第7章跨学科实践活动6发热袋的模拟制作教案--2025-2026学年九年级化学沪教版(2024)下册

该教案聚焦过饱和溶液结晶放热原理及溶解度曲线应用，以市售发热袋实物或图片导入，引导学生分析其发热与重复使用机制，搭建化学观念与生活应用的学习支架。 通过跨学科实践活动，学生利用醋酸钠溶解度数据设计制作发热袋，发展科学思维与探究能力，小组自评表从材料、外观、性能维度评价产品，培养科学态度与责任，助力教师落实核心素养，提升学生实践创新能力。

跨学科实践活动6 发热袋的模拟制作 教案 一、教学目标 化学观念：理解过饱和溶液、结晶放热的原理，建立 “物质溶解与结晶伴随能量变化” 的化学观念，认识溶解度曲线在实际生活中的应用价值。 科学思维：通过分析发热袋的发热原理与重复使用机制，发展基于溶解度数据的逻辑推理与跨学科分析能力；通过设计与评价简易发热袋，形成工程设计与系统优化的科学思维方法。 科学探究与实践：能根据醋酸钠的溶解度数据设计并制作简易发热袋，掌握过饱和溶液的制备方法，学会从材料、外观、性能等维度对产品进行评价与改进。 科学态度与责任：通过跨学科实践活动，体会化学与生活、工程技术的联系，培养创新意识与团队协作精神；认识化学产品设计中安全、环保、实用的重要性，树立科学服务生活的责任意识。 二、教学重难点 教学重点：醋酸钠过饱和溶液的制备原理；发热袋的发热与重复使用机制；简易发热袋的设计与制作流程。 教学难点：过饱和溶液的形成条件与结晶放热的微观解释；从溶解度角度分析发热袋的工作与再生过程；产品评价与改进方案的设计。 三、教学准备 1. 实验用品 药品：无水醋酸钠、蒸馏水 器材：铁架台、陶土网、酒精灯、温度计、天平、玻璃棒、烧杯、量筒、火柴、密封袋（或软塑料瓶）、金属片（或铁片） 2. 教学素材 醋酸钠在不同温度时的溶解度数据表（表 7-11）沪教版教材p37 小组自评表（表 7-12）沪教版教材p37 市售醋酸钠发热袋实物或图片 四、教学过程 （一）情境导入 市售的暖手宝、发热袋深受人们喜爱，其中一种发热袋的核心成分是醋酸钠溶液。它无需充电，轻轻掰动金属片就能快速发热，冷却后还能反复使用。本节课我们将通过跨学科实践活动，探究发热袋的发热原理，并亲手制作一款简易发热袋。 （二）活动任务一：研究发热袋的发热原理及使用方法 1. 资料收集与整理 项目 内容 发热袋的组成 主要由醋酸钠过饱和溶液、金属触发片（或铁片）、密封袋体组成 发热袋的发热原理 醋酸钠过饱和溶液不稳定，受到触发（如掰动金属片产生的微小晶核）后，会迅速结晶析出醋酸钠晶体，结晶过程中释放热量，使溶液温度升高 发热袋的使用方法 轻轻掰动袋内的金属片，触发结晶过程，袋体逐渐发热；使用后，将发热袋放入沸水中加热，使晶体重新溶解形成过饱和溶液，冷却后可重复使用 2. 问题讨论与解析 （1）常温下发热袋内的醋酸钠溶液与醋酸钠饱和溶液有何区别？ 答：常温下，发热袋内的醋酸钠溶液是过饱和溶液，其溶质质量分数高于该温度下醋酸钠饱和溶液的溶质质量分数，处于不稳定状态；而普通饱和溶液是在该温度下溶质溶解达到最大限度的稳定状态。 （2）发热袋中放置的金属铁片起什么作用？ 答：金属铁片（触发片）的作用是提供结晶的 “晶核”，当掰动铁片时，产生微小的醋酸钠晶体碎片，成为过饱和溶液结晶的触发点，使溶液迅速开始结晶放热。 （3）发热时醋酸钠溶液发生了什么变化？ 答：发热时，醋酸钠过饱和溶液在晶核触发下，迅速析出醋酸钠晶体，溶液中溶质质量分数降低，结晶过程释放热量，使袋体温度升高。 （4）请从溶解度的角度讨论发热袋是怎样实现重复使用的。 答：醋酸钠的溶解度随温度升高而显著增大。使用后的发热袋（含醋酸钠晶体）放入沸水中加热，温度升高，醋酸钠晶体重新溶解在水中，形成高温下的饱和溶液；随后缓慢冷却，由于溶液中无晶核析出，会形成常温下的过饱和溶液，因此冷却后可再次触发结晶放热，实现重复使用。 （三）活动任务二：简易发热袋的模拟制作 1. 醋酸钠溶解度数据分析（表 7-11） 温度 /℃ 0 10 20 30 40 60 80 90 100 溶解度 /g 36.2 40.8 46.4 54.6 65.6 139 153 161 170 分析：醋酸钠的溶解度随温度升高急剧增大，适合制备过饱和溶液。以制备 100g 20℃时的过饱和溶液为例，需利用高温（如 100℃）下的溶解度数据，计算所需醋酸钠的质量（如 100℃时 100g 水可溶解 170g 醋酸钠，冷却至 20℃时，理论上会析出 170g-46.4g=123.6g 晶体，为结晶放热提供充足的溶质）。 2. 实验药品与器材（参考） 药品：无水醋酸钠、蒸馏水 器材：铁架台、陶土网、酒精灯、温度计、天平、玻璃棒、烧杯、量筒、火柴、密封袋（或软塑料瓶）、金属片（或铁片） 3. 制作步骤（简易流程） 计算：根据目标温度（如 100℃）下醋酸钠的溶解度，计算制备过饱和溶液所需无水醋酸钠和蒸馏水的质量。 溶解：将蒸馏水加入烧杯中，加热至沸腾，加入无水醋酸钠，不断搅拌至完全溶解，形成高温饱和溶液。 冷却：将烧杯移离热源，缓慢冷却至室温，期间避免搅拌或晃动，防止晶核形成，得到醋酸钠过饱和溶液。 封装：将过饱和溶液倒入密封袋中，放入金属片，排出空气后密封袋口。 测试：轻轻掰动金属片，观察溶液结晶放热现象，测试发热袋的性能。 4. 小组自评与评价（表 7-12） 自评维度 评价内容 自评要点 材料使用 是否价廉易得、操作简便等 ① 药品器材是否常见易获取；② 制备过程是否安全、操作难度低；③ 材料成本是否经济合理 产品外观 是否简约美观、便于携带等 ① 袋体是否密封完好、无泄漏；② 外观设计是否简洁、轻便；③ 尺寸大小是否便于携带使用 产品性能 是否快速发热、持续供热等 ① 触发后发热速度是否较快；② 最高温度是否适宜（避免过热烫伤）；③ 持续供热时间是否满足需求；④ 重复使用性能是否稳定 （四）课堂展示与交流 各小组展示自制的发热袋，从材料使用、产品外观、产品性能三个方面介绍设计思路与改进过程；小组间进行互评，提出优化建议（如改进密封方式、调整醋酸钠浓度以优化发热温度等）。 （五）拓展与延伸 引导学生为小组产品撰写说明书，包含产品原理、使用方法、注意事项（如避免儿童接触、防止烫伤）等；鼓励学有余力的学生撰写科技小论文，探究过饱和溶液在生活中的其他应用（如除冰剂、蓄热材料等）。 （六）课堂小结 醋酸钠发热袋的核心原理：过饱和溶液结晶放热，利用醋酸钠溶解度随温度变化大的特点实现重复使用。 简易发热袋的制作关键：制备稳定的过饱和溶液、提供结晶触发条件、确保袋体密封安全。 跨学科实践的核心：将化学溶解度知识与工程设计、产品评价相结合，体会化学在生活中的创新应用。 五、板书设计 发热袋原理：醋酸钠过饱和溶液结晶放热；加热溶解→冷却形成过饱和溶液→触发结晶放热 醋酸钠溶解度特点：随温度升高急剧增大，适合制备过饱和溶液 制作流程：计算→高温溶解→冷却制过饱和溶液→封装金属片→测试 产品评价维度：材料使用（易得、简便）、产品外观（美观、便携）、产品性能（快速发热、持续供热） 重复使用机制：加热使晶体重新溶解→冷却形成过饱和溶液→再次触发结晶放热 六、教学反思 课后填写，重点反思学生对过饱和溶液原理的理解、跨学科实践活动中的团队协作情况、产品设计与评价环节的参与度，以及学生创新思维的激发效果，结合实践中出现的问题（如过饱和溶液制备失败、袋体泄漏等）优化后续教学环节。 数理化word 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $