九年级科学上册《混合物的化学除杂》教学设计（华东师大版·）

九年级科学上册《混合物的化学除杂》教学设计（华东师大版·）一、教学内容分析  本课内容源于《义务教育初中科学课程标准（2022年版）》中“物质科学”领域的核心主题。课程标准明确指出，学生应“认识物质的多样性，初步掌握分离混合物的基本方法，并能运用物质的性质解决简单的实际问题”。从知识技能图谱看，“混合物的化学除杂”是继物理分离方法（如过滤、蒸馏）后，对物质性质（特别是化学性质）的深化应用，是连接单一物质性质学习与复杂实际问题解决的枢纽，认知要求从“理解”跃升至“综合应用”。其过程方法路径深刻蕴含“科学探究”与“证据推理”思想：引导学生基于物质性质的差异，设计实验方案，并通过观察、比较、推理验证除杂方案的可行性，这正是将学科思想转化为探究活动的典型体现。在素养价值层面，本课是培养学生“模型认知”能力的绝佳载体——学生需要从具体案例中抽提出普适性的除杂原则与思维模型；同时，在方案设计与评价中，渗透“科学态度与社会责任”，例如讨论试剂选择的经济性、环保性，理解化学知识在资源回收、环境保护中的价值。  在学情诊断上，九年级学生已具备常见酸、碱、盐及氧化物基础性质的知识储备，并初步接触了过滤、蒸发等物理分离操作。然而，学生的认知障碍往往在于：第一，思维定势，习惯于从物质本身性质出发，而非从“杂质”与“目标物”的性质“差异点”进行逆向思考；第二，缺乏系统性策略，面对复杂混合物时难以有序分析，容易遗漏关键步骤或引入新杂质；第三，对“适量”与“过量”的概念在除杂操作中的后果理解不深。为此，教学过程中将通过“除杂自评卡”进行前测，动态诊断学生起点；在核心任务中设置“思维阶梯”和“错误方案辨析”环节，暴露并纠正认知误区；并提供“策略流程图”作为学习支架，帮助思维逻辑性较弱的学生梳理分析步骤。对于学有余力的学生，则鼓励其挑战多组分除杂和方案最优化评价任务。二、教学目标  知识目标：学生能准确辨析“除杂”与“分离”概念的异同，深入理解“不增、不减、易分、复原”的除杂基本原则。能够系统阐述基于沉淀生成、气体逸出、酸碱性差异等常见化学除杂方法的反应原理，并能用化学方程式进行准确表征，从而构建起清晰、层次化的除杂知识网络。  能力目标：学生能够面对具体的混合物除杂任务（如除去NaCl中的Na2CO3），独立或协作设计出合理的实验方案，并能清晰陈述每一步操作的原理与目的。进一步，能够对给定的多个除杂方案进行批判性评价与优化选择，展现出基于证据进行推理和决策的核心科学能力。  情感态度与价值观目标：在小组合作设计与论证除杂方案的过程中，学生能表现出认真倾听、尊重异见、协同攻关的团队精神。通过讨论工业除杂中成本与环保的平衡问题，初步树立将科学知识应用于实际生产生活时应具备的社会责任感和可持续发展观念。  科学思维目标：重点发展学生的“模型认知”与“系统思维”。通过从具体案例到一般规律的归纳，引导学生自主构建“分析杂质与目标物性质差异→选择适当试剂与方法→设计合理操作流程→检验除杂效果”的策略思维模型，并能将此模型迁移应用于新的问题情境中。  评价与元认知目标：学生能够依据教师提供的“方案评价量规”，对同伴或自己的除杂方案进行结构化点评，指出优点与改进空间。在课堂小结阶段，能反思自己在问题解决过程中遇到的思维障碍及突破方法，初步形成监控和调节自身学习过程的意识。三、教学重点与难点  教学重点：本节课的教学重点为“化学除杂的基本原则及其在典型案例中的综合应用”。确立依据有二：其一，从课程标准看，“不增、不减、易分、复原”四原则是统领所有除杂方法的大概念和核心指导思想，是学生形成结构化认知的关键；其二，从学业评价导向分析，除杂类问题一直是科学学业水平考试中的高频考点和区分点，它不仅能考查学生对物质性质的记忆，更能综合考查其逻辑推理、方案设计与评价的高阶能力，是体现能力立意的典型题型。  教学难点：本节课的教学难点在于“除杂试剂的选择与过量试剂处理的逻辑链构建”。具体而言，学生面临两重困难：一是如何从纷繁的性质中精准定位可用于分离的“性质差异点”，例如，面对多种可选的沉淀剂时如何抉择；二是在除杂过程中，为确保杂质被完全除去而加入的“过量试剂”本身成为新杂质后，如何设计后续步骤予以除去，这需要学生具备严密的、多步骤的逻辑思维。预设难点依据主要来自对常见错题的分析，学生往往在“除CaCl2中的HCl加CaCO3”等涉及过量问题的情境中失分。突破方向在于搭建“问题链”脚手架，引导学生进行程序化思考：“第一步，加什么除什么？第二步，加多了怎么办？第三步，怎么检验是否除尽？”四、教学准备清单  1.教师准备   1.1媒体与教具：交互式多媒体课件（内含除杂原理动画、思维导图框架）、实物投影仪。   1.2实验器材与药品（演示或分组）：氯化钠与碳酸钠混合物、稀盐酸、氯化钡溶液、硝酸银溶液、pH试纸、过滤装置、蒸发皿等。   1.3学习材料：《除杂任务学习单》（含分层任务）、除杂方案评价量规（小组互评用）、除杂策略流程图（学困生支持卡）。  2.学生准备   2.1知识准备：复习常见酸、碱、盐的溶解性表及化学性质；预习课本相关章节。   2.2物品准备：科学笔记本、不同颜色笔（用于思维导图绘制）。  3.环境布置   3.1座位安排：课前调整为46人异质分组，便于开展合作学习与讨论。五、教学过程  第一、导入环节   1.情境创设：（教师展示一杯浑浊的泥水和一杯含有泥沙的粗盐）同学们，这两杯都是混合物。回忆一下，我们之前是如何得到清水和精盐的？对，用的是过滤、蒸发这些物理方法。但大家看，（课件展示一杯无色溶液）如果我要除去溶解在这杯NaCl溶液中的少量Na2CO3，还能用过滤吗？显然不能，因为它们都溶解在水里了。    1.1问题提出：“当杂质和目标物‘你中有我，我中有你’，物理方法束手无策时，我们该怎么办？化学，能否为我们提供一种更精细的‘减法’？”这就是今天我们要共同探究的核心问题：如何利用化学反应，为混合物做“减法”——化学除杂。    1.2路径明晰：今天，我们将化身“混合物净化工程师”，首先确立除杂工作的“法则”，然后探究几种经典的化学“减法”策略，最后挑战一个综合任务，构建我们自己的除杂思维模型。请先花一分钟，在你的学习单“前测区”写下你对“除杂”最初的理解。第二、新授环节  任务一：确立原则——何为好的“减法”？   教师活动：首先，我不直接给出原则，而是请大家当“评委”。（投影两个除杂方案：1.用盐酸除去铜粉中的少量铁粉；2.用氧气除去CO2中的少量CO）。来，同桌之间快速讨论一分钟：你觉得哪个方案更靠谱？说说理由。……好，我听到有同学说方案1好，因为铁能和酸反应而铜不能。那方案2呢？有同学摇头了，为什么？“因为会引入新杂质氧气！”太棒了，这就是一个关键点！顺着这个思路，如果我们除杂的目标是得到纯净的目标物，那么一个完美的“减法”应该满足哪些要求？请大家结合这两个正反例子，小组内总结出两三条。我会巡视，并给需要启发的小组一张“提示卡”。   学生活动：学生对比两个方案，展开激烈讨论。尝试从“是否把杂质去掉了”、“目标物有没有受影响”、“有没有带来新问题”等角度进行归纳。小组代表将初步结论写在小白板上或进行口头分享。   即时评价标准：①能否从具体案例中比较、归纳出共性要求；②表达观点时，是否结合了具体的化学反应原理作为依据；③小组讨论时，成员是否都参与了意见交流。   形成知识、思维、方法清单：★除杂四项基本原则：不增（不引入新杂质）、不减（不减少目标物质）、易分（反应后易于分离，如生成沉淀、气体或水）、复原（若目标物发生形式变化，需能恢复原状）。▲这是评价一切除杂方案的“金标准”，是后续所有思维的起点。▲“除杂”与“分离”概念辨析：分离强调将混合物中各组分一一分开，而除杂侧重于保留主要成分、除去少量杂质，对目标物是“保护性”的。  任务二：策略初探——如何利用“差异性”？   教师活动：原则有了，我们怎么用？核心就一句话：找不同。（板书）杂质和目标物就像两个混在一起的人，我们要根据他们的不同特征，选择性地“请走”其中一个。化学上，这个“特征”就是化学性质。现在，请看任务二：如何除去NaCl固体中混有的少量Na2CO3？给大家3分钟独立思考，可以画图，可以写步骤，关键是思考：你利用了它们哪种性质的不同？你选的试剂依据是什么？开始吧。   学生活动：学生根据已有知识（碳酸钠能与酸反应生成气体，而氯化钠不能），尝试设计方案。多数学生能想到加酸，部分学生可能具体到加盐酸，并写出化学方程式。   即时评价标准：①能否准确指出Na2CO3与NaCl在化学性质上的关键差异（如与酸反应）；②设计的初步方案是否符合“不增、不减”原则；③化学方程式书写是否规范。   形成知识、思维、方法清单：★化学除杂的基本思路：分析杂质与目标物的性质差异→选择能与杂质反应而不与目标物反应的试剂→将杂质转化为气体、沉淀或与目标物状态不同的物质。★“气体法”除杂实例：除去NaCl中的Na2CO3，可加入适量稀盐酸，将CO3²⁻转化为CO₂气体逸出。◉教学提示：这是学生构建思维模型的第一步，要强调“选择性反应”这一核心。  任务三：深化认知——当杂质“沉淀”而去   教师活动：很好，我们用了“气体法”。如果杂质不适合变成气体呢？（投影新任务：如何除去NaCl溶液中的少量Na2SO4？）请大家注意，现在都是溶液状态。硫酸钠中的硫酸根对我们来说是个“坏家伙”，怎么把它请出去？想一想，哪种离子能和硫酸根结合成我们想要的东西？……对，钡离子！那加什么含钡的试剂呢？BaCl2？Ba(NO3)2？还是Ba(OH)2？小组讨论两分钟，选出你们认为最合适的，并说明理由。记住我们的“法则”！   学生活动：学生展开讨论，比较不同钡盐。他们会发现，加Ba(NO3)2会引入新的硝酸根离子（NO₃⁻），不符合“不增”原则；加Ba(OH)2会引入OH⁻，可能带来新问题。最终倾向于选择BaCl2，因为引入的Cl⁻恰好是NaCl中已有的离子。随后，学生需思考如何除去过量的Ba²⁺，引出碳酸钠的用途。   即时评价标准：①能否正确选择沉淀剂并写出生成BaSO4沉淀的方程式；②在选择试剂时，是否考虑了离子引入问题，体现了“不增”原则的深入应用；③是否意识到后续需要除去过量试剂的问题。   形成知识、思维、方法清单：★“沉淀法”除杂及试剂选择原则：选择试剂时，除考虑生成沉淀外，优先选择反应后能使新杂质离子转化为目标物中已有离子的试剂。本例中选BaCl2优于Ba(NO3)2。▲过量问题与多步除杂：为保证除尽SO4²⁻，BaCl2需稍过量，因此引入了新杂质Ba²⁺，需后续加入Na2CO3将其沉淀为BaCO3除去。◉易错警示：试剂的加入顺序至关重要，BaCl2必须在Na2CO3之前加入，否则BaCO3沉淀会被后来加的酸溶解。  任务四：思维进阶——巧用“转化”与“吸收”   教师活动：刚才我们是把杂质变成沉淀或气体除掉。有时，我们也可以“曲线救国”。（展示任务：除去CO中的少量CO2）。这个任务很有趣，目标物CO具有还原性，杂质CO2没有。我们能直接用药剂“吃掉”CO2而不影响CO吗？想想看，CO2有什么特性？……对，它是酸性氧化物，能和碱反应！所以我们可以让混合气体通过盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶，CO2被吸收，CO顺利通过。这种方法叫“吸收法”或“转化法”。请大家再思考一个升级任务：如果要除去CO2中的少量CO呢？还能用碱液吗？为什么？   学生活动：学生理解吸收法的原理。对于升级任务，他们能意识到不能直接用碱液，因为会把主要成分CO2也吸收掉。进而思考利用CO的还原性，通过灼热的氧化铜将CO转化为CO2，从而实现“变废为宝”，将杂质转化为目标物。   即时评价标准：①能否理解吸收法适用于杂质能与特定试剂反应而目标物不反应的场景；②在面对除去CO2中少量CO的反向问题时，能否打破思维定势，想到“转化法”这一巧妙策略。   形成知识、思维、方法清单：★“吸收法”与“转化法”：当杂质气体能被特定试剂吸收（如碱液吸收酸性气体）而目标气体不能时，可用吸收法。★“转化法”的巧妙应用：当杂质难以直接除去时，可考虑将其通过化学反应转化为目标物。如除去CO2中的CO，可通过灼热CuO，将CO转化为CO2。▲方法选择取决于主要成分与杂质的相对关系，需具体问题具体分析。  任务五：模型构建——绘制你的“除杂兵法图”   教师活动：经过前面四个任务的闯关，相信大家对化学除杂的各种“兵法”有了直观感受。现在，请各位“净化工程师”以小组为单位，结合学习单上的案例，共同绘制一幅“化学除杂策略思维导图”或流程图。中心主题是“化学除杂”，一级分支至少包括：基本原则、核心思路（找差异）、常用方法（气体法、沉淀法、吸收/转化法等）以及方案评价要点。给大家8分钟时间，完成后请一个小组用实物投影分享。   学生活动：小组成员协作，回顾本节课所学，将零散的知识点进行梳理、归类，以图形化的方式呈现知识结构。讨论过程中深化对概念间联系的理解。小组代表进行展示和讲解。   即时评价标准：①构建的知识结构是否完整、逻辑是否清晰；②是否准确反映了从原则到方法再到评价的思维层次；③小组合作是否高效，每位成员是否有贡献。   形成知识、思维、方法清单：★化学除杂策略模型（学生自主构建版）：原则层（统领）：四项基本原则→分析层（关键）：对比杂质与目标物的物理、化学性质差异→方法层（执行）：根据差异选择具体方法（沉淀、气体、吸收、转化、酸碱调节等）→评价层（优化）：检查是否符合原则、操作是否简便、是否经济环保。◉核心价值：此模型的构建标志着学生从解决具体问题上升到掌握一般性思维策略，是科学思维（模型认知）发展的关键体现。第三、当堂巩固训练  基础层（全体必做）：1.判断下列除杂方法是否正确，并说明理由：①用稀硫酸除去铜粉中的铁粉（正确，利用了金属活动性差异）。②用点燃的方法除去CO2中的少量CO（错误，CO2不支持燃烧，且CO含量少难点燃）。2.写出除去KCl溶液中少量K2SO4的试剂和主要操作步骤（加适量BaCl2溶液，过滤）。  综合层（大部分学生完成）：3.（情境题）实验室制备的CO2气体中常混有HCl气体和水蒸气。请设计一个合理的除杂装置顺序简图，并说明各装置的作用（提示：先除HCl还是先除水？为什么？）。这道题能很好地检验学生对气体性质及除杂顺序逻辑的理解。  挑战层（学有余力选做）：4.现有硝酸钠固体，其中混有少量氯化钠、硫酸钠和碳酸钠杂质。请设计一个实验方案，除去杂质得到纯净的硝酸钠。要求写出简要步骤和每一步所加试剂及目的。此题综合性强，涉及多步除杂与过量处理，并考验试剂加入顺序的规划能力。  反馈机制：基础题采用集体口答、快速诊断。综合题和挑战题，先由小组内部讨论，形成方案。教师选取具有代表性的方案（包括典型错误方案）进行投影展示，引导学生依据“四项原则”和思维模型进行同伴互评。“大家看看这个方案，在除去HCl和水蒸气的顺序上，他的安排合理吗？有没有同学有不同意见？”通过这种辨析，深化理解。最后教师进行精要讲评，提炼共性问题和最优策略。第四、课堂小结  “同学们，今天的‘净化工程’即将完工。让我们一起来回顾一下我们的收获。”知识整合：邀请一位学生根据自己小组绘制的思维导图，带领全班回顾本节课的核心知识框架——从法则到三大策略。方法提炼：“今天我们解决问题的核心方法是什么？对，是‘找不同’，是基于性质差异的系统分析与程序化设计。这种模型化的思维，未来在解决很多复杂问题时都用得上。”元认知引导：“请大家在心里默默问自己：这节课我最清晰的收获是什么？我哪个地方曾卡住，后来又是怎么想通的？”作业布置：“今天的作业是分层‘自助餐’：必做部分是完成《学习单》上的基础巩固习题；选做A是设计一个家庭小实验，去除水壶中的水垢（主要成分碳酸钙和氢氧化镁），并写出原理；选做B是查阅资料，了解工业上如何从海水中提纯氯化钠，与我们今天学的方法有何异同。下节课，我们请同学来分享你的探究成果。”六、作业设计  基础性作业（必做）：  1.整理课堂笔记，完整复述化学除杂的四项基本原则，并各举一例说明。  2.完成课本后的相关基础练习题，重点巩固沉淀法、气体法的简单应用，并规范书写相关化学方程式。  拓展性作业（建议大部分学生完成）：  3.【情境应用】家里热水壶内壁的水垢（主要含CaCO₃和Mg(OH)₂）会影响加热效率且不卫生。请你运用本周所学知识，设计一个除去水垢的家庭简易方案。要求：①说明选用哪种家用常见物质（如食醋）及理由；②简述操作步骤和安全注意事项；③用化学方程式解释原理。  探究性/创造性作业（学有余力学生选做）：  4.【微型项目：除杂方案优化师】已知某粗盐样品中含有CaCl₂、MgCl₂、Na₂SO₄等可溶性杂质。传统的“精制”工业流程会依次加入过量NaOH、BaCl₂、Na₂CO₃溶液，最后过滤、加盐酸调节pH、蒸发结晶。你的任务是：①绘制该除杂流程的简要示意图，标注每一步所加试剂及目的；②挑战：分析该流程中，三种除杂试剂的加入顺序是否可以调换？为什么？③进阶探究：查阅资料，了解“膜分离法”等现代提纯技术，与传统化学沉淀法相比有何优势和局限性？撰写一份不超过300字的简要分析报告。七、本节知识清单及拓展  ★1.化学除杂四项基本原则：不引入新杂质、不减少被提纯物、操作简便易分离、若被提纯物变化需能复原。此为一切方案设计的出发点和评价标准。  ★2.核心思路——“性质差异分析法”：除杂的本质是利用杂质与被提纯物在物理或化学性质上的差异，选择性地使杂质发生转化（变为气体、沉淀、水或转化为目标物）而被除去。  ★3.沉淀法：向混合物中加入某种试剂，与杂质离子反应生成难溶物沉淀，再经过滤除去。关键点：所选沉淀剂反应后，最好不引入新离子或引入的离子可在后续步骤中易除去。  ▲4.沉淀法中的过量问题：为确保杂质除尽，沉淀剂常需过量，因此引入新杂质离子（如过量的Ba²⁺）。需通过加入另一种试剂（如CO₃²⁻）将其沉淀，形成多步除杂流程。  ★5.