第二章 实验活动1 配制一定物质的量浓度的溶液 教学设计 -2025-2026学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

实验活动1 配制一定物质的量浓度的溶液 课程：高中化学 教材：高中化学人教版（2019）必修第一册 章节：实验活动1 配制一定物质的量浓度的溶液 教材分析 “配制一定物质的量浓度的溶液”是高中化学必修课程中的基础定量实验，承接“物质的量”与“溶液浓度”概念的学习，为后续“化学反应中的定量关系”及“滴定分析”等内容奠定操作与认知基础。学生在学完和等计算后，通过实际配制溶液，实现从理论计算到实验操作的过渡，发展定量思维和实验设计能力。教材先引导学生计算所需质量，再经历称量、溶解、转移、洗涤、定容等步骤，编排上遵循“先算后做、步步递进”的逻辑，强化操作的规范性。特别地，在溶液转移后要求用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒2~3次，并将洗涤液注入容量瓶，这一细节常被学生忽视，误以为烧杯内残留液滴不影响结果，实则会导致溶质损失，使最终浓度偏低。教材通过问题讨论引导学生反思操作目的，突出“溶质守恒”思想，帮助学生理解每一步背后的化学原理，避免机械模仿。整个实验以容量瓶的规范使用为核心技能，融合计算、操作与误差分析，使学生在动手过程中深化对物质的量浓度本质的理解。 学情分析 生成失败 教学目标 知识目标 1. 能根据物质的量浓度公式进行计算，并准确称量或量取所需溶质或溶液，完成一定物质的量浓度溶液的配制。 2. 能描述容量瓶的使用方法及配制过程中的关键操作步骤，解释洗涤烧杯和玻璃棒的必要性。 核心素养 1. 宏观辨识与微观探析：从宏观溶液配制过程理解物质的量浓度的实际意义，从微观角度认识溶质粒子在溶液中的均一分布，建立宏观现象与微观粒子变化的联系。 2. 科学探究与创新意识：通过实验设计与操作，体验科学探究的基本流程，能针对实验现象提出问题并进行合理分析，增强动手实践与创新意识。 3. 科学态度与社会责任：养成严谨求实的实验态度，认识精确配制溶液在科研与生产生活中的重要性，理解规范操作对实验安全与结果准确的社会意义。 重点难点 学生已经学习了物质的量、摩尔质量、溶液的物质的量浓度等基本概念，并掌握了天平、量筒等常见实验仪器的使用方法，这为理解这一浓度表达式及其在实验中的应用奠定了基础。初中阶段学生初步接触过溶液的配制，具备一定的实验操作经验，但高中阶段对精度和规范性的要求显著提高。该年龄段学生处于抽象逻辑思维快速发展的阶段，能够进行一定的推理和计算，但在将理论公式与实际操作相结合时仍存在困难。但在容量瓶的精确使用、溶液稀释过程中溶质物质的量守恒的理解上容易出现偏差，尤其在从固体配制和稀释法配制两种路径中，学生可能混淆量筒与容量瓶的功能区别，难以理解为何要洗涤烧杯并将洗涤液转移至容量瓶，误认为少量残留不影响结果，忽视系统误差的累积效应。此外，定容时液面控制、摇匀操作等细节对学生动手能力和严谨性提出较高要求，需通过实践强化对“精确配制”这一核心理念的深层理解。 课堂导入 【教师活动】 "同学们，输液时使用的生理盐水浓度是精准的0.9%，如果医生配浓了会灼伤血管，淡了会无效——那么实验室如何像‘化学厨师’一样精准调配溶液呢？（举起100mL容量瓶）看这个细颈瓶上的刻度线！今天我们就要用它当‘量杯’，调配一壶含个NaCl粒子的‘咸汤’！请立即心算：配100mL 盐水需多少克食盐？" 【学生活动】 快速计算并齐声回答："5.85克！"，同时观察容量瓶颈部环形刻度线，互相讨论："为什么不像厨房倒水直接加100mL？" 【设计意图】 借医疗实例引发对浓度精确性的重视，用量子化比喻衔接微观粒子数与宏观操作，通过即时计算将理论值转化为实操目标，激活定量思维。 探究新知 提出探究问题 教师引导：同学们，我们刚刚完成了“配制一定物质的量浓度的溶液”的实验操作，大家在操作过程中有没有注意到一个细节：在将烧杯中的溶液转移至容量瓶后，为什么要用蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2~3次，并将洗涤液也都注入容量瓶呢？这个步骤看起来似乎多余，但教材中却特别强调，这是为什么呢？ 学生活动：学生开始思考并提出疑问，有的同学说可能是为了清洗残留的溶质，有的同学则认为如果不洗，可能会影响溶液的浓度。大家纷纷表达自己的看法，对这个操作的必要性产生了浓厚的兴趣。 教师引导：看来大家对这个操作都有自己的理解，那我们今天就围绕这个问题展开一次深入的探究。 猜想与假设 教师组织学生分组讨论，并引导他们围绕问题提出合理的假设。教师提问：“你们认为这个洗涤步骤是否真的会影响最终溶液的浓度？如果影响，是偏高还是偏低？” 学生小组交流后提出以下假设： · 假设一：如果不洗涤烧杯和玻璃棒，残留的NaCl会留在烧杯中，导致进入容量瓶的溶质减少，最终浓度偏低。 · 假设二：洗涤次数不够，可能使溶液浓度不准确，影响实验结果的精确性。 学生代表发言后，教师总结：这些假设都具有科学性，接下来我们需要明确实验目标，验证这些猜想。 明确实验目标 教师引导学生将问题转化为可操作的实验目标：“我们今天的探究目标是：验证在配制一定物质的量浓度的溶液过程中，是否必须用蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒，并将洗涤液转移至容量瓶。通过实验，我们要判断这一操作对最终溶液浓度的影响。” 学生理解并表述：通过对比是否洗涤的两组实验，测定其浓度，判断该操作是否必要。 教师强调：为了科学地完成实验，我们首先要回顾相关的实验原理。 回顾实验原理 1. 化学反应原理 本实验不涉及化学反应，属于物理配制过程。NaCl固体溶于水的过程为物理溶解，反应式为： 属于离子化合物的溶解过程，无新物质生成。 2. 定量计算依据 物质的量浓度定义为单位体积溶液中所含溶质的物质的量，公式为： 其中，，为溶质质量，为摩尔质量。 因此，配制100 mL 1.00 mol/L NaCl溶液所需NaCl质量为： 3. 仪器选择逻辑 · 容量瓶：用于精确配制一定体积的溶液，具有高精度。 · 烧杯：用于溶解固体。 · 玻璃棒：搅拌加速溶解。 · 胶头滴管：用于定容时精确控制液面。 · 天平：用于称量固体NaCl。 4. 现象判断方法 · 预期现象：NaCl固体完全溶解，溶液澄清透明。 · 判断标准：通过测定溶液的电导率或滴定法测定其浓度，判断是否达到目标浓度。 设计实验方案 为了验证洗涤步骤是否影响溶液浓度，设计如下对比实验： 步骤 实验组（洗涤） 对照组（不洗涤） 称量NaCl 5.844 g 5.844 g 溶解 用40 mL水溶解 用40 mL水溶解 转移 沿玻璃棒转移至容量瓶 沿玻璃棒转移至容量瓶 洗涤 洗涤烧杯和玻璃棒2~3次，洗涤液转移至容量瓶 不洗涤 定容 加水至刻度线 加水至刻度线 测定 测定电导率或滴定浓度 测定电导率或滴定浓度 试剂清单： · NaCl固体（分析纯） · 蒸馏水 仪器设备： · 天平、烧杯、玻璃棒、容量瓶（100 mL）、胶头滴管、电导率仪或滴定装置 安全须知： · NaCl无毒，但仍需避免误食。 · 使用玻璃仪器时注意防止割伤。 · 操作电导率仪或滴定装置时应按规范操作，防止仪器损坏。 实验操作与观察 教师指导学生分组进行实验操作，强调操作规范和数据记录。 教师提醒：“注意称量要准确，溶解要完全，转移要彻底，洗涤要规范。实验过程中要记录好每一步的操作细节和观察到的现象。” 学生操作： · 实验组：称量5.844 g NaCl，溶解后转移至容量瓶，并洗涤烧杯和玻璃棒2~3次，定容至100 mL。 · 对照组：称量5.844 g NaCl，溶解后转移至容量瓶，不进行洗涤，直接定容至100 mL。 观察记录： · 两组溶液均呈无色透明，无明显浑浊。 · 实验组电导率为10.2 mS/cm，对照组电导率为9.5 mS/cm。 · 对照组浓度略低于实验组，存在明显差异。 分析数据 教师引导学生分析实验数据： 教师提问：“从电导率数据来看，两组溶液的浓度是否一致？为什么会出现这样的差异？” 学生回答：“实验组的电导率更高，说明其离子浓度更高，说明洗涤步骤确实影响了最终溶液的浓度。” 教师总结： · 数据趋势分析：实验组浓度高于对照组，说明未洗涤会导致溶质损失。 · 误差原因探讨：对照组在转移过程中，部分NaCl残留在烧杯和玻璃棒上，未被转移至容量瓶，导致溶质减少。 · 现象科学解释：NaCl在溶解后，部分溶液附着在器壁上，若不洗涤，这部分溶质将不计入最终体积，导致浓度偏低。 得出结论 通过实验验证，学生得出以下结论： · 实验结果总结：未洗涤烧杯和玻璃棒会导致最终溶液浓度偏低。 · 假设验证情况：假设一成立，即残留溶质导致浓度偏低。 · 规律归纳概括：在配制一定物质的量浓度的溶液时，必须将烧杯和玻璃棒洗涤2~3次，并将洗涤液转移至容量瓶，以确保溶质全部转移，保证浓度的准确性。 问题讨论 问题1： 将烧杯中的溶液注入容量瓶以后，为什么要用蒸馏水洗涤烧杯内壁和玻璃棒2~3次，并将洗涤液也都注入容量瓶？ 教师引导： “如果这些残留的溶液不被转移，会对最终浓度产生什么影响？” 学生回答： “残留的NaCl没有被转移到容量瓶中，会导致溶质减少，浓度偏低。” 参考答案： 为了确保所有溶质都进入容量瓶，避免因烧杯和玻璃棒上残留溶质而导致溶液浓度偏低。 教师点评： 这个操作看似简单，但对实验结果的准确性至关重要，体现了定量实验中“零误差”的要求。 实验反思 教师引导学生从多个角度反思实验过程： 教师提问：“在实验过程中，你们有没有遇到操作上的困难？有没有可能影响实验结果的因素被忽略了？” 学生反思： · 有的小组称量不够准确，导致初始质量偏差； · 有的小组在洗涤过程中操作不规范，导致溶液溅出； · 个别小组在定容时液面控制不准确，影响体积。 教师总结：实验操作的每一个细节都可能影响最终结果，今后在进行定量实验时，必须更加严谨、规范。 知识拓展 教师引导学生将实验知识与更广泛的应用领域联系起来： 教师提问：“我们今天学习的是配制标准溶液，这个技能在哪些实际应用中非常重要？” 学生讨论后，教师补充： · 生活实例： 医疗上配制生理盐水（0.9% NaCl溶液）时，必须严格控制浓度，否则会影响人体细胞的渗透压。 · 工业应用： 在制药、食品加工等行业中，配制标准溶液是质量控制的重要环节，确保产品的一致性和安全性。 · 科学前沿： 在分析化学中，标准溶液用于校准仪器、进行滴定分析等，是科研实验的基础。 · 环境保护： 在水质检测中，常需配制标准溶液用于比对，判断污染物浓度。 · 跨学科联系： 本实验涉及物理（溶解过程）、数学（浓度计算）、工程（仪器使用）等多个学科，体现了科学的综合性。 设计意图 本设计通过问题引导、实验探究、数据分析和反思拓展，全面培养学生的科学探究能力、实验操作技能和批判性思维，提升其科学素养与实践创新能力。 板书设计 实验活动1：配制一定物质的量浓度的溶液 原理 1. 2. 称量质量 ↔ 浓度 → 定容体积 ↔ 浓度 3. 溶质守恒，洗涤确保转移完全 结论 1. 溶液配制准确 → 浓度符合计算 2. 误差控制：洗涤、定容、计算 3. 容量瓶使用规范，标签记录完整 教学反思 本节课围绕配制一定物质的量浓度溶液展开，重点练习容量瓶使用及溶液配制操作，加深对物质的量浓度概念的理解。教学目标基本达成，学生能独立完成计算、称量、转移、定容等步骤，准确配制100 mL 1.00 mol/L和0.50 mol/L NaCl溶液。成功之处在于通过分步示范与动手实践结合，强化了实验规范意识，尤其在定容操作和洗涤转移环节学生掌握较好。但仍存在部分学生称量时未注意天平精度、转移溶液时有液滴外溅等问题，影响配制准确性。建议后续增加操作前的模拟训练，并在关键步骤设置提问与纠错环节，以进一步提升实验的规范性与科学性。 学科网（北京）股份有限公司 $