魏建春

學(xué)科：高中化學(xué)。教材版本：人民教育出版社。適應(yīng)對(duì)象：高二年級(jí)理科傾向?qū)W生。

一、教學(xué)背景

在學(xué)習(xí)高中化學(xué)《選修4化學(xué)反應(yīng)原理》第48-51頁(yè)時(shí)，用酸堿滴定方法測(cè)定待測(cè)溶液的濃度，有同學(xué)提出質(zhì)疑：強(qiáng)酸（堿）滴定強(qiáng)堿（酸），理論反應(yīng)終點(diǎn)都是pH=7，而酸堿指示劑的變色范圍（pH）[酚酞8.2-10；甲基橙3.1-4.4]，如果用酚酞和甲基橙來(lái)指示的滴定終點(diǎn)pH肯定不等于7，讀出此時(shí)V（標(biāo)準(zhǔn)），再計(jì)算出c（待測(cè)），是不是存在很大的誤差？

二、教學(xué)目標(biāo)

（一）讓學(xué)生了解數(shù)字化系統(tǒng)繪制酸堿滴定曲線的方法

（二）讓學(xué)生掌握利用酸堿滴定曲線探究酸堿反應(yīng)中pH的變化特點(diǎn)

（三）培養(yǎng)學(xué)生能從問(wèn)題出發(fā)，設(shè)計(jì)探究方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究的能力

三、教學(xué)重點(diǎn)

探究用酚酞和甲基橙來(lái)指示滴定終點(diǎn)，由此來(lái)計(jì)算c（待測(cè)），是不是存在很大的誤差問(wèn)題。

四、教學(xué)難點(diǎn)

探究用酚酞和甲基橙來(lái)指示滴定終點(diǎn)，由此來(lái)計(jì)算c（待測(cè)），是不是存在很大的誤差問(wèn)題。

五、教學(xué)方法

發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，探究問(wèn)題，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作、演示與講解。

六、教學(xué)過(guò)程

（一）提出問(wèn)題

學(xué)生1：老師，我在學(xué)習(xí)酸堿滴定方法測(cè)定待測(cè)溶液的濃度時(shí)有一個(gè)疑問(wèn)：強(qiáng)酸（堿）滴定強(qiáng)堿（酸），理論反應(yīng)終點(diǎn)都是pH=7，而酸堿指示劑的變色范圍（pH）[酚酞8.2-10；甲基橙3.1-4.4]，如果用酚酞和甲基橙來(lái)指示的滴定終點(diǎn)pH肯定不等于7，讀出此時(shí)V（標(biāo)準(zhǔn)），再計(jì)算出c（待測(cè)），是不是存在很大的誤差？

學(xué)生2：我覺(jué)得這不是問(wèn)題，我們只要通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到數(shù)據(jù)，作出酸堿滴定曲線就會(huì)很容易分析出來(lái)。

學(xué)生3：我覺(jué)得能得到數(shù)據(jù)和曲線確實(shí)能解決問(wèn)題，但是我們上一節(jié)課學(xué)習(xí)了實(shí)驗(yàn)測(cè)定酸堿滴定曲線太麻煩了，如果有更好的途徑得到數(shù)據(jù)和曲線就好了！

老師：確實(shí)有更好的途徑，我們學(xué)校的探究實(shí)驗(yàn)室就能實(shí)現(xiàn)，讓我們一起走進(jìn)探究實(shí)驗(yàn)室。

（二）設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)：利用數(shù)字化系統(tǒng)繪制酸堿滴定曲線

1.實(shí)驗(yàn)原理

利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集酸堿滴定過(guò)程中滴加酸（或堿）的體積，反應(yīng)溶液pH，然后設(shè)體積為橫坐標(biāo)，pH為縱坐標(biāo)，借助計(jì)算機(jī)及Lab-studio繪出pH隨體積變化的曲線。

2.實(shí)驗(yàn)用品

0.1000mol/LHCl溶液、0.1000mo1/LNaOH溶液、50.00mL酸式滴定管、50.00mL堿式滴定管、滴定管夾、鐵架臺(tái)、250毫升燒杯、磁力攪拌器（帶磁子）、pH傳感器、滴定計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)采集器、計(jì)算機(jī)和Lab-studio軟件。

3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（1）用pH傳感器取代了傳統(tǒng)的pH計(jì)算。

（2）用滴定計(jì)數(shù)器測(cè)量下滴溶液的體積。

（3）用磁力攪拌器的攪拌子攪拌溶液替代我們的右手搖動(dòng)，用燒杯替代錐形瓶。

（4）用計(jì)算機(jī)及Lab-studio替代我們傳統(tǒng)的繪圖工具，直觀繪出酸堿滴定曲線。

4.實(shí)驗(yàn)操作步驟

（1）儀器組裝

①由下到上裝好儀器：磁力攪拌器、250毫升燒杯、pH傳感器，滴定計(jì)數(shù)器，酸式滴定管和堿式滴定管（已經(jīng)裝好0.1000mol/LHCl溶液、0.1000mo1/LNaOH溶液，并調(diào)整至零刻度）。

②把pH傳感器、滴定計(jì)數(shù)器連接到數(shù)據(jù)采集器上，把數(shù)據(jù)采集器連上計(jì)算機(jī)。

（2）藥品取用

從堿式滴定管取20.00mL0.1000mol/LNaOH溶液于干燥的燒杯中，滴2滴酚酞，放入磁力攪拌器的攪拌子。

（3）軟件設(shè)置

①打開Lab-studio軟件，點(diǎn)擊【實(shí)驗(yàn)設(shè)置】，點(diǎn)擊【添加欄】，改名稱為體積，單位設(shè)為mL，點(diǎn)擊【類型】，選擇【計(jì)算欄】并設(shè)置【計(jì)算式】為滴數(shù)*0.047。

②點(diǎn)擊【繪圖及分析】【繪圖設(shè)置】，設(shè)置橫軸為體積（mL），縱軸為pH。

（4）開始滴定

①打開磁力攪拌器，調(diào)整攪拌速度，點(diǎn)擊【開始采集】，擰開酸式滴定管活塞向燒杯中滴加0.1000mol/LHCl溶液，調(diào)整下滴速度（2～3滴/s）。

②觀察Lab-studio中數(shù)據(jù)的采集，滴定曲線的形成以及燒杯內(nèi)顏色的變化。

（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束

點(diǎn)擊【停止采集】，關(guān)閉酸式滴定管活塞，關(guān)閉磁力攪拌器。

老師：下面根據(jù)計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)據(jù)和圖像，我們來(lái)分析用酚酞和甲基橙做指示劑來(lái)指示終點(diǎn)，所計(jì)算出c（待測(cè)），是不是存在很大的誤差？我們先來(lái)看酚酞做指示劑的情況。

（三）分析數(shù)據(jù)圖像

1.酚酞作指示劑

老師：大家從計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)據(jù)和圖像，你能發(fā)現(xiàn)什么？

學(xué)生：從上圖可以看出當(dāng)pH降到7.83時(shí)，溶液由紅色變無(wú)色，即為滴定終點(diǎn)。

老師：為什么pH降到7.83時(shí)，溶液由淺紅色變無(wú)色。

學(xué)生：因?yàn)榉犹淖兩秶╬H）為8.2-10.0，pH大于8.2時(shí)溶液為淺紅，只有低于8.2才會(huì)變無(wú)色。

老師：那么此時(shí)滴加HCl溶液體積為多少？

學(xué)生：19.96mL。

老師：大家計(jì)算一下此時(shí)NaOH溶液濃度，我請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上來(lái)運(yùn)算。

2.甲基橙作指示劑

老師：大家從計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)據(jù)和圖像，你能發(fā)現(xiàn)什么？

學(xué)生：從上圖可以看出當(dāng)pH降到4.38時(shí)，溶液由黃色變橙色，即為滴定終點(diǎn)。

老師：為什么pH降到4.38時(shí)，溶液由黃色變橙色。

學(xué)生：因?yàn)榉犹淖兩秶╬H）為3.1-4.4，pH大于4.4時(shí)溶液為黃色，pH只有低于4.4才會(huì)變橙色。

老師：那此時(shí)滴加HCl溶液體積為多少？

學(xué)生：20.08mL。

（四）得出結(jié)論

在強(qiáng)酸（堿）滴定強(qiáng)堿（酸）實(shí)驗(yàn)中，選用酚酞和甲基橙做指示劑來(lái)指示的終點(diǎn)，雖然指示的終點(diǎn)不是pH=7，但是讀出此時(shí)V（標(biāo)準(zhǔn)）與實(shí)際的V（標(biāo)準(zhǔn)）相差很小，再由此計(jì)算出的待測(cè)溶液濃度誤差很小，都在允許范圍內(nèi)。所以強(qiáng)酸（堿）滴定強(qiáng)堿（酸）實(shí)驗(yàn)中，選用酚酞和甲基橙做指示劑來(lái)指示的終點(diǎn)是沒(méi)有問(wèn)題的，同學(xué)們以后可以放心選用。

七、本課程小結(jié)

（一）提出問(wèn)題

強(qiáng)酸（堿）滴定強(qiáng)堿（酸），理論反應(yīng)終點(diǎn)都是pH=7，而酸堿指示劑的變色范圍（pH）[酚酞8.2-10；甲基橙3.1-4.4]，如果用酚酞和甲基橙來(lái)指示的滴定終點(diǎn)pH肯定不等于7，讀出此時(shí)V（標(biāo)準(zhǔn)），再計(jì)算出c（待測(cè)），是不是存在很大的誤差？

（二）設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)

利用數(shù)字化系統(tǒng)繪制酸堿滴定曲線，同時(shí)輸出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

（三）分析數(shù)據(jù)圖像

根據(jù)輸出的數(shù)據(jù)和圖像，分析用酚酞和甲基橙做指示劑指示的終點(diǎn)，讀出此終點(diǎn)的V（標(biāo)準(zhǔn)），計(jì)算此時(shí)c（待測(cè)）濃度，再進(jìn)行誤差分析。

（四）得出結(jié)論

在強(qiáng)酸（堿）滴定強(qiáng)堿（酸）實(shí)驗(yàn)中，選用酚酞和甲基橙做指示劑來(lái)指示的終點(diǎn)，雖然指示的終點(diǎn)不是pH=7，但是讀出此時(shí)V（標(biāo)準(zhǔn)）與實(shí)際的V（標(biāo)準(zhǔn)）相差很小，再由此計(jì)算出的待測(cè)溶液濃度誤差很小，都在允許范圍內(nèi)。所以強(qiáng)酸（堿）滴定強(qiáng)堿（酸）實(shí)驗(yàn)中，選用酚酞和甲基橙做指示劑來(lái)指示的終點(diǎn)是沒(méi)有問(wèn)題的，同學(xué)們以后可以放心選用。

八、課后鞏固

見(jiàn)本微課的《微習(xí)題》

提出一點(diǎn)期望：在以后的化學(xué)學(xué)習(xí)中，面對(duì)“異常”現(xiàn)象敢于提出自己的見(jiàn)解，積極設(shè)計(jì)自己的探究方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，然后通過(guò)數(shù)據(jù)分析推理加以證實(shí)或證偽。

編輯 高 瓊