硫酸铜晶体里结晶水含量的测定

硫酸铜晶体里结晶水含量的测定 实验一 硫酸铜晶体里结晶水含量的测定 ?教学目的 1.学习测定晶体里结晶水含量的方法。 2.巩固天平的使用。 3.练习坩埚的使用，初步学会研磨操作。 4.培养学生的推理能力。 5.提高学生的实验基本操作能力。 ?教学重点 1.测定硫酸铜晶体中结晶水含量的原理。 2.测定硫酸铜晶体中结晶水含量的操作步骤。 ?教学难点 实验的设计。 ?教学方法 启发、诱导、讲解、推理、讨论、实验等。 ?教学用具 投影仪 ?实验用品 托盘天平、研钵、坩埚、坩埚钳、三脚架、泥三角、玻璃棒、干燥器、酒精灯、药 匙、硫酸铜晶体（CuSO ?xHO）、无水硫酸铜粉末 42 ?课时安排 1课时 ?教学过程 ［引入］ ［教师展示硫酸铜晶体和无水硫酸铜粉末］ ［介绍］大家现在看到的分别是硫酸铜晶体和无水硫酸铜。 ［问］从表观上看，二者有何不同？ ［生］硫酸铜晶体为蓝色，而无水硫酸铜为白色粉末。 ［追问］那么，是什么原因造成了二者的颜色差别呢？ ［生］这主要是由于硫酸铜晶体中含有结晶水之故。 ［问］它们二者之间是否可以相互转化？ ［生］能相互转化？ ［追问］怎样转化？ ［生］把硫酸铜晶体加热，使之脱去结晶水，则生成硫酸铜粉末；在硫酸铜粉末中滴 入水，则其又转化为硫酸铜晶体。 ［师］请大家用化学方程式表示出上述转化。 ［请一位同学上黑板书写］ ［学生草板书］ CuSO,?5HOCuSO+5HO ,,,,4242 CuSO+5HO===CuSO?5HO 4242 ［问］上述两个反应是否互为可逆反应？为什么？ ［生］不是。因为它们反应的条件不同：硫酸铜晶体失水需要加热，而硫酸铜粉末变 为晶体在常温下就能进行。 ［师］回答得很好！ 现在，大家的实验台上有一种硫酸铜晶体。 ［草板书］CuSO?xHO 42 ［师］如果我们想要知道这种硫酸铜晶体中结晶水的质量分数和x的值，应根据什么 原理来进行测定呢？ 请大家讨论后回答。 ［板书］实验一 硫酸铜晶体里结晶水含量的测定 一、测定原理 ［学生讨论后回答］先取一定量的晶体样品，加热，使其失去结晶水，然后再称一下 失去结晶水后的硫酸铜粉末的质量，前后两次的质量差即为结晶水的质量。根据结晶水的,x ?nHOCuSO+nHO ,,,,4242［师］很好，上述测定原理我们可简单表示如下： m(结晶水)18xw（结晶水）=［讲解并板书］CuSO, m(硫酸铜晶体)160，18x ［师］现在，请大家先来认识一下实验台上的仪器及物品。 ［教师举起研钵］这是什么？它有什么用途 ［生］是研钵。可把固体块状物研碎成粉末。 ［教师示范研碎硫酸铜晶体］ ［讲解］把硫酸铜晶体研碎，可防止其加热时发生崩溅。 ［向学生介绍坩埚、坩埚钳、三脚架、泥三角］ ［讲解］坩埚是一种可直接用来加热的仪器，能承受较高的温度，常和三脚架和泥三 角配套使用。取、放坩埚时，要用坩埚钳操作，尤其注意不能用手去触摸受热的坩埚。 ［向学生介绍干燥器］ ［讲解］该仪器主要用来干燥固体试剂，其盖子的揭法和普通盖子不一样，它是磨口 的。 ［教师示范干燥器的揭盖方法］ ［教师举起托盘天平］ ［问］这是我们最熟悉不过的称量用具，使用它时，我们应该注意什么呢？ ［学生回答］使用前，应先调节天平平衡；称量时，砝码放在右盘，被称物放在左 盘；对于有腐蚀性的药品，应放在玻璃器皿里称量；不能称量热的物品（须冷却到室温称 量）。 ［追问］若要称量那些和空气接触易变质或易吸水的物品时，又要注意什么？ ［学生回答］要使称量动作足够快。 ［师］很好！现在我们就利用实验台上的这些仪器并根据测定硫酸铜晶体结晶水含量 的原理，来设计出一个具体的操作步骤。 ［板书］二、实验步骤 ［师］请大家先思考以下问题。 ［投影］1.加热硫酸铜晶体应选用什么仪器？ 2.加热硫酸铜晶体时应注意什么？ 3.刚刚失水的硫酸铜晶体在冷却时应注意什么？应采取什么措施？ 4.怎样才能使称量次数最少且又能达到实验目的？ 5.要求测定结果准确，你觉得有重复称量的必要吗？ ：1.坩埚 2.应用酒精灯缓慢加热，同时用玻璃棒轻轻搅拌，以防硫酸铜晶体局部受热而喷溅。 3.热的无水硫酸铜粉末在冷却时应避免与空气接触，以免吸收空气中的水分而造成实 验误差。把热的硫酸铜粉末放在干燥器里冷却可避免其与空气接触。 4.直接用坩埚称取硫酸铜晶体样品，称其失去结晶水前后的质量即可。 5.有必要！ ［过渡］现在，请大家根据测定硫酸铜晶体结晶水含量的原理并结合以上注意事项， 分组讨论，设计出一个合理的实验方案。 ［学生讨论后宣读实验方案］ ［教师在评价学生的方案后，博采众长，与学生共同设计出一个比较完整的实验方 案，供学生操作］ ［教师也可投影出以下实验方案，供学生参考］ ［投影展示］测定硫酸铜晶体结晶水含量的实验步骤： 1.