第八单元跨学科实践活动6：制备五水硫酸铜晶体教案--2025-2026学年九年级化学鲁教版下册
跨学科实践活动：制备五水硫酸铜晶体
学科：化学
学段：初中
活动名称：制备五水硫酸铜晶体
课时：1 课时
教材依据：鲁教版九年级下册化学教材
课标依据：义务教育化学课程标准（2022 年版）
化学观念：通过配制硫酸铜热饱和溶液，深化对饱和溶液与不饱和溶液相互转化、结晶方法（降温结晶 / 蒸发结晶）的理解，建立 “物质的溶解与结晶受温度影响” 的化学观念。
科学思维：结合溶解度曲线与溶解度数据，分析五水硫酸铜晶体的制备原理，能基于证据推理选择合适的结晶方法，初步形成控制变量、误差分析的科学思维。
科学探究与实践：能自主设计并完成五水硫酸铜晶体的制备实验，掌握热饱和溶液配制、缓慢降温结晶的基本操作，能解决实验中杂质干扰、结晶不均匀等实际问题。
科学态度与责任：感受晶体之美，体会科学与艺术融合的价值；通过小组合作与实验反思，培养严谨求实的科学态度和主动改进实验的探究精神。
重点：硫酸铜热饱和溶液的配制方法；五水硫酸铜晶体的制备原理与基本操作。
难点：控制实验条件（缓慢降温、避免杂质干扰）制备规则的、完整的五水硫酸铜晶体；实验方案的优化与改进。
五水硫酸铜（CuSO₄・5H₂O）、蒸馏水、酒精灯、烧杯、天平、药匙、量筒、玻璃棒、温度计、水槽、滤纸、漏斗、铁架台、陶土网、细线、保鲜膜等。
（1） 结晶方法选择与操作分析
结合溶解度曲线图（图 8-22）与溶解度数据（表 8-2），引导学生讨论：
五水硫酸铜的溶解度随温度变化趋势：随温度升高而显著增大（0℃时 23.1g，100℃时 114.0g）。
结晶方法选择：降温结晶（冷却热饱和溶液法） 为主，也可结合蒸发辅助。
实验操作思路：
配制高温下的硫酸铜饱和溶液；
除去溶液中的不溶性杂质；
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缓慢降温，使晶体均匀析出。
（2） 晶体形态探究
结合不同形状的五水硫酸铜晶体（图 8-21），引导学生查阅资料，了解单颗晶体、图案式晶体的制备差异：
单颗晶体：需制备晶种，通过悬挂晶种、缓慢降温 / 蒸发，让晶体定向生长；
图案式晶体：利用晶体沿特定基底生长的特点，设计基底形状，控制结晶条件形成对应图案。
已知 60℃时五水硫酸铜的溶解度为 83.8g（即 100g 水中最多溶解 83.8g 五水硫酸铜），则 50mL（水的密度按 1g/mL 计算，即 50g）水中至少溶解的五水硫酸铜质量为：
即 60℃时，50mL 水中至少加入41.9g五水硫酸铜才能得到饱和硫酸铜溶液。
控制类别 | 具体措施 | 目的 |
杂质控制 | 实验用品（烧杯、玻璃棒等）需洗净，避免灰尘、油污引入 | 防止杂质作为晶核干扰晶体生长，导致晶体畸形、不透明 |
配制溶液时使用蒸馏水，避免自来水中的杂质干扰 | 减少可溶性杂质影响，保证溶液纯度，为晶体生长提供纯净环境 | |
溶液配制完成后，用滤纸过滤除去不溶性杂质，保证溶液澄清 | 去除溶液中不溶性颗粒，避免其成为杂晶，影响主晶体的生长 | |
降温过程中，烧杯口覆盖保鲜膜，防止灰尘落入 | 隔绝外界灰尘，避免灰尘进入溶液引发非定向结晶 | |
结晶均匀性控制（缓慢降温） | 将配制好的热饱和溶液置于保温容器（如盛有温水的水槽）中，缓慢自然冷却 | 控制降温速率，避免因温差过大导致晶体快速、无序析出，形成碎晶 |
避免溶液直接接触冷空气，可在烧杯外包裹毛巾，减缓降温速率 | 降低降温梯度，使溶液温度均匀下降，保证晶体生长速率稳定 | |
降温过程中避免震动、晃动 | 防止溶液流动引发局部过 |
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