資源簡介

如何測定氣體摩爾體積
一. 教學(xué)目標
1、知識與技能
（1）掌握氣體摩爾體積的一般測定方式
（2）知道實驗誤差的形成和實驗相對誤差的計算
2、過程與方法
（1）通過回顧氣體摩爾體積物理公式和常見氣體測量方式引出同學(xué)們對于氣體摩爾體積測定實驗的設(shè)計，通過對過往知識從理論到實踐應(yīng)用、實驗設(shè)計、討論釋疑、動手實驗等多種研究方法，讓同學(xué)們了解科學(xué)探究的一般過程，提升學(xué)生的實驗?zāi)芰秃献骶瘛?
3、情感態(tài)度與價值觀
（1）通過新舊知識的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生知識遷移、拓展能力，進一步激發(fā)學(xué)生對于化學(xué)學(xué)習和化學(xué)實驗的熱情，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的核心素養(yǎng)。
二、學(xué)生學(xué)情分析
本課的對象是高一學(xué)生，在本課之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習過有關(guān)于氣體摩爾體積的相關(guān)知識，對于氣體摩爾體積測定所涉及到的物理公式和常數(shù)有所了解，對本課程的學(xué)習大有裨益。然而對于該類氣體體積測定的化學(xué)實驗設(shè)計和操作并無概念，且對于化學(xué)實驗設(shè)計的基本流程較為薄弱，需要教師多加引導(dǎo)。
三．教學(xué)重難點分析及解決措施
（一）重點與難點
1．重點 掌握氣體摩爾體積測定化學(xué)實驗的基本操作原理、方法
2．難點 引導(dǎo)學(xué)生對于裝置選擇、反應(yīng)物選擇與之前所學(xué)習的知識建立聯(lián)系；相對誤差概念的掌握。
(二)解決措施
1、對于化學(xué)實驗設(shè)計構(gòu)建一類通用的方法，引導(dǎo)學(xué)生從之前具備的理論知識出發(fā)，對實驗裝置和反應(yīng)參與物提出有依據(jù)的假，并結(jié)合課堂實驗中的實驗現(xiàn)象或?qū)嶒瀸Ρ龋雇瑢W(xué)們化學(xué)實驗的設(shè)計以及本節(jié)課程內(nèi)容——氣體摩爾體積測定有更深入的理解，進而使得學(xué)生在課堂中對該要點深刻記憶。
四、教學(xué)準備
教案、PPT、氣體摩爾體積測量視頻、Y形管、量氣管、水準管、水、紅色染料、鎂條、稀硫酸、電子天平、稱量紙
五、教學(xué)過程
內(nèi)容
教師活動
學(xué)生活動
設(shè)計意圖
相關(guān)知識回顧與新課導(dǎo)入
【引入】同學(xué)們，在我們?nèi)粘Ｉ钪校ǔ枰咳∧愁愇矬w的體積，那么通常會選用什么方法呢？
液體——量筒
固體——規(guī)則固體（套已有公式）、不規(guī)則固體（試圖切割或補足為規(guī)則固體再進行計算）
可以看到，對于固體和液體的體積測定，是我們?nèi)粘Ｉ钪休^為常用的測定類型。那么對于氣體，我們是否又能尋找到合適又準確的測量方式呢？
在之前的學(xué)習中，我們有學(xué)到過在標準狀況下（273K，101MPa），氣體的摩爾體積為22.4L。那么如果我想知道現(xiàn)在我們這個教室溫度下的氣體摩爾體積為多少該如何設(shè)計實驗測定呢？今天我們就將走進“如何測定氣體摩爾體積”實驗探究
【PPT】液體、固體體積測定圖片
【板書】 如何測定氣體摩爾體積
Vm=V/n=22.4L（273k，101kpa）
【提示】常見物質(zhì)體積測量
學(xué)生回憶思考并討論回答
引出課題，為學(xué)習氣體摩爾體積測定做鋪墊。
實驗設(shè)計引導(dǎo)
同學(xué)們，今天我們探究的主題是氣體摩爾體積的實驗，因此大家首先需要對于實驗有自己的設(shè)計。
【提問】那么通常測定類的實驗的設(shè)計分為直接測定和間接測定，需要根據(jù)實驗原理出發(fā)，來尋找合適的試驗方案。那么我們本次實驗中所涉及到的物理公式為Vm=V/n。那么請同學(xué)們思考一下本次實驗采用哪種實驗方式更加合理？如果是間接實驗，又需要如何測定呢？
【回答】間接實驗，測定氣體的體積和摩爾質(zhì)量，其商即為摩爾體積。
【提問】同學(xué)們都認為采用間接測定的方式，那么我們就需要來繼續(xù)看一下間接測定中所涉及到的物理量。第一是氣體的體積，我們可以回顧一下初中時所接觸到的和氣體有關(guān)的方法，涉及到收集法：排水法、向上或向下排空氣法，那么想要準確、直觀地獲得氣體的體積，哪一種方法更適合呢？
【回答】排水法，將氣體體積測量看不見摸不著的情況轉(zhuǎn)化為液體，未知轉(zhuǎn)換為已知。
【提問】排水法通常對于氣體體積的性質(zhì)有一定的要求，請同學(xué)們結(jié)合初中的知識和本次課程的實驗情況思考一下產(chǎn)生的氣體需要具備或不能具備哪些性質(zhì)呢？
