教學(xué)設(shè)計(jì)

課程基本信息學(xué)科化學(xué)年級(jí)高一學(xué)期秋季課題如何測(cè)定氣體摩爾體積教科書書名：普通高中教科書《化學(xué)》必修第一冊(cè)出版社：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社教學(xué)設(shè)計(jì)意圖普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2020年版）主題1：化學(xué)科學(xué)與實(shí)驗(yàn)探究中提出“認(rèn)識(shí)化學(xué)科學(xué)研究需要實(shí)證與推理，注重宏觀與微觀的聯(lián)系；了解實(shí)驗(yàn)、假說(shuō)、模型、比較、分類等方法在化學(xué)科學(xué)研究中的運(yùn)用。”項(xiàng)目教學(xué)重在圍繞項(xiàng)目進(jìn)行問題的提出和界定、資料的收集，通過(guò)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(xiàng)目活動(dòng)與所需要掌握的學(xué)科核心概念與原理之間的關(guān)系，本項(xiàng)目學(xué)習(xí)活動(dòng)關(guān)注將項(xiàng)目活動(dòng)與學(xué)科概念原理、學(xué)生現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系起來(lái)，促進(jìn)其有機(jī)融合。教學(xué)目標(biāo)1.從氣體基礎(chǔ)理論與氣體摩爾體積的概念出發(fā)，探尋測(cè)定氣體摩爾體積的原理。2.學(xué)生分組設(shè)計(jì)并實(shí)施氣體摩爾體積測(cè)定的方案。3.比較各組測(cè)定結(jié)果，進(jìn)行誤差分析與比較。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：氣體摩爾體積測(cè)定方法的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)。應(yīng)用氣體摩爾體積的測(cè)定解決實(shí)際問題。

教學(xué)難點(diǎn)：1.宏觀與微觀、理論與模型的轉(zhuǎn)化。

2.引導(dǎo)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并進(jìn)行誤差分析。教學(xué)過(guò)程任務(wù)一：通過(guò)自制氫氣球引課，復(fù)習(xí)氣體摩爾體積的概念[引入]同學(xué)們嘗試過(guò)自制氫氣球嗎？什么物質(zhì)之間可以反應(yīng)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(yīng)。如果要制作1個(gè)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(jì)算出氫氣的物質(zhì)的量，就能計(jì)算出反應(yīng)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(hào)Vm表示，常用的單位為L(zhǎng)·mol-1。一定量氣體的物質(zhì)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)室常用的金屬，鐵和鋅的摩爾質(zhì)量較大，鎂的摩爾質(zhì)量較小，相同質(zhì)量的三種金屬，鎂的物質(zhì)的量較大，產(chǎn)生氫氣的物質(zhì)的量也較大，誤差較小，因此，常選用鎂與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。任務(wù)二:展示學(xué)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(dǎo)入注射器中，利用氫氣產(chǎn)生的壓強(qiáng)將注射器的活塞推到相應(yīng)刻度，確定氫氣的體積。這樣的方法有什么優(yōu)缺點(diǎn)呢？?jī)?yōu)點(diǎn)在于裝置簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)在于注射器活塞運(yùn)動(dòng)時(shí)存在阻力，氫氣將注射器活塞向右推需要較大的壓強(qiáng)，這會(huì)使氫氣的壓強(qiáng)大于大氣壓，從而影響測(cè)定結(jié)果。方案2用氫氣將錐形瓶中的水排入量筒中，可以通過(guò)讀取量筒中水的體積測(cè)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(huì)使氫氣壓強(qiáng)與大氣壓不相等。圖3：方案3圖4：方案4方案3中設(shè)計(jì)了量氣管，可以將其上下移動(dòng)，從而使得氫氣壓強(qiáng)與大氣壓相等。需要注意的是，前3個(gè)方案中，滴入錐形瓶的稀硫酸也會(huì)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(xué)設(shè)計(jì)了用一根量氣管來(lái)進(jìn)行測(cè)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(zhuǎn)量氣管，使其倒置于水中，用鐵夾固定。稀硫酸會(huì)逐漸擴(kuò)散，接觸到鎂條時(shí)，發(fā)生反應(yīng)，將量氣管中的液體排出。這種方案雖然比較粗糙，會(huì)因?yàn)闅錃獾男孤对斐烧`差，但量氣管的讀數(shù)無(wú)需扣除稀硫酸的體積，就能測(cè)出氫氣的體積。任務(wù)三：完成教材中氣體摩爾體積測(cè)定實(shí)驗(yàn)[提問]如何測(cè)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(yīng)。鎂的物質(zhì)的量與氫氣物質(zhì)的量相等，根據(jù)Vm=V/n，即可計(jì)算出氣體摩爾體積。[演示實(shí)驗(yàn)]教材中的實(shí)驗(yàn)裝置由Y形管、量氣管和水準(zhǔn)管組成。通過(guò)氣密性檢查、加料、注液、調(diào)壓進(jìn)行讀數(shù)、引發(fā)反應(yīng)、記錄終讀數(shù)這幾個(gè)步驟分別進(jìn)行演示。圖5：教材實(shí)驗(yàn)裝置任務(wù)四：探尋氣體體積與溫度、壓強(qiáng)間的關(guān)系p0p0V在標(biāo)準(zhǔn)狀況下（273K，101kPa），1mol任何氣體的體積都約為22.4L，利用壓強(qiáng)傳感器和溫度傳感器測(cè)得實(shí)驗(yàn)室中的溫度為27.6℃（300.6K），壓強(qiáng)為100.86kPa，根據(jù)公式計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)條件下1mol氫氣的體積約為24.7L。任務(wù)五：學(xué)生分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和誤差分析[概念介紹]絕對(duì)偏差=測(cè)量值－參考值；相對(duì)偏差=(測(cè)量值?參考值)/參考值×100%[學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)]前四個(gè)小組分別按方案1至方案4的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，后兩個(gè)小組按照教材中的方案進(jìn)行。通過(guò)共享文檔填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，含鎂帶質(zhì)量、氫氣體積等，并計(jì)算出1mol氫氣的體積。[誤差分析]什么樣的操作會(huì)使實(shí)驗(yàn)結(jié)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(yīng)不產(chǎn)生氫氣，減少了氫氣的體積；如果裝置漏氣，也會(huì)使得氫氣的體積偏小。什么樣的操作會(huì)使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大呢？鎂與稀硫酸的反應(yīng)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(huì)使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果偏大。[自評(píng)與互評(píng)]在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，你是否積極參與實(shí)驗(yàn)探究，操作是否熟練，數(shù)據(jù)處理是否精準(zhǔn)呢？請(qǐng)同學(xué)們進(jìn)行自評(píng)，并且在小組內(nèi)選擇一位同伴進(jìn)行互評(píng)。老師也會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的觀察給與同學(xué)們相應(yīng)的評(píng)價(jià)。任務(wù)六：解決氣球內(nèi)氣體摩爾體積測(cè)定的問題，實(shí)踐與應(yīng)用p0p0V[實(shí)踐與應(yīng)