结晶水含量测定的原理

资源信息表10．2 结晶水合物中结晶水含量的测定（共2+1课时）第1课时结晶水含量测定的原理[设计思想]测定硫酸铜晶体里结晶水含量是高中化学一个重要的定量实验。

它是帮助学生形成化学定量测定科学方法、态度、技能的重要载体。

教学设计着重三个环节：（1）通过对实验目的的认识，以及对硫酸铜晶体的性质、用途、组成的复习、分析讨论，为学习结晶水含量测定的原理和方法，设计测定硫酸铜结晶水含量的实验方案作铺垫；同时体验化学物质对人类生存、发展重要作用，以及化学学科思想、方法对推动人类科学发展重要意义，形成尊重科学，用科学为人类服务的思想观念。

（2）以硫酸铜晶体中结晶水含量测定原理的讨论为例，概括出结晶水合物中结晶水含量的测定的基本原来和一般方法，掌握从具体到抽象的思维方法，以及间接测定的方法，体验定量测定中转化的思想方法对人类科学活动的影响与作用。

（3）通过测定硫酸铜结晶水含量的实验方案讨论与设计，学习相关仪器的使用方法与操作技能；学习结晶水含量的测定的设计思想、方法，初步形成严谨的科学态度和习惯，以及环境保护意识；感悟实事求是、严肃认真、一丝不苟的科学态度对个人和社会发展的重要作用。

一．教学目标1．知识与技能（1）结晶水合物中结水含量的测定原理（C）。

（2）瓷坩埚、研钵、干燥器等仪器的正确使用（B）。

（3）恒重等基本操作技能（B）。

2．过程与方法（1）通过设计测定硫酸铜结晶水含量的实验方案，认识观察、测量、实验条件的控制、数据处理等科学方法。

（2）通过设计测定硫酸铜结晶水含量的实验方案，认识测定物质组成，确定物质化学式的定量实验一般方法。

3．情感态度与价值观（1）通过设计实验方案，体验工农业生产中化学定量实验的重要性。

（2）通过实验方案的讨论，体验实事求是、严肃认真、一丝不苟的科学态度在定量测定实验中的意义。

二．教学重点和难点1．教学重点结晶水合物中结水含量的测定原理和方法。

2．教学难点设计测定硫酸铜结晶水含量的实验方案三．教学用品药品：CuSO4·xH2O仪器：电子天平、研钵、玻璃棒、三脚架、泥三角、瓷坩埚、坩埚钳、干燥器、酒精灯、药匙。

媒体：电脑、投影仪（有条件学校）四．教学流程1．流程图2．流程说明引入：通过学习目标的阐述与请同学们列举学习过的结晶水合物，并说出CuSO4·5H2O的性质与用途，引入课题。

学生讨论：列举学习过的结晶水合物，说出CuSO4·5H2O的性质与用途，此时自然融入化学物质对生活、生产的作用以及使用它时要讲科学等“生命教育‘内容。

教师补充：湿法冶金术，让学生感受我国劳动人民的勤劳智慧和热爱学科的精神。

师生交流：根据CuSO4·5H2O的化学式，如何计算结晶水的百分含量？如果不知道硫酸铜晶体中结晶水的含量（CuSO4·xH2O），如何测出x值？归纳小结：晶体中结晶水的测定的原理。

教师提出任务：依据以上原理，请设计一个确定硫酸铜晶体化学式的实验。

设计定量实验应从那几个方面考虑？学生设计：（1）用准确的语言表述测定硫酸铜晶体化学式的实验目的、原理。

（2）写出实验步骤、仪器、药品。

（3）设计数据记录表（3）写出计算式师生交流：实验原理、操作步骤与仪器、数据记录表设计。

归纳小结：实验设计思路、实验步骤。

学生讨论：一个较精确的定量实验，为了减小误差，实验操作中应注意那些事项？确保测定准确的关键操作有那些？归纳小结：对实验操作关键点、注意事项的归纳。

学生思考：通过2个思考题，检查学生对讨论内容的理解情况。

归纳总结：测定硫酸铜晶体化学式的实验设计思路、原理、步骤、注意事项。

五．教学案例1．教学过程硫酸铜晶体质量m1无水硫酸铜质量m2 计算公式或 160 ：18x = m2 :( m1-m2 )x =160*( m1/ m2 -1)思考：在质量为G g的坩埚中，加入BaCl2·nH2O晶体后称得质量为W1g，加热使结晶水全部失去，冷却后，称得质量为W2g，则n值为多少？测定硫酸铜结晶水含量的实验方案设计[探究活动] 依据以上原理，请设计一个确定硫酸铜晶体化学式的实验。

