《10．2结晶水合物中结晶水含量的测定（第一课时）》教案

《10.2结晶水合物中结晶水含量的测定（第一课时）》教案
松江四中 李婉
一、设计思路
1.教材分析
本节课是沪科版《化学》高二年级第一学期第十章“学习几种定量测定方法”第二节“结晶水合物中结晶水含量的测定”第一课时内容。第十章共有三个定量实验：“测定1mol气体的体积”“结晶水合物中结晶水含量的测定”“酸碱滴定”，其中“测定1mol气体的体积”是拓展型课程内容，因此“结晶水合物中结晶水含量的测定”就成为本章的第一个定量实验，是学生学习定量测定方法的第一课，也是学生学习的第一种定量测定方法——重量法。
因此，本节课设计思路：既然是第一课，那么本节课的任务是带领学生进入定量测定实验的殿堂，在完成本节课后对定量实验的核心——“精准性”留下深刻的印象。教学设计让学生在测定物质组成的过程中，始终围绕着“精准性”徐徐展开内容，感受“精准性”在定量测定中的意义和价值，为后面学习“中和滴定”和拓展型课程中的“气体摩尔体积的测定”、“小苏打中碳酸氢钠的含量测定”打好基础。
2.教学基本要求分析
《上海市高中化学学科教学基本要求》中指出：高中阶段共学习5个定量实验，按基础性课程和拓展型课程的顺序，分别是“配制一定物质的量浓度的溶液”、“结晶水合物中结晶水含量的测定”、“中和滴定”、“气体摩尔体积的测定?”、“小苏打中碳酸氢钠的含量测定?”。其中对“结晶水合物中结晶水含量的测定”的学习水平要求：知识水平C级，技能水平C级；即知识达到运用层面，能将所学内容应用到新的情境中，并用于解决简单的问题；技能达到设计层面，能根据具体情境的需要，选择、组合相关实验操作，解决问题。
虽然，在高一年级学习“配制一定物质的量浓度的溶液”时初次接触了定量实验，但对定量实验的“精准性”核心只有一个模糊的印象，技能水平也只要求达到B级：能规范、熟练地完成某种操作的水平。而本节课要在其基础上，技能水平有所提高，要求达到C级设计水平；但是在具体要求一栏的描述中，并没有出现设计方案四个字，而是解释实验原理、复述恒重操作要点的概念和操作要点、描述实验步骤、归纳仪器使用要点。
因此，本节课的设计思路：在原理和方法的指引下，设计硫酸铜晶体中结晶水含量的测定方案，分2步走，先粗设计，选择相应操作，“精准性”的量化要求下，从仪器精准和操作精准的2个角度，围绕3个关键问题，逐步细化实验操作，完善实验流程，突出“恒重操作”。
3.学情分析
学生的实验基础：高二学生已经具备一些综合实验的操作技能基础，如物质分离与提纯（海带提碘、粗盐提纯），在一定能够物质的量浓度溶液的配置的实验中初次接触定量实验，为定量实验方案设计中的实验步骤的优化和操作的规范性奠定了基础。
不足：我校是普通高中，本校高二学生对定量实验概念和方法的掌握较薄弱，学生的推理能力、从抽象到具体的辩证逻辑思维能力相对较弱；由于实验的综合性强，对学生的批判性思维和全面分析的能力要求较高，因此，对本校学生来说设计本实验方案的难度增大了。
可行性分析：本章实验的观察、动手操作机会较多，因此，可以通过观察实验药品、对比各种实验仪器、搭建实验装置，结合教师关键处引导、小组讨论，发挥学生的集体智慧，来帮助学生完成实验方案的设计。
二、教学目标
1.理解硫酸铜晶体中结晶水含量的测定原理，设计硫酸铜晶体中结晶水含量的测定步骤并选择合适的仪器。
2.通过讨论“能否直接测定水的质量”，知道间接转化的方法求得水的质量，认识定量测定常见方法重量法；通过讨论“如何确保结晶水完全失去”等问题，感受“精准性”在定量测定中的意义和价值。
3.在设计实验方案的活动中，体验严谨求实的态度、团结合作学习的重要性。
三、教学重点、难点
1.重点：结晶水合物中结晶水含量的测定方法
2.难点：提高实验“精准性”的方法与操作
四、教学目标与活动关系处理
1.理解硫酸铜晶体中结晶水含量的测定原理——活动：观察、阅读
通过观察硫酸铜晶体、阅读资料库，知道硫酸铜晶体的受热分解性，得出通过重量法测定硫酸铜晶体中结晶水的含量。
2.初步设计硫酸铜晶体中结晶水含量的测定步骤并选择合适的仪器——活动：设计、讨论根据测定原理，初步设计实验步骤并选择合适仪器，通过讨论“如何确保结晶水完全失去”等问题，完善实验方案，得出较完整的硫酸铜晶体中结晶水含量测定的实验步骤。
五、教学用品
硫酸铜晶体、研钵、酒精灯、三脚架、泥三角、瓷坩埚、玻璃棒、坩埚钳、干燥器。
六、教学流程图

