九年级化学下册实验活动8：粗盐提纯-难溶性杂质去除的探究与实践

九年级化学下册实验活动8：粗盐提纯——难溶性杂质去除的探究与实践

一、教学背景与设计立意

（一）课程定位与育人价值

本节课是初中化学人教版九年级下册第八单元实验活动8的核心内容，属于课程标准中“科学探究与化学实验”主题的重要载体。作为初中阶段首个涉及混合物分离系统化操作的综合实验，其价值不仅在于落实溶解、过滤、蒸发等基本操作技能，更在于通过真实问题情境——从自然界粗盐中获取较为纯净的氯化钠，引导学生完整经历“情境创设—任务拆解—方案设计—实践验证—评价反思”的科学探究全过程。【非常重要】【核心素养】本课承载着宏大的育人立意：在微观层面，帮助学生建立“混合物分离需依据物质性质差异选择方法”的化学观念；在中观层面，系统训练称量、溶解、过滤、蒸发、洗涤、干燥等连贯性实验操作，培养严谨求实的科学态度；在宏观层面，通过对古代制盐工艺与现代海水淡化技术的关联拓展，渗透科学态度与社会责任，增强学生对中华优秀传统工艺的文化自信。【热点·传统文化与化学融合】

（二）学情精准画像

授课对象为九年级学生。知识储备上，学生已在第一单元学习过过滤、蒸发等基本操作，但多为孤立模仿，尚未形成“依据杂质性质差异综合设计分离流程”的系统思维；在第六单元学习了溶解度的初步概念，但对溶解度差异在分离提纯中的应用尚处模糊状态。技能储备上，学生普遍对玻璃棒引流、蒸发皿加热等操作存在动作变形，且缺乏在较长时间序列中连贯执行多步操作的耐心与精细度。心理特征上，九年级学生对动手实验兴趣浓厚，但易陷入“为操作而操作”的浅层学习，忽视操作背后的原理追问。因此，本课设计必须打破“照方抓药”式实验教学窠臼，通过认知冲突设置与思维外显工具，促使学生在做中思、在用中悟。

（三）跨学科视野渗透

本实验并非单纯的化学技能训练，更可融通物理学科中密度差异、流体力学（引流）、热传导（蒸发）；生物学科中细胞膜选择透过性类比；工程学中流程优化思想；历史学科中明代《天工开物》制盐图鉴解读；环境学科中海水资源综合利用。跨学科视角的植入将使实验活动从“技能点操练”升维为“解决真实复杂问题的微项目”。【重要·跨学科实践】

二、教学目标设计与陈述

（一）整体性目标架构

本课教学目标严格遵循核心素养导向，采用“行为主体+行为条件+表现程度+核心素养指向”四维陈述模式，确保目标可评可测。

1.科学探究与实践素养

通过自主拆解“粗盐提纯”总任务，经历“分析杂质成分—依据性质差异选择分离方法—设计并优化实验步骤”的完整探究过程，能独立撰写包含溶解、过滤、蒸发、洗涤四个环节的书面实验方案，并对方案中关键步骤的控制条件进行合理解释。【非常重要】

2.科学思维素养

通过对过滤后滤液仍浑浊、蒸发时液滴飞溅等异常现象的归因分析，建立“实验现象—操作规范—原理本质”三级关联思维模型；能运用溶解度曲线初步解释重结晶法除去可溶性杂质的拓展原理。【难点·思维建模】

3.实验技能素养

能够规范、连贯地完成称量、溶解、过滤、蒸发、转移固体等系列操作，重点突破玻璃棒在引流、搅拌时的角度与力度控制，蒸发时酒精灯火焰高度与蒸发皿距离的配合，并形成“操作前预案、操作中监控、操作后复位”的良好实验室习惯。【高频考点·操作细节】

4.科学态度与社会责任

在对比古人煮海为盐与现代反渗透膜法海水淡化的过程中，辩证认识技术发展对人类获取资源方式的变革；通过计算本组产率并与理论值比较，养成勤俭节约、精益求精的工匠精神和实事求是的报告习惯。

三、教学重点、难点与创新突破点

（一）教学重点【非常重要】

1.依据混合物中组分性质差异（难溶性固体与液体）选择过滤法作为核心分离手段的原理认知。

2.过滤操作中“一贴、二低、三靠”要领的精准执行与迁移应用。

3.蒸发操作中利用玻璃棒不断搅拌以防止局部温度过高造成液滴飞溅的技能形成。

（二）教学难点【难点】

1.理解并解释“为何本实验只除去难溶性杂质，而氯化钠中仍含氯化钙、硫酸镁等可溶性杂质”——即初步提纯与精致提纯的边界意识。

2.当产率远高于100%或低于80%时，能从称量误差、转移损失、过滤不彻底、蒸发时溅出等多个维度进行归因分析与改进策略设计。

3.将玻璃棒在不同环节（搅拌加速溶解、引流、搅拌防飞溅、转移固体）的功能分化与操作动作联动。【高频考点】

（三）创新突破点

1.思维可视化工具：引入“实验流程决策图”，要求学生在每一步操作旁标注“依据原理”与“关键控制点”，将内隐思维外显化。

2.认知冲突设置：提供一瓶已过滤但看似澄清的滤液，用激光笔照射发现丁达尔效应，引出“滤纸孔径与颗粒直径”的微观解释，突破对“澄清=纯净”的迷思概念。

3.量规前置：将实验操作评分标准以“量规”形式在实验前下发给学生，使其清晰认知高质量操作的具体表现。

四、教学准备与资源开发

（一）实验试剂与仪器

每组配备：托盘天平（含砝码）1台、药匙2把、量筒（10mL）1个、烧杯（100mL）3个、玻璃棒1支、普通漏斗1个、铁架台（带铁圈）1套、滤纸若干、剪刀、酒精灯1个、火柴、蒸发皿1个、坩埚钳1把、石棉网、表面皿、回收瓶（贴有“粗盐提纯半成品”标签）。试剂：粗盐（建议使用实验室自行配制含较多泥沙的粗盐，避免使用市售精制盐加杂质）、蒸馏水。

（二）数字化资源与情境素材

1.微视频：明代《天工开物》“海卤煎炼”动画片段，时长40秒，置于新课导入阶段。

2.交互式课件：可拖拽排序的“实验步骤拼图”，用于方案论证环节。

3.投屏系统：学生实验时，教师通过移动终端随机抓拍典型操作（如规范引流、错误搅拌）实时投屏，开展即时诊断。

五、教学实施过程（核心环节，详案展开）

（一）新课导入：情境锚定与任务拆解（约5分钟）

【教师活动】出示一瓶肉眼可见泥沙颗粒的粗盐样品，讲述：“同学们，这就是海盐晒制后未经提纯的原盐。在古籍《天工开物·作咸》中记载，古人采用‘淋卤—煎炼’之法将其变为洁白细腻的食盐。今天，我们就要穿越回明代盐场，成为小小制盐师，完成一次粗盐提纯挑战。但请大家思考，现代化学实验中，我们是否只需重现古人步骤？”随即展示问题链：Q1.粗盐中哪些成分是我们今天要除去的？Q2.这些成分与氯化钠相比，有什么性质差异？Q3.利用这种性质差异，我们可以选择什么操作？

【学生活动】观察样品，小组讨论后回答：杂质主要为泥沙等不溶于水的固体；氯化钠易溶于水，泥沙不溶于水；可利用溶解性差异，先溶解再过滤。【非常重要·原理奠基】

【设计意图】以传统工艺为情境锚点，不仅激发兴趣，更精准指向本课核心思路——分离方法由组分性质差异决定，建立化学工程雏形。

（二）方案设计：思维外显与迭代优化（约10分钟）

【教师活动】发放“实验流程决策图”空白模板。模板包含三个层级：第一层“任务总目标”，第二层“分步操作名称”，第三层“每步操作的科学依据”与“关键控制点”。要求学生以小组为单位，先在决策图上独立排列操作顺序，并填写依据。教师巡视，捕捉典型顺序错误（如先过滤后溶解、蒸发前未过滤等），暂不纠正，请两组代表将方案板演至黑板。

【学生活动】组内激烈讨论，主流方案为：称量→溶解→过滤→蒸发→转移称量。但部分小组出现争议：是否应在蒸发前加“洗涤沉淀”？是否应将滤液再次过滤？【热点·思维冲突】

【教师活动】组织全班对板演方案进行“专家会诊”。针对“再次过滤”提议，教师设问：第一次过滤后滤液是否绝对澄清？若激光笔照射发现光路，说明什么？由此引出滤纸孔隙直径（约1微米）与泥沙颗粒直径（一般大于10微米）的匹配关系，指出只要操作规范，一次过滤足以除去难溶性杂质，多次过滤会降低效率。【难点突破·滤纸孔径】针对“洗涤沉淀”是否必要，教师引导：我们的目标是获取氯化钠晶体，泥沙已在滤纸上被弃去，无需洗涤；但若目标是回收泥沙，则需洗涤。以此强化“目标导向的流程设计”思想。

【设计意图】不直接给出现成步骤，而是让学生在试错、质疑、论证中主动建构流程，这是深度学习发生的标志。决策图作为思维支架，使得“为什么这样做”可视化。

（三）技能淬炼：分步解析与示范纠错（约15分钟）

此阶段采用“微格分解+慢动作示范+顺口溜记忆”三重强化，聚焦四个核心操作。

1.溶解操作【一般·但易疏漏】

教师强调：粗盐称量4克，蒸馏水加入量约为12毫升（粗盐与水的体积比约1:3）。搅拌时玻璃棒应朝同一方向匀速转动，避免撞击烧杯壁发出刺耳声，以“轻柔匀转”四字诀指导。学生同步操作，教师巡视并用手机拍摄“撞击杯壁”的反面案例，随即投屏分析：玻璃棒是引导者而非攻击武器，目的是加速溶解而非损坏仪器。

2.过滤操作【非常重要·高频考点】

教师采用“四阶教学法”：第一阶，静态组装。强调铁圈高度需在组装漏斗时预留蒸发皿放置空间，漏斗下端紧贴接收烧杯内壁（三靠之“下端紧靠”）。第二阶，滤纸处理。将滤纸对折两次，展开呈圆锥形，锥尖朝下放入漏斗，滤纸边缘低于漏斗边缘（二低之“滤纸边缘低于漏斗边缘”），用水润湿滤纸并赶走气泡，使其紧贴漏斗内壁（一贴）。【热点·一贴二低三靠】第三阶，引流操作。玻璃棒末端轻触三层滤纸一侧，烧杯嘴紧靠玻璃棒中下部，液面始终低于滤纸边缘（二低之“液面低于滤纸边缘”）。第四阶，异常预判。教师设问：“若滤液浑浊，可能的操作失误有哪些？”学生推测：滤纸破损、液面高于滤纸边缘、漏斗未洗净等。教师补充：接收滤液的烧杯本身不洁净也会导致，因此实验前需检查仪器。

3.蒸发操作【非常重要·安全事故易发点】

教师首先安全警示：酒精灯使用规范（严禁燃着时添加酒精，严禁用燃着的酒精灯点燃另一酒精灯）。随后重点演示蒸发皿放在铁圈上的陶土网（或直接置于铁圈，视教材版本）上，酒精灯火焰用外焰加热。最关键操作：当滤液沸腾，出现大量固体时，立即用玻璃棒不断搅拌，搅拌范围覆盖蒸发皿底部中心区域，力度轻柔避免刮伤蒸发皿。【难点·搅拌时机】教师特别强调：不是从开始就搅拌，而是出现固体后搅拌，目的是防止晶体飞溅，同时使晶体受热均匀。当蒸发皿中出现较多固体，仅残留少量液体时，应立即熄灭酒精灯，用余热蒸干。教师演示“熄灭瞬间”的判断标准，并反问：“若不熄灭继续加热会怎样？”学生回答：固体崩溅，氯化钠分解？教师纠正：氯化钠稳定不分解，但固体过热，用坩埚钳转移时易烫坏实验台，且产率因飞溅降低。【高频考点·余热蒸干】

4.转移称量与产率计算【重要·误差分析】

教师演示：冷却后，用玻璃棒将固体转移到表面皿上，称量。指导学生计算产率：溶解4克粗盐，若得到3.6克精盐，产率90%。随即追问：产率超过100%可能原因？学生答：蒸发时未用玻璃棒搅拌，氯化钠溅出损失——但溅出会导致产率偏低，为何偏高？认知冲突产生。教师点拨：产率=（精盐质量÷粗盐质量）×100%，精盐质量大于4克不可能，但可能称量错误（未去皮）、粗盐未完全溶解、蒸发时水分未完全蒸干称量了湿品等。此处引导多维归因，培养批判性思维。【热点·实验误差分析】

（四）协同实验：长程操作与嵌入式评价（约20分钟）

本阶段为教学核心中的核心，时长占比最大。学生以两人为一“盐场搭档”，轮流操作，互评互纠。教师不再统一指令，而是以“技术顾问”身份深入各组，手持基于核心素养的“实验操作观察量表”，对关键行为进行定性记录与即时反馈。

【学生活动全景描述】

组1：两位学生配合默契，一人称量，一人准备滤纸。称量者先将托盘天平游码归零，左右托盘各垫一张等质量称量纸，用药匙取粗盐时遵循“少量多次”，直至指针指在分度盘中央。准备滤纸者对折角度精准，滤纸圆锥与漏斗密合良好，润湿后用手指轻压赶走气泡。两人共同抬升铁圈，固定漏斗，下端出口已紧贴烧杯内壁。引流时，玻璃棒直立轻靠三层滤纸，烧杯嘴沿棒体匀速倾倒，液面始终低于滤纸边缘约5毫米。滤液澄清透明。

组5：出现典型问题。学生直接将大量粗盐一次性倒入烧杯，加水后粗盐堆积杯底，搅拌时玻璃棒撞击杯壁发出刺耳声。教师走近，并不直接批评，而是问：“请问你们观察到氯化钠溶解速度如何？”学生意识到颗粒太大溶解慢。教师提示：“可否利用生活经验，怎样使白糖快速溶解？”学生顿悟：应碾碎粗盐或边搅拌边加盐。该组立即改进，用玻璃棒背部碾磨较大颗粒，后续溶解明显加快。此案例为后续全班性复盘提供了“溶解效率”维度素材。

组3：过滤时学生将玻璃棒悬空，未接触滤纸，液体直接冲下，冲破滤纸。教师及时喊停，使用投屏展示该组漏斗位置，全班共同诊断。有学生指出：“玻璃棒没有靠在三层滤纸上，失去了引流作用。”教师追问：“若液体直接倒在单层滤纸处，会怎样？”学生答：“易冲破滤纸，使泥沙进入滤液。”教师随即升华：“引流不仅是防止液体洒出，更是保护滤纸完整性的关键。”该组重置滤纸，二次操作即规范。

组7：蒸发阶段，学生过早开启搅拌，液体未沸腾便开始搅动，导致蒸发速度偏慢。教师蹲下身，询问搅拌目的。学生答：“防止液体飞溅。”教师肯定其安全意识，但指出搅拌针对性：未沸腾时液体对流自然，无需外力；沸腾后底部温度高，局部过热才会飞溅。学生豁然，调整策略，在刚出现晶膜时开始轻缓搅拌，最终获得晶粒均匀的氯化钠。

【嵌入式评价策略】教师手持量规，针对每组操作至少记录一个亮点和一个改进点，即时口头反馈。如：“你们组滤纸折叠堪称教科书级别，但在转移蒸发皿时请务必使用坩埚钳，防止烫伤。”这种评价不是最终打分，而是生长性指导。

（五）证据推理：现象归因与模型建构（约8分钟）

各小组实验基本结束，桌面已收拾初步整洁。教师组织5分钟微型研讨会，聚焦三个核心议题：

议题一：为何我们得到的精盐仍可能略带苦涩？

教师展示一瓶市面上未精制的粗盐，以及本班某组产出的精盐，请学生代表品尝（微量，安全）。学生发现仍有轻微苦涩味。教师引导：“泥沙难溶于水，已被过滤除去，为何不纯？”有学生迁移旧知：“氯化钠中还有氯化镁、氯化钙，它们也是可溶性的，过滤除不掉。”【重要·可溶性杂质概念】教师肯定，并补充：这正是粗盐提纯仅称为‘难溶性杂质去除’的原因。若要除去可溶性杂质，需利用溶解度随温度变化差异进行重结晶，这是高中化学的重要内容。此处建立初高中衔接锚点。

议题二：产率低于70%的组，损失发生在哪些环节？

教师请产率偏低的两组汇报操作流程，全班共同寻踪。一组回忆称量时粗盐散落桌上一部分；另一组过滤时滤纸破裂，重新过滤导致滤纸吸附损失；还有一组蒸发时部分固体爆溅出锅。教师将损失类型归类：转移损失、操作失误损失、仪器粘附损失。进而提出“工业上如何减少损失”工程问题，启发学生从放大实验规模、改进设备角度思考。

议题三：玻璃棒在本实验中的“一器多用”体现了怎样的化学思想？

学生总结：溶解时是加速器，过滤时是导航员，蒸发时是守护者，转移时是搬运工。教师点睛：同一种工具，依据不同环节的任务需求，功能发生迁移。这是化学实验智慧的典型缩影。【高频考点·玻璃棒功能汇总】

（六）拓展迁移：从实验台走向真实世界（约7分钟）

教师播放40秒短视频：现代海水淡化工厂的反渗透膜阵列，以及古代《天工开物》淋卤法示意图。提出挑战性问题：“今天我们去除的是肉眼可见的泥沙，但海水中溶解着大量氯化钠以及其他矿物。如果要获取淡水，应除去的是氯化钠等溶质，这与本实验的分离思路有何异同？”学生小组讨论后回答：相同点都是依据混合物组分性质差异选择方法；不同点，过滤利用溶解性差异（颗粒大小），海水淡化利用沸点差异（蒸馏）或分子大小差异（反渗透膜）。【非常重要·跨学科概念迁移】教师小结：分离提纯技术是人类利用自然资源的核心能力，从古至今，从宏观到微观，化学方法始终与社会发展同频共振。

六、教学评价设计

（一）过程性评价量规（摘录核心条目）

采用等级描述型评价，不赋总分，重在反馈：

1.方案设计维度

A级：能完整写出四步流程，并在每一步旁标注“依据原理”和“关键控制点”，逻辑严谨无科学性错误。

B级：流程正确但缺少原理标注，或标注有少许模糊。

C级：步骤顺序出现本质错误（如蒸发在前），经提醒能修正。

2.过滤操作维度【高频考点·具体表现】

A级：滤纸折叠角度精确，与漏斗密合；玻璃棒引流时轻靠三层滤纸，液体流速均匀；液面始终低于滤纸边缘；滤液澄清。

B级：滤纸与漏斗间有小气泡未赶尽，滤液流速较慢，但滤液澄清。

C级：滤纸破损或液面超过边缘，滤液浑浊，需重做。

3.蒸发操作维度

A级：酒精灯使用规范，蒸发皿预热得当；出现大量固体时及时搅拌，力度适宜；余热蒸干判断精准，固体洁白松散。

B级：搅拌稍早或稍晚，但未造成明显飞溅；蒸发结束时固体略焦黄。

C级：未搅拌导致严重飞溅，或忘记熄灭火源导致固体过热。

4.合作与整理维度

A级：两人分工轮换清晰，实验结束后洗刷仪器、归位试剂、清理台面，滤纸等固体废物投入指定垃圾桶。

B级：台面基本整洁，但玻璃棒未洗净或滤纸随意丢弃。

C级：桌面遗留盐粒，未主动清理。

（二）终结性评价：实验报告单优化

实验报告不再仅填空，而是设计为“三栏式”：第一栏“我的操作步骤”，第二栏“我观察到的现象”，第三栏“我的解释与反思”。要求学生对产率进行精确计算，并对产率偏离理论值给出至少两条合理解释。优秀报告将在年级实验展板展示。

七、教学反思与专业精进

（一）预设与生成的平衡艺术

本设计最大的挑战在于环节二“方案设计”中，学生可能提出极具创造性的非常规流程，如“先蒸发少量水使泥沙沉降再过滤”，这涉及到沉降与过滤的效率比较。教师需具备扎实的胶体化学前概念储备，从颗粒沉降速度符合斯托克斯定律角度简析（不展开公式），肯定其创新性同时指出实验室短时操作中过滤更高效。这种生成是对教师学科本体知识的严峻考验。

（二）高风险实验安全管理预案

蒸发操作存在烫伤、酒精灯倾倒等风险。设计预案如下：每两组共用一个备用灭火毯；要求学生扎起长发，穿着实验服；教师实验前进行一分钟安全微教育，明确告知一旦酒精灯倾倒，立即用湿抹布覆盖，不可用水冲。此外，玻璃棒折断导致刺伤风险，