第三单元跨学科实践活动2 制备五水硫酸铜晶体导学案--2026-2027学年九年级化学鲁教版（五四学制）全一册

该初中化学导学案围绕五水硫酸铜晶体制备展开，引导学生掌握饱和溶液配制、降温结晶等核心操作，通过课前预习案（填空、选择、思考题）夯实溶解度与结晶基础，课中探究案分任务递进式学习，形成从理论到实践的完整学习支架。 资料融合化学、物理热传递、数学数据分析跨学科知识，借助晶体生长微课视频辅助理解，通过自主设计实验、变量控制、误差分析提升科学探究与实践能力，习题层次分明，培养科学思维与严谨态度，落实新课标跨学科实践要求。

初中化学“导·学·练”课堂导学案 年级 九年级 科目 化学 周次 设计者 序号 班级 主题与课时 跨学科实践活动2 制备五水硫酸铜晶体 课型 新授 审核人 学校审核 姓名 课标要求 依据2022版义务教育化学课标，本次实践隶属于物质的性质与应用主题，要求学生结合实验实例探究晶体制备原理，掌握饱和溶液配制、降温结晶与蒸发结晶的核心操作。融合化学、物理、数学跨学科知识，学会控制实验变量、记录分析实验数据，自主设计实验方案，完成五水硫酸铜晶体制备，建立物质制备的认知模型，提升科学探究与实践创新能力。 学习目标 化学观念：明晰饱和溶液转化、结晶的本质，认识五水硫酸铜的晶体结构与性质。 科学思维：通过数据分析、变量控制，推理晶体生长规律，形成严谨的实验逻辑。 科学探究与实践：熟练完成溶液配制、加热、结晶等操作，自主探究最优制备方案。 科学态度与责任：树立绿色实验理念，养成规范操作、严谨求实、勇于反思的科学品质。 重难点 重点：掌握硫酸铜热饱和溶液的配制方法，熟练运用蒸发、降温结晶的核心操作，理解五水硫酸铜晶体的制备原理与实验流程。 难点：精准控制实验温度、降温速率、溶剂用量等变量，规避晶体碎小、发白、结块等问题，培育完整大颗粒晶体，学会分析实验误差与异常现象的成因及改进方法。 资源与 建议 教学资源：器材包含烧杯、玻璃棒、酒精灯、石棉网、漏斗、托盘天平、温度计、滤纸等；药品为五水硫酸铜粉末、蒸馏水；辅助资源有硫酸铜溶解度数据表、晶体生长微课视频、实验误差分析手册、跨学科知识拓展资料。 教学建议：本次活动融合物理热传递、数学数据统计知识，教师以学生自主探究为主、点拨指导为辅。课前引导学生预习溶解度、结晶基础知识点；课中分组实验，落实人人动手操作，强调规范实验操作与安全；课后鼓励学生对比不同实验变量的实验效果，总结最优方案，渗透绿色化学理念，规范药品回收与废液处理。 学习过程 （一）课前预习案 亲爱的同学，在开展五水硫酸铜晶体制备实验前，请结合本册教材溶液、结晶相关知识点，自主完成以下预习习题，夯实基础，为课中实验探究做好铺垫，所有习题答案可在文末核对。 基础填空题 1. 在一定温度下，向一定量溶剂里加入某种溶质，当溶质不能继续溶解时，所得到的溶液叫做该溶质的__________溶液；还能继续溶解溶质的溶液，叫做__________溶液。 2. 饱和溶液和不饱和溶液相互转化的常用方法：对于溶解度随温度升高而增大的物质，可通过__________、__________将不饱和溶液转化为饱和溶液；可通过__________将饱和溶液转化为不饱和溶液。 3. 溶质从溶液中以晶体的形式析出的过程叫做__________，常见结晶的两种方法分别是__________和__________。 4. 五水硫酸铜的化学式为__________，常温下为__________色晶体，易溶于水，其水溶液呈__________色。 5. 硫酸铜的溶解度随温度升高而__________，因此制备硫酸铜晶体适合采用__________结晶的方法。 基础选择题 1. 下列关于饱和溶液的说法正确的是（ ） A. 饱和溶液一定是浓溶液 B. 饱和溶液升温后一定变为不饱和溶液 C. 一定温度下，同种溶质的饱和溶液浓度最大 D. 饱和溶液降温后一定析出晶体 2. 提纯溶解度受温度影响较大的固体物质，最适宜的方法是（ ） A. 蒸发结晶 B. 降温结晶 C. 过滤 D. 蒸馏 3. 制备五水硫酸铜晶体时，加热配制热饱和溶液的主要目的是（ ） A. 加快溶解速率 B. 增大硫酸铜的溶解度，溶解更多溶质 C. 除去溶液中的杂质 D. 便于晶体快速析出 预习思考题 1. 