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 一、活动基本信息 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） 二、活动目标 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。 三、活动重难点 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。 四、实验用品 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。 五、活动过程 活动 1：明确任务（问题驱动，基于溶解度数据分析） （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； 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。 活动 2：设计方案（基于数据与问题的严谨设计） （1）溶解度计算（60℃时饱和溶液溶质质量） 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。 （2）实验注意事项（杂质与结晶控制） 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、晃动烧杯，防止晶体快速析出、形成碎晶 防止溶液流动引发局部过饱和，避免晶核大量形成，确保晶体定向、均匀生长 （3）实验方案框架（学生自主完善） 实验步骤 操作要点 注意事项 1. 计算称量 按计算量称取五水硫酸铜固体，量取蒸馏水 天平使用规范，避免药品洒落 2. 配制热饱和溶液 将固体加入水中，加热并不断搅拌至固体完全溶解 加热时垫陶土网，防止烧杯炸裂；避免溶液暴沸 3. 过滤除杂 趁热用滤纸过滤溶液，除去不溶性杂质 漏斗紧贴烧杯内壁，滤纸无破损 4. 缓慢降温结晶 将滤液置于保温容器中，静置冷却，可悬挂晶种 避免震动、灰尘进入，控制降温速率 5. 晶体收集与观察 待晶体析出后，取出晶体，观察形态并记录 轻拿轻放，避免晶体破损 活动 3：制作产品与交流评价 实验实施：学生根据自主设计的方案，小组合作或独立完成晶体制备实验，教师巡视指导，解决操作中的问题。 成果展示与交流： 各组展示制备的五水硫酸铜晶体，分享实验过程与现象； 从晶体形态（规则度、大小）、操作规范性、问题解决等方面进行互评，提出改进建议。 方案优化与二次实验：结合交流反馈，修改实验方案（如调整降温方式、优化晶种制备），重新制备晶体，对比两次实验结果，总结优化效果。 六、反思交流 撰写实践报告：记录实验目的、原理、步骤、现象、晶体照片，分析实验过程中的问题与解决方法，分享本次活动的收获与感受。 实验反思总结： 成功关键：如溶液纯度控制、降温速率控制、晶种制备的细节处理； 失败原因分析：如杂质干扰导致晶体畸形、降温过快形成碎晶、溶液未饱和导致无晶体析出等； 改进方向：提出具体的优化措施，如更换更纯净的蒸馏水、使用保温箱控制降温、优化晶种制备方法等。 七、板书设计 跨学科实践活动：制备五水硫酸铜晶体 一、活动目标：溶液转化、结晶方法、科学与艺术融合 二、结晶方法：降温结晶（CuSO₄·5H₂O溶解度随温度变化大） 三、关键问题： 1. 60℃，50mL水需41.9g CuSO₄·5H₂O 2. 防杂质：蒸馏水、过滤、保鲜膜防尘 3. 缓降温：保温容器、包裹毛巾、静置无震动 四、实验步骤：称量→溶解（加热）→过滤→缓降温结晶→收集 数理化word 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $