学生实验10 测定鸡蛋壳中碳酸钙的含量 （教学课件）化学新教材鲁教版九年级下册

第十单元 化学与健康 学生实验10 测定鸡蛋壳中 碳酸钙的含量 九年级化学 下册·鲁教版2024 学习内容导览 进行实验，反思交流 2 设计实验方案 1 2 明·学习目标 1.了解鸡蛋壳的主要成分为碳酸钙，能依据碳酸钙与酸的反应原理，设计定量实验方案。掌握通过测量反应生成气体的质量或体积，计算鸡蛋壳中碳酸钙含量的方法。 2.经历“提出问题—设计方案—实验操作—数据处理—得出结论”的完整探究过程，提升科学探究能力。学会分析实验数据、处理误差，得出实验结论。 3.体会化学与生活的紧密联系，感受化学实验的实用性，激发学习化学的兴趣。培养严谨的科学态度和实事求是的精神，学会反思实验误差并提出改进方案。 3 引·新课导入 鸡蛋是我们日常餐桌上很常见的食物，吃完鸡蛋剩下的鸡蛋壳，大家一般都是随手扔掉，但其实它并不是没用的垃圾。鸡蛋壳摸起来硬硬的，能很好地保护里面的蛋液，这和它的成分有关，它的主要成分是碳酸钙，而碳酸钙也是我们生活里水垢、大理石的主要成分。 今天我们就从化学的角度来研究鸡蛋壳，精准测定一下它里面碳酸钙的含量，看看这看似普通的鸡蛋壳里藏着的化学知识。 设计实验方案 01 探·知识奥秘 一、设计实验方案 了解鸡蛋壳的主要成分 不起眼的鸡蛋壳，藏着“碳酸钙”的大秘密 每天走进厨房，我们都可能与鸡蛋壳相遇，吃完鸡蛋后，它往往被随手丢弃，成为不起眼的“垃圾”。但很少有人知道，这层薄薄的硬壳里，藏着一种我们生活中十分常见的化学物质——碳酸钙。 鸡蛋壳的主要成分就是碳酸钙，含量约占80%~90%，正是这种物质，赋予了鸡蛋壳坚硬的质地，像一层天然的“保护罩”，守护着里面的蛋黄和蛋清，防止其受到外界的挤压和污染。 碳酸钙在生活中随处可见，水壶里的水垢、建筑用的大理石、补钙片中的主要成分，都有它的身影。我们平时用鸡蛋壳清洁水垢、养花，其实都是碳酸钙在发挥作用：它能与白醋、水垢中的杂质发生反应，也能在土壤中慢慢分解，为植物提供养分。 这层看似普通的鸡蛋壳，不仅是鸡蛋的“保护伞”，更是化学与生活紧密相连的缩影，读懂它的成分，就能发现更多生活里的化学小奥秘。 探·知识奥秘 一、设计实验方案 了解鸡蛋壳的主要成分 我们可以通过什么方法，定量测定鸡蛋壳中碳酸钙的含量呢？小组讨论并分享你们的思路。 小组讨论：测定鸡蛋壳中碳酸钙的含量有哪些方法？ 质量差法（测生成CO2的质量） 可以利用复分解反应，使鸡蛋壳中的碳酸钙转化为二氧化碳 测定生成二氧化碳的质量，计算鸡蛋壳中碳酸钙的质量。 排油法（测生成CO2的体积） 可以利用复分解反应，使鸡蛋壳中的碳酸钙转化为二氧化碳 通过排油法测定二氧化碳的体积，通过计算二氧化碳的质量，计算碳酸钙的质量。 探·知识奥秘 一、设计实验方案 设计实验方案 两种方法都是利用碳酸钙与酸的复分解反应，通过测量反应生成CO2的量（质量/体积），结合化学方程式计算，测定鸡蛋壳中碳酸钙的质量，我们今天使用第一种方法对鸡蛋壳中碳酸钙的含量进行测定。 实验原理：CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑ 实验的基本思路：反应在密闭装置中进行，通过测量反应前后装置的总质量差，即为生成CO2的质量，再根据方程式计算CaCO3质量及含量。 实验使用哪些装置、仪器、药品？实验过程中需要注意哪些问题？ 小组讨论并回答。 