第7章跨学科实践活动6 发热袋的模拟制作导学案--2026-2027学年九年级化学沪教版下册

《跨学科实践活动6 发热袋的模拟制作》导学案 版本 沪教版 化学观念层面认知物质溶解、结晶的能量变化规律，明确物质状态变化伴随能量转化。 科学思维依托实验现象分析发热原理，归纳过饱和溶液特性。 科学探究全程参与发热袋设计、制作与优化，完成实操探究。 科学态度与责任树立化学服务生活的认知，规范实验操作，培养安全意识、创新意识与绿色实践理念。 二、教学重点与难点 教学重点为掌握醋酸钠过饱和溶液的制备方法，理解其结晶放热的核心原理，熟练完成简易发热袋模拟制作，建立溶液状态变化与能量变化的关联。 教学难点是精准制备稳定过饱和溶液，从微观角度解释结晶放热现象，结合跨学科知识排查实验问题、优化发热袋使用效果。 三、教学内容设计 课前预习 （一）预习目标 1. 初步了解物质溶解、结晶过程中的能量变化现象，区分常见的吸热、放热变化类型。 2. 认识过饱和溶液的基本概念、形成条件与核心特性，知晓其与普通饱和溶液的区别。 3. 熟悉发热袋的生活应用场景，初步猜想自制发热袋的核心原料与工作原理。 4. 了解本次实验所需仪器、药品及基础实验操作规范，明确实验安全注意事项。 （二）预习填空题 1. 物质溶于水的过程中，通常会伴随________的变化，部分物质溶解会释放热量，部分物质溶解会吸收热量。 2. 在一定温度下，一定量溶剂中不能继续溶解某溶质的溶液，称为________溶液；还能继续溶解溶质的溶液，称为________溶液。 3. 过饱和溶液是一种________的溶液状态，受到振动、加入晶种等外界刺激后，会快速析出晶体。 4. 本次模拟制作发热袋的核心原料是________晶体，其结晶过程会向外界________热量。 5. 发热袋实现重复使用的关键操作是对析出晶体后的混合物进行________处理，使晶体重新溶解形成过饱和溶液。 （三）预习判断题 1. 所有物质溶于水的过程都会放出热量。（） 2. 过饱和溶液属于稳定的溶液体系，静置状态下会持续析出晶体。（） 3. 醋酸钠晶体结晶放热是发热袋能够发热的核心原因。（） 4. 加热可以使醋酸钠晶体充分溶解，有利于制备过饱和溶液。（） 5. 自制发热袋可以无限次重复使用，无需更换原料。（） （四）预习简答题 1. 列举生活中利用物质能量变化的发热或制冷实例。 2. 简单说一说你对“过饱和溶液结晶放热”的初步理解。 教学过程：课中探究案 模块一 基础概念探究习题（夯实理论基础） 一、单项选择题 1. 下列关于物质溶解能量变化的说法，正确的是（） A. 溶解过程只有放热现象，没有吸热现象 B. 物质溶解的能量变化与微粒运动、结合有关 C. 所有固体物质溶解都会使溶液温度升高 D. 能量变化只出现在溶解过程，结晶过程无能量变化 2. 过饱和溶液区别于普通饱和溶液的核心特点是（） A. 溶剂种类不同 B. 溶质质量更少 C. 含有过量溶解的溶质，状态不稳定 D. 溶液颜色不同 3. 醋酸钠过饱和溶液能够快速结晶的触发条件是（） A. 静置放置 B. 轻微振动或加入晶种 C. 降温静置 D. 密封保存 4. 发热袋工作时的能量转化形式主要是（） A. 热能转化为化学能 B. 化学能转化为热能 C. 电能转化为热能 D. 机械能转化为热能 5. 加热处理使用后的发热袋，主要目的是（） A. 杀菌消毒 B. 蒸发多余溶剂 C. 使析出的醋酸钠晶体重新溶解 D. 提升溶液温度便于使用 6. 下列溶液体系中，属于不稳定体系的是（） A. 常温下的饱和氯化钠溶液 B. 醋酸钠过饱和溶液 C. 不饱和蔗糖溶液 D. 稀盐酸溶液 7. 结晶过程的能量变化特点是（） A. 一定吸收热量 B. 一定放出热量 C. 多数情况放出热量 D. 无任何能量变化 8. 制备醋酸钠过饱和溶液时，必不可少的操作是（） A. 高温加热溶解后密封静置冷却 B. 快速搅拌后立即使用 C. 加入大量水稀释 D. 低温环境下溶解 二、多项选择题 1. 下列关于发热袋原理与使用的说法，正确的有（） A. 核心原理是过饱和醋酸钠溶液结晶放热 B. 振动触发结晶是利用外界干扰打破不稳定溶液状态 C. 发热袋发热温度可以无限升高 D. 加热复原后的发热袋可再次使用 2. 导致过饱和溶液制备失败的原因可能有（） A. 溶解后未密封，静置过程落入杂质晶种 B. 加热溶解不充分，晶体未完全溶解 C. 冷却过程中受到剧烈振动 D. 选用洁净的烧杯与蒸馏水进行实验 3. 下列生活现象与物质溶解、结晶能量变化相关的是（） A. 夏天用冰水降温 B. 暖宝宝贴身发热取暖 C. 某些冷敷贴快速降温 D. 食盐溶于水水温无明显变化 三、填空题 1. 醋酸钠过饱和溶液处于________状态，极易受外界刺激发生结晶现象，结晶过程释放的热量可实现________效果。 2. 制备过饱和溶液的两大关键步骤是高温________溶质、密封缓慢________。 3. 发热袋重复使用的循环过程为：振动结晶放热→加热________→冷却形成过饱和溶液→再次触发放热。 4. 从宏观角度看，结晶是溶液中溶质以________形式析出的过程，伴随能量释放。 5. 实验中保持仪器洁净、避免杂质落入，是为了防止过饱和溶液提前________。 模块二 实验操作探究习题（聚焦实操流程） 一、实验流程排序题 请将自制发热袋的实验操作步骤按正确顺序排列，填写对应序号。 ① 取适量醋酸钠晶体与蒸馏水置于烧杯中 ② 密封烧杯口，静置缓慢冷却至室温 ③ 不断搅拌，加热至晶体完全溶解 ④ 将冷却后的过饱和溶液装入密封软袋，放入金属触发片 ⑤ 轻轻掰动金属片，观察溶液结晶与发热现象 正确操作顺序：________________ 二、实验填空题 1. 制备醋酸钠过饱和溶液时，选用________的蒸馏水和洁净烧杯，目的是防止杂质充当晶种引发提前结晶。 2. 加热溶解过程中持续搅拌的作用是________，缩短溶解时间，保证溶质充分溶解。 3. 溶液完全溶解后必须密封静置冷却，若敞口放置，空气中的杂质落入会导致溶液________，实验失败。 4. 发热袋中放置金属片的作用是通过掰动产生________，触发过饱和溶液结晶。 5. 实验结束后，若想重复使用发热袋，需将结晶后的发热袋进行________处理，使晶体重新溶解。 三、实验判断题 1. 制备过饱和溶液时，加热温度越高，实验效果越好。（） 2. 溶解后快速冷却溶液，可以成功制备过饱和溶液。（） 3. 金属片的振动是触发过饱和溶液结晶的重要条件。（） 4. 溶液中残留少量未溶解晶体，不影响过饱和溶液的制备。（） 5. 密封保存制备好的过饱和溶液，可延长其稳定存放时间。（） 四、实验简答题 1. 简述制备稳定醋酸钠过饱和溶液的两个核心操作要点。 2. 实验中若冷却过程中溶液提前结晶，分析可能的三种原因。 3. 说明金属触发片在发热袋中的具体作用。 模块三 误差与异常探究习题（突破难点） 一、异常现象分析填空题 1. 自制发热袋触发后发热温度低、持续时间短，可能是因为过饱和溶液中________含量不足，结晶析出的溶质量少，释放热量少。 2. 加热复原发热袋后，无法再次触发发热，大概率是加热不充分，________未完全溶解，无法形成稳定过饱和溶液。 3. 制备溶液时烧杯内壁残留细小晶体，会导致溶液冷却过程中________，无法得到合格过饱和溶液。 4. 若发热袋密封不严，存放过程中溶剂会缓慢________，导致溶液浓度改变，影响发热效果。 二、现象分析选择题 1. 下列情况中，不会导致发热袋发热效果变差的是（） A. 过饱和溶液存放时间过长 B. 加热复原不彻底 C. 实验仪器洁净无杂质 D. 溶液配比不合理，溶剂过多 2. 过饱和溶液静置冷却时瞬间大量结晶，最可能的原因是（） A. 环境温度过高 B. 落入杂质晶种或受到振动 C. 溶剂用量过多 D. 溶质用量过少 三、深度分析简答题 1. 对比普通饱和溶液与过饱和溶液，分析为何只有过饱和溶液能实现快速结晶放热。 2. 结合实验操作，说明如何优化实验方案，提升自制发热袋的发热稳定性与持久性。 3. 分析发热袋可以重复使用的本质原因，说明其能量变化的可逆性。 模块四 跨学科综合探究习题（贴合跨学科实践要求） 一、综合填空题 1. 发热袋工作过程中，化学层面是溶质结晶的物质变化，物理层面是________能向________能的转化，体现了理化跨学科融合。 2. 从工程设计角度，发热袋选用柔软密封袋体，是为了________振动传导，同时防止溶剂挥发，保障使用效果。 3. 生活中取暖设备的设计，结合了化学能量变化与物理________传递规律，实现稳定供暖。 二、综合分析题 1. 结合化学、物理知识，完整阐述自制发热袋从制备、触发发热到复原重复使用的全过程原理。 2. 市售发热袋发热更稳定、持续时间更长，对比自制发热袋，推测市售产品在原料配比、结构设计上的优化方案。 3. 结合生活实际，说一说发热袋这类化学发热产品在医疗、生活、户外场景中的应用价值，以及使用时的安全注意事项。 参考答案 （一）课前预习案答案 填空题 1. 能量 2. 饱和；不饱和 3. 不稳定 4. 醋酸钠；释放 5. 加热 判断题 1. × 2. × 3. √ 4. √ 5. × 简答题 1. 取暖用暖宝宝、自热火锅发热包为放热实例；医用冷敷贴、部分冰镇制冷材料为吸热实例。 2. 醋酸钠形成的过饱和溶液状态不稳定，受到外界刺激后会快速析出晶体，同时向外界释放热量，可实现发热效果。 （二）课中探究案答案 模块一 基础概念探究习题 单项选择题：1.B 2.C 3.B 4.B 5.C 6.B 7.C 8.A 多项选择题：1.ABD 2.ABC 3.BCD 填空题：1. 不稳定；发热 2. 溶解；冷却 3. 溶解复原 4. 晶体 5. 结晶 模块二 实验操作探究习题 流程排序题：①③②④⑤ 填空题：1. 纯净 2. 加速溶质溶解 3. 提前结晶 4. 振动刺激 5. 加热 判断题：1. × 2. × 3. √ 4. × 5. √ 简答题：1. 保证醋酸钠晶体完全溶解；溶液溶解后密封静置，缓慢冷却，避免振动与杂质落入。 2. 仪器内壁残留细小晶体；冷却过程受到振动；空气中杂质落入溶液中充当晶种。 3. 掰动金属片可产生轻微振动，打破过饱和溶液的不稳定平衡状态，触发溶液快速结晶放热。 模块三 误差与异常探究习题 异常现象填空题：1. 溶质 2. 晶体 3. 提前结晶 4. 挥发 选择题：1.C 2.B 深度简答题：1. 普通饱和溶液处于稳定平衡状态，无法自发析出大量晶体；过饱和溶液是溶质过量的不稳定状态，外界轻微干扰即可打破平衡，大量溶质快速结晶，集中释放热量，实现明显发热效果。 2. 精准控制醋酸钠与蒸馏水的配比，保证溶质足量；充分加热搅拌，确保晶体完全溶解；严格密封、缓慢冷却，杜绝提前结晶；选用洁净无杂质实验器材，提升溶液稳定性。 3. 醋酸钠结晶放热与加热溶解是可逆的状态变化过程，结晶过程释放热量，加热可吸收热量使晶体重新溶解，恢复过饱和状态，因此可反复触发放热，实现重复使用。 模块四 跨学科综合探究习题 综合填空题：1. 化学；热 2. 传递 3. 热量 综合分析题：1. 化学层面：高温下醋酸钠晶体充分溶解，冷却后形成不稳定过饱和溶液，振动触发后溶质快速结晶，释放热量；物理层面：物质状态变化实现化学能向热能的转化，热量向外传递实现取暖；重复使用时，加热使结晶析出的晶体重新溶解，恢复过饱和状态，可再次触发发热。 2. 原料上精准配比溶质与溶剂比例，优化结晶放热效率；结构上增设保温层，减少热量散失，延长发热时间；配置稳定触发结构，保证结晶均匀，发热温度平稳。 3. 应用价值：医疗上可用于热敷理疗、低温保暖；生活中可用于冬季贴身取暖、保暖衣物辅助发热；户外可应对低温环境，保障身体温度。安全注意事项：避免直接接触皮肤长时间高温烫伤；禁止破损使用，防止溶液泄漏；加热复原时避免高温灼烧。 模块五 拓展创新探究习题 创新思考题：1. 氧化反应放热、部分物质与水混合放热的变化均可制作简易发热装置。 2. 适当减少醋酸钠晶体用量，降低溶液浓度，减缓结晶放热速率，降低发热温度，实现低温恒温发热。 3. 优势：便携轻便、即开即用、可重复使用、无污染；不足：发热温度有限、持续时间受原料量限制、长期使用成本较高。 实践设计题（参考）：原料为醋酸钠晶体、蒸馏水、密封软袋、金属触发片；制作步骤为精准配比原料，加热搅拌至完全溶解，密封缓冷制备过饱和溶液，装入袋体并放入触发片，密封封口；使用方法为掰动金属片触发结晶发热，使用后加热复原即可重复使用；优化亮点为配比精准、密封严实、发热均匀、便携可循环。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $