第7章跨学科实践活动6 发热袋的模拟制作导学案--2025-2026学年九年级化学沪教版下册

该初中化学导学案围绕“发热袋的模拟制作”展开，核心知识点为过饱和溶液配制、结晶放热原理及能量变化。课堂导入结合冬季掰掰热实例，通过预习案回顾饱和溶液等基础概念，课中探究从原理分析到实验设计、实操制作，形成理论到实践的学习支架。 资料特色在于跨学科融合化学溶液知识、物理热传递及工程设计，采用小组合作探究模式，包含实验方案设计、故障分析与创新优化任务。通过动手实践培养科学探究与实践能力，结合数据分析推理提升科学思维，强调安全操作与学以致用，落实科学态度与责任。

初中化学“导·学·练”课堂导学案 年级 九年级 科目 化学 周次 设计者 序号 班级 主题与课时 跨学科实践活动6 发热袋的模拟制作 课型 新授 审核人 学校审核 姓名 课标要求 依据义务教育化学课标要求，通过发热袋模拟制作实践活动，认识物质溶解、结晶过程中的能量变化，掌握饱和与过饱和溶液的转化规律。融合物理热传递、工程设计等跨学科知识，完成实验方案设计与动手制作。培养科学探究与创新实践能力，树立化学服务生活的科学认知，养成规范实验、安全实操的良好素养。 学习目标 化学观念：明晰醋酸钠结晶放热的物质变化与能量转化本质。 科学思维：通过对比实验、数据分析，推理发热原理与实验优化方案。 科学探究与实践：自主完成方案设计、操作制作、现象观察与问题调试。 科学态度与责任：严谨规范实操，关注发热袋生活应用价值，树立安全实验、学以致用的科学理念。 重难点 重点：掌握醋酸钠过饱和溶液的配制方法，理解其结晶放热的核心原理，熟练完成简易发热袋的模拟制作，厘清溶液状态转化与能量变化的关联。 难点：精准控制实验条件制备稳定过饱和溶液，分析实验失败原因，结合跨学科知识优化发热效果，解决发热不均、持续时间短等实操问题。 资源与 建议 教学资源：醋酸钠晶体、蒸馏水、烧杯、玻璃棒、酒精灯、密封软袋、温度计、石棉网等实验器材；生活中成品发热袋、掰掰热实物；教材拓展资料、溶液溶解度数据表、实验操作微课视频。教学建议：采用小组合作探究模式，结合新教材跨学科理念，融合物理热传递知识开展实践。课前引导学生预习溶液相关知识，熟悉器材用途；课中侧重动手实操与问题探究，严控加热、密封等安全细节；课后鼓励创新改良作品，对比不同配比的发热效果，落实学以致用的实践目标。 学习过程 （一）课前预习案 结合沪教版九年级下册新教材溶液相关知识点，自主完成以下预习题目，夯实基础，为课中实验探究、发热袋制作做好知识铺垫，初步建立理论与生活实践的关联。 预习模块一：基础概念回顾 1. 在一定温度下，向一定量溶剂里加入某种溶质，当溶质不能继续溶解时，所得到的溶液叫做________溶液；还能继续溶解溶质的溶液叫做________溶液。 2. 过饱和溶液是指________的溶液，该溶液处于不稳定状态，受到震动、触碰或加入晶种时，会快速析出晶体。 3. 物质变化过程中常伴随能量变化，醋酸钠晶体结晶过程会________（填“吸收”或“放出”）热量，硝酸铵溶解会________热量，氢氧化钠溶解会________热量。 4. 溶液结晶的两种常见方式为________结晶和________结晶，醋酸钠过饱和溶液结晶属于________结晶。 5. 生活中常见的发热袋、掰掰热暖手宝，核心工作原理是利用________放热，实现持续发热，为人体提供热敷保暖效果。 预习模块二：教材知识研读（简答题） 1. 研读新教材跨学科实践活动6内容，简述饱和溶液转化为过饱和溶液需要满足哪些条件？ 2. 结合教材知识，分析为什么过饱和溶液不稳定，轻微外界刺激就会析出晶体？ 3. 列举生活中3种利用化学反应或物质状态变化放热的实例，简单说明其放热原理。 预习模块三：预习思考与疑问（开放题） 1. 结合生活体验，说一说成品发热袋需要具备哪些优点？制作简易发热袋时，我们需要重点关注哪些问题？ 2. 提前查阅资料，思考制作醋酸钠发热袋时，哪些操作可能导致实验失败？（至少写出两点） 3. 结合物理学科热传递知识，猜想发热袋的密封材料、厚度会对发热效果产生怎样的影响？ 预习模块四：前置判断（判断题，对的打√，错的打×） 1. 过饱和溶液是饱和溶液的一种特殊状态，属于稳定的溶液体系。（） 2. 醋酸钠溶解过程吸热，结晶过程放热，整个过程能量可逆。（） 3. 只要加热醋酸钠溶液，就可以得到过饱和溶液。（） 4. 发热袋发热是发生了化学变化，生成了新物质。（） 5. 