ［板書］單位——摩爾 符號：mol 師：1 mol小麥約含有6.021023個麥粒。這句話是否正確，為什么？ 生：不正確。因為物質(zhì)的量及其單位摩爾的使用范圍是微觀粒子。因此在使用中應(yīng)指明粒子的名稱。6.021023是非常巨大的一個數(shù)值，所以宏觀物體不使用物質(zhì)的量和摩爾。 師：很好。例如，地球上的人口總和是109數(shù)量級，如果要用物質(zhì)的量來描述，將是10-14數(shù)量級那樣多摩爾，使用起來反而不方便。 ［板書］使用范圍：微觀粒子 ［多媒體展示］ 課堂練習 判斷下列說法是否正確，并說明理由。 （1）1 mol氧。 （2）0.25 mol CO2。 （3）摩爾是7個基本物理量之一。 （4）1 mol是6.021023個粒子的集合體。 （5）0.5 mol H2含有3.011023個氫原子。 （6）3 mol NH3中含有3 mol N原子，9 mol H原子。 生：（1）錯誤。沒有指明粒子的種類。改成1 mol O，1 mol O2都是正確的。因此使用摩爾作單位時，所指粒子必須十分明確，且粒子的種類用化學式表示。（2）正確。（3）錯誤。物質(zhì)的量是基本物理量之一，摩爾只是它的單位，不能把二者混為一談。（4）錯誤。6.021023是阿伏加德羅常數(shù)的近似值，二者不能簡單等同。（5）錯誤。0.5 mol H2含有0.52＝1 mol H原子，所含氫原子數(shù)為6.021023 mol-11 mol＝6.021023。（6）正確。3 mol NH3中含有3 mol1＝3 mol N原子，3 mol3＝9 mol H原子。 ［多媒體展示］ 填空： （1）1 mol O中約含有_________________個O； （2）3 mol H2SO4中約含有_______________個H2SO4，可電離出_______________mol H＋； （3）4 mol O2含有_________________mol O原子，_________________mol質(zhì)子； （4）10 mol Na+中約含有_________________個Na＋。 生：（1）6.021023 （2）36.021023 6 （3）8 88＝64（因為1 mol O原子中含有8 mol質(zhì)子） （4）106.021023 師：通過上述練習，同學們可以自己總結(jié)出物質(zhì)的量、粒子個數(shù)和阿伏加德羅常數(shù)三者之間的關(guān)系。 生：物質(zhì)的量（n）、粒子個數(shù)（N）和阿伏加德羅常數(shù)（Na）三者之間的關(guān)系： 用符號表示：n=。 ［板書］物質(zhì)的量（n）、粒子個數(shù)（N）和阿伏加德羅常數(shù)（NA）三者之間的關(guān)系用符號表示：n= 師：學到現(xiàn)在同學們一定有個問題：阿伏加德羅常數(shù)這個數(shù)值非常巨大，科學家們是怎樣得到的呢？課后探討。 布置作業(yè) 1.0.5 mol水中含有個_____________水分子。 2.2 mol水中含有_____________個水分子，_____________個氫原子。 3.1 mol H2SO4中含有_____________個H2SO4分子，_____________個硫酸根離子。 4.1 mol HCl溶于水，水中存在的溶質(zhì)粒子是什么?它們的物質(zhì)的量各是多少? 5.1個水分子中有_____________個電子，1 mol H2O中呢? 板書設(shè)計 第二節(jié) 化學計量在實驗中的應(yīng)用 一、物質(zhì)的量的單位——摩爾 物質(zhì)的量實際上表示含有一定數(shù)目粒子的集體。它的符號是n。 