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2019-2020年高中化學專題六物質的定量分析6.1食醋總酸含量的測定導學案蘇教版 本課題是繼食醋總酸含量測定后的定量實驗。定量分析實驗在科學研究中占有極其重要的地位。本課題主要介紹定量分析的一般過程，定量分析實驗方案的設計、常用定量分析儀器——電子天平的使用方法，以及如何記錄和處理數(shù)據(jù)，如何書寫物質的定量分析實驗報告等。是全書兩個定量分析實驗的其中一個。建議用1課時完成。 一、實驗目標 （1）初步學會用電子天平稱量物質的質量。 （2）學會用化學方法測定鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度。 （3）了解測定過程中產生誤差的原因，并能對實驗中的數(shù)據(jù)進行處理。 （4）學會書寫定量測定與分析實驗報告。 二、實驗預習 在“知識預備”部分的教學中，我們首先要引導學生復習鐵的性質和探究鋅的性質，復習原電池工作原理、電鍍的目的等，使學生不僅掌握教材上介紹的測定原理和測定方法，而且讓學生自己設計實驗方案，并進行預備實驗，通過分析比較找出操作方便省時、裝置簡單的測定方法。在數(shù)據(jù)記錄與處理的教學中，建議教師提醒學生注意數(shù)據(jù)的記錄與儀器的精密度相吻合。 三、實驗儀器及藥品（或用品） 電子天平、燒杯、鑷子、直尺（精密度為1mm）、6mol.L-1的鹽酸、酒精燈、三腳架、石棉網、濾紙等。 四、基本原理 本實驗利用鍍鋅鐵皮腐蝕前后的質量差（△m）以及鋅的密度（ρ）和鍍鋅鐵皮單側的面積（S）來測定鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度。即： h=△m/（2ρS） 五、操作要點 1．準確量取一定面積的鐵皮 2．準確判斷反應終點。反應終點的實驗現(xiàn)象：鍍鋅鐵片在HC1中產生H2的速率明顯減少，并且顏色變暗。若判斷過早則鋅溶解不完全；判斷過遲會使部分鐵溶解，這樣都會使實驗的準確度下降。 3．鍍鋅鐵片反應前后質量的精確測量與讀數(shù)，尤其反應后從酸液中取出的鐵皮應先用蒸餾水沖洗，再用濾紙吸干，然后加熱烘干，冷卻后稱量。 六、思考與建議 該實驗依據(jù)教材提供的實驗方案具有以下一些優(yōu)點：反應迅速，耗時短；終點容易判斷；實驗原理、裝置簡單易理解等。 在此前的學習中，學生已經了解了鋅、鐵的一些物理化學性質，同時也學習了電化學的相關內容，因此，在本節(jié)教學中不必過多的介紹鋅的電化學腐蝕原理。本節(jié)的重點在于培養(yǎng)學生的設計實驗和數(shù)據(jù)處理的能力。在前面一個課題的學習中學生已經初步了解了一些有關物質的定量分析的一般方法。所以在教學過程中引導學生應用定量分析實驗的一般方法展開對本課題內容的學習與研究。 本課題安排在食醋總酸含量的測定之后，學生將會對物質的定量分析有了新的認識，同時也會豐富學生定量分析的思維。本課題在結構上作了一些突破，課題中除了提供了“知識預備”中的“鋅的電化學腐蝕”相關知識外，同時還在“檢索咨詢”里介紹了測定鋅鍍層的其它方法。如利用鋅能溶解于NaOH溶液，而鐵不能在其中溶解的性質，再測反應前后的質量差。這樣可促使學生思考還有哪些方法可以完成對鋅鍍層厚度的測定，從而營造了一個積極思維、勇于探索的學習氛圍。 本實驗用到了精度達0.001g的電子天平。由于老教材中的化學實驗并不需要該儀器，所以很多學校目前可能沒有該儀器。這樣該實驗便無法按照剛才所述原理進行。我們可以用另一種方法測量其厚度——用螺旋測微器直接測量鐵片反應前后的厚度，則厚度差的1/2即為鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度 (h)。具體比較見下表。 數(shù)據(jù)記錄 鍍鋅鐵皮 質量（g） 面積（mm2） 厚度*（mm） 反應前 9.755 2500 0.475 反應后 9.505 0.461 數(shù)據(jù)處理 鋅鍍層厚度（mm） 依據(jù)h=△m/（2ρS）（鋅的密度ρ=7.14g/cm3） h=（9.755-9.505）/（27.251031708.5）=0.007mm 鋅鍍層厚度（mm） 依據(jù)厚度差的1/2即為鍍鋅鐵皮的鋅鍍層厚度（h） h=（0.475-0.461）/2=0.007 mm 注：測定厚度為鍍鋅鐵皮上隨機取五個點的平均值 分析兩種方法的實驗結果可知，依據(jù)教材所提供的方法和直接用螺旋測微器測厚度所得到的結果非常接近。再重復以上比較實驗，同樣得到了非常接近的結果。所以，在實際操作中可以用螺旋測微器直接測定的方法代替教材提供的方法。 七、探索其它實驗方案 方案1：將鍍鋅鐵片投入足量的6molL-1鹽酸中，使其完全溶解，通過測量生成氫氣的體積，計算出鐵片上的鋅的質量。 方案2：將鍍鋅鐵片投入足量的6molL-1鹽酸中，使其完全溶解，再在所得溶液中加入過量的NaOH溶液，將沉淀過濾，待濾渣烘干、灼燒后，再稱量。 方案3：將鍍鋅鐵片投入足量的6molL-1NaOH溶液中，待充分反應后，取出鐵片，用水沖洗、烘干后，再稱量。 方案4：將鍍鋅鐵片與另一塊純鐵片用一根導線連接起來，放入盛有3molL-1硫酸亞鐵溶液的燒懷中，過一段時間后，取了鐵片，用水沖洗、烘干后，再稱量。 方案5：將鍍鋅鐵片與石墨用一根導線連接起來，放入盛有6molL-1NaOH溶液中，當石墨棒過一段時間后，取出鐵片，用水沖洗、烘干后，再稱量。 學生根據(jù)自己設計的方案進行實驗，實驗結束后，再通過：實驗所需時間、終點的現(xiàn)象、裝置和操作的復雜程度、準確度等讓學生對自己的實驗方案和其他同學的實驗方案進行對比，最后得出的結論： 方案1：要使整個一塊鍍鋅鐵片完全反應完，需要很長時間，且測量氣體體積時容易產生誤差。 方案2：操作麻煩，且過濾時的濾渣很難刮干凈，不可避免有少量留在濾紙上，因此實驗精確度不高。 方案3：操作簡單，但反應速率很慢，即使加熱、增大NaOH溶液度，反應速率仍很慢。 方案4：設計合理，但不易判斷鋅什么時候反應完。 方案5：該操作較簡單，且實驗精確度較高。（事實速率也較慢） 除以上方案外，還可引導學生去查找資料，尋找一種金屬活潑性介于鋅與鐵之間，然后可利用該金屬與鍍鋅鐵皮組成原電池進行實驗。