初中化学科粤版（2024）九年级下册（2024）7.4 跨学科实践活动：海洋资源的综合利用与制盐教学设计

这是一份初中化学科粤版（2024）九年级下册（2024）7.4 跨学科实践活动：海洋资源的综合利用与制盐教学设计，共5页。教案主要包含了素养目标，教学重点，教学难点，教学准备，教学过程，实验7-6等内容，欢迎下载使用。
本节内容是初中溶液知识体系的继续和完善，主要通过海水制盐的一系列工艺过程，让学生认识和了解物质分离的一般思路与方法。课本从认识海洋资源开始，让学生感受海洋资源的丰富，同时建立起要保护海洋资源的认知。然后通过海水晒盐工艺引入结晶的定义，再结合物质的溶解度变化规律指出结晶方法的选择与溶解度有关，最后通过实践活动加强对实验室蒸发结晶实验操作的理解和掌握，在此基础上进一步学习两种分离混合物的方法——结晶法和过滤法。最后通过粗盐转化为精盐、海水淡化等项目，结合有关溶液的知识，向学生介绍分离混合物的一般方法：分析混合物成分并比较各成分的性质差异，以培养学生设计实验进行物质分离的能力。
【素养目标】
（1）认识晶体和结晶现象。
（2）学会两种结晶方法。
（3）了解结晶方法的原理和过滤操作要点。
（4）学习使用结晶、过滤、蒸馏等分离混合物的方法。
（5）通过海水制盐的实践活动，形成利用物质性质差异实现物质分离的思路与方法。
（6）通过分离混合物、制造晶体等活动和过滤操作要点等的学习，培养严谨求实和勇于实践的科学精神。
【教学重点】
结晶与物质的分离提纯。
【教学难点】
物质分离的一般思路与方法。
【教学准备】
教学课件。
实验用品：海水、1.5L塑料瓶、敞口容器、热源(如灶台)、烧杯、量筒、玻璃棒、铁架台、漏斗、滤纸、胶头滴管、蒸发皿、托盘天平、药匙、酒精灯、火柴、坩埚钳、称量纸、粗盐、蒸馏水、蒸馏烧瓶、陶土网、橡胶塞、温度计、胶皮管、冷凝管、尾接管、锥形瓶。
【教学过程】
一、导入新课
美丽、浩瀚的海洋是一个巨大的资源宝库。海洋资源的综合利用，足解决当前人类社会面临的资源短缺等难题的重要途径之一，对于促进经济和社会可持续发展具有重要意义。今天，我们就一起来探索一下海洋中的资源及其利用吧。
二、推进新课
项目活动1 认识海洋资源
［课件展示］课件展示资料，介绍海洋能为人类提供那些资源。
［讨论］组织学生分小组讨论海洋资源的种类，每种资源都含有哪些内容。
［总结］
资源种类内容
生物资源以鱼虾为主体（占世界水产品总量的80%以上，还有丰富的藻类资源）
化学资源海水中含有氯化钠、氯化镁、硫酸镁、溴化钠、溴化镁等，已发现的海水化学物质有80多种
矿物资源海底蕴藏丰富的石油和天然气资源；沿海的矿砂沉积物中含有石英砂、金、铂、金刚石、铁砂、锡砂、稀有元素矿砂等
能源资源
海洋能产生潮汐能、波浪能等能源
［回顾］回顾前面学习的水资源相关内容，我们可以知道海洋是生命的摇篮，海洋中除了以上资源，海水本身也是宝贵的水资源。加强对海水资源的开发利用，是解决沿海和西部苦咸水地区淡水危机和资源短缺问题的重要措施，是实现国民经济可持续发展战略的重要保证。海水淡化，是开发新水源、解决沿海地区淡水资源紧缺的重要途径。
［阅读］组织学生阅读课本P52第二自然段，了解我国有哪些保护海洋资源的措施。
［总结］我国保护海洋资源的措施：①建立海洋自然保护区；②加强海洋环境监测；③制定《中华人民共和国海洋环境保护法（2017年修正）》等。
项目活动2 从海水中获取粗盐
［复习提问］1.什么叫作饱和溶液？
2.温度对固体物质溶解度影响的三种情况？
3.将硝酸钾的饱和溶液恒温蒸发掉部分水和将硝酸钾饱和溶液降温冷却分别会有什么现象发生？为什么？（都会有硝酸钾固体析出。前者因为溶剂量减少，后者因为硝酸钾的溶解度随温度降低而减小。）
［教师讲解］饱和溶液析出晶体的过程叫作结晶。
［设问］什么是晶体呢？
［课件展示］教师用课件展示多种晶体的图片，引导学生观察晶体形态和结构。
［交流讨论］晶体都具有什么特点？晶体和普通的固体有什么区别之处？什么是晶体？
［总结］晶体的定义：具有一定规则形状的固体。不同物质的晶体形状不同，每一种物质的晶体都具有其自身的规则形状。
［教师讲解］当热的硝酸钾溶液冷却后，烧杯底部出现了固体。这是因为在冷却过程中，硝酸钾不饱和溶液变成了饱和溶液；温度继续降低，过多的硝酸钾会从饱和溶液中以晶体的形式析出，结晶可以使溶质从溶液中析出，从而实现固混合物的分离。
［提问］生活中我们见过那些结晶的例子呢？
［答］糖水久置后水蒸发，底部会有固体析出；夏天运动大量出汗后，过一段时间会发现皮肤表面有小颗粒。
［交流讨论］结晶的方法有哪些？
［交流总结］使溶质从饱和溶液中结晶的方法有冷却结晶法和蒸发结晶法。
［追问］上述两种结晶方法各适用于从什么样的物质溶液中提取溶质？
［交流］前者适用于溶解度随温度升高而显著增大的物质，在较高温度形成的饱和溶液，因降温使溶质超过其溶解量的限度时，会析出晶体；后者适用于溶解度在温度升高或降低时，并没有显著的变化的物质，需要用蒸发水分的方法使其结晶。
［总结］结晶的方法和原理可表示如下：
［教师讲解］在实际生产中，利用结晶的方法，可从含杂质的混合物中分离或提纯得到我们需要的物质，如海水晒盐。
海水晒盐是将海水引入蒸发池，经风吹日晒使其蒸发到一定程度后进入结晶池，继续日晒形成饱和溶液，进而析出粗盐，同时得到母液。此过程就利用了蒸发溶剂结晶法获得粗盐。
［展示］播放海水晒盐的过程视频。
［学生活动］组织学生观看视频，注意引导学生思考海水晒盐的过程和原理。
［介绍］晒盐时，利用涨潮将海水引人“储水池”；待海水澄清后，引人“蒸发池”，经过风吹和日晒后水分部分蒸发；水分蒸发到一定程度后引人“结晶池”，继续风吹和日晒，海水就会慢慢成为食盐的饱和溶液；再晒，食盐晶体就会渐渐从海水中析出，得到粗盐，同时得到含有大量化工原料的母液（又叫作苦卤）。
［学生实验］结合对海水晒盐过程的理解，完成课本P53【实验7-6】。
［讨论交流］利用海水中化学资源的含量和溶解度差异，可以对物质进行分离提纯，结合课本P55“表7-5”和“图7.4-3”讨论下列问题。
问题1.海水晒盐时，工人们不会等到盐田中海水全部晒干才收集盐，而是在有盐析出，盐田内还有部分水时就开始收集盐了，为什么?
回答：海水晒盐时，工人们不会等到盐田中海水全部晒干才收集盐，而是在有盐析出，盐田内还有部分水时就开始收集盐了。这是因为海水中氯化钠的含量高，氯化镁和硫酸镁的含量低。当海水蒸发时，氯化钠先达到饱和，继续蒸发水分，氯化钠结晶析出，当还有部分水时，结晶析出的是氯化钠，氯化镁和硫酸镁基本不析出，此时收集可得到相对纯净的氯化钠。
2.我们应该如何利用溶解度差异设计方案，从海水中获取粗盐，并除去粗盐中的杂质得到氯化钠呢?
回答：粗盐中的氯化钠能溶于水，可利用溶解、过滤、蒸发的方法除去粗盐中的难溶性杂质，利用氯化钠和可溶性杂质在某一温度时的溶解度差异，可选择合适的温度浓缩、过滤除去粗盐中可溶性杂质。
［过渡］在实际生产中，利用结晶的方法得到的晶体中常含有难溶性的杂质，下面我们学习另一种分离混合物提纯物质的另一方法。
项目活动3 粗盐转化成精盐
［提出问题］怎样将粗盐中的难溶性杂质去除，将粗盐转化为精盐？
［交流讨论］组织学生分组讨论，并设计相应的实验方案。
［总结］粗盐中的难溶性杂质去除的实验步骤为：①粗盐溶解，②过滤，③蒸发，④称量、计算产率。
［学生活动］设计详细的粗盐中的难溶性杂质去除实验方案，并进行实验。
［进行实验］
实验名称：粗盐中难溶性杂质的去除。
实验目的：除去制得的粗盐中的难溶性杂质。
实验原理：氯化钠能溶于水，泥沙等物质难溶于水。
实验用品：烧杯、量筒、玻璃棒、铁架台、漏斗、滤纸、胶头滴管、蒸发皿、托盘天平、药匙、酒精灯、火柴、坩埚钳、称量纸、粗盐、蒸馏水。
实验记录：
［提出问题］实验过程中进行过滤和蒸发应掌握什么要领？
［回答］过滤时应掌握的操作要领：“一贴”，滤纸紧贴在漏斗内壁上；“二低”，滤纸边缘低于漏斗边缘，液面低于滤纸边缘；“三靠”，盛液烧杯口紧靠在倾斜的玻璃棒中部，玻璃棒斜靠在三层滤纸一边，漏斗下端紧靠接液烧杯内壁。蒸发时应掌握的操作要领：①蒸发皿所装液体量不超过其容积的2/3；②蒸发皿
可以直接加热，加热过程中需要用玻璃棒不断搅拌，防止因局部温度过高而造成液滴飞溅；③蒸发皿中有较多晶体析出时停止加热，用余热将剩余水分蒸干；④实验结束后用坩埚钳将蒸发皿移到陶土网上冷却。
［讨论］本实验中多次用到了玻璃棒，请总结哪些操作中用到了玻璃棒，分别气到了什么作用？
［总结］玻璃棒在本实验各步骤中的作用：①溶解时搅拌，加快粗盐溶解；②过滤时引流，防止液体溅出；③蒸发时搅拌，防止因局部温度过高而造成液滴飞溅；④称量、计算产率时转移固体。
［布置任务］根据以上实验内容，将课本P56“撰写实验报告”活动内容补充完整。
［教师讲解］粗盐提纯后的产物是混合物，产物中还含有氯化镁、硫酸镁等可溶性杂质，若想达到可食用标准，还需进行可溶性杂质的去除。
［学生阅读］组织学生阅读课本P57“数据处理”内容，了解氯化钠和主要杂质硫酸镁的溶解度，除杂方法。
［提出问题］怎么将粗盐中的可溶性杂质去除？
［学生回答］可通过加入一定量的70℃的水，溶解硫酸镁来除杂。实验的主要步骤是称量→溶解并过滤→烘干→计算产率。
［布置任务］为尽可能使硫酸镁完全溶解，计算可加入的水的最小质量。
［结果］70℃时，氯化钠和硫酸镁的溶解度分别为37.5ｇ和58.5ｇ，要将0.3ｇ硫酸镁完全溶解，需要70℃的水的最小质量约为0.5ｇ。
［学生活动］设计完整的实验方案，并进行实验。
［教师讲解］前面我们学习了除去粗盐中难溶性杂质和可溶性杂质的方法，并进行了实验探究，从海水中获得盐和淡水的过程，就是物质分离的过程。其主要步骤包括：分析混合物成分、比较各成分的性质差异、明确分离方法。
［总结］物质分离的一般思路与方法的应用：
项目活动四 海水淡化
［教师讲解］除了上述的海水制盐以外，海水淡化也是海水综合利用的重要万问。海水淡化的方法中，蒸馏法的历史最悠久，技术和工艺也比较成熟，其原理就是通过加热海水使之沸腾汽化，再把水蒸气冷凝成淡水。
［课件展示］多媒体课件展示蒸馏装置，并介绍各部分仪器的名称、作用、和使用方法。
［教师讲解］实验时注意弃去开始馏出的部分液体，因为其中可能含有低沸点的杂质和仪器内壁的杂质。
［阅读］组织学生阅读课本P59“知识视窗”内容，总结常见的海水淡化方法。
［总结］（1）反渗透法
原理：用淡化膜将淡水和海水隔开后往海水一侧施加大于渗透压的压力，水分子会通过淡化膜向淡水一侧渗透，而海水中体积较大的离子无法通过。
装置：
（2）低温多效蒸馏法（热法）：采用热源为70℃的水蒸气，通过多次蒸发和冷凝，得到多倍于加热水蒸气量的蒸馏水。
［学生活动］教师分发实验用品，组织学生分组进行整理实验。
三、典例剖析
例 同学们在实验室进行“粗盐中难溶性杂质的去除”实验。以下是小丽同学的实验报告部分内容。
［实验目的］粗盐中难溶性杂质的去除
［实验过程］
①用托盘天平称取5.0g粗盐，并全部加入到盛有20mL水的烧杯里，边加边用玻璃棒搅拌；
②过滤食盐水，观察滤液无色透明；
③将所得澄清滤液倒入蒸发皿，加热，并用玻璃棒不断搅拌，当液体蒸干时，停止加热；
④用玻璃棒把固体转移到纸上，称量，计算所得精盐的产率。
［实验分析］
（1）步骤①中因为_________水中，导致实验后精盐产率比其他同学偏低。
（2）步骤②中玻璃棒的作用是_________，如果过滤时速率很慢，可能的原因是__________________。
（3）步骤③中出现的错误操作是__________________，该操作中玻璃棒的作用_________。
A.加快蒸发速率
B.防止因局部温度过高，造成液滴飞溅
C.引流
【解析】
（1）将5.0g粗盐全部加入20mL水中，其中的氯化钠可能不能全部溶解，所以得出的产率偏低。
（2）玻璃棒的作用有：搅拌、引流、转移物质等，过滤时，玻璃棒的作用是引流；如果液体中不溶性的杂质太多，会导致过滤时速率太慢。
（3）对液体进行蒸发时当蒸发皿中出现大量固体时就应该停止加热，让蒸发皿的余热来蒸干液体，否则会导致固体飞溅，在该操作中玻璃杯的作用是搅拌使液体受热均匀，防止因局部温度过高，造成液滴飞溅，分析所给的选项可以知道选项B是正确的。
【答案】
（1）5.0g粗盐全部加入20mL水中
（2）引流液体中不溶性的杂质太多
（3）不能当液体蒸干时再停止加热B
四、课堂检测
教师布置做当堂训练题目，并有针对性地讲解。
五、课堂小结
［提问］学完这一课你知道了什么？
1.晶体与结晶。
2.结晶的两种方法：冷却结晶法和蒸发结晶法。
3.物质分离的一般思路与方法的应用。
4.海水晒盐的过程与粗盐提纯的方法。
5.海水淡化的三种方法。
六、布置作业
1.完成课后作业练习，并预习下单元的内容。
2.完成家庭小实验：制作海水淡化器。
实验示意图
实验内容和步骤
观察与记录
（1）粗盐溶解：称取3.0g粗盐，加入烧杯中，倒入10 mL水,用玻璃棒搅拌使其溶解
所得混合物浑浊，其成分有泥沙、氯化钠溶液等
（2）过滤：准备好放有滤纸的漏斗，在铁架台上安装好过滤装置，进行粗盐溶液的过滤
该操作可除去难溶性杂质，滤纸上有泥沙等杂质，滤液澄清
（3）蒸发：滤液倒入蒸发皿中，加热，加热过程中不断搅拌至出现较多晶体时停止加热
该操作可除去难溶性杂质，滤纸上有泥沙等杂质，滤液澄清
（4）称量、计算产率：用玻璃棒将固体转移到洁净的纸片上称量，计算产率
与原固体相比，所得固体除去了难溶性杂质，此次实验的产率是83%(根据实际情况填写)