研磨 在研钵中将硫酸铜晶体研碎。 2.称量 用坩埚准确称取2.0 g已经研碎的硫酸铜晶体，记下坩埚和硫酸铜晶体的总质）。 1量（m3.加热 将盛有硫酸铜晶体的坩埚放在三脚架上面的泥三角上，用酒精灯缓慢加热，同 时用玻璃棒轻轻搅拌硫酸铜晶体，直到蓝色硫酸铜晶体完全变成白色粉末，且不再有水蒸 气逸出。然后将坩埚放在干燥器里冷却。 4.称量 待坩埚在干燥器里冷却后，将坩埚放在天平上称量，记下坩埚和无水硫酸铜的 总质量（m）。 2 5.再加热称量 把盛有无水硫酸铜的坩埚再加热，然后放在干燥器里冷却后再称量，记 下质量，到连续两次称量的质量差不超过0.1 g为止。 6.计算 根据实验数据计算硫酸铜晶体里结晶水的质量分数和化学式中x的实验值。 m(结晶水)18xw（结晶水）= ,m(硫酸铜晶体)160，18x ［m（结晶水）=m－m］ 12 ［师］请大家按以上设计方案进行操作。 ［学生操作，教师巡视指导］ ［学生实验完毕］ ［教师］事实上，我们实验所用的硫酸铜晶体，就是五水合硫酸铜 （CuSO?5HO）。 42 现在，请大家根据硫酸铜晶体的化学式计算结晶水的质量分数。将实验测定的结果与 根据化学式计算的结果进行对比，并计算实验误差。 ［学生活动］ ［教师板书］三、实验结果分析 ［各小组同学公布自己的计算结果］ ［师］请大家对自己的实验结果进行误差分析。 ［学生分组讨论，并宣布讨论结果进行交流］ ［教师总结］对于定量实验而言，每一步操作的正确与否都直接影响着实验结果的准 确性。由刚才大家的讨论结果可知：在操作过程中，若硫酸铜晶体脱水不充分或从干燥器 里拿出坩埚后称量不及时均会造成测定结果的偏小；若在加热过程中有硫酸铜晶体崩出或 盛硫酸铜晶体的坩埚预先未干燥均会引起实验结果的偏大，另外，天平使用或读数不准 确，也会造成实验误差。 ［投影练习］ 根据实验室中测定硫酸铜晶体结晶水含量的实验，填写下列空白： (1)从下列仪器中选出所需仪器(用标号字母填写) ； A.托盘天平(带砝码) B.研钵 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 J.三脚架 除上述仪器外，还需要的仪器是： ； (2)某学生实验后得到以下数据： 请写出结晶水含量(x%)的计算(用W 、W、W表示) 123 x%＝ ； 该生测定结果是偏高还是偏低?____________。 从下列分析中选出该学生产生实验误差的原因可能是(填写字母)____________ A.加热前称量时容器未完全干燥 B.最后两次加热后质量相差较大(大于0.1 g) C.加热后容器未放入干燥器中冷却 －W，而样品23D.加热过程中有少量溅失 的质量应为：W－W，所以结晶水含量的计算式应为： 21［讲解］根据本节课所用仪器，不难得出（1）的答案。 W,W对于（2），由实验的步骤及原理可知，样品晶体中结晶水的质量为W23x%=×100％ W,W21 7.9,6.8把实验所得数据代入上式：x%=×100％＝44％而CuSO?5HO晶体中结晶427.9,5.4 水含量的准确值是： 5，18×100％＝36%＜44％， 160，5，18 即实验值偏高。 若加热前称量时容器未完全干燥，则其中留有的水分会被算入结晶水中，导致结晶水 含量偏高；对于B项，无法分析其对实验结果的影响；C项操作将会使热的CuSO重新吸4 收空气中的水分而使W比实际值偏大，从而导致W－W偏小而使x%也偏小；D项加热323过程中溅失的CuSO会导致W偏小而使x%增大。 43 答案：(1)A、B、D、F、G、H、J 坩埚钳、泥三角、药匙 W,W23(2)×100％ 偏高 AD W,W21 ［小结］本节课我们主要学习了测定硫酸铜晶体里结晶水含量的原理和方法。 ?板书设计 实验一 硫酸铜晶体里结晶水含量的测定 一、测定原理 ,CuSO?nHOCuSO+nHO ,,,,4242 m(结晶水)18xw（结晶水）=, m(硫酸铜晶体)160，18x 二、实验步骤 三、实验结果分析 ?教学说明 本实验是继“一定物质的量浓度溶液的配制”和“中和滴定”之后的又一定量实验。 相对定性实验而言，定量实验对实验步骤操作的准确度要求较高。而学生做好这一切的前 提，首先是心中有数，即对实验步骤的每一步因果关系都十分明确，这就要求学生对实验 原理的理解和领悟要尽量透彻。基于此，本节课把数学重点放在了实验原理的探究和实验 方案的设计上。在教学方法上，主要采取了引导、启发、探究、讨论和实验等，这样，可 以更大程度地调动学生学习的积极性，且可让学生亲自参予到教学中来，从而真正地提高 教学效果。