结晶化学课程教学（精选五篇）
结晶化学课程教学 篇1
化学教学中涉及易燃、易爆、腐蚀性、毒性等物质很多;涉及大气污染、水污染、污水处理方法、光化学污染、臭氧层破坏、重金属污染等污染事件原理分析与对策;涉及生活中的食品添加剂的使用及国家法规要求, 这些教学内容无不与生活、生产中的法制紧密相连。化学教学中若能联系实际案例适时地切入法制教学, 则更容易激发起学生学习化学的兴趣, 加深对化学知识的理解, 同时增强学生的法制意识, 二者相辅相成。
九年级新课标人教版化学教材上册共七个单元, 现将其中可以渗透法制教育的渗透点列举如下。
一、第二单元, 我们周围的空气, 课题1空气, 可渗透法制内容。
1.《中华人民共和国大气污染防治法》
第一条为防治大气污染, 保护和改善生活环境和生态环境, 保障人体健康, 促进经济和社会的可持续发展, 制定本法。
第五条任何单位和个人都有保护大气环境的义务, 并有权对污染大气环境的单位和个人进行检举和控告。
第六十一条对违反本法规定, 造成大气污染事故的企业事业单位, 由所在地县级以上地方人民政府环境保护行政主管部门根据所造成的危害后果处直接经济损失百分之五十以下罚款, 但最高不超过五十万元;情节较重的, 对直接负责的主管人员和其他直接责任人员, 由所在单位或者上级主管机关依法给予行政处分或者纪律处分;造成重大大气污染事故, 导致公私财产重大损失或者人身伤亡的严重后果, 构成犯罪的, 依法追究刑事责任。
2.《中华人民共和国环境保护法》
第四十三条违反本法规定, 造成重大环境污染事故, 导致公私财产重大损失或者人身伤亡的严重后果的, 对直接责任人员依法追究刑事责任。
二、第四单元, 自然界的水, 课题1爱护水资源, 可渗透法制内容。
1.《中华人民共和国水法》
第三十一条从事水资源开发、利用、节约、保护和防治水害等水事活动, 应当遵守经批准的规划;因违反规划造成江河和湖泊水域使用功能降低、地下水超采、地面沉降、水体污染的, 应当承担治理责任。
2.《中华人民共和国水污染防治法》
第一条为了防治水污染, 保护和改善环境, 保障饮用水安全, 促进经济社会全面协调可持续发展, 制定本法。
第十条任何单位和个人都有义务保护水环境, 并有权对污染损害水环境的行为进行检举。
第二十九条禁止向水体排放油类、酸液、碱液或者剧毒废液。禁止在水体清洗装贮过油类或者有毒污染物的车辆和容器。
第九十条违反本法规定, 构成违反治安管理行为的, 依法给予治安管理处罚;构成犯罪的, 依法追究刑事责任。
三、第六单元, 碳和碳的氧化物, 课题3二氧化碳和一氧化碳, 可渗透法制内容。
1.《中华人民共和国大气污染防治法》
第五十六条违反本法规定, 有下列行为之一的, 由县级以上地方人民政府环境保护行政主管部门或者其他依法行使监督管理权的部门责令停止违法行为限期改正, 可以处五万元以下罚款:
(一) 未采取有效污染防治措施, 向大气排放粉尘、恶臭气体或者其他含有有毒物质气体的;
(二) 未经当地环境保护行政主管部门批准, 向大气排放转炉气、电石气、电炉法黄磷尾气、有机烃类尾气的;
(三) 未采取密闭措施或者其他防护措施, 运输、装卸或者贮存能够散发有毒有害气体或者粉尘物质的;
(四) 城市饮食服务业的经营者未采取有效污染防治措施, 致使排放的油烟对附近居民的居住环境造成污染的。
2.《中华人民共和国环境保护法》
第四十一条造成环境污染危害的, 有责任排除危害, 并对直接受到损害的单位或者个人赔偿损失。赔偿责任和赔偿金额的纠纷, 可以根据当事人的请求, 由环境保护行政主管部门或者其他依照法律规定行使环境监督管理权的部门处理, 当事人对处理决定不服的, 可以向人民法院起诉。当事人也可以直接向人民法院起诉。完全由于不可抗拒的自然灾害, 并经及时采取合理措施, 仍然不能避免造成环境污染损害的, 免于承担责任。
四、第七单元, 燃料及利用, 课题1燃烧与灭火, 可渗透法制内容。
1.《中华人民共和国民用爆炸物品安全管理条例》
第一条为了严格管理民用爆炸物品, 预防爆炸事故的发生, 防止反革命分子和其他犯罪分子利用爆炸物品进行破坏活动, 保障社会主义建设和人民生命财产的安全, 特制定本条例。
第三十三条严禁任何单位和个人私拿、私用、私藏、赠送、转让、转卖、转借爆破器材。严禁使用爆破器材炸鱼、炸兽。
第四十二条违反本条例规定, 在生产、储存、销售、运输和使用爆炸物品中, 发生爆炸物品丢失、被盗和其他事故, 应视情节轻重, 给予纪律处分, 直至依法追究刑事责任。
2.《中华人民共和国治安管理处罚条例》
第三十条违反国家规定, 非法制造、贩运、销售爆炸物品和私藏、私带、滥用、盗窃爆炸物品的, 公安机关除没收其爆炸物品外, 应视情节轻重, 属于个人的, 予以警告、罚款、拘留处罚, 或者依法追究刑事责任;属于单位的, 追究单位领导人的责任, 直至依法追究刑事责任。
3.《中华人民共和国刑法》
第一百一十八条破坏电力、燃气或者其他易燃易爆设备, 危害公共安全, 尚未造成严重后果的, 处三年以上十年以下有期徒刑。
第一百一十九条破坏交通工具、交通设施、电力设备、燃气设备、易燃易爆设备, 造成严重后果的, 处十年以上有期徒刑、无期徒刑或者死刑。过失犯前款罪的, 处三年以上七年以下有期徒刑;情节较轻的, 处三年以下有期徒刑或者拘役。
五、课题2燃料的利用与开发, 可渗透法制内容。
1.《中华人民共和国大气污染防治法》
第三十三条在用机动车不符合制造当时的在用机动车污染物排放标准的, 不得上路行驶。
2.《中华人民共和国环境保护法》
第二十四条产生环境污染和其他公害的单位, 必须把环境保护工作纳入计划, 建立环境保护责任制度;采取有效措施, 防治在生产建设或者其他活动中产生的废气、废水、废渣、粉尘、恶臭气体、放射性物质以及噪声振动、电磁波辐射等对环境的污染和危害。
第四十一条造成环境污染危害的, 有责任排除危害, 并对直接受到损害的单位或者个人赔偿损失。
总之, 科学教育不仅要教给学生知识, 更应帮助他们形成道德责任感和义务感, 知法、守法, 提高学生的道德素质和修养, 增强学生的责任心。学生法制意识的增强不是某一门学科的责任和义务, 各门学科均要适时、适度地渗透, 从而形成一种合力。化学教师必须在教学中注意结合有关教学内容加强培养学生的法制意识, 增强学生的法制观念和社会责任感, 把学生培养成为有较高科学素质、具有战略眼光、遵纪守法的促进社会和谐发展的尖端人才。
参考文献
[1]张映波.法制教育与学科教学.贵州省人民出版社.
化学教案-过滤和结晶 篇2
教学目标知识目标：
1．了解过滤是使不溶性固体和液体分离的一种常用方法，结晶是分离几种可溶性固体混合物的一种方法，化学教案－过滤和结晶。2．了解过滤的适用范围和主要操作，了解利用结晶方法，在提纯物质时的简单应用。能力目标：
1．学习过滤操作和结晶操作； 2．溶解度曲线与结晶的关系讨论。情感目标：
通过粗盐提纯和硝酸钾晶体生成的实验操作渗透科学素质和事实求事精神的培养。
教学建议知识讲解指导 1.注意区分过滤和结晶的概念及适用范围，不要混淆 2.在讲过滤的操作方法时，注意强调：（1）主要仪器包括哪些（2）操作注意事项 3.应明确在操作的各步骤中玻璃棒的作用 4.对于学生素质较好的学校，在完成教学大纲所要求的教学内容以后，可结合上节所学有关溶解度的计算，适当补充在温度改变时，有关溶解度的计算。（另加一课时）
（1）高温的饱和溶液降温时，会有晶体析出。例：71℃时的溶解度是140g，9℃时是20g，将71℃时的饱和溶液200g降温至9℃时，问能析出多少g晶体？（100g）（2）低温的饱和溶液，升高温度时，需加入一定量的固体溶质，才可使溶液再次达到饱和。例：将20℃时250g饱和溶液，加热至8℃时，需加入多少g晶体才可使溶液再次达到饱和？（已知20℃时的溶解度11.1g，80℃时为21.4g）关于过滤和结晶的教学建议 1．本节教材内容较少，也比较简单，目的是向学生介绍两种分离混合物的一般方法，除应用一些固体物质溶解度的知识外，并不做深入的分析和更多的要求。重结晶属选学内容，可根据当地化工生产情况作适当处理。在学法上，从如何得到粗盐，又如何精制为精盐这样的问题引入课题，提出过滤和结晶是最常用的混合物分离方法。接着教材分两段，分别介绍过滤法分离固态物质和结晶法分离可溶性固体的道理。2．为了使学生了解结晶法，可以分离几种可溶性固态物质的混合物，教材安排了一个实验，让学生直观地观察利用热饱和溶液冷却的方法，使硝酸钾从它与氯化钠的混合液中结晶出来，经过滤达到使硝酸钾晶体与氯化钠母液分离的目的。从而进一步从温度变化对硝酸钾和氯化钠的溶解度影响的不同，讲解应用这种方法的道理，以加深学生的理解。3．本节内容不但要以前面学习的溶液、溶解度及影响溶解度的主要因素等相应知识为基础，还与过滤等实验基本操作的技能相联系，如过滤法要跟物质的溶解性及过滤实验操作相联系，结晶法（或重结晶法）跟物质的溶解度、溶解度曲线知识相联系。总结分离、提纯物质的两种方法，可用下表表示：
方法过滤结晶适用范围除去液体中固体杂质，或使纯净结晶与母液分离。分离几种可溶性固体的混合物依据原理固体颗粒大，不能通过滤纸或过滤层，而滤液可以通过滤纸或过滤层。利用固体物质溶解性不同，以及溶解度受温度变化影响的不同，使一种物质先结晶而达到分离的目的。主要操作制过滤器、过滤浓缩结晶，降温结晶 课堂引入指导
在生产生活中，人们所接触到的物质很多都是混合物，为了适应各种不同的需要，常常要把混合物里的几种物质分开，得到较纯净的物质，这叫做混合物的分离，过滤和结晶是最常用的混合物分离的方法。课堂结束指导
列表对比过滤法和结晶法教学设计方案1教学重点：用过滤和结晶分离混合物的一般原理。教学难点：利用结晶方法，分离几种可溶固体物质的混合物的原理。教学过程： 引言：在生产生活中，人们所接触到的物质很多都是混合物，为了适应各种不同的需要，常常要把混合物里的几种物质分开，得到较纯净的物质，这叫做混合物的分离，过滤和结晶是最常用的混合物分离的方法。（板书）第四节 过滤和结晶
一、过滤 1．定义：过滤是把溶于液体的固态物质跟液体分离的一种方法。2．原理：过滤时，液体穿过滤纸上的小孔，而固态物质留在滤纸上，从而使固体和液体分离。3．操作方法： 例如：粗盐提纯（请学生设计实验步骤）展示粗盐，让学生看到粗盐上的沙子等不溶性固体物质，以利于学生思考。（演示实验）粗盐提纯 归纳出：（1）步骤： ①在烧杯中溶解粗盐 ②过滤（2）注意事项： 一贴：滤纸紧贴漏斗内壁 二低：滤纸低于漏斗边缘0.5cm 滤液低于滤纸边缘 三靠：漏斗下端紧靠烧杯内壁 玻璃棒靠在三层滤纸处 烧杯靠在玻棒上倾倒液体（3）玻璃棒的作用 溶解——加速溶解 过滤——引流 让学生总结过滤作为分离物质的一种方法的适用范围。过滤是用于分离不容性固体和可溶性固体的一种方法。设问过渡：如果要分离硝酸钾和氯化钠固体能用过滤的方法吗？如果不能，想一想能用什么方法来分离它们？ 二 结晶 1.定义：溶质以一定几何形状的晶体从溶液中析出的过程叫做结晶。2.原理：几种可溶性固态物质的混合物，根据它们在同一种溶剂里的溶解度不同，用结晶的方法加以分离。（讲述）常用的结晶方法主要有两种，对于溶解度受温度影响不大的固态溶质，一般用蒸发溶剂的方法得到晶体；对于溶解度受温度影响较大的固态溶质，一般可以用冷却的热饱和溶液的方法，使溶质结晶析出，化学教案《化学教案－过滤和结晶》 例如：硝酸钾中混有少量氯化钠，应怎样分离？（演示实验）在烧杯中加入10g和NaCl混合物，注入15mL水，加热使混合物完全溶解，然后冷却，观察的析出，再进行过渡，晶体留在滤纸上，NaCl溶解在滤液中。（讲述）我们已经知道，的溶解度受温度变化的影响较大（80℃时，的溶解度是169g，20℃时为31.6g），因此较高温度下的饱和溶液降温时，部分从溶液里结晶析出。而NaCl的溶解度受温度变化的影响较小（80℃时，NaCl的溶解度是38.4g，20℃时为36g），降温时大部分NaCl仍溶解在溶液里。过滤时，晶体留在滤纸上，大部分NaCl仍留在滤液里（这种滤液叫做母液）。小结： 作业：课本142页习题1、2、3 教学设计方案2[教学方法] 实验讨论法。[教学用具] 仪器：烧杯、漏斗、玻璃棒、试管、试管夹、铁架台、铁环、滤纸、酒精灯、药匙。药品：硝酸钾、氯化钠、明矾、胆矾。其它：投影仪、火柴、粗盐、溶解度曲线图。[教学过程] 【引言】我们日常接触的物质很多是混合物，请同学们举出几个混合物。从混合物中得到纯净物，需要把混合物分离。今天我们学习两种混合物的分离方法。【板书】第四节 过滤和结晶
一、过滤 【提问】怎样除去粗盐中混有的泥沙？引导学生根据做过的粗盐提纯实验进行讨论。【演示】粗盐提纯 实验由学生分步操作 讲台上摆放几种仪器请选择过滤实验所需仪器。请一个学生到讲台前组装过滤装置 请一个学生到讲台前做过滤实验 引导学生观察粗盐提纯的步骤。引导学生观察澄清滤液，比较过滤前的粗盐溶液。指出：泥沙不溶于水，留在滤纸上，用过滤的方法除去粗盐中的泥沙。达到了提纯的目的。组织学生讲评实验 引导学生讨论小节 【提问】思考题：能否用其他方法从氯化钠溶液中分离出氯化钠来？ 我们来学习另外一种分离混合物的方法 【讲述】把氯化钠溶液加热蒸发，溶液达饱和后继续蒸发就得到了氯化钠。固体从溶液中析出的过程叫结晶。【板书】
二、结晶 在结晶过程中形成的，具有规则几何外形的固体叫晶体。【展示】几种晶体标本：明矾、胆矾、食盐晶体。【设问】这些晶体是如何得到的呢？ 引导学生回忆：固体物质溶解度随着温度的升高，发生怎样的变化？ 【展示溶解度曲线图】指导学生分别查出硝酸钾和氯化钠在20℃、60℃、100℃时的溶解度。根据两种物质溶解度随温度变化，归纳出变化规律。【设问】对溶解度受温度变化影响不大的固体物质用什么方法得到晶体？ 指导学生看书讨论。【设问】如果是几个可溶性固体混合物例如硝酸钾和氯化钠的混合物怎样分离呢？ 【演示】（实验）引导学生观察实验。【设问】1.是什么物质结晶析出？ 2．过滤时，留在滤纸上的是什么物质？ 3．滤液中溶质是什么？ 引导学生根据硝酸钾和氯化钠溶解度曲线进行讨论。【讲述】对溶解度受温度变化影响相当大的固体物质，一般用冷却热饱和溶液的方法得到固体。利用这一方法可以分离可溶性固体混合物。引导学生归纳小结结晶的两种方法。指导学生小结：混合物的分离方法。
探究活动制作硫酸铜单晶目的： 通过制作硫酸铜晶体，检验控制晶体的生长的因素，练习结晶和重结晶操作，培养学生严谨、一丝不苟的科学态度。仪器和药品： 烧杯100mL、1000mL，玻璃棒，电炉或其它加热设备，小刀，硫酸铜（纯度不低于化学纯）固体时间：每天30分钟，持续7-35天操作： 1．在100mL的烧杯中配置硫酸铜饱和溶液，用培养皿盖住烧杯口，静置一夜。2．从结晶出来的晶体中选择一块晶形比较好的硫酸铜晶体，作为晶种。注意晶种的每一个面都必须光滑，整齐。3．用一根长约10-15cm的头发或细铜丝将晶种捆好，固定在玻璃棒上。4．用1000mL烧杯配置3/4烧杯高于室温不超过5℃的饱和硫酸铜溶液，注意硫酸铜溶液中不能有硫酸铜固体 5．将捆有晶种的玻璃棒横放在烧杯口，晶种放入溶液中。注意晶种不能与烧杯接触。烧杯口用白纸盖住。静置。观察。6．如果晶种上长出多个硫酸铜晶体或硫酸铜则应将晶体取出用小刀切去小的晶体。然后将烧杯内的硫酸铜重新配成高于室温不超过5℃的饱和硫酸铜溶液，注意硫酸铜溶液中不能有硫酸铜固体。7．重复5，6步骤直到得到满意的晶体为止。热冰简介 配制一过饱和醋酸钠溶液，当加入醋酸钠的晶体时，就会立即结晶，而此结晶会充满整个锥形瓶，其样子就像水结冰似的，而且用手摸时会有热热的感觉，故称其为“热冰”。实验步骤： 1．取一250mL的锥形瓶，装50mL的蒸馏水，加入醋酸钠使其溶于水中，直到无法溶解为止。2．在锥形瓶内再多加一倍量的醋酸钠，然后放到电炉上加热使其完全溶解，形成过饱和溶液。3．将溶解完的醋酸钠溶液，用少许的蒸馏水清洗锥形瓶的内壁之醋酸钠，再放到室温下，使其慢慢地冷却，若无其它因素，应可成过饱和的溶液，如图1所示。4．在做好的过饱和醋酸钠溶液中，加入一些醋酸钠晶体，会使溶液迅速的结晶，并会放出大量的热量，如图2所示。
注：步骤1~3可先在上课前先完成，这样不会耽误上课的时间。
结晶化学课程教学 篇3
关键词：结晶学与矿物学；教学改革；无机非金属
“结晶学与矿物学”是地质、材料、物理、化学等学科的重要基础，应用面十分广泛，该课程是后续许多专业课的理论基础。但在学习的过程中，许多同学反映结晶学抽象难懂，矿物学庞杂难记，学习起来难度较大，不同高校及不同专业对该课程的教学内容和教学方法也不尽相同。
就教学方法来讲，概括起来主要有两种倾向，有的注重形象直观；有的注重数学逻辑。这两种教学方法各有优缺点，前者对建立晶体对称理论中的空间概念是非常有帮助的，且对于初学者容易接受，但它缺乏对空间转换的理性认识；后者可以对空间操作进行运算，提高对空间转换的理性认识，但如果空间概念还没有建立起来，则很难理解运算过程中的真正空间涵义。就教学内容来讲，化学类专业偏重于结晶学部分，而地质类专业偏重于矿物学部分，还有一些根据自身情况做出适当取舍。
针对无机非金属材料工程专业，该课程的教学内容与方法由于各高校对人才培养目标的定位，人才应具有的知识、能力、素质结构，教学内容、课程体系的构件等都有差异，因此找到一种与本专业学生培养方向相适合的教学模式是十分紧迫和必要的。本文从课程的教学手段及教学内容等几个方面进行了改革与实践，以期达到提高教学质量的目的。
一、凝练教学内容，突出核心重点
由于专业设置原因，“结晶学及矿物学”理论学时为34学时，全部内容包括结晶学部分及矿物学部分。据现行教学内容而言，学时较为紧张。怎样充分利用好这34学时的课堂教学，把“结晶学及矿物学”课程中最重要的核心内容讲好讲透，教学内容的选择与设计极其重要。作者根据无机非金属专业特点及培养方案，重新修订了教学大纲，对“结晶学及矿物学”授课的核心内容进行了归纳及改革，使主线核心内容有突出的体现，即无论是对于教还是对于学，都对主体内容明确化。具体改革方法是结晶学部分注重基本理论及概念，使学生打好理论基础。如结晶学部分共包括几何结晶学、晶体化学、晶体物理等的内容。考虑到晶体物理及晶体化学等知识在其他课程里有所掌握，因此减少了这部分的学时，重点讲解几何结晶学的内容，特别是其中的晶体对称部分、晶体定向及结晶学符号等内容。矿物学部分难度较结晶学部分难度小，但涉及范围大，矿物种类繁多，性质多样，学习起来易使学生产生枯燥感，因此矿物学部分的教学注重选择典型矿物的讲授，做到以点带面，这样既突出重点，又避免泛泛讲授的枯燥性。改革调整后的学时分配为结晶学部分16学时，矿物学通论部分8学时，矿物学各论部分10学时。即在保证结晶学基础部分突出重点外，对矿物学部分进行了适当精简，以培养学生兴趣为主，使学生变被动学习为主动学习，避免学习过程中学生产生枯燥之感而引发厌学情绪。从实际授课效果看，效果令人满意。
二、改革传统教学模式，丰富教学手段
在具体教学方式上，改变以前板书为主的授课方式，充分利用各种资源，丰富教学手段。在多媒体教学方面，根据授课内容，利用PowerPoint并结合3DS MAX、3D、Flash、Animator等软件制作了内容完善的多媒体课件，尽力做到了图文并茂，并插入大量生动的动画和视频，使学生学习起来有兴趣，不枯燥。同时充分利用网络资源，收集了大量的典型矿物标本的高质量图片，并将其应用在多媒体教学中，使学生在欣赏多姿多彩的矿物世界的同时，既学到了知识，又培养了学习兴趣。在课堂之外，给同学们提供了一些自主学习网站，供学生课后自学。并适当布置一些额外作业，要求学生自主学习后作答，学生普遍兴趣十足，反响积极，有些学习能力较强的学生不但掌握了课程要求的知识，而且在要求之外还有扩展和提高。在完成教学任务的同时，也使学生的学习能力得到锻炼和提高，视野得到开阔，知识面得到扩展，综合素质得到了提升。部分章节的讲授中，还采用矿物晶体结构模型与矿物标本实物教学分析相结合的方式，晶体结构模型与矿物标本生动直观，极大地提高了学生的学习兴趣。例如，在讲授矿物的物理性质部分，将解理、裂理及断口的矿物标本于课堂上展示，使同学们看得见，摸得着，使原本抽象的概念变得具体，降低了理解记忆的难度，加深并强化了学生对理论知识的理解和掌握。同时课堂上注重启发式讲授、引导及提问，让学生带着思考听课，又在听课中思考。综合来看，丰富多样的教学手段很好地促进并提高了课堂授课质量，取得了良好的教学效果。
三、加强实验及实践教学环节，创造第二课堂
“结晶学及矿物学”课程尤其是矿物学部分，具有很强的实践性，通过实验实践教学可以使学生更牢固的理解和掌握理论知识，因此该课程的实践及实验教学部分就显得极其重要。本门课程共有实验教学20 学时。其中结晶学部分 3 次，包括晶体的宏观对称性、晶体的测量与投影及单形与聚形分析。矿物学部分 7 次实验，包括矿物的光学性质、矿物的物理性质及矿物学各论部分。在上实验课时，教师对实验方法及实验步骤的讲解力求简明扼要，指导学生分组进行实际操作，使每个学生都能做到，学会。通过严把实验教学关，保证了实验课教学的质量。实验课后，教师逐一认真细致批改学生的实验报告，并总结出共同性问题，再给学生统一讲解。并且在期末考核时将实验成绩计入到总成绩，以促进学生对实验课的重视程度并提高学生实验操作的积极性。
除了利用好实验教学外，还创造和利用各种机会，使学生接受实践教学，开辟第二课堂。例如利用课余时间，组织学生到地质博物馆、矿物展览馆、甚至珠宝玉石商店等地方进行参观，此外还充分利用实习的机会使学生认识了解实习工厂所用的各种矿物原料，使学生对矿物的开采、提炼、加工直道进入工厂供生产使用的整个过程有充分的认识，这样从宏观到微观再到宏观，在实践中不断加深对所学理论知识的理解和认识，并进一步巩固提高。
通过加强实验实践环节及第二课堂的学习，学生充分做到了理论联系实际，既开阔了学生的视野，提高了学习兴趣，更促进了理论教学。
四、结合科研活动，鼓励学以致用
在授课过程中，教师将自己在科研中涉及到与课程相关的内容引入课堂，作为教学实例，与学生分享。例如在讲解晶体的生长部分时，将自己采用提拉法生长晶体的实验过程为同学细致讲述，并将自己制备的晶体材料展示给学生，使学生将所学知识和实际科研应用联系起来，加深了学生对知识的理解，又培养了学生的科研兴趣。同时鼓励学生积极参与学校每年举办的大学生科研立项活动，指导学生进行初步的科学研究，把学到的知识应用到实践中去。
五、结论
综上所述，在“结晶学及矿物学”课程教学中，笔者根据专业培养方向要求，从教学内容、教学手段、实验实践及结合科研方面进行了一系列的改革及实践，使各教学环节得到完善。从实际效果来看，这些措施较为有效地提高了该课程的教学质量。
参考文献：
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[2]陶专. “结晶学及矿物学”课程教学改革实践初步探索[J].中国地质教育，2012， （1）： 64-67.
[3]冯娟萍. “结晶学与矿物学” 教学实践及探索[J]. 陕西教育，2013， （9）：58-59.
[4]汪立今等.“结晶学及矿物学”课程教学改革探索[J].中国地质教育， 2008， （2）：52-54.
结晶化学课程教学 篇4
化学是一门实验科学。“有机化学实验”作为化学专业一门独立的课程, 其教学的目的是通过实验, 培养学生观察现象、分析和解决问题的能力。同时也培养学生尊重自然与事实并进而归纳总结的科学态度与方法。使学生掌握有机化学实验的基本技能, 学会正确选择有机化学实验的合成、分离、提纯和分析鉴定的方法。通过实验, 培养学生观察现象, 分析问题和解决问题的能力。有机合成过程中所得的产物往往不纯, 其中常夹杂一些反应副产物、未作用的原料及催化剂等, 纯化这类物质的最常用的方法就是过滤及重结晶。过滤及重结晶是有机化学实验中必须掌握的最重要也是最基本的实验技能。
2 实验目的
1) 熟悉减压过滤和热过滤的实验操作。
2) 掌握重结晶的基本操作。
3) 熟练掌握重结晶法提纯固体有机化合物的原理和方法。
4) 练习普通过滤、抽气过滤和热过滤的操作技术。
3 实验原理
固体有机物在溶剂中的溶解度与温度有密切关系。一般是温度升高, 溶解度增大。若把固体溶解在热的溶剂中达到饱和, 冷却时即由于溶解度降低, 溶液变成过饱和而析出结晶。利用溶剂对被提纯物质及杂质的溶解度不同, 可以使被提纯物质从过饱和溶液中析出。而让杂质全部或大部分仍留在溶液中 (若在溶剂中的溶解度极小, 则配成饱和溶液后被过滤除去) , 从而达到提纯目的。
在进行重结晶时, 选择理想的溶剂是一个关键, 理想的溶剂必须具备下列条件:
1) 不与被提纯物质起化学反应。
2) 在较高温度时能溶解多量的被提纯物质 ;而在室温或更低温度时, 只朗溶解很少量的该种物质。
3) 对杂质的溶解度非常大或非常小 (前一种情况是使杂质留在母液中不随提纯物晶体一同析出;后一种情况是使杂质在热过滤时被滤去) 。
4) 容易挥发 (溶剂的沸点较低) , 易与结晶分离除去。
5) 能给出较好的结晶。
6) 无毒或毒性很小 , 便于操作。
在几种溶剂同样都合适时, 则应根据结晶的回收率、操作的难易、溶剂的毒性、易燃性和价格等来选择。
4 实验操作
4.1 溶剂的 选择
在重结晶时需要知道用哪一种溶剂最合适和物质在该溶剂中的溶解情况。一般化合物可以查阅手册或词典中的溶解度一栏或通过实验来决定采用什么溶剂。
溶剂的最后选择, 只能用实验方法来决定。其方法是取0.1g待结晶的固体粉末于一小试管中, 用滴管逐滴加入溶剂, 并不断振荡。若加入的溶剂量达1m L仍未见全溶, 可小心加热混合物至沸腾 (必须严防溶剂着火! ) 。若此物质在1m L冷的或温热的溶剂中已全溶, 则此溶剂不适用。如果该物质不溶于1m L沸腾溶液中, 则继续加热, 并分批加入溶剂, 每次加入0.5m L并加热使沸腾。若加入溶剂量达到4 m L, 而物质仍然不能全溶, 则必须寻求其它溶剂。如果结晶不能自行析出, 可用玻璃棒摩擦溶液液面下的试管壁, 或再辅以冷水冷却, 在使结晶析出。若结晶仍不能析出, 则此溶剂也不适用。如果结晶能正常析出, 要注意析出的量, 在几个溶剂用同法比较后, 可以选用结晶收率最好的溶剂来进行重结晶。
4.2 溶解及趁热过滤
通常将待结晶物质置于锥形瓶中, 加入较需要量 (根据查得的溶解度数据或溶解度试验方法所得的结果估计得到) 稍少的适宜溶剂, 加热到微微沸腾一段时间后, 若未完全溶解, 可再次逐渐添加溶剂, 每次加入后均需再加热使溶液沸腾, 直至物质完全溶解 (要注意判断是否有不溶性杂质存在, 以免勿加过多的溶剂) 。要使重结晶得到的产品纯和回收率高, 溶剂的用量是个关键。虽然从减少溶解损失来考虑, 溶剂应尽可能避免过量; 但这样在热过滤时会引起很大的麻烦和损失, 特别是当待结晶物质的溶解度随温度变化很大时更是如此。应为在操作时, 会因挥发而减少溶剂, 或因降低温度而使溶剂变为过饱和而析出沉淀。因而要根据这两方面的损失来权衡溶剂的用量, 一般可比需要量多加20%左右的溶剂。
4.3 结 晶
将滤液在冷水浴中迅速冷却并剧烈搅动时, 可得到颗粒很小的晶体。小晶体包含杂质较少, 但其表面积较大, 吸附于其表面的杂质较多。若希望得到均匀而较大的晶体, 可将滤液 (如在滤液中已析出结晶, 可加热使之溶解) 在室温或保温下静置使之缓缓冷却。这样得到的结晶往往比较纯净。
有时由于滤液中有焦油状物质或胶状物, 使结晶不易析出, 或有时因形成过饱和溶液也不析出结晶。在这种情况下, 可用玻璃棒摩擦器壁以形成粗糙面, 使溶质分子呈定向排列从而形成结晶, 此过程较在平滑面上迅速和容易;或者投入晶种 (同一物质的晶体, 若无此物质的晶体, 可用玻璃棒蘸少许溶液稍干后即会析出晶体) , 供给定型晶核, 使晶体迅速形成。
4.4 抽气过 滤
为了把结晶从母液中分离出来, 一般采用布氏漏斗进行抽气过滤。抽滤瓶的侧管用较耐压的橡皮管和水泵相连 (最好中间接一安全瓶, 再和水泵相连, 以免操作不慎, 使泵中的水倒流) 。布氏漏斗中铺的圆形滤纸要剪得比漏斗内径略小, 使紧贴于漏斗的底壁。为盖住滤孔, 在抽滤前先用少量溶剂把滤纸润湿, 然后打开水泵将滤纸吸紧, 防止固体在抽滤时自滤纸边沿吸入瓶中。借玻棒之助, 将容器中液体和晶体分批倒入漏斗中, 并用少量滤液洗出粘附于容器壁上的晶体。关闭水泵前, 先将抽滤瓶与水泵间连接的橡皮管拆开, 或将安全瓶上的活塞打开接通大气。以免水倒流入吸滤瓶中。
布氏漏斗中的晶体要用溶剂洗涤。以除去存在于晶体表面的母液, 否则干燥后仍要使结晶玷污。用重结晶的同一溶剂进行洗涤, 用量应尽量少, 以减少溶解损失。洗涤的过程是先将抽气暂时停止, 在晶体上加少量溶剂。用刮刀或玻棒小心搅动 (不要使滤纸松动) , 使所有晶体润湿。静置一会儿, 待晶体均匀地被浸湿后再进行抽气。为了使溶剂和结晶更好地分开, 最好在进行抽气的同时用清洁的玻塞倒置在结晶表面上并用力挤压。抽滤后所得的母液, 如还有用处, 可移置于其它容器中。较大量的有机密剂, 一般应用蒸馏法回收。如母液中溶解的物质不容忽视, 可将母液适当浓缩。回收得到一部分纯度较低的晶体 , 测定它的熔点 , 以决定是否可供直接使用 , 或需进一步提纯。
4.5 结晶的干燥
抽滤和洗涤后的结晶, 表面上还吸附有少量溶剂, 因此尚需用适当的方法进行干燥。重结晶后的产物需要通过测定熔点来检验其纯度, 在测定熔点前, 晶体必须充分干燥, 否则熔点会下降。固体的干燥方法很多, 可根据重结晶所用的溶剂及结晶的性质来选择。常用的方法有如下几种:
空气晾干: 将抽干的固体物质转移到表面皿上铺成薄薄的一层, 再用一张滤纸覆盖以免灰尘玷污, 然后在室温下放置, 一般需要几天才能彻底干燥。
烘干:一些对热稳定的化合物, 可以在低于该化合物熔点或接近溶剂沸点的温度下进行干燥。实验室中常用红外线灯或烘箱、蒸气浴等方式进行干燥。必须注意, 由于溶剂的存在, 结晶可能在较其熔点低得很多的温度下就开始熔融了, 因此必须十分注意控制温度并经常翻动晶体。用滤纸吸干:有时晶体吸附的溶剂在过滤时很难抽干, 达时可将晶体放在二三层滤纸上, 上面再用滤纸挤压以吸出溶剂。此法的缺点是晶体上易玷污一些滤纸纤维。
5 实验步骤
5.1 仪器、药品
粗苯甲酸、活性炭、循环水真空泵、恒温水浴锅、热水保温漏斗、玻璃漏斗、玻璃棒、表面皿、抽滤瓶、布氏漏斗、酒精灯、滤纸、量筒、沸石
5.2步骤
5.2.1 溶解、脱色
用台秤称取3.5g粗苯甲酸, 放在250m L烧杯中, 加入150m L蒸馏水, 加热至沸腾, 直至苯甲酸溶解。若不溶解, 可分次再适量添加少量 (2~3m L) 热蒸馏水, 搅拌并加热至接近沸腾令苯甲酸全部溶解。如溶液有颜色, 则应先撤去热源, 待溶液稍冷却后, 加入1g的活性炭于溶液中, 煮沸5~10min, 脱色。
5.2.2 热过滤
在脱色的同时准备好热水漏斗、菊花滤纸以及烧杯, 并在热水漏斗中加入热水, 加热待水接近沸腾时, 放入折叠好的滤纸, 并用少量的热水润湿。然后, 对上述热溶液进行热过滤, 绿叶用烧杯收集。在过滤过程中应用小火加热保温以免冷却析出晶体, 妨碍过滤。滤完后, 再用少量 (1~2m L) 热蒸馏水洗涤滤渣一次。
5.2.3 结晶
将所得的滤液充分冷却, 使之结晶析出。
5.2.4 抽滤、洗涤
按装置图装好抽滤装置, 进行抽滤, 抽干后, 用玻璃钉或玻璃瓶塞压挤晶体, 继续抽滤, 尽量除去母液, 然后进行晶体的洗涤。即先把橡皮管从抽滤瓶上拨出, 关闭循环水真空泵, 把少量蒸馏水 (作溶剂) 均匀地洒在滤饼上, 浸没晶体, 用玻璃棒小心地均匀地搅动晶体, 接上抽气泵, 抽滤至干, 如此重复洗涤两次。
5.2.5 干燥晶体
取出晶体, 放在表面皿上晾干 (适当不吸水的产品) , 或在100℃以下烘干 (可根据重结晶所用的溶剂及结晶的性质来选择, 常用的方法有空气晾干、红外灯或烘箱烘干、用滤纸吸干或置于干燥器重干燥) , 称重, 最后把赝品倒入回收瓶, 计算产率。
6 注意事项
1) 在热过滤时 , 整个操作过程要迅速 , 否则漏斗一凉 , 结晶在滤纸上和漏斗颈部析出, 操作将无法进行。
2) 洗涤用的溶剂量应尽量少 , 以避免晶体大量溶解损失。
3) 用活性炭脱色时, 不要把活性炭加入正在沸腾的溶液中。
4) 滤纸不应大于布氏漏斗的底面。
5) 停止抽滤时先将抽滤瓶与抽滤泵间连接的橡皮管拆开, 或者将安全瓶上的活塞打开与大气相通, 再关闭泵, 防止水倒流入抽滤瓶内。
参考文献
[1]兰州大学.有机化学实验[M].3版.北京:高等教育出版社, 2010:70-80.
结晶化学课程教学 篇5
关键词：溶解,蒸发结晶,搅拌方向
在中学化学实验中, 经常会遇到溶解固体物质的情况, 而搅拌是其中重要的一个环节。为了加速溶解和某些蒸发结晶过程必然会用到玻璃棒搅拌, 重点体现在粗盐提纯这一实验中。但在溶解或蒸发过程中玻璃棒的搅拌方向究竟是顺时针还是逆时针, 还是没有影响, 随个人习惯, 关于这方面问题大概很少有人在意过。也许有人认为只要溶解与蒸发两个过程搅拌的方向相反即可。那么搅拌的方向对上述两个过程的快慢是否有影响呢?
我们看看这样一道模拟题, 出现在2011年哈尔滨市道外区模拟试题上
答案:1) Fe、Cu;HCl、Fe Cl2
2) B、C顺序反了, B中漏斗下端尖嘴没有紧靠烧杯内壁。
无独有偶, 在2010年哈尔滨市第一次模拟考试题中, 同样出现了与此题相同的操作。
根据图中方案, 虽搅拌方向未成为正式的考点, 出现在题目当中。但溶解过程逆时针搅拌, 蒸发时是顺时针搅拌, 却在图中体现出来了。由于该题是识图题, 图中任何一个细节都是学生应该注意的。这种说法让学生和老师感到困惑, 课本中从来未提及这样的知识, 搅拌的方向真的对溶解和蒸发结晶过程有影响吗?为何在试题中会有这样的体现呢?而这个考点从未在中考试题中体现出来。
利用现有的知识, 我们可以解释通过搅拌, 溶解后的体系熵会增大, 有利于固体溶解和晶体析出。稀释浓硫酸时是为了散去热量, 防止沸腾。蒸发结晶过程搅拌是为了防止爆沸, 提高产率。而对搅拌方向应该是很少有人注意。
为了解开这个疑惑, 笔者通过查找资料, 实验对比找到了相关的解释。
1 关于晶体的溶解
已形成的晶体如果处于不饱和溶液中, 便会发生溶解, 由于晶楞和顶角处的质点具有比较大的自由能, 而且与未饱和的溶液接触机会多余其他部位, 较易脱离晶体溶解于溶液中。故顶角和晶楞最先溶解, 使晶体呈浑圆状。
我想善于观察的读者一定会在实验和生活中发现这一规律, 而刚才的论述也为这一现象提供了理论依据。
对于不同性质的晶面而言, 生长最慢的晶面是溶解最快的。因为这类晶面的面网密度较大, 面网间距也较大, 面网内键力却较弱, 因此溶解速度大, 表现出不稳定的性质。
通过上面的文字说明我们不难理解, 晶面生长最慢处溶解最快。由此可以推想出蒸发结晶与之机理相反。也就是说溶解速度较快处, 蒸发结晶时便较慢;反之, 蒸发结晶较快处, 溶解便较慢。
2 关于晶体的析出
2.1晶体的螺旋状生长
在晶体生长的初期阶段, 质点是按照层生长方式进行堆积的。随着质点的不断堆积, 由于杂质的热应力分布不均匀, 产生了内应力, 当内应力积累到一定限度时, 晶格便会沿着某层面网产生剪切位移, 绘形成螺旋位错现象。产生了螺旋位错现象就会在晶体表面出现凹角。介质中的质点将优先在凹角处堆积, 同时会形成三角凹角, 并且三角凹角和二角凹角不会因为质点的堆积而消失, 而是位置随质点的不断堆积呈现螺旋状上升, 使晶面逐层旋转着向外推移, 并且在晶面上形成螺旋状生长锥。
螺旋位错生长机制也称非完整光滑界面生长机制。螺旋位错形成台阶源, 可围绕螺型位错线形成螺旋状阶梯层层上升, 按1→2→3→4→5顺序依次生长, 1高于2, 2高于3, 最后形成一螺旋线的锥形, 由于螺旋位错的存在, 晶面生长速率大大加快。
按图中1→2→3→4→5的方向不难看出顺时针的方向, 根据结晶方向为逆时针可以想象, 用顺时针的搅拌方向可以促进浓度高的溶液补充到浓度低的溶液处, 从而加快了结晶速率;而溶解过程则是用逆时针的搅拌加快低浓度溶液补充高浓度溶液处, 使溶解速率加快。
综上所述:利用顺时针方向搅拌能够促进物质溶解, 而利用逆时针方向搅拌可以加快蒸发结晶。
参考文献
[1]王萍, 李国昌.结晶学教程.