物质的分离和提纯
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文档简介
“物质的分离与提纯”（第一课时）教学设计
说明：《学科教学指导意见》上把本内容归为一课时，但是本内容重难点较多，一节课难以将知识点讲清，同时考虑到实验对于化学的重要性，我将本内容划分为两个课时，第一课时主要介绍过滤、结晶及蒸馏的实验方法，第二课时主要介绍萃取和分液，并对常见物质分离提纯的方法进行总结。以下是对第一课时的教学设计。
设计思路
化学是一门以实验为基础的学科，实验是化学的核心，实验教学也是高中化学的重中之重，离开了实验，高中化学显得如空中阁楼般，没有了基础，也难以体现新课程对学生探究学习的要求。同时化学与生活息息相关，离开生活实际的化学，是空泛的理论，难以在科技飞速发展的今天得以立足。在以上思想的指导下，根据教学设计的基本原理，以力求体现STS理念设计了“物质的分离与提纯”第一课时的教学设计。本节课通过生活中常见的分离提纯的事例，从发生在学生身边的事导入新课，引起学生的学习兴趣，并请同学们找出它们的异同点由学生自己发现分离和提纯的概念上的区别。通过完成“交流与讨论”第一部分的实验设计，回顾和学习过滤与结晶这两个知识点，以粗盐的提纯实验设计对所学知识进行升华和应用，最后由粗盐来自大海引出蒸馏这一方法的学习，以新的科技前沿知识升华知识，最后小结本课，也为下一节课的学习埋下伏笔。
学习任务分析
《课程标准》和《学科教学指导意见》对本节课的要求
《课程标准》对本节课的要求：体验和了解化学学科研究的一般过程和方法，认识实验在化学学习和研究中的重要作用；初步学会物质的分离、提纯实验技能；初步认识实验方案的设计、实验条件的控制数据处理等方法在化学学习和科学研究中的作用。
《学科教学指导意见》对本节课的基本要求：了解蒸馏、过滤、结晶等实验方法。
发展要求：物质的分离提纯的一般原则。
本节课的组成成分和在模块学习中的地位和作用
本节课选自苏教版高中《化学1》专题一第二单元第一课时，教材首先以概括的语言简单介绍实验之于化学的重要性，接着请学生回顾已学过的有关化合物分离的方法，在此基础之上，由学生设计实验方案分离KCl和MnO2，KCl和KClO3温故过滤和结晶这两种物质的分离手段；然后介绍新的物质分离提纯的方法-----蒸馏。在这里，因为萃取和分液对于学生来说是全新的知识点，既是难点也是重点，因此可将这两种实验方法另设一个课时，而在本课时不需要提及。
初中知识体系中，已经比较系统的介绍了过滤和结晶这两种物质分离提纯的方法，本节课是在学生原有的知识体系上新增了一种分离方法，体现了知识螺旋式上升的编排方法。实验是化学的基础，是学习化学的核心所在，学习物质的分离与提纯方法对高一化学乃至整个高中化学的学习中都是至关重要的，在金属的冶炼，物质的制备，尾气的处理方面都能够多多少少找到本节课分离提纯方法的影子，因此教材将它安排在“丰富多彩的化学物质”之后，充分体现了实验在高中化学学习中的重要性。本课时做为其中的一个重要部分，是不可或缺的，同时也特别为第二课时和《实验化学》的学习打好铺垫，是承上启下的一堂课。
教学重点：洗涤沉淀的方法，蒸馏的原理和适用范围，蒸馏装置，物质分离提纯的一般原则
教学难点：蒸馏装置，分离提纯的实验设计
学习者分析
学生在初中已学过一些基础的物质分离提纯的方法，初步学习掌握了过滤和结晶这两种分离方法的原理、操作步骤、一般原则和注意事项。知道某些混合物的分离，比如黄河水中的泥沙和水，掌握了溶解度的概念。但对于蒸馏的知识知之甚少。
本节课的学生为高一学生，思维活跃，对化学实验感兴趣，同时也热衷于发生在身边的化学现象。
教学目标
知识与技能
知道过滤、结晶、蒸馏等分离常见混合物方法的概念、原理、操作方法和使用范围。
知道分离提纯的一般原则。
认识蒸馏装置。
过程与方法
通过设计实验分离KCl和MnO2，KCl和KClO3，初步学会实验方案的设计。
通过课堂演示蒸馏实验装置，培养观察实验现象和分析的能力。
情感态度与价值观
通过对物质分离提纯的方法的学习和分析，体会实验对于化学的重要性。
通过形成性练习中对尿液循环机的介绍，体验科技前沿，体会水是人类珍贵的资源，培养呵护环境，与大自然友好相处的环保意识。
通过同桌之间交流讨论，体会同伴学习的乐趣。
教学准备
课件
教学过程
【创设情境，导入新课】
[PPT呈现]生活中物质分离和提纯的事例图片：淘米、晒衣服、吸铁石吸铁屑使之与沙子分离、胶体净水等
[讲解]同学们这是我们生活中很常见的事例，可是当我们用化学的眼光去看待这些事情时，我们是不是又会有新的发现，那么请同学们思考下，这些事例之间有没有什么共同点呢？
[回答]有，都是将两种物质分开
