《酸碱中和滴定曲线的绘制——传感技术的应用》教学设计.doc

酸碱中和滴定曲线的绘制传感技术的应用教学设计周颖 佛山市南海区南海中学教材分析【教材内容】酸碱中和滴定在人教版高中化学选修4第3章第二节，介绍完“水的电离、溶液的酸碱性和pH”内容之后。【教材地位】1.酸碱中和滴定属于pH的应用内容，也是大纲要求的重点定量实验内容。2.高考也时常出现溶液pH变化或导电率变化与滴入溶液体积的关系。【需要传感技术协助之处】 教材介绍酸碱中和滴定使用指示剂指示滴定终点，但传统滴定方法无法知道滴定过程中的变化。而教材也要求学生会测量并绘制酸碱中和滴定过程中pH变化的曲线图，使用pH计进行关键点测定，却较难体现整个过程pH变化的连贯性，操作比较麻烦，最后学生还要将每个点连接成曲线，不能反映出当中每个点对应的pH。而使用传感技术能够促进学生对整个过程的理解。学情分析1.学生学过酸和碱能够发生中和反应，但不清楚这个过程中溶液pH的变化，甚至有学生还以为是均匀变化。2.对溶液中离子浓度变化引起的导电率变化不熟悉，难以理解，甚至到了高三复习中，还不能理解pH的突变点就是终点。3.没有接触过传感技术等精确的实验仪器，特别对于与电脑联合使用进行测定的实验方法，更有好奇心。教法学法通过传感技术，测定pH与滴入溶液体积的关系图，帮助学生理解该过程的pH变化，并引导学生观察思考、理解曲线的含义。学生也通过Logger Pro软件界面测出的曲线，认识该过程中pH或导电率的变化。通过观察、分析、理解，最后掌握曲线的变化含义。教学目标【知识与技能】1.掌握酸碱中和过程，溶液pH变化规律；2.理解滴定终点的位置；3.理解终点时反应的H+和OH-物质的量的关系；4.了解酸碱中和过程中，溶液导电率的变化；5.锻炼观察实验现象能力和分析实验图像能力。【过程与方法】1.通过传感技术pH传感器、LabPro采集器、电脑，测定并体验酸碱中和过程中pH和导电率的变化；2.通过传感技术，加深对教材内容的认识，并能够理解，进行分析曲线变化。【情感态度价值观】1.体验酸碱中和过程的pH和导电率的变化，感受传感技术对实验带来的方便和形象2.通过现象看到事物的本质，养成对科学的热爱，对新科技的追求的渴望。重点、难点【教学重点】1.在传感技术帮助下，绘制酸碱中和滴定的pH和导电率曲线；2.理解酸碱中和滴定过程中pH和导电率的变化趋势和终点位置；3.学习传感技术中pH传感器、导电率传感器和滴数传感器的使用。【教学难点】1.绘制和理解滴定过程中pH的变化趋势曲线；2.传感技术中pH传感器、导电率传感器和滴数传感器的使用。仪器与药品Vernier传感技术仪器之pH传感器，导电率传感器，滴数传感器，磁力搅拌器，10mL烧杯，20mL量筒，胶头滴管，洗瓶，擦镜纸；0.1mol/L盐酸， 0.1mol/LNaOH， 蒸馏水教 学 过 程 （教学环节、教师活动、学生活动）环节一、酸碱中和滴定pH曲线的绘制【师】将NaOH溶液滴入盐酸中，发生什么反应？【生】中和反应。【师】这个过程，什么微粒的浓度发生变化？【生】H+浓度减小【师】 那溶液pH是怎样变化？【生】逐渐增大。【师】怎样增大呢？是等速增大，还是有快有慢？【生】嗯（遇到疑惑，思考）【师】很难想象出来吧？今天，我们使用先进的传感技术，测量酸碱中和过程中pH的变化曲线。【学生实验1】实验内容向20mL0.1mol/L盐酸中，逐滴滴入0.1mol/LNaOH，使用pH传感器测出pH和滴入NaOH溶液体积的关系图。实验准备1.传感设备的连接：（1）连接数据采集器：接到电脑USB接口；（2）连接pH传感器和数据采集器，并打开软件：电脑会自动跳出软件，Logger Pro 3.4.2。点击“文件”“打开”“化学使用电脑”“24b酸-碱 (滴数)”； 2.溶液准备：（1）取20mL盐酸装在小烧杯，再将磁力搅拌器的磁子放入小烧杯；（2）将滴数传感器固定在磁力搅拌器上，将约NaOH溶液倒入滴数传感器的容器至30mL；（3）用蒸馏水清洗pH传感器的探头，再用擦镜纸吸干表面水分，再将传感器插入盐酸中实验过程 1.开启磁力搅拌器，使盐酸处于搅拌状态； 2. 点击屏幕右上角“采集”，开始采集数据；3.再慢慢打开滴数传感器的旋塞，使NaOH溶液以3滴/s的速度滴入盐酸中；4.当pH接近5时，调节旋塞，减慢溶液滴下的速度至1滴/s；5.当pH超过10时，调节旋塞，加快溶液滴下速度至3滴/s；6.NaOH溶液全部滴完后，点击屏幕右上方“停止”按钮，停止采集。【师】通过教师电脑平台，将学生的成果直接展示到讲台大屏幕提问：1.请描述滴定曲线的特点。2.终点处，pH=7，消耗NaOH溶液体积是多少？ 技术提示：可以通过可点击 ，帮助查找pH=7对应的体积 图1 NaOH滴定盐酸pH曲线【生】观察、思考并回答。【师】可见，pH曲线“先缓，再陡，最后缓”。为什么呈这样的变化？可结合图标进行分析。【生】观察，思考【师】与课本P51，使用pH计测量中和滴定曲线的方法相比，传感技术的方法优势在哪里？ 图2 NaOH滴定盐酸pH曲线分析图图3 教材P51，使用pH计测量酸碱中和滴定曲线表格【生】对比，回答。【师】归纳总结优点：实时性。能测出任何体积下溶液对应的pH，特别是能找出终点。 简便性。能够一测到底，不需停顿再读数。 精确性。能精确到小数点后2位。环节二、酸碱中和滴定导电率曲线的绘制 提问：中和滴定过程中， H+和OH-反应还会导致其他什么性质的变化？能用传感技术测出来吗？ 【师】已知溶液离子浓度越大，导电能力越强。中和反应发生后，溶液离子浓度怎样变化？【生】减小【师】为什么会变化？【生】思考并回答。【师】那溶液导电能力怎样变化？【生】减小。【师】用哪个传感器可以测出来？【生】导电率传感器。【师】好，我们用导电率传感器测定一下，中和反应过程中，溶液导电率的变化曲线。【学生实验2】将pH传感器换成导电率传感器，并使用“化学使用电脑”中“26b 导电率 (滴数)”模板，测定盐酸与NaOH溶液反应的滴定曲线。其他实验操作基本如实验1。【师】请大家分析一下曲线特点。直观地展示滴定过程中溶液离子种类的变化，让学生理解，到点能力下降，不是因为离子数目减少了，而是溶液体积增大，离子浓度减小所致。【生】分析、回答。【师】终点在哪里？【生】观察，回答。环节三、小结：酸碱中和反应，pH曲线和导电率曲线各有特点，且都能准确描述反应过程中数据的变化，特别是寻找终点位置，给我们带来了很大的方便。【课后作业】不同酸碱发生中和反应，曲线都一样吗？我们从提供的试剂，进行pH曲线测定或导电率曲线测定。提示：可以从酸中H+个数（几元酸）、酸性强弱的酸来挑选。也可以从一元碱或二元碱、碱的溶解性来挑选碱。 试剂酸：0.1mol/LH2SO4， 0.1mol/L盐酸， 0.1mol/L醋酸 碱：0.1mol/LBa(OH)2 ， 0.1mol/LNaOH，Ca(OH) 2悬浊液 图像