中學(xué)物理分離技術(shù)實(shí)驗(yàn)教案一、實(shí)驗(yàn)名稱物質(zhì)的分離——過濾、蒸發(fā)與結(jié)晶二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康谋緦?shí)驗(yàn)旨在引導(dǎo)學(xué)生通過親手操作，掌握中學(xué)階段幾種基本的物理分離技術(shù)，主要包括過濾、蒸發(fā)和結(jié)晶。通過實(shí)踐，學(xué)生能夠理解不同分離方法的適用原理，初步學(xué)會(huì)根據(jù)混合物的性質(zhì)選擇合適的分離方法，并能規(guī)范操作相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器，培養(yǎng)觀察、分析和解決問題的能力，同時(shí)增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。三、實(shí)驗(yàn)對象初中二年級或高中一年級學(xué)生四、實(shí)驗(yàn)課時(shí)1課時(shí)（約45分鐘，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整各環(huán)節(jié)時(shí)間）五、實(shí)驗(yàn)原理混合物的分離是基于混合物中各組分物理性質(zhì)的差異，采用適當(dāng)?shù)姆椒▽⑺鼈兎珠_。本次實(shí)驗(yàn)涉及以下幾種常用分離方法：1.過濾：利用物質(zhì)的顆粒大小不同進(jìn)行分離。將不溶性固體與液體組成的混合物通過濾紙（或其他多孔性材料），液體可以通過濾紙的細(xì)小孔隙，而不溶性固體顆粒則被截留，從而實(shí)現(xiàn)固液分離。例如，分離水中的泥沙。2.蒸發(fā)：利用物質(zhì)的揮發(fā)性（或沸點(diǎn)）不同進(jìn)行分離。將溶液加熱，使溶劑（通常是水）受熱汽化并逸出，從而使溶質(zhì)從溶液中析出。例如，從食鹽水中得到食鹽晶體的初步過程。3.結(jié)晶：利用物質(zhì)的溶解度隨溫度變化的差異，或通過蒸發(fā)溶劑使溶質(zhì)的溶解度降低，從而使溶質(zhì)以晶體形式析出。這是提純可溶性固體物質(zhì)的重要方法。六、實(shí)驗(yàn)器材與藥品實(shí)驗(yàn)器材：燒杯（若干，不同規(guī)格）、漏斗、玻璃棒、蒸發(fā)皿、酒精燈、鐵架臺(tái)（帶鐵圈和鐵夾）、坩堝鉗、濾紙、火柴、藥匙、試管、試管架、膠頭滴管、研缽（若有大塊固體需要研磨）。實(shí)驗(yàn)藥品：混有泥沙的渾濁水（模擬天然水的凈化）、食鹽水（已配制好的飽和或接近飽和溶液）、硝酸鉀和氯化鈉的混合溶液（可選，用于結(jié)晶分離演示或?qū)W生分組嘗試）。七、實(shí)驗(yàn)步驟（一）過濾法分離不溶性固體與液體（以分離混有泥沙的水為例）1.準(zhǔn)備過濾器：取一張圓形濾紙，對折兩次，打開成圓錐形，使濾紙一邊是一層，另一邊是三層。將其放入漏斗內(nèi)，使濾紙邊緣略低于漏斗邊緣。用少量蒸餾水潤濕濾紙，并用玻璃棒輕輕按壓，使濾紙緊貼漏斗內(nèi)壁，不留氣泡。2.安裝過濾裝置：將裝配好濾紙的漏斗放在鐵架臺(tái)的鐵圈上，調(diào)整高度，使漏斗下端管口緊靠承接濾液的燒杯內(nèi)壁。3.進(jìn)行過濾操作：將少量混有泥沙的渾濁水倒入一個(gè)小燒杯中。用玻璃棒引流，將燒杯中的渾濁水緩緩倒入漏斗內(nèi)。注意玻璃棒的下端應(yīng)輕靠在三層濾紙的一邊，倒入的液體液面應(yīng)低于濾紙邊緣。4.觀察與收集：仔細(xì)觀察濾紙上的殘留物和燒杯中濾液的澄清程度。待過濾完畢，將濾液（即澄清的水）倒入指定容器。（二）蒸發(fā)法分離可溶性固體與溶劑（以蒸發(fā)食鹽水獲得食鹽晶體為例）1.安裝蒸發(fā)裝置：將蒸發(fā)皿放在鐵架臺(tái)的鐵圈上，調(diào)整鐵圈高度，下方放置酒精燈，確保用酒精燈外焰加熱。2.加入溶液：用藥匙或玻璃棒將適量的食鹽水轉(zhuǎn)移到蒸發(fā)皿中，注意溶液體積不宜超過蒸發(fā)皿容積的三分之二。3.加熱蒸發(fā)：點(diǎn)燃酒精燈，開始加熱。用玻璃棒不斷攪拌蒸發(fā)皿內(nèi)的液體，防止局部溫度過高導(dǎo)致液體飛濺。4.停止加熱：當(dāng)蒸發(fā)皿中出現(xiàn)較多量固體時(shí)，停止加熱，利用蒸發(fā)皿的余熱將剩余少量液體蒸干。5.冷卻與轉(zhuǎn)移：待蒸發(fā)皿稍冷卻后，用坩堝鉗夾持蒸發(fā)皿，將其中的食鹽晶體轉(zhuǎn)移到指定的干凈容器或紙上。（三）結(jié)晶法提純可溶性固體（以硝酸鉀和氯化鈉的混合溶液為例，此步驟可根據(jù)課堂時(shí)間和學(xué)生能力選做或由教師演示）1.加熱濃縮：取適量硝酸鉀和氯化鈉的混合溶液于燒杯中，用酒精燈隔著石棉網(wǎng)加熱（或直接加熱，視溶液多少而定），并用玻璃棒攪拌，蒸發(fā)部分溶劑，使溶液濃縮。2.冷卻結(jié)晶：將濃縮后的熱溶液趁熱倒入一個(gè)干凈的燒杯中，靜置，讓其自然冷卻。觀察燒杯底部是否有晶體析出（硝酸鉀的溶解度受溫度影響較大，會(huì)優(yōu)先析出）。3.過濾分離晶體：待結(jié)晶過程基本完成后，按照步驟（一）的過濾方法，將析出的晶體與母液分離。所得晶體即為較純凈的硝酸鉀。（母液中仍含有較多氯化鈉和少量硝酸鉀）八、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.安全第一：使用酒精燈時(shí)，嚴(yán)禁用燃著的酒精燈去引燃另一只酒精燈；熄滅酒精燈必須用燈帽蓋滅，不可用嘴吹滅。加熱時(shí)，不要觸摸灼熱的儀器（如蒸發(fā)皿、酒精燈燈芯管等），以免燙傷。使用坩堝鉗夾持熱的蒸發(fā)皿時(shí)，鉗尖應(yīng)朝向自己或無人的方向。2.儀器使用規(guī)范：過濾時(shí)，若濾液渾濁，應(yīng)查明原因（如濾紙破損、液面高于濾紙邊緣等），重新過濾。蒸發(fā)時(shí)，攪拌要持續(xù)，防止液體局部過熱而飛濺。當(dāng)蒸發(fā)皿中出現(xiàn)較多固體時(shí)，必須停止加熱，防止固體因過熱而迸濺或分解。3.藥品取用：嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)要求取用藥品，注意節(jié)約。剩余藥品不得隨意丟棄，應(yīng)放入指定回收容器。4.實(shí)驗(yàn)后整理：實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，及時(shí)熄滅酒精燈，將儀器清洗干凈，擺放整齊，實(shí)驗(yàn)臺(tái)面擦拭干凈。九、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與記錄1.過濾：濾紙上觀察到_________（顏色、狀態(tài)）的殘留物（泥沙），燒杯中得到_________（澄清/渾濁）的液體。2.蒸發(fā)：加熱初期，食鹽水_________；隨著加熱和攪拌，蒸發(fā)皿中液體逐漸_________，最終出現(xiàn)_________（顏色、狀態(tài)）的食鹽晶體。3.結(jié)晶（若進(jìn)行）：混合溶液在冷卻過程中，燒杯底部有_________（顏色、形狀）的晶體析出。十、實(shí)驗(yàn)結(jié)論與分析1.過濾法能有效分離_________和_________組成的混合物，其原理是利用_________。2.蒸發(fā)法可用于從_________中分離出_________，其原理是利用_________。3.結(jié)晶法（以降溫結(jié)晶為例）適用于分離_________的可溶性固體混合物，其原理是利用_________。十一、問題與討論1.在過濾操作中，如果經(jīng)過一次過濾后濾液仍然渾濁，可能的原因有哪些？應(yīng)該如何處理？2.蒸發(fā)食鹽水時(shí)，為什么當(dāng)蒸發(fā)皿中出現(xiàn)較多固體時(shí)就停止加熱，而不是等到水分完全蒸干？3.結(jié)合本次實(shí)驗(yàn)，思考生活中哪些現(xiàn)象或過程運(yùn)用了過濾、蒸發(fā)或結(jié)晶的原理？（例如：煮菜時(shí)撇去浮沫、曬鹽、做豆腐等）4.如果要分離酒精和水的混合物，能用過濾或蒸發(fā)的方法嗎？為什么？（引導(dǎo)學(xué)生思考蒸餾法，為后續(xù)學(xué)習(xí)鋪墊）十二、實(shí)驗(yàn)拓展與思考1.嘗試設(shè)計(jì)一個(gè)綜合利用過濾和蒸發(fā)操作提純粗鹽（含有泥沙等不溶性雜質(zhì)和一些可溶性雜質(zhì)）的實(shí)驗(yàn)方案。2.查閱資料，了解更多關(guān)于結(jié)晶的方法（如蒸發(fā)結(jié)晶和降溫結(jié)晶）在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)例。3.思考如何用物理方法分離鐵屑和銅屑的混合物（提示：利用磁鐵的磁性）。十三、教學(xué)反思（教師課后填寫）*本次實(shí)驗(yàn)學(xué)生的參與度和操作規(guī)范性如何？*實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的時(shí)間分配是否合理？*學(xué)生在哪些環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)問題，如何