结合教材溶解度相关知识，思考为什么不能直接配制常温饱和溶液制备大颗粒硫酸铜晶体？ 2. 加热硫酸铜溶液过程中，为什么不能将溶剂完全蒸干？ 3. 结合生活经验，推测哪些因素会影响硫酸铜晶体的大小和完整度？ （二）课中探究案 本节课将围绕“制备颗粒完整、色泽均匀的五水硫酸铜晶体”核心任务，开展分层探究实验，结合新教材跨学科实践要求，融合化学实验、物理热传递、数学数据分析知识，通过递进式习题与实验探究，掌握晶体制备的完整流程与核心原理。 探究任务一：实验原理梳理与认知探究 结合教材知识点与实验原理，完成以下探究习题，深化对实验本质的理解。 1. 简答题：简述五水硫酸铜晶体的制备原理，说明降温结晶适用于硫酸铜的原因。 2. 辨析题：小明认为“所有固体物质都可以用降温结晶的方法提纯”，该说法是否正确？请结合教材实例说明理由。 3. 分析题：查阅硫酸铜溶解度数据，对比20℃、60℃、80℃时硫酸铜的溶解度，分析温度对硫酸铜溶解能力的影响，说明配制80℃左右热饱和溶液的优势。 探究任务二：实验器材与药品认知探究 结合实验器材用途，完成填空与简答，规范实验器材使用认知。 1. 填空题：称量硫酸铜固体需使用__________，量取蒸馏水需使用__________，加热溶液需借助酒精灯、__________、__________，使受热均匀，防止局部过热。 2. 简答题：实验中玻璃棒的作用贯穿全程，请分别说明溶解、加热、结晶静置三个阶段中玻璃棒的作用。 3. 思考题：为什么加热硫酸铜溶液时需要垫石棉网，不能直接用酒精灯明火加热烧杯？ 探究任务三：实验操作流程探究（核心） 结合新教材实验步骤，完成流程填空、操作判断与细节探究，熟练掌握实验完整步骤。 1. 流程填空题：五水硫酸铜晶体制备的核心流程为：__________→__________→__________→__________→静置结晶→过滤干燥。 2. 操作判断题（对的打√，错的打×） （1）配制热饱和溶液时，可一次性加入大量硫酸铜固体快速溶解。（ ） （2）加热溶液时，出现少量晶膜即可停止加热，无需蒸干溶剂。（ ） （3）为加快晶体析出速率，可将热溶液直接放入冰水快速降温。（ ） （4）静置结晶过程中，可多次晃动烧杯，促进晶体析出。（ ） 3. 细节探究题 （1）配制热饱和溶液时，需分批加入硫酸铜粉末并不断搅拌，其目的是什么？ （2）实验中若溶液出现浑浊、有不溶性杂质，需要进行什么操作？该操作的核心注意事项有哪些？ （3）缓慢降温是培育大颗粒晶体的关键，结合物理热传递知识，分析快速降温会导致什么实验结果？ 探究任务四：实验异常现象分析与误差探究 结合实验实操中常见问题，完成以下探究习题，培养实验反思与问题解决能力。 1. 现象分析题 （1）实验结束后，析出的晶体颗粒细小、杂乱无章，请分析产生该现象的主要原因。 （2）制备的晶体发白、失去蓝色光泽，并非纯净的五水硫酸铜晶体，推测实验失误原因。 （3）静置后溶液中几乎没有晶体析出，请分析实验失败的可能原因。 2. 误差反思题 （1）加热过度，溶剂蒸发过多，会对晶体产量和形态造成什么影响？ （2）配制溶液时，硫酸铜固体加入不足，未形成饱和溶液，会出现什么实验结果？ 探究任务五：跨学科拓展探究 结合物理、数学学科知识，完成跨学科探究，落实新课标跨学科实践要求。 1. 物理融合：晶体生长过程伴随热量传递，热溶液自然降温的过程属于__________（填物态变化/热传递），缓慢降温能让晶体有序生长，说明__________会影响晶体成型效果。 2. 数学融合：某同学实验中，80℃时配制100g硫酸铜饱和溶液，降温至20℃，记录析出晶体质量，结合溶解度数据，分析温度差值与晶体析出质量的关系。 3. 拓展思考题：结合绿色化学理念，说明实验结束后剩余溶液、废弃药品的正确处理方式，简述该做法的意义。 探究任务六：实验总结与方案优化 1. 简答题：结合本次实验探究，总结制备大颗粒、完整五水硫酸铜晶体的3个核心关键操作。 2. 开放探究题：若想培育更大、更规整的硫酸铜单晶，可对现有实验方案进行哪些改进？请从温度控制、溶剂用量、结晶环境三个角度提出优化措施。 3. 归纳总结题：对比蒸发结晶和降温结晶的适用范围、操作特点，完成两种结晶方法的对比总结，构建完整的结晶知识体系。 