單位——摩爾 符號：mol 使用范圍：微觀粒子 物質(zhì)的量（n）、粒子個數(shù)（N）和阿伏加德羅常數(shù)（Na）三者之間的關(guān)系： 用符號表示：n= 活動與探究 阿伏加德羅常數(shù)的測定與原理 阿伏加德羅常數(shù)的符號是Na,單位是每摩（mol-1），數(shù)值是Na=(6.022 137 60.000 003 6)1023 mol-1 阿伏加德羅常數(shù)由實驗測定。它的測定精確度隨著實驗技術(shù)的發(fā)展而不斷提高。測定方法有電化學當量法、布朗運動法、油滴法、X射線衍射法、黑體輻射法、光散射法等。這些方法的理論依據(jù)不同，但測定結(jié)果幾乎一樣，可見阿伏加德羅常數(shù)是客觀存在的重要常數(shù)。例如：用含Ag+的溶液電解析出1 mol的銀，需要通過96 485.3 C（庫侖）的電荷量。已知每個電子的電荷量是1.602 177 3310-19 C,則 Na==6.022 1361023mol-1 下面著重介紹單分子膜法測定阿伏加德羅常數(shù)的操作方法。 實驗?zāi)康? 1.進一步了解阿伏加德羅常數(shù)的意義。 2.學習用單分子膜法測定阿伏加德羅常數(shù)的原理和操作方法。 實驗用品 膠頭滴管、量筒（10 mL）、圓形水槽（直徑 30 cm）、直尺。 硬脂酸的苯溶液。 實驗原理 硬脂酸能在水面上擴散而形成單分子層，由滴入硬脂酸剛好形成單分子膜的質(zhì)量m及單分子膜面積s，每個硬脂酸的截面積A，求出每個硬脂酸分子質(zhì)量m，再由硬脂酸分子的摩爾質(zhì)量M，即可求得阿伏加德羅常數(shù)Na。 實驗步驟 1.測定從膠頭滴管滴出的每滴硬脂酸的苯溶液的體積。 取一尖嘴拉得較細的膠頭滴管，吸入硬脂酸的苯溶液，往小量筒中滴入 1 mL，然后記下它的滴數(shù)，并計算出 1滴硬脂酸苯溶液的體積V1。 2.測定水槽中水的表面積 用直尺從三個不同方位準確量出水槽的內(nèi)徑，取其平均值。 3.硬脂酸單分子膜的形成 用膠頭滴管（如滴管外有溶液，用濾紙擦去）吸取硬脂酸的苯溶液，在距水面約 5 cm處，垂直往水面上滴一滴，待苯全部揮發(fā)，硬脂酸全部擴散至看不到油珠時，再滴第二滴。如此逐滴滴下，直到滴下一滴后，硬脂酸溶液不再擴散，而呈透鏡狀時為止。記下所滴硬脂酸溶液的滴數(shù)d。 4.把水槽中水倒掉，用清水將水槽洗刷干凈后，注入半槽水，重復(fù)以上操作兩次。重復(fù)操作時，先將滴管內(nèi)剩余的溶液擠凈，吸取新鮮溶液，以免由于滴管口的苯揮發(fā)引起溶液濃度變化而帶來實驗誤差。取三次結(jié)果的平均值。 5.計算 （1）如稱取硬脂酸的質(zhì)量為m，配成硬脂酸的苯溶液的體積為V，那么每毫升硬脂酸的苯溶液中含硬脂酸的質(zhì)量為m/V。 （2）測得每滴硬脂酸的苯溶液的體積為V1，形成單分子膜滴入硬脂酸溶液的滴數(shù)為（d-1）（詳見注釋），那么形成單分子膜需用硬脂酸的質(zhì)量為： V1(d-1) （3）根據(jù)水槽直徑，計算出水槽中水的表面積S。已知每個硬脂酸分子的截面積A=（2.210－15）cm2，在水面形成的硬脂酸的分子個數(shù)為S/A。 （4）根據(jù)（2）和（3）的結(jié)果，可計算出每個硬脂酸分子的質(zhì)量為： （5） 1 mol硬脂酸的質(zhì)量等于284 g，即M=284 gmol-1 ，所以 1 mol硬脂酸中含有硬脂酸的分子個數(shù)，即阿伏加德羅常數(shù)Na為： NA= 注釋：當最后一滴硬脂酸溶液滴下后，這滴溶液在水面呈透鏡狀，說明這滴溶液沒有擴散，即沒有參與單分子膜的形成。這時單分子膜已經(jīng)形成完畢，應(yīng)停止滴入溶液，所以，在計算形成單分子膜所需硬脂酸溶液的滴數(shù)時，應(yīng)將最后一滴減掉，即滴數(shù)計為d-1。 說明： 一、實驗成功標志 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算的阿伏加德羅常數(shù)NA在（5-7）1023范圍內(nèi)為成功。 二、失敗征象 實驗測定的阿伏加德羅常數(shù)數(shù)量級不等于11023。 三、原因分析 1.因為苯是易揮發(fā)的溶劑，故在配制、使用硬脂酸苯溶液的過程中因為苯的揮發(fā)，造成濃度的變化會造成實驗誤差。 2.在測量每滴硬脂酸苯溶液體積時是連續(xù)滴液的，在形成單分子膜時的滴液是間歇的，同時，滴管內(nèi)液體多少不同，手捏膠頭的力不同這些因素，均可導致液滴的大小不均勻。 3.水槽洗滌不干凈，將會造成很大的誤差。 4.水槽水面直徑測量不準確也會造成誤差。 四、注意問題 1.苯中有少量的水，可用無水氯化鈣或氧化鈣除去。 2.配好待用的硬脂酸苯溶液一定要嚴加密封，防止苯的揮發(fā)。在使用過程中要隨時加塞塞住。 3.在使用膠頭滴管滴液時，均要采取垂直滴入法，以保持液滴大小均勻。 4.在形成單分子膜的過程中，應(yīng)保持水面平靜，防止單分子膜重疊。 5.水槽的洗滌：每做完一次實驗，一定要把水槽洗滌干凈。否則，第二次實驗所需硬脂酸苯溶液的滴數(shù)將明顯減少，因為殘留在水槽內(nèi)的硬脂酸分子會占據(jù)部分水面。洗滌方法：用自來水充滿水槽，讓水從水槽邊溢出，反復(fù)2~3次即可。 隨堂練習 一、選擇題 1.若規(guī)定12C的相對原子質(zhì)量為100，下列各項發(fā)生變化且為原來的12/100的是（ ） A.氧的相對原子質(zhì)量 B.H2O的摩爾質(zhì)量 C.阿伏加德羅常數(shù) D.98 g硫酸的物質(zhì)的量 答案:D 2.在無土栽培中，需配制一定量含50 mol NH4Cl、16 mol KCl和24 mol K2SO4的營養(yǎng)液。若用KCl、NH4Cl和(NH4)2SO4三種固體為原料來配制，三者的物質(zhì)的量依次是（單位為mol）（ ） A.2、64、24 B.16、50、24 C.32、50、12 D.64、2、24 答案:D 3.摩爾是（ ） A.國際單位制的一個基本物理量 B.表示物質(zhì)質(zhì)量的單位 C.計量微觀粒子的物質(zhì)的量的單位 D.表示6.021023個粒子的集體 答案:C 4.下列各組物理量，都不隨取水量的變化而變化的是( ) A.水的沸點；蒸發(fā)水所需熱量 B.水的密度；水中通入足量CO2后溶液的pH C.水的體積；電解水所消耗的電量 D.水的物質(zhì)的量；水的摩爾質(zhì)量 答案:B 5.超導材料為具有零電阻及反磁性的物質(zhì)，以Y2O3、BaCO3和CuO為原料、經(jīng)研磨燒結(jié)可合成一種高溫超導物YBa2Cu3Ox，現(xiàn)欲合成0.5 mol此高溫超導物，依化學劑量比例，需取Y2O3、BaCO3和CuO的物質(zhì)的量分別為（ ） A.0.50，0.50，0.50 B.0.25，1.0，1.5 C.0.50，1.0，1.5 D.1.0，0.25，0.17 答案:B 二、填空題 6.隨著科學技術(shù)的發(fā)展，阿伏加德羅常數(shù)的測定手段越來越多，測定的精確度也越來越高。現(xiàn)有一種簡單可行的測定的方法，具體步驟為： (1)將固體NaCl細粒干燥后，準確稱取m g NaCl固體并轉(zhuǎn)移到定容儀器A中； (2)用滴定管向A儀器中加苯，不斷振蕩，繼續(xù)加苯至A儀器的刻度，計算出NaCl固體的體積V cm3。 請回答下列問題： ①步驟(1)中A儀器最好使用_____________(填序號)。 A.量筒 B.燒杯 C.容量瓶 D.試管 ②步驟(2)中用酸式滴定管還是用堿式滴定管__________，理由是____________________。 ③能否用水代替苯__________，理由是__________。 ④已知NaCl晶體中，靠得最近的Na+與Cl-間的平均距離為a cm(如下圖)，用上述測定方法測得的阿伏加德羅常數(shù)NA的表達式為__________。 答案:①C ②酸式滴定管 堿式滴定管的橡膠會溶于苯 ③不能 NaCl溶于水，不能測出NaCl固體的體積 ④NA=