七、教学过程
[引入]实验目的：测定结晶水合物中结晶水的含量
【引言】出示实物，这是我用胆矾制作的心形晶体。胆矾，即硫酸铜晶体，蓝色，是一种结晶水合物，化学式是CuSO4·5H2O。那么，组成中的结晶水含量是如何测定的呢？本节将通过实验，确定其化学式是CuSO4·5H2O，体验化学是怎样探求物质组成的奥秘的。本课时我们先来设计实验方案。

【提问】设计一个定量实验，应从那几个方面去考虑？
（1）确定目的
（2）寻找原理
（3）选择方法
（4）设计步骤
（5）选择仪器
（7）数据记录与处理
（8）误差分析
【强调】定量实验不同于定性实验，其核心是“精准性”。以下设计都要围绕着“精准性”进行。
[环节1]一、原理和方法
[讨论]1．原理
【讲解】硫酸铜晶体受热分解时，由蓝变白，同时产生水蒸气；白色的硫酸铜粉末吸收水，又会变成蓝色。但加热温度过高超过650℃，由蓝变白后会进一步分解变黑。
【讲述】请用化学方程式表示实验原理。
【学生回答】
【讲述】由于结晶水含量待测定，因此改写成CuSO4·xH2O的形式。
[讨论]2．方法
【提问】如何测定结晶水含量x的值？其实x的值就是结晶水与硫酸铜的物质的量之比。我们需要哪些数据，才能求出x的值？
【学生讨论】①称量CuSO4·xH2O 质量 ②加热分解后称量CuSO4 质量 ③两者相减得H2O质量
【引导】
　 1mol 1mol xmol
m(CuSO4·xH2O) m(CuSO4) m(H2O)
160+18x 160 18
【归纳】只要获得三者中任意两个的质量，都能解出x。为了清楚简便地解x，比例关系式越简单越容易解，常用物质的量之比来表示计算关系式。
【方法介绍】

间接测定 直接测定
【介绍】根据质量守恒定律，通过化学反应前后相关物质质量的变化测定物质的组成的方法，称为重量法。
[环节2]二、步骤设计和仪器选择
【学生设计】根据实验原理，设计主要操作：称量--加热—称量
[讨论2]仪器精准
【学生选择仪器】



【教师演示】坩埚（用于固体加热的仪器）、三脚架、泥三角、坩埚钳、酒精灯，介绍瓷坩埚的使用要点。
[讨论3]操作精准
【学生完善设计步骤】
围绕称得准（转移称量过程中，如何减小损失称得准？）、热得准（如何判断结晶水完全失去？
）、冷得准（如何提供一个干燥的环境中冷却？）三个关键操作，完善实验步骤，增加研磨和恒重操作等操作。
【教师演示】介绍研钵及其使用要点。
【教师演示】干燥器底部有干燥剂、干燥器的密封性良好（横推盖子打开），介绍干燥器的使用要点。

【讲解】本节课完成了实验方案的设计，下一节课将进行实验、数据处理和误差分析等。
[环节3] 检测
【检测】1、本实验成功的关键是什么？
2、练习题
[总结]
【总结】今天我们在设计硫酸铜晶体中结晶水含量的测定方案中，认识了定量实验的一般设计流程，学习了重量法、恒重操作，感悟了定量实验的“精准性”。
【拓展】定量分析在不同学科、生活、工业生产中都是不可或缺的，让人们对世界的认识更加理性与客观。
【布置作业】
1.因为每一次称量的有效数据都需要及时记录，所以请设计一份科学的数据记录表，为我们下一节课进实验室做准备。
2.学案后课后练习。
八、板书









