内容正文:
跨学科实践活动:海洋资源的综合利用与制盐(第2课时)
一、课标要求
依据《义务教育化学课程标准(2022年版)》,本课时属于“物质的分离与提纯”相关跨学科实践活动,要求:
掌握粗盐提纯的完整流程(除去难溶性杂质、可溶性杂质),理解各步骤的原理与操作要点;
学习海水淡化的常见方法,了解蒸馏法、反渗透法的原理;
形成“分析混合物成分→比较各成分的性质差异→明确分离方法”的物质分离一般思路,提升定性与定量操作的综合实验能力;
发展科学探究与创新意识,树立绿色发展观与跨学科实践意识。
二、教材分析
本课时是跨学科实践活动的第二课时,承接第1课时从海水中获取粗盐的内容,重点讲解粗盐转化为精盐的实验过程(除去难溶性杂质、可溶性杂质),拓展海水淡化的方法,最终构建物质分离的一般思路与方法,是对溶液、溶解度、物质分离等知识的综合应用,体现化学与生活、技术的紧密联系。
三、学情分析
学生已掌握结晶的概念与海水晒盐的流程,具备过滤、蒸发等基础实验操作能力;对粗盐中杂质的去除有初步探究欲望,但对“溶解-过滤-蒸发”操作的细节、玻璃棒的作用、可溶性杂质的去除原理缺乏系统理解,对物质分离的一般思路尚未形成结构化认识,需通过完整的实验探究与案例分析构建知识体系。
四、教学目标
掌握粗盐提纯的实验步骤(溶解、过滤、蒸发、称量产率),理解各步骤的操作要点与玻璃棒的作用;
了解除去粗盐中可溶性杂质的原理与方法,能结合溶解度差异设计除杂方案;
了解海水淡化的常见方法(蒸馏法、反渗透法、低温多效蒸馏法)及其原理;
构建物质分离的一般思路与方法,提升实验操作、数据处理与跨学科实践能力,发展科学探究与创新意识素养。
五、教学重难点
重点:粗盐提纯的完整流程与操作要点;物质分离的一般思路与方法。
难点:除去粗盐中可溶性杂质的原理;构建物质分离的一般思路。
六、教学准备
实验器材:粗盐、烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台、滤纸、蒸发皿、酒精灯、托盘天平、量筒、70℃热水等;
多媒体课件:粗盐提纯实验示意图、海水淡化装置图、物质分离思路流程图。
七、教学过程
环节1:复习导入
回顾第1课时内容:结晶的两种方法、海水晒盐的流程与原理,提出问题:“从海水中得到的粗盐含有难溶性杂质和可溶性杂质,如何将其转化为精盐?”引出本节课核心内容——粗盐提纯与海水淡化。
环节2:项目活动3——粗盐转化成精盐
1.除去粗盐中的难溶性杂质(实验7-7)
实验目的:除去制得的粗盐中的难溶性杂质。
实验原理:粗盐中的氯化钠易溶于水,难溶性杂质不溶于水,通过溶解、过滤、蒸发结晶分离提纯氯化钠。
实验用品:粗盐、烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台(带铁圈)、滤纸、蒸发皿、酒精灯、托盘天平、量筒、药匙等。
完善实验报告表格:
实验示意图
实验内容和步骤
观察与记录
溶解操作示意图
1.粗盐溶解:称取3.0g粗盐,加入烧杯中,倒入10mL水,用玻璃棒搅拌使其溶解
所得混合物浑浊,含有氯化钠和难溶性固体杂质
过滤操作示意图
2.过滤:准备好放有滤纸的漏斗,在铁架台上安装好过滤装置,进行粗盐溶液的过滤
该操作除去了难溶性杂质;滤纸上有难溶性固体残留;滤液澄清
蒸发操作示意图
3.蒸发:滤液倒入蒸发皿中,加热。为防止滤液受热不均和飞溅,加热过程中不断搅拌,至出现较多晶体时,停止加热
蒸发过程中观察到有白色晶体析出;所得物质不是纯净物,仍含有可溶性杂质
称量产率示意图
4.称量、计算产率:用玻璃棒将固体转移到洁净的纸片上称量,计算产率
所得固体为白色晶体,比原粗盐更纯净;此次实验的产率=×100%(学生根据实验数据计算)
分析与讨论
(1)过滤操作要领:“一贴二低三靠”(一贴:滤纸紧贴漏斗内壁;二低:滤纸边缘低于漏斗边缘、液面低于滤纸边缘;三靠:烧杯紧靠玻璃棒、玻璃棒紧靠三层滤纸处、漏斗下端紧靠烧杯内壁);蒸发操作要领:用玻璃棒不断搅拌,防止局部过热导致液滴飞溅;当出现较多固体时停止加热,利用余热蒸干。
(2)玻璃棒的作用:溶解时搅拌,加速溶解;过滤时引流,防止液体洒出;蒸发时搅拌,防止局部过热液滴飞溅;转移固体时转移精盐。
(3)粗盐提纯后的产物是混合物,还含有氯化镁、硫酸镁等可溶性杂质。
反思与评价:“溶解—过滤—蒸发”的方法适合分离可溶性固体与难溶性固体组成的混合物。
2.除去粗盐中的可溶性杂质(实验7-8)
实验目的:除去制得的粗盐中的可溶性杂质(以硫酸镁为例)。
数据处理:根据教材表7-6,计算除去硫酸镁所需70℃水的最小质量。
已知:硫酸镁质量为0.3g,70℃时硫酸镁的溶解度为58.5g;设所需水的质量为。
由溶解度定义:,解得,即需加入不少于0.51g的70℃水。
实验步骤:
(1)称量:称量3g粗盐,或按表7-6配方取2.7g氯化钠和0.3g硫酸镁配成粗盐;
(2)溶解并过滤:将粗盐放到滤纸上,加入不少于计算所得最小质量的70℃水,趁热过滤;
(3)烘干:将滤纸上的精盐转移到蒸发皿上烘干;
(4)计算产率:称量精盐质量,计算产率。
补充说明:也可使用适量的饱和氯化钠溶液冲洗粗盐,饱和氯化钠溶液难以继续溶解氯化钠,但能溶解硫酸镁等可溶性杂质,实现除杂目的。
环节3:项目活动4——海水淡化
海水淡化的意义:海水制盐与海水淡化是海水综合利用的一体两面,海水淡化可获取淡水,解决水资源短缺问题。
常见海水淡化方法:
蒸馏法:历史最悠久、技术成熟,原理为加热海水使之沸腾汽化,再把水蒸气冷凝成淡水(结合教材图7.4-4蒸馏装置讲解);
反渗透法(膜法):用淡化膜隔开淡水和海水,向海水一侧施加大于渗透压的压力,水分子通过淡化膜向淡水一侧渗透,而海水中体积较大的离子无法通过,实现分离(结合教材图7.4-5反渗透装置示意图讲解);
低温多效蒸馏法:采用热源为70℃的水蒸气,通过多次蒸发和冷凝,得到多倍于加热水蒸气量的蒸馏水。
家庭小实验:制作海水淡化器
结合教材图7.4-6,展示三种简易海水淡化器的设计原理,引导学生利用生活器材(塑料瓶、碗、保鲜膜、支架等)设计并制作简易海水淡化器,在太阳能或热能作用下同时获得淡水和盐。
环节4:思路与方法导引——物质分离的一般思路与方法
以粗盐提纯为例,梳理物质分离的一般思路:
分析混合物成分:粗盐含有氯化钠、可溶性杂质、难溶性杂质;
比较各成分的性质差异:
①溶解性比较:氯化钠和可溶性杂质溶解度较大,难溶性杂质溶解度较小;氯化钠和可溶性杂质在相同温度下溶解度有差异;
明确分离方法:
①除去难溶性杂质:溶解、过滤、蒸发结晶;
②除去可溶性杂质:溶解、过滤、洗涤、干燥。
总结物质分离的核心逻辑:利用混合物中各成分的性质差异(溶解性、溶解度等),选择合适的分离方法实现提纯。
环节5:课堂小结与作业
课堂小结:回顾粗盐提纯的完整流程(除难溶性杂质、可溶性杂质)、海水淡化的方法,梳理物质分离的一般思路与方法,总结跨学科实践活动的收获。
作业布置:
(1)完善粗盐提纯实验报告,整理实验数据与反思;
(2)设计简易海水淡化器的制作方案,课后完成制作并记录实验现象;
(3)结合本节课内容,绘制物质分离的一般思路思维导图。
八、板书设计
跨学科实践活动:海洋资源的综合利用与制盐(第2课时)
1.粗盐转化为精盐
除去难溶性杂质:溶解→过滤→蒸发→称量产率(玻璃棒作用:搅拌、引流、搅拌防飞溅、转移固体)
除去可溶性杂质:利用溶解度差异,70℃热水溶解过滤/饱和氯化钠溶液冲洗
2.海水淡化
蒸馏法:加热汽化+冷凝液化
反渗透法(膜法):压力驱动,水分子通过淡化膜
低温多效蒸馏法:多次蒸发冷凝
3.物质分离的一般思路
分析混合物成分→比较性质差异(溶解性、溶解度)→明确分离方法
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