如何測定氣體摩爾體積教學設計表格式

教學設計

課程基本信息學科化學年級高一學期秋季課題如何測定氣體摩爾體積教科書書名：普通高中教科書《化學》必修第一冊出版社：上?？茖W技術出版社教學設計意圖普通高中化學課程標準（2020年版）主題1：化學科學與實驗探究中提出“認識化學科學研究需要實證與推理，注重宏觀與微觀的聯(lián)系；了解實驗、假說、模型、比較、分類等方法在化學科學研究中的運用?！表椖拷虒W重在圍繞項目進行問題的提出和界定、資料的收集，通過小組合作最終創(chuàng)造出具體的成果作品，其主要特征之一是要考慮項目活動與所需要掌握的學科核心概念與原理之間的關系，本項目學習活動關注將項目活動與學科概念原理、學生現(xiàn)實生活聯(lián)系起來，促進其有機融合。教學目標1.從氣體基礎理論與氣體摩爾體積的概念出發(fā)，探尋測定氣體摩爾體積的原理。2.學生分組設計并實施氣體摩爾體積測定的方案。3.比較各組測定結果，進行誤差分析與比較。教學重難點教學重點：氣體摩爾體積測定方法的設計與評價。應用氣體摩爾體積的測定解決實際問題。

教學難點：1.宏觀與微觀、理論與模型的轉化。

2.引導學生自主設計實驗方案并進行誤差分析。教學過程任務一：通過自制氫氣球引課，復習氣體摩爾體積的概念[引入]同學們嘗試過自制氫氣球嗎？什么物質之間可以反應產(chǎn)生氫氣呢？我們最熟悉的是活潑金屬與酸發(fā)生的置換反應。如果要制作1個體積為2L的氫氣球，需要多少活潑金屬與酸作為原料呢？如果能計算出氫氣的物質的量，就能計算出反應所需要的原料的量。每摩爾氣體所具有的體積叫做氣體摩爾體積，用符號Vm表示，常用的單位為L·mol-1。一定量氣體的物質的量(n)等于氣體的體積除以氣體摩爾體積。常見的非氧化性強酸有鹽酸和稀硫酸，由于鹽酸易揮發(fā)，選擇稀硫酸較好。鎂、鐵和鋅都是實驗室常用的金屬，鐵和鋅的摩爾質量較大，鎂的摩爾質量較小，相同質量的三種金屬，鎂的物質的量較大，產(chǎn)生氫氣的物質的量也較大，誤差較小，因此，常選用鎂與稀硫酸反應產(chǎn)生氫氣。任務二:展示學生課前查找資料所得方案圖1：方案1圖2：方案2[分析]方案1從分液漏斗中滴加稀硫酸，將產(chǎn)生的氫氣導入注射器中，利用氫氣產(chǎn)生的壓強將注射器的活塞推到相應刻度，確定氫氣的體積。這樣的方法有什么優(yōu)缺點呢？優(yōu)點在于裝置簡單，缺點在于注射器活塞運動時存在阻力，氫氣將注射器活塞向右推需要較大的壓強，這會使氫氣的壓強大于大氣壓，從而影響測定結果。方案2用氫氣將錐形瓶中的水排入量筒中，可以通過讀取量筒中水的體積測定氫氣體積。但由于量筒中的液面與中間錐形瓶中存在高度差，同樣會使氫氣壓強與大氣壓不相等。圖3：方案3圖4：方案4方案3中設計了量氣管，可以將其上下移動，從而使得氫氣壓強與大氣壓相等。需要注意的是，前3個方案中，滴入錐形瓶的稀硫酸也會占據(jù)一定的體積，注射器、量筒、量氣管的讀數(shù)，需要減去滴入錐形瓶中稀硫酸的體積，才是氫氣的體積。還有同學設計了用一根量氣管來進行測定，如圖4所示。將25mL1mol·L-1稀硫酸注入50mL的量氣管中，再注入25mL蒸餾水，將鎂帶固定在銅絲上置于量氣管口。向250mL燒杯中加入約100mL水，翻轉量氣管，使其倒置于水中，用鐵夾固定。稀硫酸會逐漸擴散，接觸到鎂條時，發(fā)生反應，將量氣管中的液體排出。這種方案雖然比較粗糙，會因為氫氣的泄露造成誤差，但量氣管的讀數(shù)無需扣除稀硫酸的體積，就能測出氫氣的體積。任務三：完成教材中氣體摩爾體積測定實驗[提問]如何測定氣體在常溫常壓下的氣體摩爾體積呢？仍然可以借助鎂與稀硫酸的反應。鎂的物質的量與氫氣物質的量相等，根據(jù)Vm=V/n，即可計算出氣體摩爾體積。[演示實驗]教材中的實驗裝置由Y形管、量氣管和水準管組成。通過氣密性檢查、加料、注液、調壓進行讀數(shù)、引發(fā)反應、記錄終讀數(shù)這幾個步驟分別進行演示。圖5：教材實驗裝置任務四：探尋氣體體積與溫度、壓強間的關系p0p0V在標準狀況下（273K，101kPa），1mol任何氣體的體積都約為22.4L，利用壓強傳感器和溫度傳感器測得實驗室中的溫度為27.6℃（300.6K），壓強為100.86kPa，根據(jù)公式計算得到實驗條件下1mol氫氣的體積約為24.7L。任務五：學生分組進行實驗操作和誤差分析[概念介紹]絕對偏差=測量值－參考值；相對偏差=(測量值?參考值)/參考值×100%[學生分組實驗]前四個小組分別按方案1至方案4的實驗裝置進行實驗，后兩個小組按照教材中的方案進行。通過共享文檔填寫實驗數(shù)據(jù)，含鎂帶質量、氫氣體積等，并計算出1mol氫氣的體積。[誤差分析]什么樣的操作會使實驗結果偏小呢？如果鎂帶表面的氧化膜未擦凈，由于氧化膜的成分是氧化鎂，跟硫酸反應不產(chǎn)生氫氣，減少了氫氣的體積；如果裝置漏氣，也會使得氫氣的體積偏小。什么樣的操作會使得實驗結果偏大呢？鎂與稀硫酸的反應放熱，如果氣體未冷卻到室溫即讀數(shù)，氣體受熱膨脹，體積偏大，會使得實驗結果偏大。[自評與互評]在實驗的過程中，你是否積極參與實驗探究，操作是否熟練，數(shù)據(jù)處理是否精準呢？請同學們進行自評，并且在小組內選擇一位同伴進行互評。老師也會根據(jù)實驗過程中的觀察給與同學們相應的評價。任務六：解決氣球內氣體摩爾體積測定的問題，實踐與應用p0p0V[實踐與應