结晶水合物中结晶水含量的测定
上海市祝桥高级中学顾伟丽
高二的同学们，一个橙子，怎样测定其“含汁量”？硫酸铜晶体，怎么测定其“含水量”？让我们跟着顾伟丽老师一起学习!
一、学情分析考虑到本课的细节非常多，我们的学生需要较多的时间去全面思考，所以设计了预习作业，先让学生认识本实验中需要用到的一些主要仪器。相信有了这些铺垫，学生会有更充裕的时间来理解本实验的原理及更好地设计实验方案。
二、设计思想测定硫酸铜晶体里结晶水含量是高中化学一个重要的定量实验。它是帮助学生形成化学定量测定科学方法、态度、技能的重要载体。教学设计着重２个环节：（1）以硫酸铜晶体中结晶水含量测定原理的讨论为例，概括出结晶水合物中结晶水含量测定的基本原理和一般方法，掌握从具体到抽象的思维方法以及间接测定的方法，体验定量测定中转化的思想方法对人类科学活动的影响与作用。（2）通过测定硫酸铜结晶水含量的实验方案讨论与设计，学习相关仪器的使用方法与操作技能；学习结晶水含量测定的设计思想、方法，初步形成严谨的科学态度和习惯；感悟实事求是、严肃认真、一丝不苟的科学态度对个人和社会发展的重要作用。三、教学目标（一）知识与技能
1、掌握结晶水合物中结晶水含量的测定原理和方法。
2、学会将化学原理转化成可实施的实验步骤的方法。
3、知道瓷坩埚、干燥器的用途和使用方法。
4、初步学会用称量的方法解决简单定量测定实验的设计。
（二）过程与方法
1、能表达测定硫酸铜晶体中结晶水含量的方法和过程。
2、知道恒重操作是判断结晶水合物全部失去结晶水的方法。
3、通过设计测定硫酸铜结晶水含量的实验方案，认识测定物质组成，确定物质化学式的定量实验一般方法。
（三）情感态度和价值观
1、感悟定量测定中的“准确性”，体验化学实验严谨之美。
2、具有安全意识和逐步培养认真细致、严谨求实的科学态度。
教学过程：
四、教学重点和难点1.教学重点：
结晶水合物中结晶水含量的测定原理和方法。
2.教学难点：
设计测定硫酸铜晶体中结晶水含量的实验方案。
五、教学资源药品：CuSO4·5H2O
仪器：电子天平、研钵、玻璃棒、三脚架、泥三角、瓷坩埚、坩埚钳、干燥器、酒精灯、药匙。
媒体：电脑、投影仪
六、教学过程一个橙子，我们怎样测定其“含汁量”？
称橙子，榨汁，称残渣。一个橙子g，残渣60g，含汁量即得。很简单！
(出示家用榨汁机上装有水果残渣的塑料罐)那么如何在天平上称出这些残渣？把它们从罐里挖出来？没错，最好的办法是在榨汁前先称过空罐，现在再连渣带罐称！
所以我们要注意：称某物质的质量，有时我们无法直接称出，称出的是它和容器的质量！
那么刚刚能确定橙子被榨干了吗？（不能）所以，即使前面我们注意到怎么称最好，但这里的含汁量依然是个粗略的量。很有可能，橙子还没被榨干，含汁量偏低；也有可能榨过头了，渣充了汁，含汁量虚高。但现在，我们就不再跟一个橙子较真了，请出今天真正值得较真的主角。
（出示一块胆矾，提俗称）请问这块胆矾中结晶水含量怎么测定？
一、实验目的：测定硫酸铜晶体中结晶水含量
称出这块胆矾的质量，加热失去全部结晶水后，称出留下粉末的质量，则结晶水含量为？升级一下，设胆矾晶体的化学式为CuSO4·5H2O，根据刚才所得数据，x值怎么计算？
二、实验原理
CuSO4·xH2O→CuSO4+xH2O
１ x
x值即晶体中结晶水与硫酸铜之间的物质的量之比。
其实胆矾化学式CuSO4·5H2O，我们是早就知道的。但这个“５”是怎么来的？我们现在知道了，是基于以上原理，做实验测出有关数据，计算而得。如果实验测得的数据不准确，那么最终求出的x值也是不准的。所以这个实验必定是个对准确性有高要求的实验，是个定量实验。定量实验它一定会使用到一些定量仪器，如容量瓶、电子天平、量筒、温度计、秒表等，使用这些精确度高的仪器就是为了测得准，因为定量实验的灵魂（即要求）就是准确！那么定量实验有定量仪器就行了吗？当然不是，它要求实验的每一个环节都要尽可能做到减小误差，才能确保测定结果的准确性。下面，我们就进入到本实验的步骤设计环节，看看，这个实验该怎么做，才能确保测定结果有足够的准确性。
三、实验步骤及相关仪器
为了帮助大家有更好地输出，先来认识这些仪器（可请４位同学上来识别）：
瓷坩埚为瓷质(坩埚为土字旁)，耐高温。它呈深底碗状，用于灼烧固体，配盖，可防溅出。瓷坩埚可以放在泥三角上直接加热。配有坩埚钳，便于夹持、防烫伤……
这些仪器中哪个是定量仪器？
还要请大家再看到课本Ｐ53资料库：
胆矾在℃开始失去部分结晶水，℃时失去全部结晶水。
CuSO4·5H2O→CuSO4+5H2O
无水硫酸铜为白色粉末，℃时硫酸铜分解为黑色的CuO及三氧化硫气体。
以上信息告诉我们在实验时要注意什么呢？（温度把控；硫酸铜粉末有很强的吸湿性，要防吸水；晶体要研磨）
本实验主要设备已经展示，主要手段就是加热和称量。假设给到大家的药品就像我手中这样的晶体。
请同学们分成４人或６人小组，以小组为单位开始设计实验步骤及相关仪器。
1.研磨
2.称瓷坩埚的质量，再称瓷坩埚加晶体的质量（瓷坩埚本身不干燥行吗？）
3.加热（加热到何时呢？）
4.冷却（不冷却，直接放电子天平上去称量行吗？）（放在空气中冷却吗？）
5.称瓷坩埚和粉末的质量（此时能确定结晶水已全部失去了吗？）
不能。观察固体的颜色，只是初步判断，精准判断则要进行恒重操作，即将瓷坩埚再一次加热2分种，放入干燥器中冷却后，再次进行称量，直至两次称量结果相差不超过0.g。恒重操作是该定量实验中的必要步骤，也是科学态度的一种表现。好比一些机密机构的安全检查，二次检查再出情况的机会很小甚至没有，但不能不查。
6.恒重操作：即重复加热、冷却、称量的操作，直至连续两次称量相差不超过０.克。以此确定结晶水已全部失去。
7.再做一次实验
做２-３次平行实验，可减小（偶然）误差。
8.计算
能用以上方法测定芒硝的结晶水含量吗？绿矾（FeSO4·7H2O）呢？
FeSO4不稳定，除分解外，受热还容易发生其它氧化还原反应(Fe2+容易变成Fe3+)，故不适合。
本节课我们就以硫酸铜晶体为例学习了结晶水合物中结晶水含量的测定原理及一般方法。
“取3.克胆矾，小心加热失去全部结晶水后，留下固体质量为2.克，求胆矾晶体的化学式（CuSO4·xH2O）？”当我们再次看到这样的题，是否对它有了更深的理解？这些看似干巴巴的数据，其实是通过科学的原理，合理的步骤，规范的操作得来的。不难，却处处透着严谨，力求准确，要求也不低！
如果我们缺乏科学态度、负责任的精神，用不准确的实验结果用于生产过程中，那么问题的严重性，同学们应该能认识得到吧？所以务必请同学们本着负责任的精神，下节课进实验室做好本实验，平时也做好自己该做的事。
最后布置作业，请完成《练习部分》Ｐ21的习题。
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