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74 第四课 结晶水合物结晶水含量的测定①

免费读1266字2024-07-22

  老师:同学们大家好,学习化学至今,你是否想过科学家是如何测定物质组成并确定其化学式的?其实,每一种化学物质在元素组成上都有其特定的数量关系,一个化学反应的发生在呈现一定反应现象的同时,其变化也遵循着一定的数量关系。发掘这样的数量关系,可以对物质组成及化学变化等进行定量的分析探究。今天这节课我们将以硫酸铜晶体为例,通过对定量实验方法的学习,来体验化学是怎样探求物质组成的。

  学生:首先,让我们一起欣赏在高倍速镜头下硫酸铜晶体形成的迷人画面。

  学生:从视频中我们观察到硫酸铜晶体呈蓝色,这是其化学式,又称无水和硫酸桶,俗称。但凡我们曾经学过蓝色的硫酸铜晶体受热会完全失去结晶水,形成白色的无水硫酸铜粉末。无水硫酸酮粉末很容易吸收水,又变回硫酸酮晶体,所以常用无水硫酸铜检验体系中是否含有水。那么1摩尔硫酸铜晶体的样品中是否还有5摩尔结晶水?这就需要借助定量实验的手段来测定。我们假设Email硫酸铜晶体中含有xMar结晶水,利用晶体受热分解产生无水硫酸铜。这一原理,请同学们想一想如何测定x的值,以求得结晶水的含量?我们可以根据方程式中化学计量数之比等于各组份物质的量之比的数量关系求算x值。可以选择三种组分中的任意两者的比值进行求算,为了便于计算,我们取无水硫酸铜与水的物质量之比为一比x,这组数量关系即可进一步换算。等于水的质量除以其摩尔质量,比上无水硫酸铜的质量除以其摩尔质量。若在实验中测定出水以及无水硫酸铜的质量,就可以计算x的值。

  学生:你能设计出测定水质量的实验装置吗?这是一些同学设计的,有同学想到了用浓硫酸或者用碱、石灰等干燥剂通过乘凉吸水前后质量的变化来测定水的质量。还有同学想到通过对反应后的水进行冷凝,乘凉冷凝前后锥形瓶质量的变化来得到水的质量。那么对于在精准性上有较高要求的定量实验,这些直接测定水的方法能否达到精准测量的目的?显然,通过上述直接测定的方法,可能会由于反应后产生的水无法彻底备感燥剂吸收,又或是在冷凝过程中有少量水分仍然残留在冷凝管等原因,对测定结果的精准性有较大的影响。

  学生:那么,该怎么测定才能达到精准的目的呢?我们不妨采取间接测定的方法,即先测定硫酸酮晶体的质量,再测定无水硫酸铜的质量。根据质量守恒,两者的差值记为水的质量。请同学们根据硫酸铜晶体和无水硫酸铜的质量推导出x的计算式,这是老师的计算式,你和老师的一样吗?接下来,根据实验原理,请同学们动动笔写出实验步骤,即所需的仪器。这是老师设计的实验步骤,第一步,称量硫酸铜晶体的质量。第二步,加热。第三步,称粮无水硫酸铜质量。

  学生:第4步,计算。所以整个实验步骤可以归纳为乘凉操作和加热操作。那么,在乘粮操作中如何做到精确乘粮?所谓精确称粮,关键是既不少称又不多称,还要规范称。我们需要从仪器操作两个角度来尽可能做到精确称量。首先是仪器选择,一般乘粮我们会选择精度较高的

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