化學(xué)教案－過濾和結(jié)晶

化學(xué)教案－過濾和結(jié)晶

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)：
　　1．了解過濾是使不溶性固體和液體分離的一種常用方法，結(jié)晶是分離幾種可溶性固體混合物的一種方法。

　　2．了解過濾的適用范圍和主要操作，了解利用結(jié)晶方法，在提純物質(zhì)時(shí)的簡單應(yīng)用。

能力目標(biāo)：
　　1．學(xué)習(xí)過濾操作和結(jié)晶操作；

　　2．溶解度曲線與結(jié)晶的關(guān)系討論。

情感目標(biāo)：
　　通過粗鹽提純和硝酸鉀晶體生成的實(shí)驗(yàn)操作滲透科學(xué)素質(zhì)和事實(shí)求事精神的培養(yǎng)。

教學(xué)建議

知識(shí)講解指導(dǎo)

　　1.注意區(qū)分過濾和結(jié)晶的概念及適用范圍，不要混淆

　　2.在講過濾的操作方法時(shí)，注意強(qiáng)調(diào)：

　�。�1）主要儀器包括哪些

　�。�2）操作注意事項(xiàng)

　　3.應(yīng)明確在操作的各步驟中玻璃棒的作用

　　4.對(duì)于學(xué)生素質(zhì)較好的學(xué)校，在完成教學(xué)大綱所要求的教學(xué)內(nèi)容以后，可結(jié)合上節(jié)所學(xué)有關(guān)溶解度的計(jì)算，適當(dāng)補(bǔ)充在溫度改變時(shí)，有關(guān)溶解度的計(jì)算。（另加一課時(shí)）

　　（1）高溫的飽和溶液降溫時(shí)，會(huì)有晶體析出。

例：71℃時(shí)的溶解度是140g，9℃時(shí)是20g，將71℃時(shí)的飽和溶液200g降溫至9℃時(shí)，問能析出多少g晶體？（100g）

（2）低溫的飽和溶液，升高溫度時(shí)，需加入一定量的固體溶質(zhì)，才可使溶液再次達(dá)到飽和。

　　例：將20℃時(shí)250g飽和溶液，加熱至8℃時(shí)，需加入多少g晶體才可使溶液再次達(dá)到飽和？（已知20℃時(shí)的溶解度11.1g，80℃時(shí)為21.4g）

關(guān)于過濾和結(jié)晶的教學(xué)建議

　　1．本節(jié)教材內(nèi)容較少，也比較簡單，目的是向?qū)W生介紹兩種分離混合物的一般方法，除應(yīng)用一些固體物質(zhì)溶解度的知識(shí)外，并不做深入的分析和更多的要求。重結(jié)晶屬選學(xué)內(nèi)容，可根據(jù)當(dāng)?shù)鼗�工生產(chǎn)情況作適當(dāng)處理。

　　在學(xué)法上，從如何得到粗鹽，又如何精制為精鹽這樣的問題引入課題，提出過濾和結(jié)晶是最常用的混合物分離方法。

　　接著教材分兩段，分別介紹過濾法分離固態(tài)物質(zhì)和結(jié)晶法分離可溶性固體的道理。

　　2．為了使學(xué)生了解結(jié)晶法，可以分離幾種可溶性固態(tài)物質(zhì)的混合物，教材安排了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀地觀察利用熱飽和溶液冷卻的方法，使硝酸鉀從它與氯化鈉的混合液中結(jié)晶出來，經(jīng)過濾達(dá)到使硝酸鉀晶體與氯化鈉母液分離的目的。從而進(jìn)一步從溫度變化對(duì)硝酸鉀和氯化鈉的溶解度影響的不同，講解應(yīng)用這種方法的道理，以加深學(xué)生的理解。

　　3．本節(jié)內(nèi)容不但要以前面學(xué)習(xí)的溶液、溶解度及影響溶解度的主要因素等相應(yīng)知識(shí)為基礎(chǔ)，還與過濾等實(shí)驗(yàn)基本操作的技能相聯(lián)系，如過濾法要跟物質(zhì)的溶解性及過濾實(shí)驗(yàn)操作相聯(lián)系，結(jié)晶法（或重結(jié)晶法）跟物質(zhì)的溶解度、溶解度曲線知識(shí)相聯(lián)系。

　　總結(jié)分離、提純物質(zhì)的兩種方法，可用下表表示：

方法

過濾

結(jié)晶

適用范圍

除去液體中固體雜質(zhì)，或使純凈結(jié)晶與母液分離。

分離幾種可溶性固體的混合物

依據(jù)原理

固體顆粒大，不能通過濾紙或過濾層，而濾液可以通過濾紙或過濾層。

利用固體物質(zhì)溶解性不同，以及溶解度受溫度變化影響的不同，使一種物質(zhì)先結(jié)晶而達(dá)到分離的目的。

主要操作

制過濾器、過濾

濃縮結(jié)晶，降溫結(jié)晶

課堂引入指導(dǎo)
　　在生產(chǎn)生活中，人們所接觸到的物質(zhì)很多都是混合物，為了適應(yīng)各種不同的需要，常常要把混合物里的幾種物質(zhì)分開，得到較純凈的物質(zhì)，這叫做混合物的分離，過濾和結(jié)晶是最常用的混合物分離的方法。

課堂結(jié)束指導(dǎo)
　　列表對(duì)比過濾法和結(jié)晶法

 

 

教學(xué)設(shè)計(jì)方案1

教學(xué)重點(diǎn)：用過濾和結(jié)晶分離混合物的一般原理。

教學(xué)難點(diǎn)：利用結(jié)晶方法，分離幾種可溶固體物質(zhì)的混合物的原理。

教學(xué)過程（www.ycxgx.cn）：

　　引言：在生產(chǎn)生活中，人們所接觸到的物質(zhì)很多都是混合物，為了適應(yīng)各種不同的需要，常常要把混合物里的幾種物質(zhì)分開，得到較純凈的物質(zhì)，這叫做混合物的分離，過濾和結(jié)晶是最常用的混合物分離的方法。

　�。ò鍟�）              第四節(jié)  過濾和結(jié)晶

　　一、過濾

　　1．定義：過濾是把溶于液體的固態(tài)物質(zhì)跟液體分離的一種方法。

　　2．原理：過濾時(shí)，液體穿過濾紙上的小孔，而固態(tài)物質(zhì)留在濾紙上，從而使固體和液體分離。

　　3．操作方法：

　　例如：粗鹽提純（請(qǐng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟）展示粗鹽，讓學(xué)生看到粗鹽上的沙子等不溶性固體物質(zhì)，以利于學(xué)生思考。

　　（演示實(shí)驗(yàn)）粗鹽提純

　　歸納出：

　�。�1）步驟：

　　①在燒杯中溶解粗鹽

　　②過濾

　�。�2）注意事項(xiàng)：

　　一貼：濾紙緊貼漏斗內(nèi)壁

　　二低：濾紙低于漏斗邊緣0.5cm

         　　　　　濾液低于濾紙邊緣

　　三靠：漏斗下端緊靠燒杯內(nèi)壁

         　　　　　玻璃棒靠在三層濾紙?zhí)?/p>

         　　　　　燒杯靠在玻棒上傾倒液體

　�。�3）玻璃棒的作用

　　溶解——加速溶解

　　過濾——引流

　　讓學(xué)生總結(jié)過濾作為分離物質(zhì)的一種方法的適用范圍。

　　過濾是用于分離不容性固體和可溶性固體的一種方法。

　　設(shè)問過渡：如果要分離硝酸鉀和氯化鈉固體能用過濾的方法嗎？如果不能，想一想能用什么方法來分離它們？

　　二  結(jié)晶

　　1.定義：溶質(zhì)以一定幾何形狀的晶體從溶液中析出的過程叫做結(jié)晶。

　　2.原理：幾種可溶性固態(tài)物質(zhì)的混合物，根據(jù)它們?cè)谕�一種溶劑里的溶解度不同，用結(jié)晶的方法加以分離。

　�。ㄖv述）常用的結(jié)晶方法主要有兩種，對(duì)于溶解度受溫度影響不大的固態(tài)溶質(zhì)，一般用蒸發(fā)溶劑的方法得到晶體；對(duì)于溶解度受溫度影響較大的固態(tài)溶質(zhì)，一般可以用冷卻的熱飽和溶液的方法，使溶質(zhì)結(jié)晶析出。

　　例如：硝酸鉀中混有少量氯化鈉，應(yīng)怎樣分離？

　　（演示實(shí)驗(yàn)）在燒杯中加入10g和NaCl混合物，注入15mL水，加熱使混合物完全溶解，然后冷卻，觀察的析出，再進(jìn)行過渡，晶體留在濾紙上，NaCl溶解在濾液中。

　�。ㄖv述）我們已經(jīng)知道，的溶解度受溫度變化的影響較大（80℃時(shí)，的溶解度是169g，20℃時(shí)為31.6g），因此較高溫度下的飽和溶液降溫時(shí)，部分從溶液里結(jié)晶析出。而NaCl的溶解度受溫度變化的影響較�。�80℃時(shí)，NaCl的溶解度是38.4g，20℃時(shí)為36g），降溫時(shí)大部分NaCl仍溶解在溶液里。過濾時(shí)，晶體留在濾紙上，大部分NaCl仍留在濾液里（這種濾液叫做母液）。

　　小結(jié)：

　　作業(yè)：課本142頁習(xí)題1、2、3
教學(xué)設(shè)計(jì)方案2

[教學(xué)方法] 實(shí)驗(yàn)討論法。

[教學(xué)用具] 

