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1、化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶任务一任务一认识结晶认识结晶化工单元操作第1页，共19页。化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶目目 录录CONTENTSp任务导入任务导入p任务描述任务描述p任务目标任务目标p相关知识相关知识p任务实施任务实施p任务评价任务评价p知识拓展知识拓展第2页，共19页。化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶任务导入任务导入任务导入任务导入任务描述任务描述任务目标任务目标相关知识相关知识任务实施任务实施任务评价任务评价知识拓展知识拓展如果一瓶硫酸铜中混入了很多的灰尘和沙子，该如何提纯得到硫酸铜呢？第3页，共19页。化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶任务描述任
2、务描述任务导入任务导入任务描述任务描述任务目标任务目标相关知识相关知识任务实施任务实施任务评价任务评价知识拓展知识拓展通过溶解-过滤-浓缩-结晶-过滤的方法将混有杂质的硫酸铜提纯。第4页，共19页。化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶任务目标任务目标任务导入任务导入任务描述任务描述任务目标任务目标相关知识相关知识任务实施任务实施任务评价任务评价知识拓展知识拓展A AB BC C1.了解结晶、重结晶、溶解度及过饱和溶液的定义；2.了解目前结晶的新型技术；3.掌握结晶的条件及影响因素；4.知道结晶的原理；1.培养学生的动手操作能力和观察分析能力；2.增强学生对本专业的职业认同感和自豪感。1.能应
3、用溶解-过滤-结晶的方法除去易溶物中的难溶杂质；2.能进行基本的溶解、过滤、结晶操作；知识知识目标目标技能技能目标目标素质素质目标目标第5页，共19页。化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶相关知识相关知识任务导入任务导入任务描述任务描述任务目标任务目标相关知识相关知识任务实施任务实施任务评价任务评价知识拓展知识拓展一、认识结晶一、认识结晶1.1.结晶定义结晶定义热结晶的饱和溶液冷却后，溶质以晶体热结晶的饱和溶液冷却后，溶质以晶体的形式析出这一过程叫结晶。的形式析出这一过程叫结晶。2.2.纯金属的结晶过程纯金属的结晶过程 纯金属的结晶过程是在冷却曲线上的水纯金属的结晶过程是在冷却曲线上的水平线
4、段内发生的。平线段内发生的。第6页，共19页。化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶相关知识相关知识任务导入任务导入任务描述任务描述任务目标任务目标相关知识相关知识任务实施任务实施任务评价任务评价知识拓展知识拓展3.3.结晶现状分析结晶现状分析近期在国际上溶液结晶的新进展主要表现在以下方面：近期在国际上溶液结晶的新进展主要表现在以下方面：u在生物化学的分离过程中广泛采用了溶液结晶技术，如味精、蛋白质的在生物化学的分离过程中广泛采用了溶液结晶技术，如味精、蛋白质的分离与提取等；分离与提取等；u在连续和间歇结晶过程中，广泛地应用了计算机辅助控制与操作手段，对于间歇结晶过在连续和间歇结晶过程中，广泛
5、地应用了计算机辅助控制与操作手段，对于间歇结晶过程可实现最佳操作时间表，控制结晶器内过饱和度水平，使结晶的成核与结垢问题减低程可实现最佳操作时间表，控制结晶器内过饱和度水平，使结晶的成核与结垢问题减低到最少；到最少；u对于连续结晶过程，则藉以连续控制细晶消除，以缓解连续结晶过程固有的非稳定对于连续结晶过程，则藉以连续控制细晶消除，以缓解连续结晶过程固有的非稳定行为周期振荡问题，稳定结晶主粒度；结晶器设计模型的最佳化。行为周期振荡问题，稳定结晶主粒度；结晶器设计模型的最佳化。一、认识结晶一、认识结晶第7页，共19页。化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶相关知识相关知识任务导入任务导入任务描述任
6、务描述任务目标任务目标相关知识相关知识任务实施任务实施任务评价任务评价知识拓展知识拓展重结晶方法是利用固体混合物中各组分在某种溶剂中的重结晶方法是利用固体混合物中各组分在某种溶剂中的溶解度不同而使其相互分离。溶解度不同而使其相互分离。二、重结晶二、重结晶重结晶过程是先将不纯固体物质溶解于适当的热的溶剂中制成接近饱和的溶液，趁热过滤除重结晶过程是先将不纯固体物质溶解于适当的热的溶剂中制成接近饱和的溶液，趁热过滤除去不溶性杂质，冷却滤液，使晶体自过饱和溶液中析出，而易溶性杂质仍留于母液小，抽气去不溶性杂质，冷却滤液，使晶体自过饱和溶液中析出，而易溶性杂质仍留于母液小，抽气过滤，将晶体从母液中分出，
7、干燥后测定熔点，如纯度仍不符合要求，可再次进行重结晶，过滤，将晶体从母液中分出，干燥后测定熔点，如纯度仍不符合要求，可再次进行重结晶，直至符合要求为止。直至符合要求为止。第8页，共19页。化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶相关知识相关知识任务导入任务导入任务描述任务描述任务目标任务目标相关知识相关知识任务实施任务实施任务评价任务评价知识拓展知识拓展1.1.溶解度溶解度物质溶解性的大小用溶解度来表示。在一定温度下，某种物质在物质溶解性的大小用溶解度来表示。在一定温度下，某种物质在100g100g水水(或其它溶或其它溶剂剂)里达到饱和状态时所溶解的克数，叫做这种物质的溶解度。里达到饱和状态时所
8、溶解的克数，叫做这种物质的溶解度。2.过饱和溶液过饱和溶液并不是所有盐类的饱和溶液在冷却后都能自发地把多余的溶质分离出来。例如，当把硫酸钠、硫代硫并不是所有盐类的饱和溶液在冷却后都能自发地把多余的溶质分离出来。例如，当把硫酸钠、硫代硫酸钠、醋酸钠和醋酸铅等饱和溶液小心谨慎地、不加摇动地冷却，结果是多余的溶质仍然能保留在溶酸钠、醋酸钠和醋酸铅等饱和溶液小心谨慎地、不加摇动地冷却，结果是多余的溶质仍然能保留在溶液中，并不分离出来，在这时候，溶液中所含溶质的量，已经超过它的溶解度，这样的溶液，叫做过液中，并不分离出来，在这时候，溶液中所含溶质的量，已经超过它的溶解度，这样的溶液，叫做过饱和溶液。饱和
9、溶液。二、重结晶二、重结晶第9页，共19页。化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶相关知识相关知识任务导入任务导入任务描述任务描述任务目标任务目标相关知识相关知识任务实施任务实施任务评价任务评价知识拓展知识拓展溶质从溶液中析出的过程，可分为晶核生成（成核）溶质从溶液中析出的过程，可分为晶核生成（成核）和晶体生长两个阶段，两个阶段的推动力都是溶液的和晶体生长两个阶段，两个阶段的推动力都是溶液的过饱和度溶液中溶质的浓度超过其饱和溶解度之值。过饱和度溶液中溶质的浓度超过其饱和溶解度之值。三、结晶原理三、结晶原理第10页，共19页。化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶相关知识相关知识任务导入任务导入
10、任务描述任务描述任务目标任务目标相关知识相关知识任务实施任务实施任务评价任务评价知识拓展知识拓展晶核生成的三种方式晶核生成的三种方式初级均相成核初级均相成核初级非均相成核初级非均相成核二次成核二次成核1 1、初级均相成核、初级均相成核在高过饱和度下，溶液自发地生成晶核的过程；在高过饱和度下，溶液自发地生成晶核的过程；三、结晶原理三、结晶原理第11页，共19页。化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶相关知识相关知识任务导入任务导入任务描述任务描述任务目标任务目标相关知识相关知识任务实施任务实施任务评价任务评价知识拓展知识拓展2 2、初级非均相成核、初级非均相成核溶液在外来物（如大气中的微尘）的诱
11、导下生成晶核的过溶液在外来物（如大气中的微尘）的诱导下生成晶核的过程；程；3 3、二次成核、二次成核在含有溶质晶体的溶液中的成核过程。在含有溶质晶体的溶液中的成核过程。二次成核也属于非均相成核过程，它是在晶体之间或晶体与二次成核也属于非均相成核过程，它是在晶体之间或晶体与其他固体（器壁、搅拌器等）碰撞时所产生的微小晶粒的诱其他固体（器壁、搅拌器等）碰撞时所产生的微小晶粒的诱导下发生的。导下发生的。三、结晶原理三、结晶原理第12页，共19页。化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶相关知识相关知识任务导入任务导入任务描述任务描述任务目标任务目标相关知识相关知识任务实施任务实施任务评价任务评价知识拓
12、展知识拓展、结晶方式、结晶方式溶液结晶主要有溶析结晶和冷却结晶，总之实验室最常用的就溶液结晶主要有溶析结晶和冷却结晶，总之实验室最常用的就是这两种方式，有时如果溶析结晶终了温度较高可以考察一下是这两种方式，有时如果溶析结晶终了温度较高可以考察一下继续降温是否能提高结晶收率。继续降温是否能提高结晶收率。、溶析剂的选取、溶析剂的选取溶析结晶要考虑溶析剂的选取，可以试验一下常用的各类溶析结晶要考虑溶析剂的选取，可以试验一下常用的各类溶剂。溶析剂的滴加速率是最重要的影响因素，滴加过快溶剂。溶析剂的滴加速率是最重要的影响因素，滴加过快容易导致爆发成核。要有合适的滴加曲线。容易导致爆发成核。要有合适的滴加
13、曲线。四、影响结晶因素四、影响结晶因素第13页，共19页。化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶相关知识相关知识任务导入任务导入任务描述任务描述任务目标任务目标相关知识相关知识任务实施任务实施任务评价任务评价知识拓展知识拓展、降温速度、降温速度冷却结晶要考虑降温速度的影响，这个十分重要，过快容易冷却结晶要考虑降温速度的影响，这个十分重要，过快容易导致爆发成核，晶体是长不大的。导致爆发成核，晶体是长不大的。、搅拌速率、搅拌速率快速搅拌可以使结晶器更接近全混流，使粒度分布也更快速搅拌可以使结晶器更接近全混流，使粒度分布也更为均匀，但有时可能会导致低粒度部分比例大，需要通为均匀，但有时可能会导致低粒
14、度部分比例大，需要通过试验得到最佳搅拌速率。过试验得到最佳搅拌速率。四、影响结晶因素四、影响结晶因素第14页，共19页。化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶相关知识相关知识任务导入任务导入任务描述任务描述任务目标任务目标相关知识相关知识任务实施任务实施任务评价任务评价知识拓展知识拓展、晶种的影响、晶种的影响加入晶种可以是溶质在晶核上析出，从而使晶体长的更大。晶种加入量不易多，另外要注加入晶种可以是溶质在晶核上析出，从而使晶体长的更大。晶种加入量不易多，另外要注意晶种的选取，大的粒度均匀的比较好。意晶种的选取，大的粒度均匀的比较好。、其他因素、其他因素其它就是搅拌叶形式，结晶罐形式，比如有没有
15、导流筒等等，不是主要的，不是绝对其它就是搅拌叶形式，结晶罐形式，比如有没有导流筒等等，不是主要的，不是绝对的，结晶过程影响因素多，不一定哪个是主要的。的，结晶过程影响因素多，不一定哪个是主要的。四、影响结晶因素四、影响结晶因素第15页，共19页。化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶任务实施任务实施任务导入任务导入任务描述任务描述任务目标任务目标相关知识相关知识任务实施任务实施任务评价任务评价知识拓展知识拓展将硫酸铜粗产品按照粗产品水=11.2(质量比)，加少量稀H2SO4，调pH为12，加热使其全部溶解，趁热过滤，滤液自然冷却至室温后，水浴加热浓缩至表面出现晶膜，抽滤，用少量无水乙醇洗涤产品
16、，抽滤。将产品转移至干净的表面皿上，用吸水纸吸干，称量，计算收率（回收母液）。提提纯纯硫硫酸酸铜铜第16页，共19页。化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶任务实施任务实施任务导入任务导入任务描述任务描述任务目标任务目标相关知识相关知识任务实施任务实施任务评价任务评价知识拓展知识拓展提提纯纯硫硫酸酸铜铜温度（温度（K）273293313333353373五水硫酸铜五水硫酸铜23.132.044.661.883.8114.0硝酸铜硝酸铜83.5125.0163.0182.0208.0247.0硫酸铜与硝酸铜的溶解度第17页，共19页。化工单元操作项目8结晶/任务1认识结晶任务评价任务评价任务导入任务导入任务描述任务描述任务目标任务目标相关知识相关知识任务实施任务实施任务评价任务评价知识拓展知识拓展目标目标评价要素评价要素评价标准评价标准评价依据评价依据考核方式考核方式得分得分权重权重自评20%互评20%师评60%知识知识基本知识1.掌握的知识点；2.完成书面作业3.分析和解决问题1.个人作业2.课堂笔记3.课堂练习4.项目测试35%能力能力基本技能1.能应用溶解-过滤-结晶的方法除去易溶
