内容正文:
学生实验 8 粗盐中难溶性杂质的去除(教学设计)
课题
课时安排
核心
素养目标
化学观念:建立依据物质性质差异分离混合物的核心观念,区分纯净物与混合物。
科学思维:通过实验流程分析,形成严谨的实验逻辑与误差分析思维。
科学探究:自主完成完整实验流程,熟练掌握基础实验操作,提升探究实践能力。
科学态度与责任:养成规范操作、严谨求实的实验素养,体会化学在生活生产中的实用价值。
重点
和难点
教学重点:掌握粗盐提纯溶解、过滤、蒸发的完整实验步骤,熟练规范完成过滤、蒸发核心操作,理解难溶性杂质去除的实验原理。
教学难点:精准把控过滤、蒸发的操作细节,规范规避实验误差,能够自主分析精盐产率偏高、偏低的各类原因,建立实验操作与实验结果的关联思维。
教学过程
教学环节
教学活动
设计意图
导入新课
日常生活中食用的精盐洁白纯净、颗粒均匀,而海边晾晒得到的粗盐浑浊粗糙,含有泥沙等固体杂质,无法直接食用。如何将粗糙的粗盐提纯为洁净的精盐?结合此前所学混合物分离知识,杂质与食盐的溶解性存在明显差异,今天我们通过自主实验,探究粗盐中难溶性杂质的去除方法,解锁生活中的化学提纯奥秘。
以任务式探究为核心,立足生活情境落地实验教学,夯实学生基础实验操作技能,渗透混合物分离的化学思想,落实四维核心素养,实现理论知识与实验实践的深度融合。
讲授新课
(一)情境感知,提出探究任务
教师展示两组实物样品,分别为天然晾晒的粗盐和超市售卖的食用精盐,引导学生直观观察对比两种食盐的外观、状态差异。学生通过肉眼观察可清晰发现,粗盐颗粒大小不均、颜色偏黄浑浊,其中夹杂着细小的泥沙、碎屑等不溶性杂质,整体杂质含量高;精盐颗粒均匀、洁白透亮,无明显杂质,纯净度更高。
结合学生的观察结果,教师引导学生结合已学化学知识思考核心问题:粗盐中含有的泥沙等杂质具备什么性质?氯化钠食盐具备什么性质?二者性质的核心差异是什么?学生小组交流讨论后总结,泥沙难溶于水,而氯化钠易溶于水,这是实现二者分离的核心依据。
基于以上分析,教师明确本节课核心探究任务:利用物质溶解性的差异,自主设计实验方案,通过规范的实验操作,去除粗盐中的难溶性杂质,初步提纯得到精盐,并完整梳理实验原理、操作步骤与实验注意事项,分析实验过程中可能出现的问题与误差成因。
本环节以真实实物情境激发学生探究兴趣,依托学生已有溶解性、混合物分离知识,自然引出本节课探究主题,让学生明确实验探究的核心方向,建立“性质决定分离方法”的化学基本思维。
(二)新知回顾,梳理实验原理
教师组织学生开展小组回顾活动,梳理本节课所需的前置知识,搭建实验认知基础。首先回顾混合物的定义与分离原则,由多种物质组成的物质为混合物,分离混合物的核心思路是利用各组分物质的物理性质或化学性质差异,选择合适的方法实现组分分离,且分离过程中尽量不改变目标物质的性质。
其次聚焦本次实验核心原理,引导学生精准总结:粗盐提纯去除难溶性杂质,全程利用物理性质差异,不发生化学变化。氯化钠易溶于水,形成均一、稳定的氯化钠溶液;泥沙等杂质难溶于水,以固体颗粒形式悬浮或沉淀在水中。通过溶解使氯化钠充分溶解,再通过过滤分离不溶性泥沙杂质,最后通过蒸发水分,使溶解的氯化钠重新结晶析出,从而实现粗盐提纯。
同时,教师引导学生区分本次实验的提纯范围,明确本节课仅去除粗盐中的难溶性固体杂质,粗盐中含有的氯化钙、氯化镁等可溶性杂质,无法通过本次实验方法去除,为后续进阶学习做好铺垫,避免学生形成认知误区。
(三)任务拆解,明确实验器材与药品
教师将整体实验任务拆解为准备任务、实操任务、分析任务、总结任务四个子任务,引导学生分步完成探究。首先完成实验准备任务,学生自主清点实验台面器材与药品,熟练识别并说出实验器材名称与用途。
本次实验所需实验药品为粗盐、蒸馏水;实验器材包含托盘天平、药匙、烧杯、玻璃棒、漏斗、铁架台、蒸发皿、酒精灯、坩埚钳、量筒、胶头滴管、滤纸、剪刀、称量纸等。学生小组内相互提问,明确每种器材在实验中的具体作用,例如玻璃棒用于搅拌溶解、引流液体、转移固体;蒸发皿用于蒸发氯化钠溶液;漏斗配合滤纸完成过滤操作等。
教师针对学生认知薄弱点进行补充强调,明确本次实验的器材使用规范,提醒学生区分蒸发皿、烧杯、漏斗的使用场景,区分酒精灯、坩埚钳的操作要求,杜绝器材混用、违规使用的问题,为后续规范实操奠定基础。同时强调实验安全准则,明确高温仪器、玻璃仪器的使用禁忌,培养学生安全实验的意识。