[讲解]很好。看来同学们都发现了，我们淘米的时候，用倾倒的方法把水和米分开，晒衣服是利用蒸发的方法除去衣服上的水分，利用吸铁石对铁屑的吸引力分离铁屑和沙子，利用胶体的吸附性除去水中的悬浮物等等。这些都是生活中将物质进行分离或提纯的事例，其实生活中绝大多数物质都是以混合物的形式存在的。
[学生活动]思考，听讲
设计意图：通过生活中很常见的事例，引起学生学习的兴趣，给分离和提纯一些直观的事例。
【兴趣使然，新知探索】
[讲解]在化学研究中，如果要研究某一种化学物质的性质，第一步就是将这种物质从混合物中分离或提纯出来，就好比我们要研究一堆鲜花中的某一朵，就需要从这一束鲜花中取出这一朵，然后通过观察发现根、茎、叶等等都具有什么特点。那么我们实验室都有哪些方法对物质进行分离和提纯呢？在解决这个问题之前，我们先来思考一下，分离和提纯有没有区别？
[学生活动]思考
[引导]比如，刚才的例子中用吸铁石分开铁屑和沙子的方法我们叫它分离，而胶体净水时，我们可以称为提纯，请同学们思考一下，用自己的语言组织一下，什么是分离什么是提纯？
[回答]分离是将两种物质分开，而提纯是出去其中的杂质
[讲解]很好，分离是把混合物中各物质通过物理或化学的方法一一分开，获得纯净组分的过程，而提纯是将混合物中的杂质（不需要或有害的物质）通过物理或化学的方法除掉而得到所需物质的过程，其中杂质是不可以回复为原来的物质的。
设计意图：通过教师引导，由学生自己归纳总结出分离与提纯的区别，加深印象，同时培养归纳的能力。
【知识点一：过滤】
[提问]如果我们现在想要得到纯净的O2进行研究，实验室中有什么方法制取O2呢？
[回答]KMnO4加热分解、KClO3加热分解。
[提问]请写出KClO3加热分解的化学反应方程式？
[学生活动]书写KClO3KCl+O2
[讲解]反应完全之后，还剩下哪些物质？
[回答]KCl和MnO2
[讲解]请设计实验分离它们
[学生活动]实验设计，同桌讨论。
[回答]将混合物溶于水，充分搅拌，过滤，滤渣为MnO2，滤液为KCl溶液，蒸发结晶得到KCl晶体。
[讲解]很好，像这样，一种物质是可溶于水的，另一种物质是不溶于水的，那么我们可以通过溶解过滤，使两种物质分离，请同学们回忆一下，过滤时需要哪些仪器？
[学生活动]书写过滤所需要的仪器。
[展示实物]过滤装置图
[提问]在进行过滤时又要注意哪些事项？
[回答]“一贴”“二低”“三靠”。一贴指的是滤纸与漏斗紧贴无气泡；二低是指滤纸边缘低于漏斗边缘，漏斗内液面低于滤纸边缘；三靠是指烧杯尖嘴紧靠玻璃棒，玻璃棒靠在三层滤纸上，漏斗颈紧靠烧杯内壁。
[讲解]很好，在过滤时我们要特别注意这三个事项。
设计意图：通过对书本中“交流与讨论部分的完成，加深对过滤这一知识点的理解，回顾过滤操作时应注意的事项。
[引导]用过滤的方法得到的液体我们成为滤液，而留在滤纸上的不溶性固体，我们称为滤渣。在具体的实验中，用过滤的方法分离混合物后留用的是滤渣还是滤液要看具体情况而定，比如我们要用MnO2，那么滤液可以弃去，而要用KCl，那么滤渣可以弃去，当然也可以都要。在留用滤渣时，由于滤渣上依然含有少量的杂质离子，因此我们要对滤渣进行洗涤，这个过程怎样操作呢？请同学们思考一下。
[回答]加水，搅拌一下等等
[边讲解边演示]那么这个是老师在实验室过滤的装置，我们来进行洗涤沉淀的过程，洗涤滤渣的时候，一般我们用胶头滴管或洗瓶直接向漏斗里注入蒸馏水，使液面没过沉淀物，让杂质随水通过漏斗，千万注意不要用玻璃棒去搅拌。等液体从漏斗底部流走后，重复2-3次。
[学生活动]观察、思考、笔记
[讲解]对于KCl和MnO2的混合液，我们采用过滤分离，洗涤滤渣，干燥，得到MnO2固体，滤液蒸发结晶，得到KCl晶体。
[PPT展示]
KCl、MnO2
[过渡]对滤液进行加热蒸发可以析出晶体，加热蒸发一部分水再冷却也会析出晶体，这两种过程都可以称为结晶。那么结晶石怎样定义的？这两种结晶的方法都适用于什么情况呢？
设计意图：介绍洗涤沉淀的方法，用框架的形式展示分离KCl和MnO2的混合液的过程，加深直观上的理解，使知识更具结构性
【知识点二：结晶】
[PPT展示]结晶是利用在不同温度下溶液中溶解的各组分的溶解度不同，使被提纯物质从过饱和溶液中以晶体析出，而使杂质大部分留在溶液中，从而达到提纯目的的过程。
[讲解]很显然，这是针对两种组分都是溶于水，且他们溶解度随温度变化有很大的差异时的情况。
[板书]适用范围：二组分均溶于水，S随T变化差异大
[讲解]那么我们可以参照两种物质的溶解度曲线，利用溶解、结晶的方法分离，我们来看书本上第18页图1-11KCl和KNO3的溶解度曲线，从中我们可以发现什么？