探·知识奥秘 一、设计实验方案 设计实验方案 实验器材 电子天平（精度0.01g）、锥形瓶、橡胶塞、分液漏斗、导气管、小烧杯、干燥纸、研钵 实验药品 鸡蛋壳粉末、稀盐酸（浓盐酸稀释，避免挥发干扰）、蒸馏水 实验前应如何处理鸡蛋壳，使其中的碳酸钙完全反应，使实验结果准确？ 实验过程中应注意哪些问题？稀盐酸的滴加速度如何控制？ 为了避免实验误差，我们应进行几次测定？ 探·知识奥秘 一、设计实验方案 设计实验方案 步骤1：鸡蛋壳处理 ① 取1-2片新鲜鸡蛋壳，用蒸馏水冲洗3次，去除表面的污渍、残留蛋液，放在滤纸上吸干表面水分； ② 用镊子小心撕净鸡蛋壳内层的白色软膜（软膜不与稀盐酸反应，会导致测量误差），若撕不净，可用玻璃棒轻轻刮除； ③ 将处理干净的鸡蛋壳放入烘箱（温度设置60-80℃），烘干至恒重（或放在通风干燥处，自然晾干24小时以上），烘干后用镊子取出，放在干燥纸上冷却至室温； ④ 把冷却后的鸡蛋壳放入研钵中，用研杵缓慢研磨，直至变成均匀的粉末（研磨时不要用力过猛，防止粉末溅出，若有粉末粘在研钵壁上，可用玻璃棒轻轻刮下）； 探·知识奥秘 一、设计实验方案 设计实验方案 步骤2：实验装置组装与检查 ① 取干净的锥形瓶，用蒸馏水冲洗2次，放在干燥纸上晾干（或用滤纸擦干瓶内壁，避免水分影响称量）； ② 将双孔橡胶塞紧紧塞在锥形瓶口，检查橡胶塞是否塞紧（用手轻轻拉动橡胶塞，无法松动即可）； ③ 把分液漏斗（也可以用注射器替代）插入双孔橡胶塞的孔中，确保分液漏斗与橡胶塞衔接紧密，无缝隙（若有缝隙，可在橡胶塞孔周围涂抹少量凡士林密封）； ④ 检查装置气密性：将导气管的另一端伸入盛有蒸馏水的小烧杯中，用手或热毛巾紧紧握住锥形瓶外壁（持续10-15秒），若观察到导气管末端有连续的小气泡冒出，松开手后，导气管内形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好；若没有气泡或水柱，需重新调整橡胶塞和分液漏斗，直至气密性合格。 探·知识奥秘 一、设计实验方案 设计实验方案 步骤3：称量与记录 ① 打开电子天平，将天平调平； ② 取一张干燥纸，放在电子天平的称量盘上，按下“去皮”键，使天平示数归零； ③ 用药匙小心取适量预处理好的鸡蛋壳粉末，放在干燥纸上，称量其质量，记为m1（称量时，药匙不要接触干燥纸以外的部位，粉末不要洒出，若洒出，需重新称量）； ④ 用药匙将称量好的鸡蛋壳粉末缓慢倒入锥形瓶中，确保粉末全部进入瓶内，若有少量粉末粘在药匙或称量纸上，可用玻璃棒轻轻刮入锥形瓶，避免样品损失；注射器中加入足量稀盐酸。 ⑤ 再次将整个组装好的密闭装置（锥形瓶+橡胶塞+注射器+导气管）放在电子天平的称量盘上，称量其总质量，记为M1（称量时，装置要放置在称量盘正中间，不要接触天平内壁，读数稳定后再记录数据）。 探·知识奥秘 一、设计实验方案 设计实验方案 步骤4：加酸反应（控制速率，确保反应完全） ① 缓慢推注射器的活塞，控制盐酸滴加速度为“一滴一滴”（每秒不超过1滴），使盐酸缓慢滴入锥形瓶中，打开右侧导管开关，观察锥形瓶内的现象（会有气泡不断产生，粉末逐渐减少）； ②滴加过程中，若反应过于剧烈（气泡产生过快、过多），可暂时停止推入稀盐酸，待反应平缓后再继续滴加； ③持续滴加稀盐酸，直至锥形瓶内不再产生气泡（观察3-5分钟，无新气泡产生，说明碳酸钙已完全反应），立即关闭分液漏斗活塞，停止加酸。 探·知识奥秘 一、设计实验方案 设计实验方案 步骤5：冷却与再次称量 ① 反应结束后，不要立即称量，将整个密闭装置放在实验台上，自然冷却至室温（约15-20分钟，因为反应放热，气体热胀冷缩，高温下称量会导致装置总质量测量偏小，产生误差）； ② 待装置完全冷却后，将其再次放在电子天平的称量盘上，称量其总质量，记为M2 （称量时，操作与第一次称量装置总质量一致，确保读数稳定、准确） ③ 按照上述步骤1-5，重新进行2次实验（共3次平行实验），每次实验都要更换新的鸡蛋壳粉末，重新称量、组装装置、反应、称量； ④ 将3次实验的m1、M1、M2数据分别记录在实验报告表中，标注清楚实验次数（1次、2次、3次）； ⑤ 若某一次实验的数据与另外两次偏差较大（如偏差超过0.1g），可舍去该组异常数据，再补充一次实验，确保数据具有代表性。 1．鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙，其他成分不含钙元素且不与盐酸反应。为测定鸡蛋壳中碳酸钙的含量，把一定质量的鸡蛋壳加入足量稀盐酸中，测定下列哪组数据能达到实验目的（ ） ①盐酸的浓度  ②二氧化碳的质量  ③鸡蛋壳的质量  ④剩余氯化钙溶液的质量 A．①② B．①③ C．②③ D．②④ 析·典型范例 C 2．如图，取一个小玻璃杯放入洗净后研碎的鸡蛋壳，加入一些醋酸，立即用蘸有澄清石灰水的玻璃片盖住，对该实验的说法不正确的是（ ） A．将鸡蛋壳研碎可使反应更充分 B．实验中观察到有气泡产生 C．该实验可证明鸡蛋壳中有碳元素 D．用稀硫酸代替醋酸也能观察到相同现象 析·典型范例 D 进行实验， 反思交流 02 探·知识奥秘 二、进行实验，反思交流 按照实验步骤进行实验，收集数据进行处理： 生成CO2的质量：m(CO2)=M1-M2，根据方程式计算碳酸钙的质量 进行实验，分析数据 CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑ 设鸡蛋壳中碳酸钙的质量为x 100 x 44 M1-M2 100 x 44 M1-M2 = x= 100×（M1-M2） 44 18 探·知识奥秘 二、进行实验，反思交流 进行实验，分析数据 鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数： w(CaCO3)= 100×（M1-M2） 44×m1 x m1 ×100% = ×100% 实验优点：器材简单，操作易上手，可独立完成，数据计算直接； 实验过程中要注意哪些问题？哪些不当操作会造成实验数据误差？ 19 探·知识奥秘 二、进行实验，反思交流 1. 实验前处理鸡蛋壳时，为何必须将其烘干至恒重且撕净内层软膜？ 问题思考 2.实验中滴加稀盐酸时，控制滴加速度缓慢的目的是什么？ 3. 4. 为减小实验误差，数据处理阶段为何需要进行3次平行实验并取平均值？ 烘干至恒重是为了消除水分干扰，避免水分使鸡蛋壳粉末称量质量偏大，导致CaCO₃质量分数计算偏小；撕净内层软膜是因为软膜不与盐酸反应，会使样品质量虚高，还可能包裹CaCO₃阻碍反应，增大实验误差。 控制稀盐酸滴加速度缓慢，可防止反应过于剧烈导致CO₂逸出，避免测量的CO₂质量偏小；还能让盐酸与鸡蛋壳粉末充分接触，保证CaCO₃完全反应，同时便于观察气泡变化，及时判断反应终点，提高实验准确性。 实验存在称量偏差、样品损耗等偶然误差，单次实验结果易偏离真实值。3次平行实验取平均值，可抵消偶然误差，让CaCO₃质量及含量计算更准确，同时帮助我们养成严谨的实验习惯，增强实验结果的可靠性。 