实验一硫酸铜晶体里结晶水含量的测定

实验一 硫酸铜晶体里结晶水含量的测定

●教学目的

1.学习测定晶体里结晶水含量的方法。

2.巩固天平的使用。

3.练习坩埚的使用，初步学会研磨操作。

●教学重点

1.测定硫酸铜晶体中结晶水含量的原理。

2.测定硫酸铜晶体中结晶水含量的操作步骤。

这节课，我们将学习通过测量某些数据，从而测定胆矾的中结晶水水含量。

首先让我们来认识胆矾晶体。

［引入］

［教师展示硫酸铜晶体和无水硫酸铜粉末］

［介绍］大家现在看到的分别是硫酸铜晶体和无水硫酸铜。

［问］，二者有何不同？

［生］硫酸铜晶体为蓝色，俗称胆矾或蓝矾。其化学式为？而无水硫酸铜为白色粉末，其化学式为？。它和无水硫酸铜是不同的物质。它很容易吸收空气中的水蒸气发生化学反应生成硫酸铜晶体。

［追问］从化学组成上看，是什么原因造成了二者的颜色差别呢？

［生］这主要是由于硫酸铜晶体中含有结晶水之故。

［问］怎样证明硫酸铜晶体中有结晶水？

［师］请大家用化学方程式表示出上述转化。

［请一位同学上黑板书写］

如果加热无水硫酸铜粉末，是否会 有结晶水产生？

［学生草板书］

CuSO4·5H2O

CuSO4+5H2O

科学家已经测定1mol胆矾中含有5mol结晶水，假设我们不知道这个结论，那么我们该如何测定1mol胆矾中含有几mol结晶水呢？

因为硫酸铜晶体中结晶水含量待定，设化学式为：

［草板书］CuSO4·xH2O

显然，只要求出X的值便知道1mol硫酸铜晶体中含几摩尔结晶水了。

结合胆矾晶体加热失水的反应方程式，X的值可能与哪些数据有关系？水和硫酸铜的物量

在实验室中物量不能测量。只能测质量和体积。

通过测定哪些量可以计算水和硫酸铜的物量？

如何测得无水硫酸铜的质量以及结晶水的质量？

学生思考

一、测定原理

［学生讨论后回答］先量取一定量的晶体样品，加热，使其失去全部结晶水，然后再称一下失去结晶水后的硫酸铜粉末的质量，前后两次的质量差即为结晶水的质量。根据结晶水的质量与原晶体的质量比即可求得结晶水的质量分数和

x

值。

［师］很好，上述测定原理我们可简单表示如下：

［讲解并板书］CuSO4·nH2O

CuSO4+nH2O

用怎样的步骤实现上述原理？

称量 ------ 加热 ------------称量

在加热硫酸铜晶体时，如果晶体受热不均，往往会发生硫酸铜晶体飞溅的情况。

那么如何才能避免硫酸铜受热不均（玻璃棒 ，在加热前研磨）

在称量无水硫酸铜的质量前，必须保证结晶水已经完全失去。怎么判断结晶水完全失去？学生回答。

恒重操作

阅读;什么是恒重操作，为什么恒重操作能保证结晶水完全失去？

能否通过延长加热时间来保证结晶水完全失去？

当硫酸铜晶体完全变成无水硫酸铜后，它的温度很高，不能直接拿来称量。所以

在测定无水硫酸铜的质量之前，还必须如何？

在冷却无水硫酸铜的时，无水硫酸铜会吸收水分变成硫酸铜晶体。所以在冷却时，必须做什么？

隔绝水蒸气

现在，请大家根据测定硫酸铜晶体结晶水含量的原理并结合以上注意事项，分组讨论，设计出一个合理的实验方案。

1.研磨硫酸铜晶体 :2.称量坩埚的质量和硫酸铜加坩埚的质量

3.加热硫酸铜晶体同时用玻璃棒轻轻搅拌硫酸铜晶体，直到蓝色硫酸铜晶体完全变成白色粉末，且不再有水蒸气逸出。。

4.冷却：然后将坩埚放在干燥器里冷却

5称量 待坩埚在干燥器里冷却后，将坩埚放在天平上称量，记下坩埚和无水硫酸铜的总质量（m2）。

6.再加热冷却称量 把盛有无水硫酸铜的坩埚再加热，然后放在干燥器里冷却后再称量，记下质量，到连续两次称量的质量差不超过0.1 g为止。

7.计算 根据实验数据计算硫酸铜晶体里结晶水的质量分数和化学式中x的实验值。

每一个步骤需要哪些仪器？

称量：电子天平。对于有腐蚀性的药品，应放在玻璃器皿里称量；不能称量热的物品（须冷却到室温称量）。

［追问］若要称量那些和空气接触易变质或易吸水的物品时，又要注意什么？

［学生回答］要使称量动作足够快。

加热：展示烧杯，试管，哪个最好，理由。 坩埚

［讲解］坩埚是一种可直接用来加热的仪器，能承受较高的温度，常和三脚架和泥三角配套使用。取、放坩埚时，要用坩埚钳操作，尤其注意不能用手去触摸受热的坩埚

。。。。是主要步骤。

计算

为什么不同。

哪些操作可能使结果产生误差？

［教师］事实上，我们实验所用的硫酸铜晶体，就是五水合硫酸铜（CuSO4·5H2O）。

现在，请大家根据硫酸铜晶体的化学式计算结晶水的质量分数。将实验测定的结果与根据化学式计算的结果进行对比，并计算实验误差。

［学生活动］

［教师板书］三、实验结果分析

［各小组同学公布自己的计算结果］

［师］请大家对自己的实验结果进行误差分析。

［学生分组讨论，并宣布讨论结果进行交流］

［教师总结］对于定量实验而言，每一步操作的正确与否都直接影响着实验结果的准确性。由刚才大家的讨论结果可知：在操作过程中，若硫酸铜晶体脱水不充分或从干燥器里拿出坩埚后称量不及时均会造成测定结果的偏小；若在加热过程中有硫酸铜晶体崩出或盛硫酸铜晶体的坩埚预先未干燥均会引起实验结果的偏大，另外，天平使用或读数不准确，也会造成实验误差。

［投影练习］

根据实验室中测定硫酸铜晶体结晶水含量的实验，填写下列空白：

(1)从下列仪器中选出所需仪器(用标号字母填写) ；

A.托盘天平(带砝码) B.研钵 C.试管夹 D.酒精灯 E.蒸发皿 F.玻璃棒 G.坩埚

H.干燥器 I.石棉网 J.三脚架

除上述仪器外，还需要的仪器是： ；

(2)某学生实验后得到以下数据：

请写出结晶水含量(x%)的计算公式(用W1、W2、W3表示)

x%＝ ；

该生测定结果是偏高还是偏低?____________。

从下列分析中选出该学生产生实验误差的原因可能是(填写字母)____________

A.加热前称量时容器未完全干燥

B.最后两次加热后质量相差较大(大于0.1 g)

C.加热后容器未放入干燥器中冷却

D.加热过程中有少量溅失