[回答]KNO3溶解度随温度变化较KCl大；30℃时他们的溶解度相同，大于30℃时KNO3溶解度比KCl大，小于30℃是KNO3溶解度比KCl小。
设计意图：引导学生自主观察图标，学会从图表中获取有用的信息。
[讲解]很好，带着这些发现请同学们完成“交流与讨论部分的第二个实验设计。
[学生活动]设计实验，同桌讨论
（请学生汇报结果）
[补充讲解]我们可以先在较高的温度下，将混合物溶于水中形成浓溶液，然后冷却到一定温度，由于KNO3的溶解度急剧变小，因此有大量的KNO3晶体析出，这个过程是因为冷却而析出了晶体，我们称之为冷却结晶。
[学生活动]思考、听讲、笔记
[讲解]此时，因为KCl溶解度变化不大，没有析出，再对混合物进行过滤，得到的滤渣就是KNO3晶体，而滤液再经过加热蒸发除去水分，就可以得到KCl晶体，这个过程我们称它蒸发结晶。
[学生活动]思考、听讲、笔记
[边讲解边板书]在这里，我们对溶解度随温度变化较大的KNO3采用冷却结晶的方法使之析出，而对溶解度随温度变化较小的KCl我们采用蒸发结晶的形式使之析出。
[PPT展示]蒸发结晶操作的装置图
[提问]在进行蒸发结晶操作时需要哪些仪器呢？
[学生活动]书写蒸发操作所需的仪器
[讲解]在进行蒸发结晶操作时，我们也有以下注意事项：首先蒸发皿中的液体不能超过溶积得2/3。这与试管加热一不一样？
[回答]不一样，试管中加热液体不能超过容积的1/3
[讲解]很好，这与试管是不一样的，我们用试管夹加热的时候，试管夹夹在试管的2/3处，如果试管中的液体也有2/3的话，极容易受热不均匀而从试管中飞溅出来。当然，在加热蒸发时，也可能因受热不均而飞溅，所以在操作时，我们要注意用玻璃棒不断地搅拌，防止飞溅。这也是第二个注意事项。
[学生活动]思考、听讲、笔记
[讲解]加好液体，点上酒精灯，边搅拌边加热，然后怎么办呢？什么时候停止？
[学生活动]回答：有晶体析出时、有大量晶体析出时、水全部被蒸干后等等
[讲解]这也是我们要注意的第三点：当有大量的晶体析出后，停止加热，利用余热蒸发残余的水分。
[学生活动]思考，听讲、笔记
设计意图：通过“交流与讨论”第二部分的完成，讲解结晶这种物质分离和提纯的手段，复习回顾蒸发操作的注意事项，与试管加热对比加深印象。
[讲解]小明在实验室做实验时，需要用纯净的NaCl，可是老师说，实验室只有掺有少量MgCl2和泥沙的粗盐，请同学们来想一个办法，帮助小明提纯一下。
[PPT展示]除杂时注意的四原则：
不增：提纯过程中不增加新的杂质
不减：不减少欲被提纯的物质
易分离：被提纯物与杂质易分离
易复原：被提纯物质要复原
[讲解]请同学们更具这几个提纯的原则，设计一个提纯的方案，同桌之间可以相互讨论。将步骤写在纸上。
[回答]1、将这些混合物置于烧杯中，加水溶解
2、滴加过量的NaOH溶液（出去镁离子）。
3、过滤（出去细沙和Mg(OH)2沉淀）
4、像滤液中加入过量的稀盐酸（除去OH-）
5、加热蒸发、结晶（出去HCl，得到NaCl晶体）
（这里根据学生的具体回答，教师进行补充，并说明这样做的理由及目的。同时在讲解的过程中，注意除杂的三个必须：1、除杂试剂必须过量。2、过量的试剂必须除尽。3、除杂途径必须选最佳）
设计意图：以一个简单的故事，用故事中的主人公寻求同学们的帮助，引起学生思考，根据提纯的四原则设计实验方案提纯粗盐，教师在学生设计的实验方案的基础上，对学生的方案提出建议并改善，说明这样做的原因和目的，所体现的原则，并在讲解具体的提纯方案时说明提纯的三必须，培养学生实验设计的能力，加深对“四原则”和“三必须”的理解。
[过渡]很好，同学们较好的运用了我们学到的知识对粗盐进行提纯，可是小明还有一个问题，粗盐是从哪里来的呢？
[回答]海里晒出来的
[讲解]很好，同学们都知道海水可以晒盐，那么海水中盐多还是水多？
[回答]水多
[提问]那么如何取得海水中的淡水呢？
[回答]蒸馏
【知识点三：蒸馏】
[讲解]很好，我们在初中已经初步了解了一下，蒸馏的知识，知道用蒸馏的方法可以得到蒸馏水，那么蒸馏到底是怎样的呢？
[PPT展示]蒸馏装置
[讲解]同学们，这就是我们实验室中的蒸馏装置，看看他都有哪些玻璃仪器
[学生活动]观察、思考
[边板书边讲解]从下到上，从左往右看，有酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、接收器、锥形瓶。我们把左边的这四个仪器组成的装置称为加热蒸馏装置。液体加热蒸发之后，从蒸馏头的支管出来进入冷凝管，由冷凝管组成的这一部分就叫做冷凝装置，气体在这里达到冷凝后，变成液体流过接收器收集在锥形瓶中，最后这一部分就叫做收集装置。
[学生活动]听讲、思考、笔记
[讲解]那我们一个部分一个部分的看，在加热蒸馏装置中，酒精灯加热的目的是什么？
[回答]使液体蒸发
[讲解]很好，那么是沸点高的液体先蒸发还是沸点低的液体先蒸发？
[回答]沸点低的
[讲解]很好，这就是蒸馏的原理，他是利用混合物中各组分沸点的不同而进行分离的。所以它可以分离沸点相差比较大的物质。并且他不仅可以分离两种组分的混合物，还可以分离多种组分的混合物，只要他们之间的沸点有一定的差异。
[提问]那温度计在这里又有什么用呢？没有温度计会怎样？
[回答]会不知道蒸出来的物质是什么，不知道什么时候蒸完。
[讲解]回答的非常好，我们看到温度计是没有插在液面下的，因为它要测的是蒸发出来的气体的温度，所以我们要将温度计的水银球要与蒸馏烧瓶支管口的下沿对齐。
[学生活动]听讲、思考、笔记
[讲解]比如，我们要分离沸点分别为80℃和150℃的两种物质的混合物时，当沸点为80℃的组分蒸发完的时候，温度计的温度会突然上升或者突然下降，这个时候就说明其中一个组分已经蒸发完毕。而且我们可以通过温度计显示的温度，判断出这是一种什么物质，所以只有精确地控制温度才能较高效的达到高效分离的目的。
[学生活动]听讲、思考、笔记
[讲解]细心地同学可能发现，蒸馏烧瓶中含有颗粒状的固体，这是什么呢？
[学生活动]思考
[讲解]这是沸石，由于加热时不能搅拌，往往温度到达沸点时，液体还不能沸腾形成过热液体，这时候，如果有一点微小的杂质或气泡出现，就会使液体突然沸腾的很剧烈，并伴有爆裂声，那么加入沸石，就可以防止液体爆沸。
[学生活动]听讲、思考、笔记
[讲解]这些呢，都是加热蒸馏时要注意的事项，那么在冷凝时要注意什么呢？大家注意观察橡皮管中冷凝水的流向，反过来可以吗？
[回答]冷凝水下进上出
[讲解]很好，这是我们蒸馏时的第三个注意点，冷凝水要下进上出，与蒸气流动的方向相反，使冷凝效果最佳。同时，冷凝管的放置要头高尾低，使蒸气冷凝后自然下流，利于收集。
[讲解]对物质进行分离和提纯在日常生产和生活中是有巨大的作用的，大家看这样一则资料。
[PPT展示]据英国《新科学家》杂志报道，美国光向国际空间站运送生活用水，每年就要花费成百上千万美元，平均每杯水的价格是3000美元。美国宇航局为了减少开支，发明出了一种“尿液循环机”，它可以将宇航员的尿液转化成干净的饮用水。这一尿液循环机将于2008年10月左右被运往国际空间站。不过美国宇航员对要喝“尿”解渴的方式都抱理解态度，他们并不介意这个问题。这个尿液循环机在2009年5月22日正式投入使用。
[讲解]尿液循环机的大致原理就是利用蒸馏等多种化学和物理的提纯手段，那么尿液循环机的使用将对人类更好的探索太空具有重要的意义。同时，同学们也要意识到，水资源是非常宝贵的，我想大家都不会希望我们这群生活在江南水乡的人有一天要使用尿液循环机来提供水源，所以保护环境，呵护自然，我们是理所应当的。
设计意图：通过粗盐的来源，引出蒸馏水的制备，进而介绍蒸馏装置，主要采用问答法和讲授法，结合学生自身去发现来掌握蒸馏装置个部分的组成和作用，最后以新的科技前沿，使学生体会知识在生产生活中的应用，提升环保意识。
【知识小结，买下伏笔】
[讲解]本节课我们主要回顾和学习了过滤、结晶和蒸馏这三种常见的分离和提纯物质的方法，知道他们的适用范围，主要的仪器和操作时的注意事项，洗涤沉淀的方法，也知道分离和提纯概念上的区别和提纯时要注意的“三必须”“四原则”
[设疑]这个时候，做好实验要回家的小明在隔壁实验室看到一副奇怪的景象，一个奇怪的瓶子里装了奇怪的液体，是什么呢？
[PPT展示]实验员在做分液实验室做分液实验的装置。
[讲解]这是在做什么呢？想知道吗？先预习书本，我们下节课再来揭开这个神奇的秘密。
设计意图：对本节课的重难点进行梳理和强调，同时通过展示同学们未接触过的分液装置，设下悬念，促使学生因为好奇而主动去预习了解，为第二课时更顺利的展开打下铺垫。
形成性练习
请从以下几种分离方法中，选择合适的分离方法。
泥沙和水_____ (2)酒精和水______ (3)硝酸钾和水______
硝酸钾和氯化钾______ (5)氯化钾和水_______
过滤 B、蒸发结晶 C、冷却结晶 D、蒸馏
2、请说出蒸馏装置中各仪器的名称。
板书设计
物质的分离与提纯（一）
过滤和结晶
方法 过滤 结晶
适用范围 固液分离 蒸发结晶：S随T变化小 冷却结晶：S随T变化大
仪器 烧杯、漏斗、玻璃棒等 蒸发皿、玻璃棒、酒精灯
注意事项 “一贴”“二低”“三靠” 蒸发皿内液体不超过容积的2/3玻璃棒搅拌，防止飞溅出现大量晶体时，止热，余热蒸干
二、蒸馏
1、适用范围：沸点相差较大的两种液体
2、仪器：
酒精灯
蒸馏烧瓶 加热蒸馏装置
温度计
冷凝管 冷凝装置
接收器
锥形瓶
MnO2固体
洗涤
滤渣
过滤
蒸发结晶
KCl晶体
滤液
1、适用范围
3、注意事项：
①温度计水银球顶端与支管口下沿对齐
②加入沸石，防止爆沸
③冷凝水，下进上出
接收装置
说明：《学科教学指导意见》上把本内容归为一课时，但是本内容重难点较多，一节课难以将知识点讲清，同时考虑到实验对于化学的重要性，我将本内容划分为两个课时，第一课时主要介绍过滤、结晶及蒸馏的实验方法，第二课时主要介绍萃取和分液，并对常见物质分离提纯的方法进行总结。以下是对第一课时的教学设计。
设计思路
化学是一门以实验为基础的学科，实验是化学的核心，实验教学也是高中化学的重中之重，离开了实验，高中化学显得如空中阁楼般，没有了基础，也难以体现新课程对学生探究学习的要求。同时化学与生活息息相关，离开生活实际的化学，是空泛的理论，难以在科技飞速发展的今天得以立足。在以上思想的指导下，根据教学设计的基本原理，以力求体现STS理念设计了“物质的分离与提纯”第一课时的教学设计。本节课通过生活中常见的分离提纯的事例，从发生在学生身边的事导入新课，引起学生的学习兴趣，并请同学们找出它们的异同点由学生自己发现分离和提纯的概念上的区别。通过完成“交流与讨论”第一部分的实验设计，回顾和学习过滤与结晶这两个知识点，以粗盐的提纯实验设计对所学知识进行升华和应用，最后由粗盐来自大海引出蒸馏这一方法的学习，以新的科技前沿知识升华知识，最后小结本课，也为下一节课的学习埋下伏笔。
学习任务分析
《课程标准》和《学科教学指导意见》对本节课的要求
《课程标准》对本节课的要求：体验和了解化学学科研究的一般过程和方法，认识实验在化学学习和研究中的重要作用；初步学会物质的分离、提纯实验技能；初步认识实验方案的设计、实验条件的控制数据处理等方法在化学学习和科学研究中的作用。
《学科教学指导意见》对本节课的基本要求：了解蒸馏、过滤、结晶等实验方法。
发展要求：物质的分离提纯的一般原则。
本节课的组成成分和在模块学习中的地位和作用
本节课选自苏教版高中《化学1》专题一第二单元第一课时，教材首先以概括的语言简单介绍实验之于化学的重要性，接着请学生回顾已学过的有关化合物分离的方法，在此基础之上，由学生设计实验方案分离KCl和MnO2，KCl和KClO3温故过滤和结晶这两种物质的分离手段；然后介绍新的物质分离提纯的方法-----蒸馏。在这里，因为萃取和分液对于学生来说是全新的知识点，既是难点也是重点，因此可将这两种实验方法另设一个课时，而在本课时不需要提及。
初中知识体系中，已经比较系统的介绍了过滤和结晶这两种物质分离提纯的方法，本节课是在学生原有的知识体系上新增了一种分离方法，体现了知识螺旋式上升的编排方法。实验是化学的基础，是学习化学的核心所在，学习物质的分离与提纯方法对高一化学乃至整个高中化学的学习中都是至关重要的，在金属的冶炼，物质的制备，尾气的处理方面都能够多多少少找到本节课分离提纯方法的影子，因此教材将它安排在“丰富多彩的化学物质”之后，充分体现了实验在高中化学学习中的重要性。本课时做为其中的一个重要部分，是不可或缺的，同时也特别为第二课时和《实验化学》的学习打好铺垫，是承上启下的一堂课。
教学重点：洗涤沉淀的方法，蒸馏的原理和适用范围，蒸馏装置，物质分离提纯的一般原则
教学难点：蒸馏装置，分离提纯的实验设计
学习者分析
学生在初中已学过一些基础的物质分离提纯的方法，初步学习掌握了过滤和结晶这两种分离方法的原理、操作步骤、一般原则和注意事项。知道某些混合物的分离，比如黄河水中的泥沙和水，掌握了溶解度的概念。但对于蒸馏的知识知之甚少。
本节课的学生为高一学生，思维活跃，对化学实验感兴趣，同时也热衷于发生在身边的化学现象。
教学目标
知识与技能
知道过滤、结晶、蒸馏等分离常见混合物方法的概念、原理、操作方法和使用范围。
知道分离提纯的一般原则。
认识蒸馏装置。
过程与方法
通过设计实验分离KCl和MnO2，KCl和KClO3，初步学会实验方案的设计。
通过课堂演示蒸馏实验装置，培养观察实验现象和分析的能力。
情感态度与价值观
通过对物质分离提纯的方法的学习和分析，体会实验对于化学的重要性。
通过形成性练习中对尿液循环机的介绍，体验科技前沿，体会水是人类珍贵的资源，培养呵护环境，与大自然友好相处的环保意识。
通过同桌之间交流讨论，体会同伴学习的乐趣。
教学准备
课件
教学过程
【创设情境，导入新课】
[PPT呈现]生活中物质分离和提纯的事例图片：淘米、晒衣服、吸铁石吸铁屑使之与沙子分离、胶体净水等
[讲解]同学们这是我们生活中很常见的事例，可是当我们用化学的眼光去看待这些事情时，我们是不是又会有新的发现，那么请同学们思考下，这些事例之间有没有什么共同点呢？
[回答]有，都是将两种物质分开
[讲解]很好。看来同学们都发现了，我们淘米的时候，用倾倒的方法把水和米分开，晒衣服是利用蒸发的方法除去衣服上的水分，利用吸铁石对铁屑的吸引力分离铁屑和沙子，利用胶体的吸附性除去水中的悬浮物等等。这些都是生活中将物质进行分离或提纯的事例，其实生活中绝大多数物质都是以混合物的形式存在的。
[学生活动]思考，听讲
设计意图：通过生活中很常见的事例，引起学生学习的兴趣，给分离和提纯一些直观的事例。
【兴趣使然，新知探索】
[讲解]在化学研究中，如果要研究某一种化学物质的性质，第一步就是将这种物质从混合物中分离或提纯出来，就好比我们要研究一堆鲜花中的某一朵，就需要从这一束鲜花中取出这一朵，然后通过观察发现根、茎、叶等等都具有什么特点。那么我们实验室都有哪些方法对物质进行分离和提纯呢？在解决这个问题之前，我们先来思考一下，分离和提纯有没有区别？
[学生活动]思考
[引导]比如，刚才的例子中用吸铁石分开铁屑和沙子的方法我们叫它分离，而胶体净水时，我们可以称为提纯，请同学们思考一下，用自己的语言组织一下，什么是分离什么是提纯？
[回答]分离是将两种物质分开，而提纯是出去其中的杂质
[讲解]很好，分离是把混合物中各物质通过物理或化学的方法一一分开，获得纯净组分的过程，而提纯是将混合物中的杂质（不需要或有害的物质）通过物理或化学的方法除掉而得到所需物质的过程，其中杂质是不可以回复为原来的物质的。
设计意图：通过教师引导，由学生自己归纳总结出分离与提纯的区别，加深印象，同时培养归纳的能力。
【知识点一：过滤】
[提问]如果我们现在想要得到纯净的O2进行研究，实验室中有什么方法制取O2呢？
[回答]KMnO4加热分解、KClO3加热分解。
[提问]请写出KClO3加热分解的化学反应方程式？
[学生活动]书写KClO3KCl+O2
[讲解]反应完全之后，还剩下哪些物质？
[回答]KCl和MnO2
[讲解]请设计实验分离它们
[学生活动]实验设计，同桌讨论。
[回答]将混合物溶于水，充分搅拌，过滤，滤渣为MnO2，滤液为KCl溶液，蒸发结晶得到KCl晶体。
[讲解]很好，像这样，一种物质是可溶于水的，另一种物质是不溶于水的，那么我们可以通过溶解过滤，使两种物质分离，请同学们回忆一下，过滤时需要哪些仪器？
[学生活动]书写过滤所需要的仪器。
[展示实物]过滤装置图
[提问]在进行过滤时又要注意哪些事项？
[回答]“一贴”“二低”“三靠”。一贴指的是滤纸与漏斗紧贴无气泡；二低是指滤纸边缘低于漏斗边缘，漏斗内液面低于滤纸边缘；三靠是指烧杯尖嘴紧靠玻璃棒，玻璃棒靠在三层滤纸上，漏斗颈紧靠烧杯内壁。
[讲解]很好，在过滤时我们要特别注意这三个事项。
设计意图：通过对书本中“交流与讨论部分的完成，加深对过滤这一知识点的理解，回顾过滤操作时应注意的事项。
[引导]用过滤的方法得到的液体我们成为滤液，而留在滤纸上的不溶性固体，我们称为滤渣。在具体的实验中，用过滤的方法分离混合物后留用的是滤渣还是滤液要看具体情况而定，比如我们要用MnO2，那么滤液可以弃去，而要用KCl，那么滤渣可以弃去，当然也可以都要。在留用滤渣时，由于滤渣上依然含有少量的杂质离子，因此我们要对滤渣进行洗涤，这个过程怎样操作呢？请同学们思考一下。
[回答]加水，搅拌一下等等
[边讲解边演示]那么这个是老师在实验室过滤的装置，我们来进行洗涤沉淀的过程，洗涤滤渣的时候，一般我们用胶头滴管或洗瓶直接向漏斗里注入蒸馏水，使液面没过沉淀物，让杂质随水通过漏斗，千万注意不要用玻璃棒去搅拌。等液体从漏斗底部流走后，重复2-3次。
[学生活动]观察、思考、笔记
[讲解]对于KCl和MnO2的混合液，我们采用过滤分离，洗涤滤渣，干燥，得到MnO2固体，滤液蒸发结晶，得到KCl晶体。
[PPT展示]
KCl、MnO2
[过渡]对滤液进行加热蒸发可以析出晶体，加热蒸发一部分水再冷却也会析出晶体，这两种过程都可以称为结晶。那么结晶石怎样定义的？这两种结晶的方法都适用于什么情况呢？
设计意图：介绍洗涤沉淀的方法，用框架的形式展示分离KCl和MnO2的混合液的过程，加深直观上的理解，使知识更具结构性
【知识点二：结晶】
[PPT展示]结晶是利用在不同温度下溶液中溶解的各组分的溶解度不同，使被提纯物质从过饱和溶液中以晶体析出，而使杂质大部分留在溶液中，从而达到提纯目的的过程。
[讲解]很显然，这是针对两种组分都是溶于水，且他们溶解度随温度变化有很大的差异时的情况。
[板书]适用范围：二组分均溶于水，S随T变化差异大
[讲解]那么我们可以参照两种物质的溶解度曲线，利用溶解、结晶的方法分离，我们来看书本上第18页图1-11KCl和KNO3的溶解度曲线，从中我们可以发现什么？
[回答]KNO3溶解度随温度变化较KCl大；30℃时他们的溶解度相同，大于30℃时KNO3溶解度比KCl大，小于30℃是KNO3溶解度比KCl小。