20 探·知识奥秘 二、进行实验，反思交流 注意事项 电子天平使用时，要轻拿轻放，不要随意搬动，称量过程中不要用手触摸称量盘； 1 稀盐酸具有腐蚀性，不要接触皮肤和衣服，若不慎接触，立即用大量蒸馏水冲洗； 2 实验过程中，装置要保持密闭，不要随意拔下橡胶塞，防止CO2逸出； 3 所有实验数据要及时、准确记录，不要涂改，若记录错误，可划横线标注，再在旁边填写正确数据。 4 21 探·知识奥秘 二、进行实验，反思交流 注意事项 鸡蛋壳必须烘干至恒重，否则水分会导致称量的样品质量偏大，最终含量计算偏小； 5 2.研成粉末是为了让CaCO3与盐酸充分接触、完全反应，若为块状，会有未反应的CaCO3，导致CO2测量偏小，含量计算偏低； 6 盐酸需足量，判断标准：滴加盐酸后，不再产生气泡，确保CaCO3完全反应； 7 平行实验3次，取平均值，减小偶然误差，遵循严谨求实的实验原则； 8 22 探·知识奥秘 二、进行实验，反思交流 误差分析 有的小组测定出的实验结果严重偏小，还有的小组测定出的实验结果严重偏大，请同学们思考，造成结果偏大或偏小的可能原因有哪些？ 结果偏小的常见原因 1. 鸡蛋壳未烘干，水分使样品称量质量偏大，结果偏小。 2. 未撕净内层软膜，软膜计入样品质量，导致结果偏小。 3. 装置漏气，CO₂逸出，测量的CO₂质量偏小，结果偏小。 4. 鸡蛋壳未研碎或盐酸不足，CaCO₃未完全反应，结果偏小。 结果偏大的常见原因 1. 使用浓盐酸，HCl挥发使测量的CO₂质量偏大，结果偏大。 2. 反应后未冷却就称量，导致CO₂质量计算偏大，结果偏大。 3. 称量样品时，天平未调平或称量纸未去皮，m₁偏小，结果偏大。 4. 盐酸未全部滴入，却计入M₁，使CO₂质量计算偏多，结果偏大。 23 探·知识奥秘 二、进行实验，反思交流 交流反思 小组之间互相交流，通过本次实验，你有哪些反思或者收获？ 质量差法定量分析 利用化学反应前后密闭体系的总质量差，确定生成气体的质量，结合化学方程式的比例关系，反向计算目标反应物的质量，实现由已知测未知的定量化学计算。 控制变量与误差规避 通过标准化操作排除实验干扰因素，核心为单一变量控制 + 关键误差点规避：如去除鸡蛋壳无效成分、检查装置气密性、反应后冷却至室温称量、多次平行实验，让实验数据仅受目标反应影响，保证结果准确性。 系统化实验设计思维 遵循样品预处理→装置搭建→精准操作→数据记录→重复验证的完整实验逻辑，兼顾实验的科学性、严谨性和可重复性，形成从实验准备到结果分析的系统化操作思路。 24 探·知识奥秘 二、进行实验，反思交流 小组评价 评价维度 具体评价要点 分值 得分 样品预处理（15） 1. 清洗、去软膜彻底无残留 2. 烘干冷却到位，研磨均匀无溅出 3. 除杂规范，样品无损失 15   装置操作（20） 1. 组装规范，部件衔接紧密 2. 气密性检查操作、判断均正确 3. 装置无破损，摆放整齐 20   称量操作（20） 1. 天平调平、去皮操作规范 2. 样品/装置称量精准（0.01g）、无洒落 3. 读数稳定后及时记录，数据无涂改 20   反应控制（20） 1. 盐酸添加量合适，无渗漏 2. 滴加速率控制合理，无剧烈喷溅 3. 反应至无气泡，确保碳酸钙完全反应 20   数据处理（15） 1. 反应后冷却至室温再称量 2. 完成3次平行实验，记录清晰 3. 异常数据合理取舍 15   实验素养（10） 1. 仪器药品取用规范，无浪费损坏 2. 实验全程装置密闭，无CO₂逸出 3. 实验后桌面整洁，仪器初步归位 10   合计   100 25 1．