九、练习
1．以下是测定硫酸铜晶体中结晶水含量的实验流程：
取样（研磨）

称量 操作1 操作2 操作3

重复操作1、2、3……
(1) 写出操作名称：操作1 操作2 操作3 。操作1完成的依据是 。
(2) 重复操作1、2、3，这叫做 操作，如果操作3得到的质量还在减少，则 直至 ，目的是 。
(3) 操作2必须要在 中进行。
2．下面是学生甲做硫酸铜晶体里结晶水含量测定实验记录的数据。
坩埚质量：m1 g， 坩埚＋硫酸铜晶体质量：m2 g ，坩埚＋无水CuSO4质量为：m3 g
则硫酸铜晶体CuSO4·nH2O中的n的计算公式为：
3．碳酸钠晶体（Na2CO3·xH2O） 在加热时会失去全部结晶水，而碳酸钠本身不分解。为了测定其组成，某学生在不同温度下给试样加热（温度逐次升高），实验结果记录如下：坩埚质量32.500g；（坩埚+晶体试样）的质量55.700g。
实验次数 温度（℃） 冷却后（坩埚+试样）的质量（g）
1 T1 48.500
2 T2 44.900
3 T3 43.100
4 T4 43.100
计算碳酸钠晶体（Na2CO3·xH2O）中x的值 。
4．根据实验室中测定硫酸铜晶体结晶水含量的实验，从下列仪器选出所需仪器(用标号字母填写) ________________________
? A.电子天平 B.试管? C.试管夹??? D.酒精灯 E.蒸发皿???
F.玻璃棒?? G.坩埚??? H.干燥器?? I.石棉网??? L三脚架
? 除上述仪器外，还需要的仪器是_________ ____
十、教学反思
本课围绕着定量实验的核心“精准性”，循着定量实验的一般流程有序展开。通过观察硫酸铜晶体、阅读资料库等多种活动形式，知道硫酸铜晶体的受热分解性，理解硫酸铜晶体中结晶水含量的测定原理，认识定量实验常用的测定方法——重量法。在原理和方法的指引下，分2步走，先粗设计，初步设计硫酸铜晶体中结晶水含量测定的操作步骤，同时选择相应仪器，继而在“精准性”的量化要求下，从２个角度（仪器精准、操作精准）、把握3个关键（称得准、热得准、冷得准），逐步细化实验操作，完善实验流程，突出“恒重操作”。
本节课能够基于课程标准，设计符合学生水平的教学目标和教学活动，重点突出、难点突破，整堂课目标达成度高。教学结构清晰流畅，整堂课用一条清晰的“线索”贯穿，即定量实验的一般流程：确定目的、寻找原理、选择方法、设计步骤、选择仪器、数据记录与处理、误差分析，清晰地体现教师授课纵向推进的思路。教师不但能讲明基本知识与技能，也介绍了背后蕴含的方法，比如：(1)定量实验的一般设计步骤；(2)转化的思想；(3)重量法（4）恒重操作的方法。
教学各环节流畅，每一个环节顺理成章、水到渠成；对内容的处理比较完整、细致并加以适当的拓展，大部分学生能通过讨论、探究、合作学习等方式，理解和掌握教学内容。教师教学技术运用娴熟，通过借助无线同屏技术，有效地辅助突破教学的难点。
教师语言精练，问题指向明确，表达清楚，教学基本功扎实；在执教过程中，能适时根据学生反馈,及时调整教学，更好地处理预设和生成的关系，让课堂更加紧凑和高效。
当然，对课的打磨和优化是永无止境的，本节课也存在可以改进的地方，比如在执教过程中还可以更放手，从长远角度考虑，让学生自主发现问题，掌握认识问题的方法，培养学生的化学思维，能主动运用化学思维解决实际问题，养成良好的思维习惯和学习方法。

称量m(CuSO4·xH2O) （电子天平）
加热 （坩埚）
称量m(CuSO4) （电子天平）

称量m(CuSO4·xH2O) （电子天平）
加热 （试管、蒸发皿、烧杯）
称量m(CuSO4) （电子天平）

10.2.1 测定结晶水合物中结晶水的含量
一、确定目的：测定硫酸铜晶体中结晶水的含量
二、寻找原理：

三、选择方法：
（重量法）


四、设计步骤并选择仪器