一、案例主题
1、案例背景:本节课属于分析化学的内容,主要讨论定量分析中强酸与强碱的中和滴定。酸碱中和滴定操作简便、快速,并且有足够的准确性,因此,该方法具有很大的实用价值,在工农业生产和科学研究中被广泛使用。
中和滴定是继配制一定物质量浓度溶液以后的一个定量实验,也是教材中三个定量实验之一,本节内容综合了物质的量浓度的计算、溶液的pH、酸碱指示剂的变色范围和应用、滴定仪器的使用等知识,介绍了一种定量分析的方法——中和滴定,使化学研究从定性分析转化为定量分析。
2、教材分析:教材先简单地介绍定性分析和定量分析,解释了什么叫酸碱中和滴定,以及酸碱中和滴定的实用价值。重点讨论了酸碱中和滴定原理的三个含义:第一,酸碱中和反应的实质,即H+ + OH- =H2O;第二,酸碱中和滴定的计量依据和计算,具体示例了如何利用关系式C酸 = (C碱V碱)÷V酸进行中和滴定的有关计算及计算的格式;第三,准确判断中和反应是否恰好进行完全。接着教材以盐酸滴定未知浓度的NaOH溶液为例,详细地讨论了滴定过程中溶液pH的变化,以及溶液从碱性经中性突变到微酸性的过程。说明可以选择合适的指示剂,并根据指示剂在酸性或碱性溶液中的颜色变化来准确判断中和反应是否恰好进行完全。
3学生现况:学生已掌握了酸碱中和反应的本质,同时具备一定的酸碱指示剂使用的知识,对中和滴定使用的仪器也有初步了解。具备一定的对定性实验现象的分析、描述、探讨能力和应用化学知识解决实际问题的能力,具有少量定量实验的基础。基本可以胜任本节课学习,但教材中没有介绍滴定突变知识,而在学生的观念中酸碱中和到pH =7才算恰好完全反应,而教材中介绍的指示剂并不适合实验的要求,将会给学生带来不小的困惑。教材第二部分主要是利用演示实验将理论应用于实践,由于滴定操作过学生是第一次接触,应先由教师向学生示范一遍,而后再有学生动手操作。并把如何利用测得的实验数据来进行有关的计算等都较详细地介绍给了学生,然后培养了学生严肃认真的科学态度和科学素养。
二、案例描述
本节课通过书写中和反应的化学方程式和离子方程式,引导学生回忆中和反应的实质;并通过简单的运算让学生明确可以利用中和反应本质测定未知浓度的酸或未知浓度碱的浓度;通过演示实验来直观展示中和反应过程中溶液pH值的变化情况,从而选择适当的指示剂来判断中和反应是否完成。利用已知浓度的盐酸来测定未知浓度的NaOH溶液的演示实验,使学生初步学会中和滴定操作过程,理解中和滴定的原理。具体教学过程如下:
[引入]人们常利用离子的特征反应来检验一些常见离子,例如:可以利用Fe3+与SCN-反应生成血红色溶液这一性质来检验Fe3+。像这样只检验种类,不测定含量的分析方法,化学上称为定性分析。有时,我们还需要测定某些物质或元素的含量,这就需要用到另一种分析方法——定量分析。今天,我们来学习一种重要的定量分析方法——酸碱中和滴定。
[板书] 一酸碱中和滴定
1、定义:用已知物质的量浓度的酸(或碱)来测定未知物质的量浓度的碱(或酸)的方法。
2、原理:酸碱中和反应实质:H+ + OH- =H2O,由于H+ 与 OH-按着计量比1:1反应,则n(H+)=n(OH-)既:c(H+)*V(H+)=c(OH-)*V(OH-),也就是:。
[过渡] 酸碱中和滴定在理论上是简单清晰的。但具体的实践操作中,还有两个关键需要克服。①准确测定参加反应的两种溶液的体积。
②准确判断中和反应恰好进行完全(找到完全中和点)。下面就一起学习如何解决理论到实践中出现的问题。
[评讲]解决办法
①准确测定参加反应的两种溶液的体积——使用滴定管。
(展示滴定管,放在滴定管夹上)
(滴定管:内径均匀、带有刻度的细长玻璃管,下端有控制液流的活塞)
酸式滴定管:盛放酸性溶液,不能盛放碱性溶液(滴定管结构决定)
碱式滴定管:盛放碱性溶液,不能盛放酸性溶液、强氧化性溶液、有机溶液。
(结构决定使用范围)
[设问]为什么酸碱中和滴定中测定溶液的体积不用已有的量筒,而选用滴定管?
(结构决定精确度高、且便于滴定操作)
[设问]滴定管是如何测量液体体积的?
(滴定管的结构:滴定管上标有哪些参数——温度、最大量程;滴定管的刻度分布——0刻度在上、从上往下分布刻度、最大量程下端有一段无刻度、最小刻度精确到0.1mL 、读数估读到0.01mL ;)
(评讲中可与量筒对比说明)
(演示滴定管用于精确的测量放出的液体的体积。)
(滴定管使用中的注意事项后面介绍)
②准确判断中和反应恰好进行完全(找到完全中和点)——选用合适的指示剂。
(指导阅读教材)
[设问]既然指示剂的选择直接关系到酸或碱的用量,因此,必须是最合适的指示剂。选择指示剂应该遵循什么原则呢?
(变色点尽量接近完全中和点时溶液的pH ;变色要灵敏、明显,具体来说就是---)
[板书] 选择指示剂的原则:一般用甲基橙或酚酞,决不用石蕊
强酸——强碱:两者均可
强酸——弱碱:甲基橙
弱酸——强碱:酚酞
[过渡]下面以0.1000mol/L HCl溶液滴定NaOH溶液为例,讲解中和滴定实验的操作步骤和注意事项。
[板书]二酸碱中和滴定实验操作过程
用0.1000mol/L盐酸滴定10.00mL未知浓度的NaOH溶液,以测定NaOH的物质的量浓度。
1仪器和药品:酸式滴定管、碱式滴定管、滴定管夹、铁架台、锥形瓶、烧杯、白纸
标准液(0.1000mol/L HCl溶液)
待测液(未知浓度的NaOH溶液)
指示剂(酚酞)
2滴定步骤:
(1)准备:①滴定管查漏②水洗、润洗③注液④调液(读数并记录);锥形瓶水洗
(调液包括:调整使尖嘴部分充满溶液无气泡、使液面处于0刻度或以下)
(2)滴定:
①移液:移取10.00mL的NaOH溶液到锥形瓶
②滴加指示剂:2—3滴、不可太多(最佳指示剂为甲基橙;也可用酚酞)
③开始滴定:锥形瓶移到管下,下垫一白纸;左手、右手、眼睛;先快后慢;
(眼睛始终注视锥形瓶内液体颜色变化,滴定中绝对禁止左手离开活塞、眼睛看别的地方。)
④终点判断:当看到加入1滴盐酸后,溶液变色,静止半分钟颜色不变,说明以达到定终点
⑤读数并记录:
⑥重复实验2—3次:
附表格:
NaOH溶液的体积读数(mL) | HCl溶液的体积读数(mL) | |||||
滴定前刻度 | 滴定后刻度 | 体积 | 滴定前刻度 | 滴定后刻度 | 体积 | |
1 | ||||||
2 | ||||||
3 |
⑦计算:C碱==C酸 · V酸/ V碱(求实验的平均值)
[板书]三 酸碱中和滴定实验误差分析
[讲述]造成中和滴定的误差原因很多,如读数误差、操作误差、计算误差、指示剂的选择误差、药品不纯引起的误差等。因此,要做好本实验,必须各个环节都要注意。下面就以标准盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液为例,分析造成误差的常见因素,并判断对待测碱浓度的影响。
产生误差的常见因素 | 的误差 | |
仪器洗涤 | 酸式滴定管水洗后未用标准液润洗 | 偏大 |
移液管水洗后未用待测液润洗 | 偏小 | |
锥形瓶水洗后用待测液润洗 | 偏大 | |
量器读数 | 滴定前俯视酸式滴定管,滴定后平视 | 偏大 |
滴定前仰视酸式滴定管,滴定后俯视 | 偏小 | |
操作不当 | 滴定前酸式滴定管尖嘴部分有气泡,滴定结束后气泡消失 | 偏大 |
滴定结束,滴定管尖端挂一滴液体未滴下 | 偏大 | |
将移液管尖嘴部分的液体吹出 | 偏大 | |
滴定过程中,振荡锥形瓶时,不小心将溶液溅出 | 偏小 | |
用甲基橙作指示剂,滴至橙色,半分钟内又还原成黄色,不处理就计算 | 偏小 |
三、案例分析
化学是一门以实验为基础的学科,化学实验不仅有利于学生理解和巩固化学知识,更重要的是可以培养学生科学的思维方式和科学的研究方法,提高分析、解决实际问题的能力。化学的实验教学,形式多样,从认识方法上可分为验证性实验和探索性实验;从内容上可分为化学基本操作实验、物质性质和制备实验、运用“双基”进行的设计性实验等等。本节课讲授的酸碱中和滴定,属于中学化学中第一个定量分析实验,因此,在进行本课的教学中,除了培养学生的化学实验基本操作能力以外,要特别培养本案例是一节以学生为主体的定性实验探究式新课。在教学中,让实验成为学生实践体验的一部分,通过自主实验,启发引导,小组合作,讨论分析等方法,让实验成为帮助学生开展探究活动的积极手段,并在其过程中培养他们基本技能,激发他们的探究热情。从整节课的教学过程来看,它重在探究、重实践。在实验探究中,不仅激发学生学习兴趣获得知识,更能启迪学生思维、培养科学精神和创新能力,为学生的进一步发展创造一个新的局面。在实践中学会交流,学会合作,并意识到合作是学习的有效途径,培养集体意识,很好实现化学教学的情感目标。从整体教学效果来看,学生对知识点的掌握是相当不错的,酸碱中和滴定的原理、操作、步骤以及酸式碱式滴定管的使用方法,学生都能轻松、愉快地掌握并应用,为后面的新内容的学习打下坚实的基础。同时,通过实践——认识——再实践的亲身体验的学习过程,加深了对知识的理解。更重要的是,也让学生充分展示自己的机会,使课堂围绕学生为中心的教学活动,真正体现学生的主体地位,大大激发学习积极性。
但本节课不成功的一点是由于时间的限制,致使比较重要的误差分析上太仓促,学生练的太少,掌握的还不够好,需要在下节课加强练习。