【回答】不能溶于水、不能和水反應(yīng)、常溫下性質(zhì)穩(wěn)定、不會和反應(yīng)中其他物質(zhì)發(fā)生副反應(yīng)、實驗室制備需無毒、不污染環(huán)境。
因此，針對以上對于氣體的嚴格要求，我們使用活潑金屬鎂和稀酸的反應(yīng)制備氫氣。
【提問】而本次實驗，為了更精確量取氣體體積，使用了一個全新的氣體量取裝置，請同學(xué)們對比傳統(tǒng)液體量取裝置量筒，看一下兩者刻度上有何區(qū)別？實際實驗中量氣管又是如何量取和計算液體的呢？
【回答】量筒刻度下面最小，而量氣管上面刻度最小。實際實驗中將反應(yīng)后氣體體積-反應(yīng)初液面高度相減，即得到氣體生成體積。
【提問】因此，對于反應(yīng)原理中另一個物理量氣體的摩爾數(shù)，便能通過化學(xué)方程式中的系數(shù)進行換算。請同學(xué)們在紙上書寫一下鎂和稀硫酸反應(yīng)方程式，寫出基于鎂條的質(zhì)量所得出氣體摩爾體積的公式。
【回答】Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
1mol氫氣體積=V(H2)/m(Mg)*M（Mg）
【PPT】排水法、排空氣法圖片、氣體需具備的性質(zhì)羅列、氣體摩爾體積計算公式
【板書】實驗方法：氣體測定：排水法（H2）
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
1mol氫氣體積=V(H2)/m(Mg)*M（Mg）
【提示】學(xué)生總結(jié)化學(xué)實驗設(shè)計的基本原則規(guī)律
幫助學(xué)生了解化學(xué)實驗設(shè)計探究的普遍規(guī)律
實驗操作
【引導(dǎo)】老師首先通過視頻演示讓學(xué)生對于實際實驗操作中需要注意的環(huán)節(jié)著重說明。后引導(dǎo)同學(xué)們完成三次氣體體積測定實驗，并將實驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果依次填入書中實驗數(shù)據(jù)欄中。
【提問】大家都已完成實驗，我們?nèi)绾螌τ谧约核鶛z測的結(jié)果進行驗證呢？
我們了解到一定量氣體在不同溫度、壓強下遵循以下公式關(guān)系：
P0V0/T0=P1V1/T1
請同學(xué)們將標準狀況下氣體摩爾體積帶入公式中，嘗試算出在我們25度室溫下氣體摩爾體積理論值。（24.5L）
【提問】大家的數(shù)值算的是不是準確的24.5呢？顯然不是，那么我們需要對于我們實驗產(chǎn)生的偏差進行誤差分析。只有進行了分析才算真正對實驗數(shù)據(jù)進行了處理。
【板書】誤差分析：相對偏差=（實驗值-理論值）/理論值*100%
引導(dǎo)同學(xué)們認識三氧化硫在工業(yè)生產(chǎn)的硫酸的重要性
通過學(xué)生的實驗、交流、討論，掌握氣體摩爾體積測定實驗流程
實驗反思總結(jié)、訓(xùn)練
【提問】經(jīng)過剛才的實驗，相信大家對于氣體摩爾體積的實驗設(shè)計和具體操作有了額更加深入地理解。那么剛剛的實驗中各個小組算出的實驗誤差有的偏大有的偏小，這可能是由于各種各樣的原因造成的。在這里，我列舉了幾個常見在本實驗中會引起誤差的情況，請同學(xué)們思考一下這些情況會造成誤差偏大還是偏小呢？再代入到同學(xué)們自己的實驗中去思考一下，你們在實驗中是否遇到了這些情況，因而導(dǎo)致產(chǎn)生了誤差呢？
【PPT】
未檢查裝置氣密性
鎂條未打磨干凈
氣體未冷卻至室溫便進行讀數(shù)
將學(xué)生們自己實驗情況和常見誤差結(jié)合，使同學(xué)們養(yǎng)成對于化學(xué)實驗中誤差的計算和思考規(guī)避，同時鞏固課程中所學(xué)習到的內(nèi)容。
練習、交流
通過反饋，了解學(xué)生本次課堂實驗掌握情況
歸納概括
【提問】本節(jié)課我們探究了氣體摩爾體積測定
【PPT】歸納結(jié)論
實驗原理：
1mol氫氣體積=V(H2)/m(Mg)*M（Mg）
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
實驗裝置：
反應(yīng)發(fā)生器：Y形管
氣體測定裝置：量氣管、水準管
實驗誤差規(guī)避：
打磨鎂條、檢查裝置氣密性、冷卻至室溫測定氣體、3次重復(fù)實驗
總結(jié)、交流。
六、作業(yè)設(shè)計
導(dǎo)學(xué)案《如何測定氣體摩爾體積》
七、板書設(shè)計
如何測定氣體摩爾體積
1、實驗原理：
Vm=V/n=22.4L（273k，101mpa）
2、實驗方法：
氣體測定：排水法（H2）
Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑
1mol氫氣體積=V(H2)/m(Mg)*M（Mg）
3、誤差分析
相對偏差=（實驗值-理論值）/理論值*100%

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