　　儀器：燒杯、漏斗、玻璃棒、試管、試管夾、鐵架臺(tái)、鐵環(huán)、濾紙、酒精燈、藥匙。

　　藥品：硝酸鉀、氯化鈉、明礬、膽礬。

　　其它：投影儀、火柴、粗鹽、溶解度曲線圖。

[教學(xué)過程（www.ycxgx.cn）]

　　【引言】我們?nèi)粘＝佑|的物質(zhì)很多是混合物，請(qǐng)同學(xué)們舉出幾個(gè)混合物。

　　從混合物中得到純凈物，需要把混合物分離。今天我們學(xué)習(xí)兩種混合物的分離方法。

　　【板書】第四節(jié) 過濾和結(jié)晶

　　一、過濾

　　【提問】怎樣除去粗鹽中混有的泥沙？引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)做過的粗鹽提純實(shí)驗(yàn)進(jìn)行討論。

　　【演示】粗鹽提純

　　實(shí)驗(yàn)由學(xué)生分步操作

　　講臺(tái)上擺放幾種儀器請(qǐng)選擇過濾實(shí)驗(yàn)所需儀器。

　　請(qǐng)一個(gè)學(xué)生到講臺(tái)前組裝過濾裝置

　　請(qǐng)一個(gè)學(xué)生到講臺(tái)前做過濾實(shí)驗(yàn)

　　引導(dǎo)學(xué)生觀察粗鹽提純的步驟。

　　引導(dǎo)學(xué)生觀察澄清濾液，比較過濾前的粗鹽溶液。指出：泥沙不溶于水，留在濾紙上，用過濾的方法除去粗鹽中的泥沙。

　　達(dá)到了提純的目的。

　　組織學(xué)生講評(píng)實(shí)驗(yàn)

　　引導(dǎo)學(xué)生討論小節(jié)

　　【提問】思考題：能否用其他方法從氯化鈉溶液中分離出氯化鈉來？

　　我們來學(xué)習(xí)另外一種分離混合物的方法

　　【講述】把氯化鈉溶液加熱蒸發(fā)，溶液達(dá)飽和后繼續(xù)蒸發(fā)就得到了氯化鈉。固體從溶液中析出的過程叫結(jié)晶。

　　【板書】二、結(jié)晶

　　在結(jié)晶過程中形成的，具有規(guī)則幾何外形的固體叫晶體。

　　【展示】幾種晶體標(biāo)本：明礬、膽礬、食鹽晶體。

　　【設(shè)問】這些晶體是如何得到的呢？

　　引導(dǎo)學(xué)生回憶：固體物質(zhì)溶解度隨著溫度的升高，發(fā)生怎樣的變化？

　　【展示溶解度曲線圖】指導(dǎo)學(xué)生分別查出硝酸鉀和氯化鈉在20℃、60℃、100℃時(shí)的溶解度。根據(jù)兩種物質(zhì)溶解度隨溫度變化，歸納出變化規(guī)律。

　　【設(shè)問】對(duì)溶解度受溫度變化影響不大的固體物質(zhì)用什么方法得到晶體？

　　指導(dǎo)學(xué)生看書討論。

　　【設(shè)問】如果是幾個(gè)可溶性固體混合物例如硝酸鉀和氯化鈉的混合物怎樣分離呢？

　　【演示】（實(shí)驗(yàn)）

　　引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)。

　　【設(shè)問】1.是什么物質(zhì)結(jié)晶析出？

　　　　　　2．過濾時(shí)，留在濾紙上的是什么物質(zhì)？

　　　　　　3．濾液中溶質(zhì)是什么？

　　引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)硝酸鉀和氯化鈉溶解度曲線進(jìn)行討論。

　　【講述】對(duì)溶解度受溫度變化影響相當(dāng)大的固體物質(zhì)，一般用冷卻熱飽和溶液的方法得到固體。利用這一方法可以分離可溶性固體混合物。

　　引導(dǎo)學(xué)生歸納小結(jié)結(jié)晶的兩種方法。

　　指導(dǎo)學(xué)生小結(jié)：混合物的分離方法。

 

探究活動(dòng)

制作硫酸銅單晶

目的：

　　通過制作硫酸銅晶體，檢驗(yàn)控制晶體的生長的因素，練習(xí)結(jié)晶和重結(jié)晶操作，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度。

