過濾和結晶高中化學教案
過濾和結晶高中化學教案
教學目標
知識目標：
1．瞭解過濾是使不溶性固體和液體分離的一種常用方法，結晶是分離幾種可溶性固體混合物的一種方法，化學教案－過濾和結晶。
2．瞭解過濾的適用範圍和主要操作，瞭解利用結晶方法，在提純物質時的簡單應用。
能力目標：
1．學習過濾操作和結晶操作；
2．溶解度曲線與結晶的關係討論。
情感目標：
透過粗鹽提純和硝酸鉀晶體生成的實驗操作滲透科學素質和事實求事精神的培養。
教學建議
知識講解指導
1.注意區分過濾和結晶的概念及適用範圍，不要混淆
2.在講過濾的操作方法時，注意強調：
（1）主要儀器包括哪些
（2）操作注意事項
3.應明確在操作的各步驟中玻璃棒的作用
4.對於學生素質較好的學校，在完成教學大綱所要求的教學內容以後，可結合上節所學有關溶解度的計算，適當補充在溫度改變時，有關溶解度的計算。（另加一課時）
（1）高溫的飽和溶液降溫時，會有晶體析出。
例：71℃時的溶解度是140g，9℃時是20g，將71℃時的飽和溶液200g降溫至9℃時，問能析出多少g晶體？（100g）
（2）低溫的飽和溶液，升高溫度時，需加入一定量的固體溶質，才可使溶液再次達到飽和。
例：將20℃時250g飽和溶液，加熱至8℃時，需加入多少g晶體才可使溶液再次達到飽和？（已知20℃時的溶解度11.1g，80℃時為21.4g）
關於過濾和結晶的教學建議
1．本節教材內容較少，也比較簡單，目的是向學生介紹兩種分離混合物的一般方法，除應用一些固體物質溶解度的知識外，並不做深入的分析和更多的要求。重結晶屬選學內容，可根據當地化工生產情況作適當處理。
在學法上，從如何得到粗鹽，又如何精製為精鹽這樣的問題引入課題，提出過濾和結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物質和結晶法分離可溶性固體的道理。
2．為了使學生了解結晶法，可以分離幾種可溶性固態物質的混合物，教材安排了一個實驗，讓學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晶出來，經過濾達到使硝酸鉀晶體與氯化鈉母液分離的目的。從而進一步從溫度變化對硝酸鉀和氯化鈉的溶解度影響的不同，講解應用這種方法的道理，以加深學生的理解。
3．本節內容不但要以前面學習的溶液、溶解度及影響溶解度的主要因素等相應知識為基礎，還與過濾等實驗基本操作的技能相聯絡，如過濾法要跟物質的溶解性及過濾實驗操作相聯絡，結晶法（或重結晶法）跟物質的溶解度、溶解度曲線知識相聯絡。
總結分離、提純物質的兩種方法，可用下表表示：
方法
過濾
結晶
適用範圍
除去液體中固體雜質，或使純淨結晶與母液分離。
分離幾種可溶性固體的混合物
依據原理
固體顆粒大，不能透過濾紙或過濾層，而濾液可以透過濾紙或過濾層。
利用固體物質溶解性不同，以及溶解度受溫度變化影響的不同，使一種物質先結晶而達到分離的目的。
主要操作
制過濾器、過濾
濃縮結晶，降溫結晶
課堂引入指導
在生產生活中，人們所接觸到的物質很多都是混合物，為了適應各種不同的需要，常常要把混合物裡的幾種物質分開，得到較純淨的物質，這叫做混合物的分離，過濾和結晶是最常用的混合物分離的方法。
課堂結束指導
列表對比過濾法和結晶法
教學設計方案1
教學重點：用過濾和結晶分離混合物的一般原理。
教學難點：利用結晶方法，分離幾種可溶固體物質的混合物的原理。
教學過程：
引言：在生產生活中，人們所接觸到的物質很多都是混合物，為了適應各種不同的需要，常常要把混合物裡的幾種物質分開，得到較純淨的物質，這叫做混合物的分離，過濾和結晶是最常用的混合物分離的方法。
（板書） 第四節 過濾和結晶
一、過濾
1．定義：過濾是把溶於液體的固態物質跟液體分離的一種方法。
2．原理：過濾時，液體穿過濾紙上的小孔，而固態物質留在濾紙上，從而使固體和液體分離。