某化学兴趣小组为了测定鸡蛋壳中碳酸钙的含量，取一定质量洗净、粉碎后的鸡蛋壳样品放于烧杯中，向烧杯中滴加稀盐酸(整个过程不考虑盐酸的挥发和气体的溶解)，实验测得烧杯中剩余物质的质量与加入盐酸的质量之间的关系如图所示。下列有关说法正确的是（ ） A．所取的鸡蛋壳样品的质量为125g B．当滴入150g稀盐酸时，样品与稀盐酸恰好完全反应 C．反应完全后产生二氧化碳的质量为9.9g D．该鸡蛋壳样品中碳酸钙的质量分数为80% 析·典型范例 C 2.某小组同学在进行“测定鸡蛋壳中碳酸钙的含量”实验时，称取16.0 g鸡蛋壳放入烧杯中，将150 g稀盐酸平均分为5份，分5次加入烧杯，每次充分反应后测定生成二氧化碳气体的总质量。数据如下表：（ ） 结合实验过程及所测数据分析。下列说法错误的是 A．碳酸钙完全反应产生的CO2质量为6.6 g B．所用稀盐酸的溶质质量分数为7.3% C．鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数为93.75% D．若加入的稀盐酸不足，会导致测得鸡蛋壳中碳酸钙的含量偏小 析·典型范例 B 实验次序 1 2 3 4 5 加入稀盐酸的质量/g 30 30 30 30 30 生成CO2的总质量/g 1.8 3.6 5.4 6.6 6.6 理·核心要点 知识点类别 核心精华内容 实验原理 1. 反应方程式：CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑； 2. 核心思路：利用密闭装置反应前后总质量差，测定生成质量，结合方程式计算质量及含量。 实验方法 1.核心方法：质量差法（重点掌握）； 2.辅助方法：排油法（测体积，简要了解），均基于“测生成量，反推目标物质含量”的定量思路。 核心操作 1. 样品预处理：清洗→去软膜→烘干至恒重→研磨成粉； 2. 装置操作：组装→气密性检查； 3. 关键操作：精准称量（0.01g精度）、盐酸缓慢滴加、反应后冷却至室温再称量、3次平行实验。 误差分析 1. 结果偏小：未烘干/去软膜、装置漏气、盐酸不足/样品未研碎； 2. 结果偏大：用浓盐酸、反应后未冷却称量、称量操作失误。 核心思想方法 1. 质量差法定量分析； 2. 控制变量与误差规避； 3. 系统化实验设计思维（预处理→操作→数据→验证）。 28 1．某同学在学习会“跳舞”的红豆之后，对化学实验产生了浓厚兴趣，经常在家中完成一些家庭小实验。今天，他准备自己在家中完成一个自制“软壳蛋”的实验，他在水杯中倒入水和食醋，然后将鸡蛋洗净后，放入杯中，有关他的实验错误的是（　 ） A．他通过查阅有关资料得知鸡蛋壳里含有碳酸钙：养成查阅知识、收集资料的好习惯 B．在实验过程中，他观察到的现象：鸡蛋壳上有气泡产生，上浮后下降，反复如此 C．在实验过程中，他认为蛋壳表面冒气泡和水沸腾时冒气泡变化原理是一样的 D．在实验过程中，他不使用一次性纸杯或塑料杯：保护环境要从身边小事做起 析·典型范例 C 2．鸡蛋壳主要成分为碳酸钙，化学兴趣小组对鸡蛋壳进行了实验探究，具体实验如图所示，下列说法中错误的是（　 ） A．实验1中，打开分液漏斗，滴加盐酸，一段时间后，澄清石灰水会变浑浊 B．实验2中，温度计会显示溶液的温度升高 C．实验2中显示的操作都是规范的 D．实验2中左右两边发生的反应的基本反应类型分别是分解反应和化合反应 析·典型范例 C THANKS! 谢谢观看 九年级化学 下册·鲁教版2024 $