气体法：加入试剂与杂质反应，生成气体逸出。典型如用酸除去碳酸盐杂质。操作常在溶液中进行，最后可能需蒸发结晶得到固体。  ★6.吸收（转化）法：常用于气体除杂。①吸收法：混合气体通过特定试剂（如碱液、浓硫酸），杂质被吸收而目标气体通过。②转化法：将杂质通过化学反应转化为目标物，如CO中混有CO₂通过碱液吸收；CO₂中混有CO则通过灼热CuO转化。  ▲7.酸碱调节法：利用两性物质或酸碱性差异除杂。如除去FeCl₃中的AlCl₃，可加入过量NaOH溶液，Al(OH)₃溶解而Fe(OH)₃沉淀，过滤分离后再分别加酸复原。  ◉8.物理化学联用法：实际除杂常综合运用物理和化学方法。例如，粗盐提纯先溶解（物理），再化学沉淀除杂，最后过滤（物理）、蒸发结晶（物理）。  ★9.除杂与分离的异同：分离要求将混合物中各组分一一分开回收；除杂侧重于保留主要成分，除去少量杂质，对目标物是保护性操作。  ▲10.试剂加入顺序原则：在多步除杂中，顺序至关重要。一般原则是：后加的试剂要能除去前面步骤中可能引入的过量离子。例如，粗盐精制中，BaCl₂必须在Na₂CO₃之前加，以便Na₂CO³同时除去Ca²⁺和过量的Ba²⁺。  ◉11.方案评价维度：除是否符合基本原则外，还应从科学性（原理正确）、可行性（操作安全简便）、经济性（成本低）、环保性（少污染、易处理废物）等多角度综合评价。  ▲12.本节思维建模流程：明确任务→分析性质差异→选择原理方法→设计具体步骤（注意过量与顺序）→检验并评估优化。此模型具有可迁移性。八、教学反思   （一）预设与生成：目标达成度分析    本节课预设的知识与能力目标基本达成。通过课堂观察和巩固练习反馈，绝大多数学生能准确复述除杂原则，并能应用于解决如“除去NaCl中Na2CO3”这类单一问题的设计。学生在任务三（沉淀法试剂选择）和任务四（气体除杂正反向设计）中表现出的思维活跃度，表明能力目标中的“设计”与“评价”环节得到了有效训练。情感目标在小组合作绘制思维导图环节体现明显，各组均能协作完成。然而，模型的自主构建与迁移这一高阶思维目标的达成呈现显著分层：约60%的学生能清晰绘制并讲解模型；30%的学生在教师和同伴的脚手架支持下能完成；仍有约10%的学生仅停留在记忆具体方法案例层面，未能内化模型。这提示模型建构活动需提供更差异化的支持工具。   （二）环节有效性评估与学情深度剖析    1.导入与原则确立环节（任务一）效果显著。通过正反案例对比，让学生自己“发现”原则，比直接讲授印象更深。“评委”角色的设置激发了参与感。口语如“大家看看，这个方案会引入新麻烦吗？”有效引导了讨论方向。    2.探究与建模环节（任务二至五）是本节课的主体与精华。任务二从简单案例入手，成功建立了“找差异”的初步意识。任务三是第一个思维爬坡点，学生在此处暴露的主要问题是“只考虑第一步沉淀，忽略过量试剂的后续处理”。教学中通过追问“加BaCl2加多了怎么办？”，成功将问题引向深入，但部分思维较弱的学生在此处开始掉队。此时，发放给这些学生的“策略流程图”支持卡发挥了关键作用，帮助他们跟上了节奏。任务四的“反向除杂”（除CO2中的CO）是本节课的亮点之一，它有效打破了学生的思维定势，听到了“啊，还可以这样！”的惊叹，这是生成性教学的宝贵时刻。任务五的模型构建，将课堂推向高潮。小组展示时，学生用“就像做减法，先看哪个数字不一样，再决定用加法还是减法去消掉它”来比喻，虽然稚嫩但非常贴切，表明模型已初步内化。    3.不同层次学生表现剖析：学优生（如A组）在挑战题中已能主动考虑试剂成本（“老师，用Ba(OH)₂