教学案例——过滤和结晶

过滤和结晶 过滤和结晶 教学目标 知识目标： 1．了解过滤是使不溶性固体和液体分离的一种常用方法，结晶是分离几种 可溶性固体混合物的一种方法。 2．了解过滤的适用范围和主要操作，了解利用结晶方法，在提纯物质时的简单应用。 能力目标： 1．学习过滤操作和结晶操作； 2．溶解度曲线与结晶的关系讨论。 情感目标： 通过粗盐提纯和硝酸钾晶体生成的实验操作渗透科学素质和事实求事精神 的培养。 教学建议 知识讲解指导 1.注意区分过滤和结晶的概念及适用范围，不要混淆 2.在讲过滤的操作方法时，注意强调： （1）主要仪器包括哪些 （2）操作注意事项 3.应明确在操作的各步骤中玻璃棒的作用 4.对于学生素质较好的学校，在完成教学大纲所要求的教学内容以后，可结合上节所 学有关溶解度的计算，适当补充在温度改变时，有关溶解度的计算。（另加一课时） （1）高温的饱和溶液降温时，会有晶体析出。 例：71℃时的溶解度是 140gg，9℃时是 20gg，将 71℃时的饱和溶液 20g0gg 降温至 9℃时，问 能析出多少 g 晶体？（10g0gg） （2）低温的饱和溶液，升高温度时，需加入一定量的固体溶质，才可使溶液再次达到饱和。 例：将 20g℃时 250gg 饱和溶液，加热至 8℃时，需加入多少 g 晶体才可使溶液再次达到 饱和？（已知 20g℃时的溶解度 11.1g，80g℃时为 21.4g） 关于过滤和结晶的教学建议 1．本节教材内容较少，也比较简单，目的是向学生介绍两种分离混合物的一般方法， 除应用一些固体物质溶解度的知识外，并不做深入的分析和更多的要求。重结晶属选学内 容，可根据当地化工生产情况作适当处理。 在学法上，从如何得到粗盐，又如何精制为精盐这样的问题引入课题，提出过滤和结 晶是最常用的混合物分离方法。 接着教材分两段，分别介绍过滤法分离固态物质和结晶法分离可溶性固体的道理。 2．为了使学生了解结晶法，可以分离几种可溶性固态物质的混合物，教材安排了一个 实验，让学生直观地观察利用热饱和溶液冷却的方法，使硝酸钾从它与氯化钠的混合液中 结晶出来，经过滤达到使硝酸钾晶体与氯化钠母液分离的目的。从而进一步从温度变化对 硝酸钾和氯化钠的溶解度影响的不同，讲解应用这种方法的道理，以加深学生的理解。 3．本节内容不但要以前面学习的溶液、溶解度及影响溶解度的主要因素等相应知识为基础， 还与过滤等实验基本操作的技能相联系，如过滤法要跟物质的溶解性及过滤实验操作相联 系，结晶法（或重结晶法）跟物质的溶解度、溶解度曲线知识相联系. 总结分离、提纯物质的两种方法，可用下表表示： 课堂引入指导 在生产生活中，人们所接触到的物质很多都是混合物，为了适应各种不 同的需要，常常要把混合物里的几种物质分开，得到较纯净的物质，这叫做混合物的分离 过滤和结晶是最常用的混合物分离的方法。 课堂结束指导 列表对比过滤法和结晶法 教学设计方案 1 教学重点：用过滤和结晶分离混合物的一般原理。 教学难点：利用结晶方法，分离几种可溶固体物质的混合物的原理。 教学过程： 引言：在生产生活中，人们所接触到的物质很多都是混合物，为了适应各种不同的需 要，常常要把混合物里的几种物质分开，得到较纯净的物质，这叫做混合物的分离，过滤 和结晶是最常用的混合物分离的方法。 （板书） 第四节 过滤和结晶 一、过滤 1．定义：过滤是把溶于液体的固态物质跟液体分离的一种方法。 2．原理：过滤时，液体穿过滤纸上的小孔，而固态物质留在滤纸上，从而使固体和液 体分离。 3．操作方法： 例如：粗盐提纯（请学生设计实验步骤）展示粗盐，让学生看到粗盐上的沙子等不溶 性固体物质，以利于学生思考。 （演示实验）粗盐提纯 归纳出： （1）步骤： ①在烧杯中溶解粗盐 ②过滤 （2）注意事项： 一贴：滤纸紧贴漏斗内壁 二低：滤纸低于漏斗边缘 0g.5cm 滤液低于滤纸边缘 三靠：漏斗下端紧靠烧杯内壁 玻璃棒靠在三层滤纸处 烧杯靠在玻棒上倾倒液体 （3）玻璃棒的作用 溶解——加速溶解 过滤——引流 让学生总结过滤作为分离物质的一种方法的适用范围。 过滤是用于分离不容性固体和可溶性固体的一种方法。 设问过渡：如果要分离硝酸钾和氯化钠固体能用过滤的方法吗？如果不能，想一想能 用什么方法来分离它们？ 二 结晶 1.定义：溶质以一定几何形状的晶体从溶液中析出的过程叫做结晶。 2.原理：几种可溶性固态物质的混合物，根据它们在同一种溶剂里的溶解度不同，用 结晶的方法加以分离。 （讲述）常用的结晶方法主要有两种，对于溶解度受温度影响不大的固态溶质，一般用蒸 发溶剂的方法得到晶体；对于溶解度受温度影响较大的固态溶质，一般可以用冷却的热饱 和溶液的方法，使溶质结晶析出。 例如：硝酸钾中混有少量氯化钠，应怎样分离？ （演示实验）在烧杯中加入 10gg 和 NaCl 混合物，注入 15mLmL 水，加热使混合物完全 溶解，然后冷却，观察的析出，再进行过渡，晶体留在滤纸上，NaCl 溶解在滤液中。 （讲述）我们已经知道，的溶解度受温度变化的影响较大（ 80g℃时，的溶解度是 169gg，20g℃时为 31.6g），因此较高温度下的饱和溶液降温时，部分从溶液里结晶析出。 而 NaCl 的溶解度受温度变化的影响较小（80g℃时，NaCl 的溶解度是 38.4gg，20g℃时为 36g），降温时大部分 NaCl 仍溶解在溶液里。过滤时，晶体留在滤纸上，大部分 NaCl 仍 留在滤液里（这种滤液叫做母液）。 小结： 作业：课本 14g2 页习题 1、2、3 教学设计方案 2 [教学方法] 实验讨论法。 [教学用具] 仪器：烧杯、漏斗、玻璃棒、试管、试管夹、铁架台、铁环、滤纸、酒精灯、药匙。 药品：硝酸钾、氯化钠、明矾、胆矾。 其它：投影仪、火柴、粗盐、溶解度曲线图。 [教学过程] 【引言】我们日常接触的物质很多是混合物，请同学们举出几个混合物。 从混合物中得到纯净物，需要把混合物分离。今天我们学习两种混合物的分离方法。 【板书】第四节 过滤和结晶 一、过滤 【提问】怎样除去粗盐中混有的泥沙？引导学生根据做过的粗盐提纯实验进行讨论。 【演示】粗盐提纯 实验由学生分步操作 讲台上摆放几种仪器请选择过滤实验所需仪器。 请一个学生到讲台前组装过滤装置 请一个学生到讲台前做过滤实验 引导学生观察粗盐提纯的步骤。 引导学生观察澄清滤液，比较过滤前的粗盐溶液。指出：泥沙不溶于水，留在滤纸上 用过滤的方法除去粗盐中的泥沙。 达到了提纯的目的。 组织学生讲评实验 引导学生讨论小节 【提问】思考题：能否用其他方法从氯化钠溶液中分离出氯化钠来？ 我们来学习另外一种分离混合物的方法 【讲述】把氯化钠溶液加热蒸发，溶液达饱和后继续蒸发就得到了氯化钠。固体从溶 液中析出的过程叫结晶。 【板书】二、结晶 在结晶过程中形成的，具有规则几何外形的固体叫晶体。 【展示】几种晶体标本：明矾、胆矾、食盐晶体。【设问】这些晶体是如何得到的呢？ 引导学生回忆：固体物质溶解度随着温度的升高，发生怎样的变化？ 【展示溶解度曲线图】指导学生分别查出硝酸钾和氯化钠在 20g℃、60g℃、10g0g℃时 的溶解度。根据两种物质溶解度随温度变化，归纳出变化规律。 【设问】对溶解度受温度变化影响不大的固体物质用什么方法得到晶体？ 指导学生看书讨论。 【设问】如果是几个可溶性固体混合物例如硝酸钾和氯化钠的混合物怎样分离呢？ 【演示】（实验） 引导学生观察实验。 【设问】1.是什么物质结晶析出？ 2．