同一情境下“混合物的分離和提純”的主題式教學設計

高 杰

（北京四中 北京 100034）

一、背景分析和設計意圖

人教版第一章第一節的“混合物的分離和提純”中，通過“粗鹽的提純”實驗，復習過濾和蒸發等操作。對于蒸餾，則是在初中簡易操作的基礎上，引入使用冷凝管這一較正規的操作。在復習拓寬的基礎上又介紹一種新的分離和提純方法——萃取。作為檢驗分離提純的效果，本部分還結合實際操作引入物質檢驗的知識。這樣由已知到未知，由簡單到復雜，逐步深入［1］。

本主題的教學設計以“海洋資源的利用”為情境主題，以人教版化學1 “混合物的分離和提純” 為知識內容主題（如圖1），整個教學過程在3 課時內完成。通過創設具有鮮明主題的情境氛圍，使得教學情境與知識主題一脈貫通，使學生的學習動機與教師的主導作用產生共振，從而有效地實現了教學目標，是主題式教學在創設良好的知識建構學習情境方面的延伸［2］。

圖1

二、教學案例描述

1．從海水中獲取食鹽——蒸發、過濾

教師通過投影片呈現魅力海洋及海水中的化學組成示意圖，給出任務主題：如何從海水中獲取食鹽？ 學生結合初中所學知識想到通過蒸發獲得粗鹽，通過過濾除去粗鹽中的泥沙，并在實驗室模擬蒸發和過濾的操作，復習蒸發和過濾的實驗操作要點并鞏固實驗緒言課中的規范實驗操作。

核心問題1：為獲得粗鹽，同學們選擇用蒸發的方式；為除去粗鹽中的泥沙，同學們選擇過濾操作。你為什么選擇這些操作，而不是其他的方法呢？ 對于一份需要分離提純的混合物，我們選擇分離提純方法的原則是什么呢？

學生活動：獨立思考。

學生1：這些操作都是初中學過的，初中用的方法就是這樣的。

學生2： 是根據我們要獲得的物質跟要去除的物質比較，根據它們性質上有什么差異，再去選擇方法。

師生總結：選擇分離提純方法的原則是根據混合物中各組分物質性質（物理性質或化學性質）上的差異，如沸點、溶解度等，選擇合適的操作以除去雜質。

核心問題2：通過以上蒸發和過濾操作，我們獲得的是純凈的NaCl 嗎？ 如何檢驗？ 如果要獲得純凈的NaCl還需要哪些操作？ 請設計方案。

學生活動：分組討論。

學生1：根據“海水中的化學組成示意圖”，得到的NaCl 不純凈，還含有SO42－、Ca2＋、Mg2＋?？梢詸z驗三種離子中的任意一種。

學生2：我們小組選擇用適量的BaCl2、NaCO3、NaOH來除掉SO42－、Ca2＋、Mg2＋。

學生3：在實際加試劑時，很難控制適量，要加過量試劑然后再除去。我們設計的方案中，只要保證NaCO3在BaCl2之后加入就可以了。（學生實物投影展示流程圖）

師生總結：SO42－的檢驗。用化學方法除雜，除了考慮所加試劑外，還要考慮加入試劑的先后順序、試劑用量及過量后除去的問題。

演示實驗：SO42－的檢驗

2．從海水中獲取淡水——蒸餾

素材：魅力海洋圖片、沙特淡水工廠和北京四中畢業學生捐建的母親水窖圖片。

核心問題1：為了更高效地制取蒸餾水，請同學們討論簡易蒸餾裝置中的哪些部分還可以再改進？ 如何改進？

學生活動：分組討論。

學生1： 我們組討論主要是水蒸氣從圓底燒瓶中出來后，冷凝部分的效果不好?？梢钥紤]用冰之類的降溫效果更好的物質包裹出來的水蒸氣，或者吹風降溫。

學生2：我們組討論也是改進冷凝部分，在實驗室的條件下，可以向冷凝部分不斷澆水的方式降溫。還有如果冷凝部分效果好了，接收部分就改用大一些的容器來接收。

師生總結：將冷凝部分改進為冷凝管，并討論冷凝管的進出水問題。

核心問題2： 通過將海水蒸餾獲得的蒸餾水是純凈的H2O 嗎？ 如何檢驗呢？

學生活動：獨立思考。

學生1：檢驗還有沒有NaCl 存在，可以加入AgNO3檢驗Cl－。

學生2：檢驗Cl－是不是也要像SO42－的檢驗一樣酸化防止其他離子干擾，可以加HNO3。

師生總結：Cl－的檢驗。

演示實驗：Cl－的檢驗。

核心問題3：如果分離對象是酒精和水，那么這套冷凝裝置還可以怎樣改進呢？ （因授課對象為北京四中實驗班的學生，可以進行必要的延伸和拓展）

資料：酒精和蒸餾水的沸點。

學生活動：分組討論。

學生1：要考慮先出來的是酒精，酒精不能和后出來的水混合了，所以要注意控制好加熱溫度?？梢钥紤]用水浴加熱之類的，把加熱溫度控制在酒精的沸點處。

學生2：可以在蒸汽出口處加一個溫度計，只收集達到酒精沸點的液體。

師生總結：增加溫度計以及對原有的圓底燒瓶改進為蒸餾燒瓶。

3．從海洋中的海藻類植物中獲取碘——萃取

資料：魅力海洋、海藻、海帶圖片及從海帶中提取碘的工藝流程圖（圖2）、I2、H2O 的沸點、I2在H2O、C2H5OH、CCl4中的溶解度

圖2 從海帶中提取碘的工藝流程圖

核心問題1：根據老師提供的資料和數據信息，如何從含I2水溶液中獲得I2呢？

學生活動：分組討論

學生1：可以考慮蒸餾，因為兩者的沸點相差很大。

學生2：我覺得不合適，因為這樣獲得的碘水溶液應該是很稀的，I2的濃度很小，而且碘容易升華?？梢韵扔肅2H5OH 和CCl4將碘水濃縮一些，加大I2的濃度，然后再想辦法處理。

學生3： 用C2H5OH 不能達到濃縮的目的，因為C2H5OH 與H2O 是互溶的，應該用CCl4。

學生實驗：I2的提取初體驗（用試管進行實驗）。

師生總結：萃取及萃取劑的選擇。

核心問題2：回顧剛才的萃取過程，有哪些環節或者裝置需要改進？

學生1：液體分層后怎么取出來呢？ 用試管很費勁。

學生2：試管的體積太小了，碘水中的I2與CCl4不能充分接觸，換一個容積大一些的。

學生3：找一個容積大一些上下都開口的儀器，這樣就解決了兩位同學所說的問題。

師生總結：萃取所用儀器——分液漏斗的特點及使用要點。

分組實驗：I2萃取的再體驗（用容量瓶）。

三、教學反思

化學新課程追求的主旨和根本性目標是促進學生的發展，使學生在知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀等各方面都得到不斷提高。要達成這三個維度的目標，必須通過一定的載體或活動來體現，同一情境下的主題式教學設計就是一種非常有效的教學設計方式。

本教學設計的亮點是將三課時的教學內容以主題的形式在同一情境素材下完整呈現出來。這種設計是在充分分析“混合物的分離和提純” 的操作——蒸發、過濾、蒸餾、萃取本身的邏輯性及對于學生已有知識儲備來說的陌生程度，按照由簡單到復雜的順序呈現的。情境素材與每一項分離提純操作的融合是自然的，不是為了統一在一起而強拉硬拽的組合。在完成四項分離提純操作的教學任務的同時，教師還引導學生將分離提純方法的選擇原則、離子檢驗等問題在恰當的時機自然引入，實現了主干知識與相關知識點的完整統一。

另外，以海洋資源的利用為情境素材，也不是純粹為了講解知識而設計的美麗外衣，而是將知識直接指向了應用。更為化學2 第四章第一節海水資源的開發和利用做了鋪墊并留下了空間。

［1］ 王晶等主編．普通高中課程標準實驗教科書：化學1 教師教學用書（第3 版）［M］．北京：人民教育出版社，2007．1

［2］ 由佳．主題式情境教學在化學教學中的應用 ［J］．化學教育，2009，（5）：18－19