设计意图：引导学生自主观察图标，学会从图表中获取有用的信息。
[讲解]很好，带着这些发现请同学们完成“交流与讨论部分的第二个实验设计。
[学生活动]设计实验，同桌讨论
（请学生汇报结果）
[补充讲解]我们可以先在较高的温度下，将混合物溶于水中形成浓溶液，然后冷却到一定温度，由于KNO3的溶解度急剧变小，因此有大量的KNO3晶体析出，这个过程是因为冷却而析出了晶体，我们称之为冷却结晶。
[学生活动]思考、听讲、笔记
[讲解]此时，因为KCl溶解度变化不大，没有析出，再对混合物进行过滤，得到的滤渣就是KNO3晶体，而滤液再经过加热蒸发除去水分，就可以得到KCl晶体，这个过程我们称它蒸发结晶。
[学生活动]思考、听讲、笔记
[边讲解边板书]在这里，我们对溶解度随温度变化较大的KNO3采用冷却结晶的方法使之析出，而对溶解度随温度变化较小的KCl我们采用蒸发结晶的形式使之析出。
[PPT展示]蒸发结晶操作的装置图
[提问]在进行蒸发结晶操作时需要哪些仪器呢？
[学生活动]书写蒸发操作所需的仪器
[讲解]在进行蒸发结晶操作时，我们也有以下注意事项：首先蒸发皿中的液体不能超过溶积得2/3。这与试管加热一不一样？
[回答]不一样，试管中加热液体不能超过容积的1/3
[讲解]很好，这与试管是不一样的，我们用试管夹加热的时候，试管夹夹在试管的2/3处，如果试管中的液体也有2/3的话，极容易受热不均匀而从试管中飞溅出来。当然，在加热蒸发时，也可能因受热不均而飞溅，所以在操作时，我们要注意用玻璃棒不断地搅拌，防止飞溅。这也是第二个注意事项。
[学生活动]思考、听讲、笔记
[讲解]加好液体，点上酒精灯，边搅拌边加热，然后怎么办呢？什么时候停止？
[学生活动]回答：有晶体析出时、有大量晶体析出时、水全部被蒸干后等等
[讲解]这也是我们要注意的第三点：当有大量的晶体析出后，停止加热，利用余热蒸发残余的水分。
[学生活动]思考，听讲、笔记
设计意图：通过“交流与讨论”第二部分的完成，讲解结晶这种物质分离和提纯的手段，复习回顾蒸发操作的注意事项，与试管加热对比加深印象。
[讲解]小明在实验室做实验时，需要用纯净的NaCl，可是老师说，实验室只有掺有少量MgCl2和泥沙的粗盐，请同学们来想一个办法，帮助小明提纯一下。
[PPT展示]除杂时注意的四原则：
不增：提纯过程中不增加新的杂质
不减：不减少欲被提纯的物质
易分离：被提纯物与杂质易分离
易复原：被提纯物质要复原
[讲解]请同学们更具这几个提纯的原则，设计一个提纯的方案，同桌之间可以相互讨论。将步骤写在纸上。
[回答]1、将这些混合物置于烧杯中，加水溶解
2、滴加过量的NaOH溶液（出去镁离子）。
3、过滤（出去细沙和Mg(OH)2沉淀）
4、像滤液中加入过量的稀盐酸（除去OH-）
5、加热蒸发、结晶（出去HCl，得到NaCl晶体）
（这里根据学生的具体回答，教师进行补充，并说明这样做的理由及目的。同时在讲解的过程中，注意除杂的三个必须：1、除杂试剂必须过量。2、过量的试剂必须除尽。3、除杂途径必须选最佳）
设计意图：以一个简单的故事，用故事中的主人公寻求同学们的帮助，引起学生思考，根据提纯的四原则设计实验方案提纯粗盐，教师在学生设计的实验方案的基础上，对学生的方案提出建议并改善，说明这样做的原因和目的，所体现的原则，并在讲解具体的提纯方案时说明提纯的三必须，培养学生实验设计的能力，加深对“四原则”和“三必须”的理解。
[过渡]很好，同学们较好的运用了我们学到的知识对粗盐进行提纯，可是小明还有一个问题，粗盐是从哪里来的呢？
[回答]海里晒出来的
[讲解]很好，同学们都知道海水可以晒盐，那么海水中盐多还是水多？
[回答]水多
[提问]那么如何取得海水中的淡水呢？
[回答]蒸馏
【知识点三：蒸馏】
[讲解]很好，我们在初中已经初步了解了一下，蒸馏的知识，知道用蒸馏的方法可以得到蒸馏水，那么蒸馏到底是怎样的呢？
[PPT展示]蒸馏装置
[讲解]同学们，这就是我们实验室中的蒸馏装置，看看他都有哪些玻璃仪器
[学生活动]观察、思考
[边板书边讲解]从下到上，从左往右看，有酒精灯、蒸馏烧瓶、温度计、冷凝管、接收器、锥形瓶。我们把左边的这四个仪器组成的装置称为加热蒸馏装置。液体加热蒸发之后，从蒸馏头的支管出来进入冷凝管，由冷凝管组成的这一部分就叫做冷凝装置，气体在这里达到冷凝后，变成液体流过接收器收集在锥形瓶中，最后这一部分就叫做收集装置。
[学生活动]听讲、思考、笔记
[讲解]那我们一个部分一个部分的看，在加热蒸馏装置中，酒精灯加热的目的是什么？
[回答]使液体蒸发
[讲解]很好，那么是沸点高的液体先蒸发还是沸点低的液体先蒸发？
[回答]沸点低的