(四)分步实操,完成核心实验探究
本环节为课堂核心环节,学生以四人小组为单位,分工协作、规范操作,依次完成溶解、过滤、蒸发、计算产率四大实验步骤,教师巡回指导,纠正学生不规范操作,引导学生观察实验现象、记录实验数据。
任务一:粗盐溶解操作
学生首先使用托盘天平称量适量粗盐,称量前先调平天平,放置称量纸,遵循左物右码的称量原则,准确称取定量粗盐,将称量好的粗盐小心倒入洁净的烧杯中。随后用量筒量取适量蒸馏水,缓慢倒入盛有粗盐的烧杯内,用玻璃棒沿同一方向持续搅拌。
学生认真观察实验现象,记录实验变化:搅拌过程中,白色粗盐颗粒逐渐减少,水慢慢变浑浊,烧杯底部残留少量细小的泥沙固体,充分搅拌后静置片刻,浑浊液体分层,底部有不溶性固体沉淀,上层为氯化钠水溶液。
教师引导学生思考操作要点:搅拌的目的是什么?为何不能一次性加入过多蒸馏水?学生思考总结,搅拌可加速粗盐中氯化钠的溶解速率,使溶解更充分;蒸馏水用量需适量,水量过少会导致氯化钠溶解不充分,水量过多会增加后续蒸发操作的时间与难度。同时强调,溶解过程中需搅拌至固体不再继续溶解为止,保证氯化钠最大限度溶解于水中。
任务二:过滤除杂操作
溶解静置完成后,学生开展过滤操作,这是本次实验的重点操作。首先进行过滤器组装,取一张滤纸,用剪刀裁剪至合适大小,将滤纸对折两次,打开形成一侧一层、一侧三层的漏斗形状,放入漏斗中。用胶头滴管吸取少量蒸馏水润湿滤纸,使滤纸紧密贴合漏斗内壁,排出滤纸与漏斗之间的空气,保证滤纸无气泡,严格落实“一贴”操作要求。
随后调整滤纸高度,确保滤纸边缘低于漏斗边缘,同时保证过滤过程中液面始终低于滤纸边缘,落实“二低”要求。将组装好的漏斗固定在铁架台上,漏斗下端尖嘴部位紧贴承接烧杯的内壁,防止滤液飞溅,落实“三靠”的第一项要求。
最后进行液体过滤,将烧杯口紧靠玻璃棒,玻璃棒下端轻靠三层滤纸一侧,缓慢将浑浊的粗盐水沿玻璃棒引流倒入漏斗中,全程禁止直接倾倒液体,避免冲破滤纸、导致过滤失败。学生观察过滤现象,记录实验结果:过滤后漏斗上方滤纸截留了泥沙等不溶性杂质,流入烧杯中的滤液澄清透明,无浑浊现象。
教师针对过滤操作高频易错点进行重点点拨,引导学生小组自查自纠:若过滤后滤液仍然浑浊,可能的原因包含滤纸破损、液面高于滤纸边缘、仪器本身不干净等。针对滤液浑浊的问题,需重新组装过滤器、再次过滤,直至滤液澄清透明为止,保证除杂效果。同时强调玻璃棒引流的必要性,杜绝液体飞溅、操作不规范等问题。
任务三:蒸发结晶操作
取过滤得到的澄清氯化钠滤液,缓慢倒入洁净的蒸发皿中,将蒸发皿放置在铁架台的铁圈上,调整高度,保证酒精灯外焰可充分加热蒸发皿。点燃酒精灯,对蒸发皿内的滤液进行匀速加热,同时手持玻璃棒不断搅拌蒸发皿内的液体。
学生持续观察蒸发过程的实验现象:加热初期,液体温度升高,水分逐渐蒸发,无明显固体析出;持续加热后,液体体积不断减少,溶液逐渐浓缩,蒸发皿底部开始出现白色细小的氯化钠晶体;随着加热继续,晶体数量不断增多,液体越来越少。
教师着重强调蒸发操作的核心重难点与安全规范:全程必须持续搅拌液体,目的是使液体受热均匀,防止局部温度过高,造成液滴飞溅,导致精盐损耗、实验误差增大。当蒸发皿中出现较多量白色固体、剩余少量液体时,立即熄灭酒精灯,停止加热,利用蒸发皿的余热将剩余水分蒸干,禁止持续高温加热,避免固体飞溅、烧焦,造成实验失败。
加热完成后,严禁直接用手触碰高温蒸发皿,需使用坩埚钳夹持蒸发皿,放置在石棉网上自然冷却,防止高温仪器烫伤,同时避免蒸发皿骤冷炸裂,规范落实实验安全要求。待蒸发皿完全冷却后,观察得到的白色固体,即为去除难溶性杂质后的精盐。
本节课全程采用分层任务式活动教学,摒弃单向灌输模式,以学生自主探究、小组合作、互助纠错为主体。通过情境设问、任务拆解、实操探究、误差分析、总结升华五个环节,层层递进落实教学目标。先依托旧知搭建认知支架,降低实验探究难度;再通过分步实操训练规范学生实验操作,培养动手能力;结合实验现象与结果开展深度分析,锻炼学生科学思维;最后结合生活生产应用升华主题,培养学生严谨的科学态度与社会责任,全方位落实新课标核心素养要求。
作业布置
完成分层作业
教学反思
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