儀器和藥品：

　　燒杯100mL、1000mL，玻璃棒，電爐或其它加熱設(shè)備，小刀，硫酸銅（純度不低于化學(xué)純）固體

時(shí)間：每天30分鐘，持續(xù)7-35天

操作：

　　1．在100mL的燒杯中配置硫酸銅飽和溶液，用培養(yǎng)皿蓋住燒杯口，靜置一夜。

　　2．從結(jié)晶出來的晶體中選擇一塊晶形比較好的硫酸銅晶體，作為晶種。注意晶種的每一個(gè)面都必須光滑，整齊。

　　3．用一根長約10-15cm的頭發(fā)或細(xì)銅絲將晶種捆好，固定在玻璃棒上。

　　4．用1000mL燒杯配置3/4燒杯高于室溫不超過5℃的飽和硫酸銅溶液，注意硫酸銅溶液中不能有硫酸銅固體

　　5．將捆有晶種的玻璃棒橫放在燒杯口，晶種放入溶液中。注意晶種不能與燒杯接觸。燒杯口用白紙蓋住。靜置。觀察。

　　6．如果晶種上長出多個(gè)硫酸銅晶體或硫酸銅則應(yīng)將晶體取出用小刀切去小的晶體。然后將燒杯內(nèi)的硫酸銅重新配成高于室溫不超過5℃的飽和硫酸銅溶液，注意硫酸銅溶液中不能有硫酸銅固體。

　　7．重復(fù)5，6步驟直到得到滿意的晶體為止。

熱冰

簡介

　　配制一過飽和醋酸鈉溶液，當(dāng)加入醋酸鈉的晶體時(shí)，就會(huì)立即結(jié)晶，而此結(jié)晶會(huì)充滿整個(gè)錐形瓶，其樣子就像水結(jié)冰似的，而且用手摸時(shí)會(huì)有熱熱的感覺，故稱其為“熱冰”。

實(shí)驗(yàn)步驟：

　　1．取一250mL的錐形瓶，裝50mL的蒸餾水，加入醋酸鈉使其溶于水中，直到無法溶解為止。

　　2．在錐形瓶內(nèi)再多加一倍量的醋酸鈉，然后放到電爐上加熱使其完全溶解，形成過飽和溶液。

　　3．將溶解完的醋酸鈉溶液，用少許的蒸餾水清洗錐形瓶的內(nèi)壁之醋酸鈉，再放到室溫下，使其慢慢地冷卻，若無其它因素，應(yīng)可成過飽和的溶液，如圖1所示。

　　4．在做好的過飽和醋酸鈉溶液中，加入一些醋酸鈉晶體，會(huì)使溶液迅速的結(jié)晶，并會(huì)放出大量的熱量，如圖2所示。
注：步驟1~3可先在上課前先完成，這樣不會(huì)耽誤上課的時(shí)間。

 

圖1 過飽和醋酸鈉溶液

 

圖2 醋酸鈉晶體

溶液和器材：醋酸鈉、蒸餾水、電爐、250mL錐形瓶、滴管

原理和概念：

　　此反應(yīng)的反應(yīng)原理是：

　　過飽和溶液中含有醋酸根離子、鈉離子和水分子，當(dāng)我們加入醋酸鈉晶體時(shí)，便給予溶液一種趨勢(shì)，使其結(jié)晶。要使過飽和的醋酸鈉結(jié)晶有三個(gè)條件：動(dòng)能、機(jī)率和方向。而我們加入醋酸鈉晶體，是提供其結(jié)晶時(shí)所須之機(jī)率和方向的條件。由反應(yīng)式可知，當(dāng)溶液中的粒子結(jié)晶時(shí)，即反應(yīng)向左進(jìn)行，會(huì)放出熱，這就是為什么錐形瓶摸起來會(huì)熱熱的原因。

注意事項(xiàng)：

　　1．制備醋酸鈉的飽和溶液的錐形瓶必須保持潔凈。

　　2．加熱的過程中，不可使溶液沸騰。

　　3．轉(zhuǎn)移已準(zhǔn)備好的過飽和溶液時(shí)，要小心，不要搖動(dòng)過于激烈，否則可能會(huì)在移動(dòng)的過程中產(chǎn)生結(jié)晶，而功敗垂成。

　　4．此醋酸鈉過飽和溶液可以重復(fù)使用，當(dāng)其結(jié)晶之后，再加熱后使其慢慢地冷卻，便可恢復(fù)成原來的過飽和溶液，因?yàn)榧訜峥墒狗磻?yīng)向右進(jìn)行，使晶體溶解在水中，呈離子的狀態(tài)。

　　5．市面上有一種稱為熱敷袋的東西，即是應(yīng)用此原理而制造出來的，在示范此實(shí)驗(yàn)時(shí)，可拿來給學(xué)生看或示范之。

問題和參考答案

　　試解釋為何飽和醋酸鈉溶液在結(jié)晶時(shí)，摸起來會(huì)熱熱的？

　　由下面的反應(yīng)式可知，當(dāng)其結(jié)晶時(shí)，反應(yīng)是向左進(jìn)行，因?yàn)闀?huì)放出熱量，故摸起來會(huì)熱熱的。

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