板书设计 跨学科实践2 制备五水硫酸铜晶体 1. 实验原理 硫酸铜溶解度随温度升高显著增大→降温结晶析出晶体 化学式：CuSO₄·5H₂O 蓝色晶体 2. 实验流程 称量药品→配制热饱和溶液→加热浓缩→静置降温结晶→过滤干燥 3. 核心关键 （1）分批加药、充分搅拌，保证溶液饱和 （2）加热至出现晶膜即停，不可蒸干 （3）缓慢降温、静置避光，培育完整大晶体 4. 异常与改进 晶体细小→降温过快；晶体发白→加热过度失结晶水 无晶体析出→溶液未饱和、降温幅度太小 参考答案 （一）课前预习案答案 基础填空题 1. 饱和；不饱和 2. 增加溶质；蒸发溶剂；升高温度 3. 结晶；蒸发结晶；降温结晶 4. CuSO₄·5H₂O；蓝；蓝 5. 增大；降温 基础选择题 1. C 2. B 3. B 预习思考题 1. 常温下硫酸铜溶解度小，饱和溶液溶质含量低，直接结晶析出的晶体量少、颗粒细小，无法形成完整大晶体；热饱和溶液溶质含量高，降温后溶解度大幅减小，可析出足量、规整晶体。 2. 若将溶剂完全蒸干，高温会导致五水硫酸铜失去结晶水，生成白色无水硫酸铜粉末，无法得到蓝色晶体，同时易造成固体飞溅，引发实验危险。 3. 主要影响因素：溶液饱和度、降温速率、静置环境、温度、溶剂纯度、是否晃动容器等。 （二）课中探究案答案 探究任务一 1. 制备原理：利用硫酸铜溶解度随温度升高显著增大的特点，高温下配制饱和溶液，降低温度后，硫酸铜溶解度减小，无法溶解的溶质以五水硫酸铜晶体形式析出。硫酸铜溶解度受温度影响大，因此适合降温结晶。 2. 不正确。降温结晶仅适用于溶解度随温度升高显著增大的固体物质；对于溶解度受温度影响较小的物质（如氯化钠），适合用蒸发结晶提纯。 3. 硫酸铜溶解度随温度升高明显增大，80℃时溶解度远高于常温，可配制高浓度饱和溶液，降温后能析出大量晶体，提升晶体产量与完整度。 探究任务二 1. 托盘天平；量筒；石棉网；烧杯 2. 溶解：搅拌，加速固体溶解；加热：搅拌，使溶液受热均匀，防止局部过热飞溅；结晶静置：引流、转移晶体，避免晶体破损。 3. 烧杯不能直接明火加热，垫石棉网可使烧杯受热均匀，防止局部温度过高导致溶液暴沸、烧杯炸裂，保障实验安全。 探究任务三 1. 称量药品；配制热饱和溶液；加热浓缩；降温预热 2. （1）× （2）√ （3）× （4）× 3. （1）分批加药可避免固体堆积无法溶解，充分搅拌能加快溶解速率，确保溶液达到饱和状态。 （2）需要过滤操作。注意事项：一贴二低三靠，滤纸紧贴漏斗内壁、滤纸边缘低于漏斗边缘、液面低于滤纸边缘，烧杯紧靠玻璃棒、玻璃棒紧靠三层滤纸、漏斗下端紧靠烧杯内壁。 （3）快速降温会使溶液中溶质瞬间大量析出，晶体来不及有序生长，形成细小、破碎、杂乱的微晶，无法得到大颗粒完整晶体。 探究任务四 1. （1）降温速率过快、静置过程晃动烧杯、溶液饱和度不足。 （2）加热时间过长、温度过高，五水硫酸铜失去结晶水，转化为无水硫酸铜。 （3）溶液未达到饱和状态、降温幅度太小、溶剂过多。 2. （1）溶剂蒸发过多，溶液浓度过高，降温后瞬间析出大量细小晶体，晶体形态差、易碎。 （2）溶液不饱和，降温后无溶质析出或析出晶体极少，实验失败。 探究任务五 1. 热传递；降温速率 2. 温度差值越大，硫酸铜溶解度变化幅度越大，析出晶体质量越多，二者呈正相关趋势。 3. 剩余饱和溶液可回收留存，用于下次实验；废弃滤纸、残渣分类放入实验垃圾桶，不直接倾倒废液。意义：节约实验药品，减少环境污染，践行绿色化学理念。 探究任务六 1. ①高温配制足量饱和溶液，保证溶质充足；②加热浓缩至出现晶膜即停止，保留适量溶剂；③慢速降温、静置密封，杜绝晃动干扰。 2. 温度控制：采用水浴缓慢降温，控制降温速率均匀平缓；溶剂用量：精准控制蒸馏水用量，避免溶剂过多或过少；结晶环境：置于避光、无风、平稳环境静置，减少外界干扰。 3. 蒸发结晶：适用于溶解度受温度影响较小的物质，通过蒸发溶剂析出晶体，适合提纯氯化钠等；降温结晶：适用于溶解度随温度升高显著增大的物质，通过降温减小溶解度析出晶体，适合提纯硫酸铜、硝酸钾等。 ( 1 / 3 ) 目标领航 任务驱动 评价镶嵌 赢在课堂 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $