1.3化学中常用的实验方法配制一定物质的量浓度的溶液 教学设计 2024-2025学年高一上学期化学沪科版（2020）必修第一册

教学设计 课程基本信息 学科 化学 年级 高一 学期 秋季 课题 配制一定物质的量浓度的溶液 教学目标 化学学科核心素养目标： 1. 通过展示体检报告中的一些指标，体会浓度的准确性给生产生活带来的影响，感受准 配制一定物质的量浓度溶液的学科价值和社会价值； 2. 依据物质的量浓度公式，通过从溶质质量和溶液体积两个维度出发探究一定物质的量浓度溶液的配制方案，认识精确配制溶液的操作步骤的依据，发展证据意识； 3. 通过以问题链的方式驱动学生思考并设计合理的定容仪器，感受实验仪器设计的巧妙和艰辛，培养创新意识。 评价目标： 1. 通过了解体检报告中一些指标的范围，诊断并发展学生对化学价值的认知水平； 2. 通过对溶质质量的准确称量和溶液体积的准确测定的探究，诊断并发展学生对配制一定物质的量浓度溶液实验步骤的认识水平； 3. 通过在教师引导下思考并设计合理的定容仪器，诊断并发展学生对实验仪器的认识水平和设计能力。 教学重难点 教学重点：1. 掌握物质的量浓度的含义及计算公式；2. 掌握如何准确地配制一定物质的量浓度的溶液的实验操作。 教学难点：1. 准确地配制一定物质的量浓度的溶液的实验操作的探究过程。 教法学法 教学方法：问题驱动法、讨论法、讲授法、多媒体演示法 学习方法：结合本教材的特点，在教师引导下以学生自己为主体，开展自主探究，完成对应的三个任务。从生活实际出发认识本节内容的学科价值和社会价值，把学习过程和认知过程有机地统一起来，化被动接受转化为主动探索，使学生自主完成对配制一定物质的量浓度溶液实验步骤的探究，感受到学习的乐趣。学生在教师帮助下顺利完成知识建构，对原有知识经验进行改造和重组，使科学认知与原有经验之间达到平衡，同时培养实验探究能力。 学情分析 1. 认知状态：高一学生对本课时的认知停留在初中配制溶液的层面上，对如何“准确配制”溶液没有明确的认识，微观分析能力不强；同时学生的理解能力和思维水平还处在初级阶段。 2. 心理状态：经过之前对物质的量和气体摩尔体积的学习，学生初步接触微观世界，很多陌生物理量的出现和难度的迅速上升导致学生心理会变得脆弱。 3. 初级概念：物质的量、摩尔质量、微粒个数、阿伏伽德罗常数、气体摩尔体积的含义和计算公式有了基本的了解，但还未彻底掌握和理解它们之间的内涵和转化关系，对以上概念及公式的应用能力较为欠缺。 4. 迷思概念物质的量浓度的适用条件及其与物质的量、摩尔质量之间的转换关系；溶液体积和溶剂体积的区别；量筒的适用条件。 教学过程 本节课的具体教学流程如下： · 课堂导入：情境体验，回顾旧知 教师活动 学生活动 设计意图 【导入】最近小明的奶奶总是感觉身体很乏力，腰部很困，于是去医院做了一个检查，拿到体检报告单之后看不太懂，你能帮助她解读一下各项指标所表示的含义吗？ 【旧知】请大家先回忆一下初中你学习过表示溶液浓度的物理量是哪个？计算公式是？ 那如何配制100g，质量分数5%的NaCl溶液呢？ 溶液中溶质的质量分数=溶质的质量/溶液的质量 称量5gNaCl固体和95gH2O，相互溶解。 通过体检报告单导入溶液浓度的表示方法，激发学生的学习兴趣。 回顾通过称量质量配制溶液的实验操作。 · 概念建构：物质的量浓度 教师活动 学生活动 设计意图 【引导】但是实际情况下取用溶液时，称量液体的质量远远没有量取液体体积来得方便，而且我们已经学习过物质的量，知道可以很方便的用质量转换成物质的量，所以在实验室中，实验员老师更多地并不是用质量分数来配制溶液，而是配制一定体积含有一定物质的量的溶质的溶液。 【介绍】那么进入高中，我们将会采用一个新的物理量：物质的量浓度来表示溶液的浓度。 【主板书】符号为cB，它的含义是指单位体积的溶液里所含溶质B的物质的量，也称为B的物质的量浓度。 【练习】及时巩固物质的量浓度相关计算。 【介绍】物质的量浓度在我们生活当中应用非常广泛，比如课前提到的体检报告单，我们会发现很多指标都会用物质的量浓度来进行表示。 【主板书】我们知道了用溶质的物质的量和溶液的体积表示浓度，昨天还知道了物质的量和质量之间的关系，那就可以直接用固体试剂在实验室配制一定物质的量浓度的溶液了。 思考、聆听。 认识到往往通过量取体积的方法取用溶液而非称量质量。 认识物质的量浓度的含义，符号，计算公式，单位。 课堂练习，及时巩固。 观察体检报告单。 回顾物质的量和质量之间的计算公式。 通过介绍实验员实际操作中配制溶液的方法，引入物质的量浓度的概念。 与课前的导入相呼应联系实际，实现化学与STSE教育。 通过引导回忆物质的量和质量之间的关系，新旧知识建立联系，为配制一定物质的量浓度的溶液提供思路。 · 任务一：探究如何确保溶质质量的准确称量 教师活动 学生活动 设计意图 【实验探究】准确地配制100ml 1.00mol/L NaCl溶液。 【引导】要想配制一定物质的量浓度的溶液，我们需要知道溶质和溶剂分别是多少。 【生产生活】这里我们关注“准确”二字。在生产生活中，浓度的准确与否至关重要。又一次回到这张体检报告单上，已知1mmol/L = 10-3mol/L，所以经过换算，小明奶奶体内尿素浓度与标准范围的最低值差10-3 mol/L，这里我们会看到，她的体内氯离子浓度仅仅是少了10-3 mol/L，但身体上就表现出了明显的症状。 【提问】我们这节课就从一个“准”字出发，配制100ml，1.000mol/L的NaCl溶液，如何达到准确配制溶液的目的呢？ 【主板书】结合原理，要想实现物质的量浓度的准确性，必然要确保溶质质量的准确称量和溶液体积的准确测定。 【活动一】计算所需的NaCl固体的质量。 【引导】那我们深入分析每一步，看有没有达到“准确”的要求。 【Q1】托盘天平的精确度为？那我现在用托盘天平可以准确称量出5.85g的NaCl固体吗？ 【介绍】要想达到5.85这样的小数点后两位的精确度要求，我们最好选用分析天平它的精确度可以达到0.0001。 感受“准确”二字的含义和社会价值。 思考。 回忆托盘天平的分度值 通过联系生产生活实际，实现化学与STSE教育，进一步感受溶液配制的“准确”与否至关重要。 细致分析学生方案中每个步骤的“准确性”，把握该实验的重点在于如何实现精准配制。 引导回忆托盘天平使用的注意事项，培养严谨认真的实验操作习惯。 · 任务二：探究如何确保溶液体积的准确测定 教师活动 学生活动 设计意图 【引导】好，下一步为量取溶剂蒸馏水的体积为100ml，但是我们的分母强调的是谁的体积呢？100ml的蒸馏水溶解了固体溶质后，它的体积还会是100ml吗？ 【展示】这里给大家展示一个小实验，右边量筒盛装的是在50ml水中溶解了一定质量固体溶质之后形成的溶液，而左边量筒盛装的是50ml水。 【Q2】所以请大家思考，我们是往5.85gNaCl固体中加100ml蒸馏水，还是加水加到溶液容积确定为100ml？对，这样才能保证浓度配制的准确性。 【主板书】我们把这一步叫做定容。 【引导】在加水定容至所需溶液体积之前要先溶解固体。配制溶液的思路发生了变化。 【活动二】请大家以小组为单位讨论交流，在脑海中完善整个配制流程，思考以下问题： （1）溶解固体要用到哪些仪器？ （2）定容时在什么仪器中进行？ 并能简述实验步骤。 【Q3】可是，对于有些固体而言，以氢氧化钠固体为例，溶解时会有热量的变化，我们在操作时如何消除溶解放热对溶液体积产生的影响呢？ 【主板书】冷却至室温 【呼应学生】继续在哪个容器中加水？ 【Q4】可是，继续在烧杯中定容溶液，能否达到这里所要求的“准确”呢？烧杯的口径比较大，最后滴加少量液体时，不易观察页面高度的变化。 【引导】也就是说，溶解和定容不能在同一个烧杯中进行，那我就将冷却之后的液体进行转移。 【Q5】溶液转移后，烧杯和玻璃棒上会残留有原溶质，造成溶质的损失，这个问题如何解决？ 【主板书】洗涤，确保n的准确，用少量蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2-3次，洗涤液也一并转移，转移至新的容器之后，振荡，使溶液混合均匀。 溶液的体积。 加水加到溶液体积确定为100ml。 小组讨论交流，溶解固体要用到哪些仪器，需要注意什么，最后定容在什么容器中进行 溶解后冷却至室温，再加水定容 用蒸馏水洗一下内壁。 通过教师实物展示，直观地感受溶液体积和溶剂体积的区别，进一步辨析概念的内涵。 同时学生的认知水平得到发展，将配制溶液的步骤明确为“计算、称量、溶解、定容”。 通过两个探究性问题的思考，意识到温度的变化会给溶液体积的定容带来误差。激发学生继续探究的求知欲。 问题驱动的方式引导思考，完善实验步骤。 · 任务三：探究如何寻找合适的定容仪器 教师活动 学生活动 设计意图 【Q6】那转移到一个什么样的容器中进行定容呢？可不可以选择量筒呢？比如我选择100ml的量筒，它的口径要小很多。 【Q7】那现在如果我改成一个和量筒形状差不多的圆柱形仪器，因为我不需要量取任意的体积，所以这个容器只需要有一个刻度即可，形状和量筒一样，甚至口径比量筒还要细的仪器用于配制溶液可不可以？ 【引导】如果口径非常细，当我配制的溶液体积很大时，那必然要求这个仪器长度很长，操作不方便。 【活动三】基于此，最好是一个什么形状的仪器既能满足使用的方便，又能保证它的精确性呢？请同学们在学案上设计该装置。 【评价】同学们画的都非常好，展现了自己的创新思维，我们会发现这几个装置有一个共同的特点就是上窄下粗，这已经和我们实验室用于配制溶液的仪器非常接近了。 【主板书】我们实验室用于配制溶液的仪器叫做容量瓶，是一个细颈，梨形的平底玻璃瓶，不用于定量的部分比较粗，用于定量的部分比较细，所以此外，该仪器只有一个刻度线， 【引导】此外，容量瓶上还需标有适用的温度，和具体的规格。我们这里使用的是100ml，除此之外，还有哪些规格呢？ 我们要根据所配溶液的体积选取合适规格的容量瓶，如果我要配240ml的溶液，需要多大规格的容量瓶呢？那么所称取的质量也要根据250ml去计算。 【生产生活】我们在加水定容之后，整个溶液并不是均一的体系，那这个时候怎么让溶液混合均匀呢？振荡几下就可以让溶液混合均匀吗？ 大家来看一下，这是什么呀？轻轻振荡会让里面的珍珠均匀地分散在整个奶茶中吗？那为了保持体系的的均一性，你有没有观察过制作奶茶的小姐姐在将做好的奶茶递交到你手中前，她往往会怎么做啊？ 我们这里也是一样的，配好的溶液要将它倒转摇匀。 【演示】这就要求容量瓶必须配备塞子。瓶塞，检漏，演示检漏的操作，首先，我们向容量瓶中加入适量的自来水，塞好瓶塞，用右手手指抵住容量瓶瓶塞，左手托住容量瓶的底部，把它倒转过来，观察在瓶塞处是否有漏水的现象，有没有，没有，我们把容量瓶正立，把瓶塞旋转180°，再次倒立，如果没有发现漏水的情况，说明这个容量瓶是完好的，可以使用。 【介绍】那容量瓶的使用还有哪些注意事项呢？了解之后，老师再补充一点：容量瓶不能加热，不能久贮溶液，不能在瓶内溶解固体或稀释液体，不能作反应容器。以上操作都伴随着热量变化，会对容量瓶的精度造成影响。容量瓶只能用来配制溶液，配好的溶液要长期储存的话必须装在细口瓶中，贴上标签。 不能。 量筒是一种量器，一般不用于溶液的配制。 思考。 尝试在学案上设计定容的仪器图。 聆听，观察容量瓶的构造 50ml 、250ml 、500ml 、1000ml 。 250ml 振荡容量瓶 珍珠奶茶 将整个奶茶倒转过来摇几下。 阅读资料卡片，了解容量瓶使用的注意事项。 通过四个问题的驱动引导，以问题链的形式激发学生的求知欲，思考设计合理的定容仪器。 介绍实验仪器：容量瓶，学生观察容量瓶，了解容量瓶的基本构造和使用的注意事项。 通过从生活中和学生非常贴切的例子出发，激发学生兴趣，感受“倒转摇匀”操作的意义。 进一步了解容量瓶使用的注意事项。 · 介绍稀释定律 教师活动 学生活动 设计意图 【引导】在实验室和生产生活中配制溶液时我们不仅通过称取固体物质来配制溶液，还经常通过稀释浓溶液来配制溶液，实验室配制稀硫酸时，我们会通过稀释浓硫酸的方法进行配制，所以这里的称量包括两个部分，固体药品的称取和液体药品的量取。 浓溶液加水稀释到稀溶液的过程中，溶液体积变大，溶液浓度变小，但有一个量是不变的，那就是所含溶质的物质的量。 【主板书】于是就有了稀释定律。 思考，聆听。 感受配制溶液过程中“称量”二字的含义。 通过稀释定律的讲解，让整节课的知识体系更加完整，引导学生意识到不仅可以称取固体药品来配制溶液，还可量取液体药品。 · 课堂总结，升华主题 教师活动 学生活动 设计意图 【总结】本节课我们学习了一个新的物理量，学习了两个公式，认识了一种新的实验仪器，领悟了一种新的方法。对于配制一定物质的量浓度溶液这个定量实验，我们从“确保溶液浓度准确”这个实验目的出发，对物质的量浓度定义式中n和V的准确性进行了深入的讨论，为确保n的准确我们选择了分析天平，讨论了洗涤等操作；为确保V的准确，我们设计了合适的配制仪器：容量瓶，讨论了溶解后需要冷却等操作。这种从实验目的出发，通过不断分析实验原理，设计、完善实验方案的思维方法，也会在后续的学习中给我们提供解决问题的思路。 【升华】而关于我们要精准地配制1.000mol/L数量级为的NaCl溶液，将数量级控制在10-3，这种精确度在生产生活中应用非常广泛，水质监测中如果某地区水体中某种重金属离子的物质的量浓度接近或达到 10⁻³mol/L 这样的量级，就可能引起关注；土壤检测中，如果土壤中铜离子的物质的量浓度在一定范围内，如接近 10⁻³mol/L，可能有利于农作物的生长；但如果浓度过高或过低，就可能导致农作物出现缺素症或中毒现象，影响农业生产；工业生产中如果某种关键反应物或催化剂的浓度接近10⁻³mol/L这样的量级，可能会对反应的速率、选择性和产率产生重要影响；能源开发中在燃料电池里，质子在电解质膜中的传递速率与电解质溶液中氢离子的浓度密切相关。如果氢离子的物质的量浓度能够控制在合适的范围内，如接近10⁻³mol/L，可能会提高燃料电池的能量转换效率和稳定性，对于国家的能源转型和可持续发展具有重要意义。 倾听，梳理整个实验方案设计的思路，感受科学实验的严谨性。 聆听，感受浓度的精准配制在生产生活中的广泛应用。 归纳、提炼本节课解决真实问题的思路和方法，帮助学生回顾实验方案的设计过程，建构配制溶液的思维模型。 感受浓度的精准配制在生产生活中的广泛应用，发展科学态度与社会责任的化学学科核心素养 · 课后练习 教师活动 学生活动 设计意图 【课后练习】 基础巩固：完成作业练习中的1和2。 应用实践：请设计用14mol/L浓硫酸准确地配制100ml 0.140mol/L稀硫酸的实验方案，小组完成实验并撰写实验报告（实验目的、实验原理、实验操作、实验误差）。 拓展创新：调查在日常生活或工业生产中，哪些领域需要精确配制一定物质的量浓度的溶液，选择其中一个领域实地考察并撰写调查报告。 完成课后作业。 巩固本课建构的配制溶液的思路和方法。感受浓度的精准性在生产生活中的广泛应用。 自主性教学评价 本节课的教学设计基于实际问题的解决：如何“准确”配制一定物质的量浓度的溶液，遵循学生的认知发展顺序，设计了三个探究活动，学生在教师引导下完成相应的探究任务，探索配制溶液的实验步骤和实验仪器的设计，正确理解实验操作和仪器装置设计的依据，落实证据意识，发展实验探究能力。 本教学设计在实施过程中探究任务设计成果显著，学生思维被很好地调动起来，激发了学生探索生产生活中关于精准配制浓度的兴趣。 学科网（北京）股份有限公司 $$