[提问] 设计定量实验应从那几个方面考虑？[板书]三、测定硫酸铜结晶水含量的实验方案设计请完成下列设计：1．实验设计思路学生分组讨论交流：（1）实验目的（2）实验原理（3）实验仪器、药品（4）实验步骤（5）数据记录与处理（6）计算（7）注意事项（8）误差分析（9）问题讨论认识定量测定的设计思想与方法，掌握设计流程；从严谨的科学态度和习惯对实验的重要性中感悟科学态度和习惯对人的成长发展的重要影响从研磨、干[小结] 数据记录表实验平均值[提问] 这是一个较精确的定量实验，为了减小误差，实验操作中应注意那些事项？确保测定准确的关键操作有那些？[提示] 无水硫酸铜易吸收空气中的水，能否放在空气中冷却？[提问] 如果实验中发生下列操作不当，会产生这样的后果？（1）加热温度过高或时间过长，固体部分变为灰白色；（2）加热温度过低（<100℃）或时间不够，固体部分为浅蓝色；（3）加热时质量未至恒重就停止；（4）加热后坩埚放在空气中冷却；（5）加热时搅拌不当使晶体溅出坩埚外或被玻璃棒带走少量晶体；（6）加热前称量坩埚时未完全干燥。

讨论交流：（1）加热要充分但不“过头”（加热不充分，硫酸铜晶体没有完全分解；加热温度过高C u SO4也分解）；（2）称量读数要正确；（3）加热时搅拌不当使晶体溅出坩埚外或被玻璃棒少量带走；（4）要进行恒重操作；（5）硫酸铜晶体研碎要放在干燥器中冷却讨论、交流：（1）因为温度过高部分C u SO4受热分解，生成黑色的C u O与白色的C u SO4混合，会使固体变为灰白色，因m3偏小，（m2 －m3）数值偏高，导致x值偏大；（2）因为温度过低硫酸铜晶体中结晶水分解不完全，因m3偏大，（m2－m3）数值偏低，导致x值偏小；（3）加热时质量未至恒重就停止，结果同（2）；（4）加热后坩埚放在空气中冷却，因无水硫酸铜吸收空气中的水分，使m3偏大，（m2 －m3）数值偏低，导致x值偏小；（5）加热时搅拌不当使晶体溅出坩埚外或被玻璃棒带走少量晶体，因m3偏小，（m2 －m3）数值偏高，导致x值偏大；（6）加热前称量坩埚时未完全干燥，使m2偏大，（m2 －m3）数值偏高，导致x值偏大。

[思考] （1）实验室测定CuS04·5H20晶体里结晶水的n值时，出现了三种情况：①晶体中含有受热不分解的物质由C u SO4分解生产二氧化硫，引出二氧化硫对环境的影响，让学生重温环境保护的重要性，深化环境保护意识通过小结进一步体验化学学科对人与[小结] 通过上述讨论，我们知道实验操作正确与否对测定结果有很大影响，因此，实验操作必须认真细致、规范准确、一丝不苟，数据记录与处理实事求是、严肃认真，否则实验误差太大，造成实验失败，浪费人力、物力，如果缺乏科学态度、负责任精神，用不准确的实验结果用于生产过程中，那么问题的严重性，同学们是能够认识得到的。

对于本实验操作的几个关键点是：1．称前对硫酸铜晶体要研细；2．小火加热，避免局部过热；3．在干燥器中冷却；4．恒重操作；5．防止试验过程中晶体的损失[作业]完善课堂上设计的实验设计方案。

②晶体尚带蓝色，即停止加热③晶体脱水后放在台上冷却，再称量。

使实验结果偏低的原因是( )A.①②B.①③C.②③D.①②③（2）下列实验操作会引起测定结果偏高的是 ( )A.测定胆矾晶体结晶水含量时，强热迅速蒸干，在干燥器中冷却后称量B.中和滴定时，锥形瓶里有少量水C.用量筒量取液体时，仰视读数D.加热胆矾晶体测其结晶水含量时，加热过程中坩埚没有盖盖人类发展的重要影响与作用，认识科学态度与精神是人类生存、发展的重要财富2．主要板书一、硫酸铜晶体的组成、性质及用途CuSO4·5H2O，是一种蓝色固体，固体受热时变为白色粉末，用作纺织品媒染剂、农业杀虫剂、水的杀菌剂，饲料添加剂，并用于镀铜二、结晶水含量测定的原理（1）明确测定目标——求x值例：CuSO4·xH2O晶体中结晶水的测定（2）寻找关系——与x有关或间接有关 CuSO4· xH2O−→− CuSO4 + xH2O（3）确定有关的测量数据（直接测量和间接测量）硫酸铜晶体质量m1（4）找出测间接测量的有关化学反应无水硫酸铜质量m2（5）计算三、测定硫酸铜结晶水含量的实验方案设计1．实验设计思路○1中学化学教师手册上海教育出版社○2六．教学反思通过测定硫酸铜结晶水含量的实验方案设计的教学，学生从量的方面加深对物质的性质和变化规律的理解；学生从研磨、干燥器中冷却、恒重操作等实验设计讨论中加深对实事求是、严肃认真、一丝不苟的科学态度与精神的认识；深化了实验操作正确与否对测定结果有很大影响的认识，初步形成了结晶水含量测定实验方案设计思路，理解了测量、实验条件的控制、数据处理与分析等科学方法；同时通过测定硫酸铜结晶水含量的实验方案设计也自然地体验了化学学科思想方法与价值对人与社会发展的影响与作用。

由于本节课重点是原理讨论与方案设计，学生实验操作方法动手机会比较少，因此，教学中要着重调动学生的思维积极性，加强小组讨论的指导，引导学生积极参与讨论、交流与倾听同学发言。