密封不严会导致发热袋发热效果变差、持续时间缩短。（） （二）课中探究案 本节课依托新教材跨学科实践要求，以小组为单位开展探究学习，围绕“发热袋原理探究、方案设计、模拟制作、问题调试、优化创新”五大核心任务，完成全部探究题目与实操活动，融合化学、物理知识，落实核心素养。 探究任务一：情境导入，原理初探（选择题+简答题） 1. 【单选题】冬季常用的掰掰热暖手宝，掰动后快速发热，其核心原理是（） A. 物质燃烧放热 B. 过饱和溶液结晶放热 C. 物质溶解放热 D. 缓慢氧化放热 2. 结合教材内容，对比分析：醋酸钠过饱和溶液结晶放热与氢氧化钠固体溶解放热的本质区别是什么？分别属于物理变化还是化学变化？ 3. 小组讨论：为什么常温下配制的醋酸钠饱和溶液，不会自发结晶放热，而降温后的过饱和溶液可以触发结晶放热？ 探究任务二：实验方案设计与器材认知（填空题+设计题） 1. 制作醋酸钠发热袋的核心实验药品：________、________；核心实验器材：烧杯、玻璃棒、________、________、温度计、密封软袋。 2. 实验加热过程中，需要垫石棉网，目的是________，防止局部过热导致溶液沸腾飞溅，保障实验安全。 3. 结合教材实验要求，完整撰写简易发热袋制作实验方案，包含实验目的、实验原理、实验步骤、安全注意事项四个部分。 探究任务三：实操探究，过程记录（实操填空题+分析题） 1. 配制过饱和溶液时，需将醋酸钠晶体与蒸馏水按比例混合，________（填“持续加热”或“低温加热”）至晶体完全溶解，不可剧烈沸腾。 2. 溶液完全溶解后，需________（填“密封静置快速降温”或“敞口自然降温”），才能形成稳定的过饱和溶液，防止提前结晶。 3. 将配制好的过饱和溶液倒入密封软袋，完全密封后，________即可触发结晶，观察到的现象是________、________。 4. 用温度计测量发热袋发热过程的温度变化，记录数据：初始温度____℃、最高温度____℃、持续发热时长____min。 5. 实操分析实验现象：触发结晶后，溶液快速析出大量白色晶体，温度迅速升高，请结合能量变化知识解释该现象。 探究任务四：故障分析与问题探究（简答题+探究题） 结合小组实操情况，针对实验中出现的各类问题，结合教材知识点分析原因、提出解决方案，深化对实验原理的理解。 1. 问题一：加热溶解后的醋酸钠溶液，降温过程中提前析出晶体，无法得到过饱和溶液。请分析可能的两点原因，并写出解决办法。 2. 问题二：制作完成的发热袋触发后发热温度低、发热持续时间短，效果不佳。结合药品配比、密封操作、降温方式分析原因。 3. 问题三：部分小组实验后发现发热袋局部发热、温度不均匀，试分析该现象的成因。 4. 深度探究：为什么过饱和溶液必须在无晶种、无剧烈震动的条件下才能稳定保存？结合溶液结晶原理作答。 探究任务五：跨学科融合与创新优化（综合应用题） 本活动为跨学科实践，需融合化学溶液知识、物理热传递知识、工程设计思维，完成以下综合探究，落实新教材跨学科育人要求。 1. 物理融合探究：发热袋发热后，热量会通过________、________、________三种方式传递到外界。为延长发热时长、减少热量散失，我们可以对发热袋做哪些改良设计？ 2. 对比探究：市面上有铁粉氧化型一次性发热袋和醋酸钠结晶型可重复发热袋，请结合本节课知识，对比两种发热袋的原理、优缺点、是否可循环使用。 3. 创新设计：结合实验实操经验，设计一款改良版安全长效发热袋，写出具体改良方案（从药品配比、密封材料、结构设计三个维度作答）。 探究任务六：课堂总结与素养升华（简答题） 1. 本节课通过发热袋模拟制作，你掌握的核心化学知识是什么？ 2. 结合本次实践活动，谈谈化学知识在生活、医疗、日常用品研发中的应用价值。 3. 简述本次实验的安全操作要点，说说科学实验中严谨操作的重要性。 板书设计 跨学科实践活动6 发热袋的模拟制作 一、核心原理 1. 基础：过饱和溶液（不稳定）→ 触发震动 → 析出晶体 2. 能量变化：结晶放热（物理变化，无新物质生成） 3. 转化：饱和溶液 ⇌ 过饱和溶液（升温溶解、密封降温） 二、实验器材与药品 药品：醋酸钠晶体、蒸馏水 器材：烧杯、玻璃棒、酒精灯、石棉网、温度计、密封软袋 三、核心实验步骤 溶解加热→密封降温→装袋密封→触发结晶→测温观察 四、重难点总结 重点：结晶放热原理、发热袋制作流程 难点：稳定过饱和溶液制备、实验优化改良 五、跨学科应用 化学（溶液能量变化）+ 物理（热传递）+ 生活应用 参考答案 （一）课前预习案答案 1. 基础概念回顾填空题 1. 饱和；不饱和 2. 一定温度、一定溶剂中，溶质含量超过饱和溶液最大溶解量 3. 放出；吸收；放出 4. 蒸发；降温；降温 5. 醋酸钠过饱和溶液结晶 2. 教材知识研读简答题 1. 升高温度溶解更多溶质，得到高温饱和溶液；密封隔绝杂质与晶种，无震动条件下缓慢降温，溶质无法及时析出，形成过饱和溶液。 2. 过饱和溶液溶质浓度远超常温饱和浓度，属于热力学不稳定体系，体系有自发趋向稳定的趋势，外界轻微刺激即可打破平衡，析出晶体恢复稳定饱和状态。 3. 示例：暖宝宝（铁粉缓慢氧化放热）、生石灰发热包（氧化钙与水反应放热）、掰掰热（醋酸钠结晶放热）。 3. 预习思考与疑问开放题（参考要点） 1. 成品发热袋优点：安全无毒、发热稳定、温度适宜、持续时间长、密封性好；制作重点：精准配比药品、严控降温条件、保证密封、安全操作、优化发热效果。 2. 失败原因：溶液未完全密封、降温过程震动溶液、混入醋酸钠晶种、加热过度导致水分蒸发过多。 3. 密封材料越厚、隔热性越好，热量散失越慢，发热持续时间越长；材料过薄易散热，发热时长缩短。 4. 前置判断判断题 1.× 2.√ 3.× 4.× 5.√ （二）课中探究案答案 1. 情境导入，原理初探 1. B 2. 本质区别：醋酸钠结晶放热是物质状态变化，无新物质生成，属于物理变化；氢氧化钠溶解放热是溶质扩散水合放热，无新物质生成，也属于物理变化。二者均为物理变化，能量变化来源不同，前者是结晶过程放热，后者是溶解水合放热。 3. 常温饱和溶液溶质浓度达标，体系稳定，无多余溶质析出；过饱和溶液溶质过量，体系不稳定，无外界刺激时可暂时稳定，受刺激后会析出多余溶质并释放热量。 2. 实验方案设计与器材认知 1. 醋酸钠晶体、蒸馏水；酒精灯、石棉网 2. 使溶液受热均匀 3. 实验目的：掌握过饱和溶液制备方法，探究结晶放热原理，模拟制作简易发热袋。实验原理：高温配制醋酸钠饱和溶液，密封降温形成过饱和溶液，触发震动后结晶放热。实验步骤：配比药品→加热溶解→密封降温→装袋密封→触发结晶、观察测温。安全注意事项：规范使用酒精灯，防止烫伤；溶液密封保存，避免晶种混入；实验后规范整理器材。 3. 实操探究，过程记录 1. 低温加热 2. 密封静置快速降温 3. 轻微掰动、震动；析出大量白色晶体；袋体温度快速升高 4. 示例数据：25℃、55℃、12min（合理即可） 5. 过饱和溶液不稳定，震动触发后，过量溶质快速结晶，物质从不稳定高能状态转化为稳定低能状态，多余能量以热量形式释放，因此温度快速升高。 4. 故障分析与问题探究 1. 原因：降温过程未密封，落入灰尘、晶种杂质；降温时触碰、震动溶液。解决：全程密封容器；降温过程静置不动，避免外界刺激。 2. 药品配比不合理，醋酸钠用量过少；密封不严，热量快速散失；降温速度过快，溶液稳定性差，结晶不充分。 3. 溶液未混合均匀，局部溶质浓度差异大；触发震动不均匀，部分区域先结晶放热，导致温度不均。 4. 晶种会成为结晶核心，诱导溶质快速析出；震动会打破过饱和溶液的稳定平衡，破坏体系稳态，因此无晶种、无震动才能稳定保存。 5. 跨学科融合与创新优化 1. 热传导、热对流、热辐射；改良：选用加厚隔热密封袋、外层包裹保温无纺布、减少袋体开孔、优化密封结构。 2. 醋酸钠型：原理为结晶放热（物理变化），可重复使用，温度温和安全，持续时长较短；铁粉氧化型：原理为缓慢氧化放热（化学变化），一次性使用，发热持久，温度稳定，不可循环。 3. 改良方案：药品配比优化，适当提高醋酸钠浓度，提升发热温度与时长；材料优化，选用加厚防水隔热密封袋；结构设计，双层袋体结构，内层储液、外层保温，防止热量散失，提升安全性。 6. 课堂总结与素养升华 1. 核心知识：过饱和溶液的制备方法、结晶放热原理、溶液状态转化规律、物质变化中的能量变化。 2. 化学知识贯穿生活方方面面，可通过物质能量变化研发保暖、热敷生活用品，助力医疗护理、日常便民产品升级，体现化学学以致用的实用价值。 3. 安全要点：规范使用加热仪器、防止溶液飞溅、避免高温烫伤、全程保证密封操作。严谨的实验操作是实验成功的关键，能规避安全风险，保证实验现象准确、结论可靠。 ( 1 / 3 ) 目标领航 任务驱动 评价镶嵌 赢在课堂 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $