中和热的测定实验教学设计.docx

中和热的测定实验教案

课 题
中和热的测定
课 型
新课
课 时
1
上课时间
2017.05.3

教学背景分析
教材分析
本实验内容选自于人教版《化学选修4》第一章——化学反应与能量的第一节——化学反应与能量的变化实践活动部分。中和反应反应热的测定实验是本节实践活动部分的内容，虽然安排在本节最后，也只是一个实践活动，但包含了很多知识点和考点，在本节中占有重要比重。
学情分析
学生在人教版《化学必修2》已经学习了有关于酸碱中和反应反应热的知识，知道了中和热的定义，了解到了酸碱反应会放出热量，而在本节内容也前面部分也了解到了反应热的定义，为本节课中和热的测定奠定了基础。

教学目标

知识与技能
1. 正确认识中和热的概念。
2. 掌握中和反应反应热测定的原理。
3. 了解温度传感器测定反应热的操作方法；
4. 掌握实验数据的处理方法。
过程与方法
1. 通过中和热的测定，初步学会测定化学反应反应热的实验方法。
2. 会分析测定反应热时误差产生的原因，并能采取适当措施减小实验误差。
3. 通过温度传感器的使用，感受数字化实验系统相比于传统实验方法的优势。
情感态度与价值观
1. 通过中和热的测定实验误差的分析，培养学生主动发现问题，并且积极探索解决方案的科学精神。
2. 通过使用DIS数字化实验系统，将信息技术与化学实验结合，感受数字化实验系统对传统仪器仪表的超越性
教学重点
1. 中和热的测定原理和方法；
2. 反应热测定过程中产生的误差及原因；
3. 中和热与反应热的联系和区别。
教学难点
1. 反应热测定过程中的误差及产生原因
教学方法
演示—观察法、讲授法、问答法
板 书 设 计
要点：1.强酸强碱
2.稀溶液
3.碱过量
Q =cm△t
近似：1.CNaOH=CHCl≈C水
2.ρNaOH=ρHCl≈ρ水
中和热的测定
一、 中和热：酸和碱反应，生成1mol水时放出的热量。
二、 实验原理：H++OH-=H2O
三、 实验用品：0.50mol/L盐酸、0.55mol/LNaOH溶液
四、 数据处理
t1=(tHCl+tNaOH)/2 m=mHCl+mNaOH
Q =cm△t
△H=Qn

教 学 设 计
教 师 活 动
学 生 活 动
【引入】经过之前的学习我们已经知道得化学反应会伴随有能量的变化，我们把化学反应中吸收或者释放出来的能量叫做反应热，反应热是一个个具体的数值，这些数值是如何得到的呢？这节课老师将带领大家测量一种特殊的反应热——中和热
【板书】中和热的测量
【提问】有同学还记得中和热的定义吗？
【板书】
一、 中和热：酸和碱反应，生成1mol水时放出的热量。
【师】在进行中和热测定实验时，是不是所有的酸碱都能适用呢？为什么不能用弱酸弱碱测中和热？
【副板书】要点：1.强酸强碱
【师】是的，因为弱酸弱碱电离吸收热量，那么我们可以直接用强酸强碱反应的离子方程式来表示反应原理，应该怎么写呢？
【板书】
二、 原理：H++OH-=H2O
【师】好现在让我们来看一下今天要用到的实验药品，盐酸浓度为0.5mol/L，我们会取用50ml，氢氧化钠溶液的浓度为0.55mol/L，同样取用50ml。
【板书】
三、 药品：盐酸 0.5mol/L 50ml
氢氧化钠溶液 0.55mol/L 50ml
【师】同学们可以看到这里盐酸和氢氧化钠的浓度都是很低的，可以使用浓溶液吗？为什么？
【副板书】2.稀溶液
【师】对啊，强酸强碱的浓溶液在混合稀释的时候会放出热量，影响测量，细心的同学可能已经发现了这里碱的浓度比酸要大，也就是说碱过量，碱过量的目的又是什么呢？
【板书】3.碱过量
【师】这里的氢氧化钠过量是为了使盐酸完全反应。
【师】这个实验要求的是测量中和热，可是我们无法直接测量热量的变化，同学们可以想到其他间接测热量的方法吗？
【师】对，热量变化会导致溶液的温度变化，那热量Q与温度变化△t之间的关系是怎样的呢？
【副板书】Q=cm△t
【师】这里的C为比热容，m为取用药品的质量，为了计算的方便，我们需要用到有近似处理， 所用酸碱的比热容和密度与水相同。所以在这个式子中我们只需要测量反应前后温度的变化就可以求出反应热Q。
【师】说到测量温度同学们首先想到的应该就是温度计，根据大家的经验有没有发现温度计在使用时存在的一些弊端？
【师】我听见了很多种回答，比如精确度不高，读数不够迅速、测量范围小。为了到达更好的实验结果，老师今天把温度计换成了一种更加精密的仪器---温度传感器，这就是温度传感器，它有金属探针和传感器线路两部分组成，温度热敏元件在金属探针的尖端，所以大家使用时一定要注意保护好尖端，不能在坚硬的物体表面摩擦。金属探针的使用方法与温度计类似，让被测物与探针尖端充分接触即可。
【过渡】热量的变化除了引起温度的变化还会有部分散失，为了减小热量的散失，我们可以采取哪些措施来减小热量的散失呢？
【讲述】对，为了减少热量的散失，我们就应当要做好保温工作，说到保温，同学们可以想到哪些方法呢？
【师】保温的方法有很多种，课本上用泡沫塑料自制了保温装置，今天老师使用的是保温杯作为反应装置。这就是我们要使用的保温杯，此外还有一个开了孔的硬纸板作为盖子，硬纸板的作用也是为了减少热量的散失。硬纸板上有两个小孔一个让金属探针通过，一个让玻璃搅拌棒通过，大家观察一下发现这个搅拌棒有什么不同了吗？
【师】这就是环形玻璃搅拌棒，大家觉得应该如何使用呢？
【师】对，上下搅动，环形结构让搅拌更加均匀。
【师】好，讲了这么多，现在要开始正式的实验了，将温度传感器与电脑连接好，红灯亮表示已经连接好，在DIS软件中，点击生化专用软件，在化学实验中找到中和热，好，这就是中和热测定得界面了，这里有一个温度曲线图，红色的T这里会显示读数，界面上还给出了水的比热容和我们今天取用药品的质量为0.1kg，下面我需要一个同学来协助我完成实验，请这位同学帮我量取50mL0.5mol/L的盐酸，倒入保温杯中测量温度，注意要拿着金属探针测量时不能碰到内壁，点击开始实验，待温度稳定后记录在表格中。
【师】再请量取50mL0.55mol/L氢氧化钠溶液，倒入小烧杯中，测量温度，同样读数稳定后记录。
【师】然后我们就要把氢氧化钠溶液倒入到保温杯中了，为了减少热量散失，我们要快速倒入，并盖好盖板。然后用环形玻璃棒搅拌。我们可以看到温度曲线在升高然后趋于水平不再上升，这时候就可以点击停止实验，点击选择T值选择混合后的最大值，我们直接在平台上取值即可。这是我们就得到了反应前后的温度了。接下来就是数据计算，点击数据计算，诶，大家看，直接就得到了Q的值。
【师】刚刚是电脑直接帮我们计算得到了反应热Q，让我们再来回顾一下整个计算过程，首先测量了盐酸和氢氧化钠的初始温度，大家看一下表格中的公式，DIS软件做了怎样的处理来得到反应前的温度的呀？
【师】取酸碱初始温度的平均值作为反应前的温度，混合后后温度的最大值为反应后的温度。把盐酸和氢氧化钠的质量相加得到总质量m。再利用比热容公式求出反应热，那这里得到的反应热是要测量的中和热吗？我们对于中和热的定义是说生成一摩尔的水时放出的热量，所以还要怎么处理呢？
【板书】四、数据处理
t1=(tHCl+tNaOH)/2 m=mHCl+mNaOH
Q =cm△t
△H=Qn
【师】这样就测量出了中和热，今天的思考题就是，对你测量出来的中和热进行分析，和理论值相比是偏大还是偏小，误差产生的原因可能有哪些？

【回答】酸和碱反应，生成1mol水时放出的热量
【回答】弱酸弱碱电离吸收热量

【回答】H++OH-=H2O

【回答】
不可以，浓溶液稀释会放出热量

【回答】使盐酸完全反应

【回答】可以测温度变化
【回答】
Q=cm△t

【回答】
热量散失
【回答】精确度不高、读数慢、读数误差、测量范围小

【回答】保温、隔热
【回答】保温杯

【回答】这个玻璃棒的下端是环形
【回答】上下搅动

【观察】

【回答】盐酸

【回答】不是
【回答】除以n

【回答】取平均值

【回答】除以n