[讲解]很好，这就是蒸馏的原理，他是利用混合物中各组分沸点的不同而进行分离的。所以它可以分离沸点相差比较大的物质。并且他不仅可以分离两种组分的混合物，还可以分离多种组分的混合物，只要他们之间的沸点有一定的差异。
[提问]那温度计在这里又有什么用呢？没有温度计会怎样？
[回答]会不知道蒸出来的物质是什么，不知道什么时候蒸完。
[讲解]回答的非常好，我们看到温度计是没有插在液面下的，因为它要测的是蒸发出来的气体的温度，所以我们要将温度计的水银球要与蒸馏烧瓶支管口的下沿对齐。
[学生活动]听讲、思考、笔记
[讲解]比如，我们要分离沸点分别为80℃和150℃的两种物质的混合物时，当沸点为80℃的组分蒸发完的时候，温度计的温度会突然上升或者突然下降，这个时候就说明其中一个组分已经蒸发完毕。而且我们可以通过温度计显示的温度，判断出这是一种什么物质，所以只有精确地控制温度才能较高效的达到高效分离的目的。
[学生活动]听讲、思考、笔记
[讲解]细心地同学可能发现，蒸馏烧瓶中含有颗粒状的固体，这是什么呢？
[学生活动]思考
[讲解]这是沸石，由于加热时不能搅拌，往往温度到达沸点时，液体还不能沸腾形成过热液体，这时候，如果有一点微小的杂质或气泡出现，就会使液体突然沸腾的很剧烈，并伴有爆裂声，那么加入沸石，就可以防止液体爆沸。
[学生活动]听讲、思考、笔记
[讲解]这些呢，都是加热蒸馏时要注意的事项，那么在冷凝时要注意什么呢？大家注意观察橡皮管中冷凝水的流向，反过来可以吗？
[回答]冷凝水下进上出
[讲解]很好，这是我们蒸馏时的第三个注意点，冷凝水要下进上出，与蒸气流动的方向相反，使冷凝效果最佳。同时，冷凝管的放置要头高尾低，使蒸气冷凝后自然下流，利于收集。
[讲解]对物质进行分离和提纯在日常生产和生活中是有巨大的作用的，大家看这样一则资料。
[PPT展示]据英国《新科学家》杂志报道，美国光向国际空间站运送生活用水，每年就要花费成百上千万美元，平均每杯水的价格是3000美元。美国宇航局为了减少开支，发明出了一种“尿液循环机”，它可以将宇航员的尿液转化成干净的饮用水。这一尿液循环机将于2008年10月左右被运往国际空间站。不过美国宇航员对要喝“尿”解渴的方式都抱理解态度，他们并不介意这个问题。这个尿液循环机在2009年5月22日正式投入使用。
[讲解]尿液循环机的大致原理就是利用蒸馏等多种化学和物理的提纯手段，那么尿液循环机的使用将对人类更好的探索太空具有重要的意义。同时，同学们也要意识到，水资源是非常宝贵的，我想大家都不会希望我们这群生活在江南水乡的人有一天要使用尿液循环机来提供水源，所以保护环境，呵护自然，我们是理所应当的。
设计意图：通过粗盐的来源，引出蒸馏水的制备，进而介绍蒸馏装置，主要采用问答法和讲授法，结合学生自身去发现来掌握蒸馏装置个部分的组成和作用，最后以新的科技前沿，使学生体会知识在生产生活中的应用，提升环保意识。
【知识小结，买下伏笔】
[讲解]本节课我们主要回顾和学习了过滤、结晶和蒸馏这三种常见的分离和提纯物质的方法，知道他们的适用范围，主要的仪器和操作时的注意事项，洗涤沉淀的方法，也知道分离和提纯概念上的区别和提纯时要注意的“三必须”“四原则”
[设疑]这个时候，做好实验要回家的小明在隔壁实验室看到一副奇怪的景象，一个奇怪的瓶子里装了奇怪的液体，是什么呢？
[PPT展示]实验员在做分液实验室做分液实验的装置。
[讲解]这是在做什么呢？想知道吗？先预习书本，我们下节课再来揭开这个神奇的秘密。
设计意图：对本节课的重难点进行梳理和强调，同时通过展示同学们未接触过的分液装置，设下悬念，促使学生因为好奇而主动去预习了解，为第二课时更顺利的展开打下铺垫。
形成性练习
请从以下几种分离方法中，选择合适的分离方法。
泥沙和水_____ (2)酒精和水______ (3)硝酸钾和水______
硝酸钾和氯化钾______ (5)氯化钾和水_______
过滤 B、蒸发结晶 C、冷却结晶 D、蒸馏
2、请说出蒸馏装置中各仪器的名称。
板书设计
物质的分离与提纯（一）
过滤和结晶
方法 过滤 结晶
适用范围 固液分离 蒸发结晶：S随T变化小 冷却结晶：S随T变化大
仪器 烧杯、漏斗、玻璃棒等 蒸发皿、玻璃棒、酒精灯
注意事项 “一贴”“二低”“三靠” 蒸发皿内液体不超过容积的2/3玻璃棒搅拌，防止飞溅出现大量晶体时，止热，余热蒸干
二、蒸馏
1、适用范围：沸点相差较大的两种液体
2、仪器：
酒精灯
蒸馏烧瓶 加热蒸馏装置
温度计
冷凝管 冷凝装置
接收器
锥形瓶
MnO2固体
洗涤
滤渣
过滤
蒸发结晶
KCl晶体
滤液
1、适用范围
3、注意事项：
①温度计水银球顶端与支管口下沿对齐
②加入沸石，防止爆沸
③冷凝水，下进上出
接收装置