3．操作方法：
例如：粗鹽提純（請學生設計實驗步驟）展示粗鹽，讓學生看到粗鹽上的沙子等不溶性固體物質，以利於學生思考。
（演示實驗）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：
一貼：濾紙緊貼漏斗內壁
二低：濾紙低於漏斗邊緣0.5cm
濾液低於濾紙邊緣
三靠：漏斗下端緊靠燒杯內壁
玻璃棒靠在三層濾紙處
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
讓學生總結過濾作為分離物質的一種方法的適用範圍。
過濾是用於分離不容性固體和可溶性固體的一種方法。
設問過渡：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，想一想能用什麼方法來分離它們？
二 結晶
1.定義：溶質以一定幾何形狀的晶體從溶液中析出的過程叫做結晶。
2.原理：幾種可溶性固態物質的混合物，根據它們在同一種溶劑裡的溶解度不同，用結晶的方法加以分離。
（講述）常用的結晶方法主要有兩種，對於溶解度受溫度影響不大的固態溶質，一般用蒸發溶劑的方法得到晶體；對於溶解度受溫度影響較大的固態溶質，一般可以用冷卻的熱飽和溶液的方法，使溶質結晶析出，化學教案《化學教案－過濾和結晶》。
例如：硝酸鉀中混有少量氯化鈉，應怎樣分離？
（演示實驗）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，然後冷卻，觀察的析出，再進行過渡，晶體留在濾紙上，NaCl溶解在濾液中。
（講述）我們已經知道，的溶解度受溫度變化的影響較大（80℃時，的溶解度是169g，20℃時為31.6g），因此較高溫度下的飽和溶液降溫時，部分從溶液裡結晶析出。而NaCl的溶解度受溫度變化的影響較小（80℃時，NaCl的溶解度是38.4g，20℃時為36g），降溫時大部分NaCl仍溶解在溶液裡。過濾時，晶體留在濾紙上，大部分NaCl仍留在濾液裡（這種濾液叫做母液）。
小結：
作業：課本142頁習題1、2、3
教學設計方案2
[教學方法] 實驗討論法。
[教學用具]
儀器：燒杯、漏斗、玻璃棒、試管、試管夾、鐵架臺、鐵環、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。
[教學過程]
【引言】我們日常接觸的物質很多是混合物，請同學們舉出幾個混合物。
從混合物中得到純淨物，需要把混合物分離。今天我們學習兩種混合物的分離方法。
【板書】第四節 過濾和結晶
一、過濾
【提問】怎樣除去粗鹽中混有的泥沙？引導學生根據做過的粗鹽提純實驗進行討論。
【演示】粗鹽提純
實驗由學生分步操作
講臺上擺放幾種儀器請選擇過濾實驗所需儀器。
請一個學生到講臺前組裝過濾裝置
請一個學生到講臺前做過濾實驗
引導學生觀察粗鹽提純的步驟。
引導學生觀察澄清濾液，比較過濾前的粗鹽溶液。指出：泥沙不溶於水，留在濾紙上，用過濾的方法除去粗鹽中的泥沙。
達到了提純的目的。
組織學生講評實驗
引導學生討論小節
【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？
我們來學習另外一種分離混合物的方法
【講述】把氯化鈉溶液加熱蒸發，溶液達飽和後繼續蒸發就得到了氯化鈉。固體從溶液中析出的'過程叫結晶。
【板書】二、結晶
在結晶過程中形成的，具有規則幾何外形的固體叫晶體。
【展示】幾種晶體標本：明礬、膽礬、食鹽晶體。
【設問】這些晶體是如何得到的呢？
引導學生回憶：固體物質溶解度隨著溫度的升高，發生怎樣的變化？
【展示溶解度曲線圖】指導學生分別查出硝酸鉀和氯化鈉在20℃、60℃、100℃時的溶解度。根據兩種物質溶解度隨溫度變化，歸納出變化規律。
【設問】對溶解度受溫度變化影響不大的固體物質用什麼方法得到晶體？
指導學生看書討論。
【設問】如果是幾個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】（實驗）
引導學生觀察實驗。
【設問】1.是什麼物質結晶析出？
2．過濾時，留在濾紙上的是什麼物質？
3．濾液中溶質是什麼？
引導學生根據硝酸鉀和氯化鈉溶解度曲線進行討論。
【講述】對溶解度受溫度變化影響相當大的固體物質，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。
引導學生歸納小結結晶的兩種方法。
指導學生小結：混合物的分離方法。
探究活動
製作硫酸銅單晶
目的：
透過製作硫酸銅晶體，檢驗控制晶體的生長的因素，練習結晶和重結晶操作，培養學生嚴謹、一絲不苟的科學態度。
儀器和藥品：
燒杯100mL、1000mL，玻璃棒，電爐或其它加熱裝置，小刀，硫酸銅（純度不低於化學純）固體
時間：每天30分鐘，持續7-35天
操作：
1．在100mL的燒杯中配置硫酸銅飽和溶液，用培養皿蓋住燒杯口，靜置一夜。
2．從結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。注意晶種的每一個面都必須光滑，整齊。
3．用一根長約10-15cm的頭髮或細銅絲將晶種捆好，固定在玻璃棒上。
4．用1000mL燒杯配置3/4燒杯高於室溫不超過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，晶种放入溶液中。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硫酸銅晶體或硫酸銅則應將晶體取出用小刀切去小的晶體。然後將燒杯內的硫酸銅重新配成高於室溫不超過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．重複5，6步驟直到得到滿意的晶體為止。
熱冰
簡介
配製一過飽和醋酸鈉溶液，當加入醋酸鈉的晶體時，就會立即結晶，而此結晶會充滿整個錐形瓶，其樣子就像水結冰似的，而且用手摸時會有熱熱的感覺，故稱其為“熱冰”。
實驗步驟：
1．取一250mL的錐形瓶，裝50mL的蒸餾水，加入醋酸鈉使其溶於水中，直到無法溶解為止。
2．在錐形瓶內再多加一倍量的醋酸鈉，然後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，會使溶液迅速的結晶，並會放出大量的熱量，如圖2所示。
注：步驟1~3可先在上課前先完成，這樣不會耽誤上課的時間。
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：
此反應的反應原理是：
過飽和溶液中含有醋酸根離子、鈉離子和水分子，當我們加入醋酸鈉晶體時，便給予溶液一種趨勢，使其結晶。要使過飽和的醋酸鈉結晶有三個條件：動能、機率和方向。而我們加入醋酸鈉晶體，是提供其結晶時所須之機率和方向的條件。由反應式可知，當溶液中的粒子結晶時，即反應向左進行，會放出熱，這就是為什麼錐形瓶摸起來會熱熱的原因。
注意事項：
1．製備醋酸鈉的飽和溶液的錐形瓶必須保持潔淨。
2．加熱的過程中，不可使溶液沸騰。
3．轉移已準備好的過飽和溶液時，要小心，不要搖動過於激烈，否則可能會在移動的過程中產生結晶，而功敗垂成。
4．此醋酸鈉過飽和溶液可以重複使用，當其結晶之後，再加熱後使其慢慢地冷卻，便可恢復成原來的過飽和溶液，因為加熱可使反應向右進行，使晶體溶解在水中，呈離子的狀態。
5．市面上有一種稱為熱敷袋的東西，即是應用此原理而製造出來的，在示範此實驗時，可拿來給學生看或示範之。
問題和參考答案
試解釋為何飽和醋酸鈉溶液在結晶時，摸起來會熱熱的？
由下面的反應式可知，當其結晶時，反應是向左進行，因為會放出熱量，故摸起來會熱熱的。
化學教案－過濾和結晶