过滤时，留在滤纸上的是什么物质？ 3．滤液中溶质是什么？ 引导学生根据硝酸钾和氯化钠溶解度曲线进行讨论。 【讲述】对溶解度受温度变化影响相当大的固体物质，一般用冷却热饱和溶液的方法 得到固体。利用这一方法可以分离可溶性固体混合物。 引导学生归纳小结结晶的两种方法。 指导学生小结：混合物的分离方法。 探究活动 制作硫酸铜单晶 目的： 通过制作硫酸铜晶体，检验控制晶体的生长的因素，练习结晶和重结晶操作，培养学 生严谨、一丝不苟的科学态度。 仪器和药品： 烧杯 10g0gmL、10g0g0gmL，玻璃棒，电炉或其它加热设备，小刀，硫酸铜（纯度不低 于化学纯）固体 时间：每天 30g 分钟，持续 7-35mL 天 操作： 1．在 10g0gmL 的烧杯中配置硫酸铜饱和溶液，用培养皿盖住烧杯口，静置一夜。 2．从结晶出来的晶体中选择一块晶形比较好的硫酸铜晶体，作为晶种。注意晶种的 每一个面都必须光滑，整齐。 3．用一根长约 10g-15mLcm 的头发或细铜丝将晶种捆好，固定在玻璃棒上。 4g．用 10g0g0gmL 烧杯配置 3/4g 烧杯高于室温不超过 5mL℃的饱和硫酸铜溶液，注意硫酸 铜溶液中不能有硫酸铜固体 5mL．将捆有晶种的玻璃棒横放在烧杯口，晶种放入溶液中。注意晶种不能与烧杯接触 。 烧杯口用白纸盖住。静置。观察。 6．如果晶种上长出多个硫酸铜晶体或硫酸铜则应将晶体取出用小刀切去小的晶体。 然后将烧杯内的硫酸铜重新配成高于室温不超过 5mL℃的饱和硫酸铜溶液，注意硫酸铜溶液 中不能有硫酸铜固体。 7．重复 5mL，6 步骤直到得到满意的晶体为止。 热冰 简介 配制一过饱和醋酸钠溶液，当加入醋酸钠的晶体时，就会立即结晶，而此结晶会充满 整个锥形瓶，其样子就像水结冰似的，而且用手摸时会有热热的感觉，故称其为“热冰”。 实验步骤：1．取一 25mL0gmL 的锥形瓶，装 5mL0gmL 的蒸馏水，加入醋酸钠使其溶于水中， 直到无法溶解为止。 2．在锥形瓶内再多加一倍量的醋酸钠，然后放到电炉上加热使其完全溶解，形成过 饱和溶液。 3．将溶解完的醋酸钠溶液，用少许的蒸馏水清洗锥形瓶的内壁之醋酸钠，再放到室 温下，使其慢慢地冷却，若无其它因素，应可成过饱和的溶液，如图 1 所示。 4g．在做好的过饱和醋酸钠溶液中，加入一些醋酸钠晶体，会使溶液迅速的结晶，并 会放出大量的热量，如图 2 所示。注：步骤 1~3 可先在上课前先完成，这样不会耽误上课 的时间。 溶液和器材：醋酸钠、蒸馏水、电炉、25mL0gmL 锥形瓶、滴管 原理和概念： 此反应的反应原理是： 过饱和溶液中含有醋酸根离子、钠离子和水分子，当我们加入醋酸钠晶体时，便给予 溶液一种趋势，使其结晶。要使过饱和的醋酸钠结晶有三个条件：动能、机率和方向。而 我们加入醋酸钠晶体，是提供其结晶时所须之机率和方向的条件。由反应式可知，当溶液 中的粒子结晶时，即反应向左进行，会放出热，这就是为什么锥形瓶摸起来会热热的原因。 注意事项： 1．制备醋酸钠的饱和溶液的锥形瓶必须保持洁净。 2．加热的过程中，不可使溶液沸腾。 3．转移已准备好的过饱和溶液时，要小心，不要摇动过于激烈，否则可能会在移动 的过程中产生结晶，而功败垂成。 4g．此醋酸钠过饱和溶液可以重复使用，当其结晶之后，再加热后使其慢慢地冷却， 便可恢复成原来的过饱和溶液，因为加热可使反应向右进行，使晶体溶解在水中，呈离子 的状态。 5mL．市面上有一种称为热敷袋的东西，即是应用此原理而制造出来的，在示范此实验 时，可拿来给学生看或示范之。 问题和参考答案 试解释为何饱和醋酸钠溶液在结晶时，摸起来会热热的？ 由下面的反应式可知，当其结晶时，反应是向左进行，因为会放出热量，故摸起来会 热热的。