内容正文:
《溶解的限度》第一课时 教学设计
北京版 · 初中化学 · 九年级下册 · 第二节
一、教材分析
本节课选自北京版九年级化学下册第二节“溶解的限度”第一课时。本节内容是在学生已认识溶液基本特征的基础上,进一步探究物质在水中溶解是否存在限度。教材通过实验活动引导学生建立饱和溶液与不饱和溶液的概念,认识两者间的转化关系,并初步了解结晶现象。本节内容既是对溶液知识的深化,也为后续学习溶解度概念奠定基础,在单元中起承上启下的关键作用。
二、四维核心素养
化学观念:通过实验认识一定条件下物质溶解存在限度,建立饱和溶液与不饱和溶液的概念。
科学思维:在实验探究中培养归纳、推理与证据意识,能基于实验现象进行合理判断。
科学探究与实践:通过分组实验,学会观察、记录和分析溶解现象,提升实验操作与合作探究能力。
科学态度与责任:体会定量研究物质溶解的科学方法,养成严谨求实、勇于质疑的科学态度。
三、教学重难点
教学重点:建立饱和溶液与不饱和溶液的概念,掌握判断溶液是否饱和的方法,理解两者间的相互转化关系。
教学难点:理解“一定温度下”“一定量溶剂里”是判断溶液是否饱和的前提条件;理解饱和溶液与不饱和溶液转化过程中条件改变对溶解限度的影响,以及结晶现象的本质。
四、新课导入
教师展示一杯清水和一小勺食盐,提问:向这杯水中不断加入食盐,食盐能不能无限地溶解下去?学生根据生活经验做出猜想。教师进一步追问:如果换成白糖,结果会一样吗?如果改变水的温度,又会怎样?由此引发认知冲突,引导学生带着问题进入本节课的探究活动——溶解到底有没有限度。
五、设计意图
以生活中常见的溶解现象设疑,激发探究欲望,将抽象的化学问题转化为可操作的实验任务,让学生在动手实践中自主建构知识。
六、上课过程设计意图
本课时以“任务驱动—实验探究—归纳建构—迁移应用”为主线设计教学过程。首先以生活情境导入,引发认知冲突,让学生产生探究溶解限度的内在需求。接着设计系列递进式实验任务,让学生在动手操作中亲身经历“发现问题—提出假设—实验验证—得出结论”的完整探究过程。在任务设计上,由浅入深:先通过初步实验感知溶解有限度,再通过改变温度和溶剂量的实验理解饱和条件,最后通过讨论与交流建构饱和溶液与不饱和溶液的概念及转化关系。整个过程注重学生的自主探究与合作学习,让学生在“做中学”,在实验事实的基础上自主归纳知识,而不是被动接受结论。同时注重培养学生观察记录、分析推理和语言表达能力,使核心素养目标在活动中落地。
七、教学过程
任务一:初探溶解限度——食盐能不能无限溶解
【任务情境】教师拿出一杯盛有约二十毫升水的烧杯,旁边放着一包食盐和一把药匙。教师说:“同学们,我们知道食盐能溶解在水里。现在老师往这杯水里一勺一勺地加食盐,每加一勺就充分搅拌。大家仔细观察,看看会出现什么现象。”
【学生活动】学生以四人小组为单位,按照教师的示范进行分组实验。每组在盛有一定量水的烧杯中,用药匙每次加入少量食盐,边加边用玻璃棒搅拌,仔细观察食盐是否继续溶解。当加到一定量后,杯底出现了不再溶解的食盐固体。学生记录观察到的现象:起初食盐很快消失,后来再加食盐时搅拌后仍有固体残留。
【教师引导】教师巡视各组实验情况,引导学生思考:“为什么前面加的食盐都不见了,后面再加的却留在了杯底?这说明食盐在这杯水里的溶解是不是有一个限度?”学生讨论后得出初步结论:在一定量的水中,食盐不能无限溶解,溶解到一定程度就“到头”了。
【交流分享】各小组汇报实验现象和结论。教师追问:“每个小组杯底残留的食盐量一样多吗?这可能和什么因素有关?”学生结合各组加水量的不同,推测残留量可能与水的多少有关。教师顺势引出:要准确描述溶解的限度,必须说明在多少溶剂中。教师进一步引导学生对比:“有的组加的水多,有的组加的水少,最后都出现了杯底有食盐不溶解的现象。这说明不管水量多少,溶解都存在一个限度,只是限度大小不同而已。”
【实验记录】各小组将每次加入食盐后观察到的现象填写在实验记录表中,包括加入次数、搅拌后是否完全溶解、杯底是否有残留等栏目。教师提醒学生:做实验不仅要动手操作,还要及时、准确地记录现象,这是科学探究的基本素养。
任务二:再探溶解条件——改变温度和溶剂的影响
【任务情境】教师说:“既然食盐在一定量的水里不能无限溶解,那有没有办法让杯底剩下的食盐继续溶解呢?请各小组讨论,提出你们的设想,然后设计实验来验证。”
【小组猜想】各小组热烈讨论,提出不同的设想:有的组认为可以再加水,有的组认为可以加热水,有的组认为可以搅拌更久,还有的组认为换一种溶剂可能可以。教师引导各组从中选择最容易操作的方案,分别通过改变水量和改变温度两条途径来验证。
【探究活动一:加水】各小组根据讨论,选择向刚才有食盐残留的烧杯中再加入一定量的水,充分搅拌。学生观察到:杯底原本残留的食盐固体逐渐减少,最后完全消失了。教师引导学生分析:“水变多了,就能溶解更多的食盐。这说明改变溶剂的量,可以改变溶解的限度。”学生在实验记录表中补充记录加水后的现象。
【探究活动二:加热】接着,各小组另取一份有食盐残留的烧杯,在酒精灯上加热,边加热边搅拌。学生观察到:随着温度升高,杯底残留的食盐固体逐渐减少,最终也完全溶解了。教师引导学生分析:“温度升高了,原本不能溶解的食盐又能继续溶解了。这说明温度也会影响溶解的限度。”教师特别提醒学生注意安全操作:加热时烧杯外壁要擦干,酒精灯要用外焰加热,不能对着人。
【探究活动三:冷却】教师将刚才加热后食盐完全溶解的烧杯取下,让其自然冷却。学生观察到:烧杯底部又重新出现了细小的白色晶体。教师问:“冷却后又析出了固体,这是怎么回事?”学生思考讨论后认识到:温度降低后,水能溶解的食盐量变少了,多余的食盐就以晶体的形式从溶液中析出。教师告诉学生,这个过程叫做结晶。教师追问:“这些晶体和原来加入的食盐在外观上有什么相似之处?”学生观察后发现,析出的白色晶体也是食盐,只是形状变成了规则的晶体颗粒。
【交流分享】各小组汇报三个小实验的现象和结论。教师带领学生归纳:加水能使剩余固体继续溶解,加热也能使剩余固体继续溶解,而冷却则会使已溶解的固体重新析出。由此说明,溶解的限度与溶剂的量和温度都有关系。教师强调:“改变溶剂的量或改变温度,都能改变溶解的限度,这两个因素是我们今天探究得出的重要发现。”
任务三:建构概念——认识饱和溶液与不饱和溶液
【任务情境】教师说:“通过前面的实验,我们发现一定量的水中溶解食盐是有限度的。当食盐不能再继续溶解时,这杯溶液就达到了它的极限。化学上把这种状态的溶液叫做饱和溶液。那么,什么样的溶液才叫饱和溶液呢?请大家结合实验中的条件来概括。”
【概念建构】学生小组讨论后尝试给饱和溶液下定义。教师引导学生关注两个关键词:一是“在一定温度下”,二是“在一定量的溶剂里”。教师追问:“为什么必须强调这两个条件?如果去掉它们会怎样?”学生结合任务二中的实验回答:如果不固定温度,升高温度就能继续溶解;如果不固定溶剂的量,加水后也能继续溶解。因此,离开温度和溶剂量来谈饱和溶液是没有意义的。
【概念对比】教师进一步引导:“如果溶液里还能继续溶解某种溶质,那它就不是饱和溶液,我们把它叫做不饱和溶液。”学生比较饱和溶液与不饱和溶液的区别,教师板书关键词:一定温度、一定量溶剂、不能再继续溶解、还能继续溶解。
【判断方法】教师提问:“怎么判断一杯溶液是不是饱和溶液呢?”学生结合实验经验回答:在温度和溶剂量不变的条件下,向溶液中再加入少量该溶质,如果溶质不再溶解,说明溶液已经饱和;如果溶质还能继续溶解,说明溶液还不饱和。教师强调:判断时一定要保持温度和溶剂量不变,而且加入的溶质必须是同一种物质。
【迁移辨析】教师出示几个说法让学生判断正误:“常温下,一杯食盐溶液底部有未溶解的食盐,这杯溶液一定是饱和的。”“一杯硝酸钾溶液,蒸发掉一部分水后析出了晶体,说明原溶液是饱和的。”学生讨论辨析,进一步巩固对饱和溶液概念的理解。教师对第二个说法进行重点分析:蒸发水后才析出晶体,说明蒸发前溶液可能还没有饱和,是蒸发溶剂的操作使它达到了饱和并析出晶体。因此,判断饱和与否必须在操作之前、温度和溶剂量不变的条件下进行。
【微观解释】教师引导学生从微观角度思考:“为什么在一定温度下,一定量的水中不能无限溶解食盐?”学生结合之前学过的分子、原子知识进行讨论。教师用通俗的语言解释:水分子之间有一定的间隔,食盐微粒分散在这些间隔中;当间隔都被占满时,再加入的食盐微粒就无处可去,只能以固体形式留在杯底。改变温度或增加水量,就相当于给食盐微粒提供了更多“空间”,因此能继续溶解。这样的微观解释帮助学生从本质上理解溶解的限度。
任务四:转化与结晶——饱和溶液怎样变回去
【任务情境】教师说:“我们已经知道,改变温度或改变溶剂的量,可以让原本不能溶解的溶质继续溶解,也可以让已经溶解的溶质重新析出。那么,饱和溶液和不饱和溶液之间到底是怎样相互转化的呢?请各小组根据前面的实验事实,整理出转化的方法。”
【小组整理】各小组根据任务二中的实验结果,整理饱和溶液与不饱和溶液相互转化的途径。学生归纳出:向不饱和溶液中加入溶质,可以使其变为饱和溶液;向饱和溶液中加入溶剂,可以使其变为不饱和溶液;升高温度,可以使某些物质的饱和溶液变为不饱和溶液;降低温度,可以使某些物质的不饱和溶液析出晶体而变为饱和溶液。
【教师点拨】教师强调:升高温度能使饱和溶液变为不饱和溶液,这对大多数固体物质是成立的,但并不是所有物质都如此。有些物质的溶解情况随温度升高反而变化不同,这个问题我们在后续课程中还会继续探究。今天我们以食盐和硝酸钾为例来认识转化的一般规律。
【认识结晶】教师问:“刚才冷却热的食盐溶液时,杯底出现了白色晶体。这种使溶质从溶液中析出的过程,化学上叫做结晶。你能说出生活中利用结晶原理的例子吗?”学生举例:海水晒盐就是利用风吹日晒使水分蒸发,食盐结晶析出;冬天盐湖中析出纯碱晶体等。教师补充:结晶有两种常见方法,一种是通过蒸发溶剂使溶质析出,另一种是通过改变温度使溶质析出。
【交流总结】各小组汇报整理结果,教师引导全班共同梳理饱和溶液与不饱和溶液的转化关系图,并用简洁的语言总结:改变溶剂量或改变温度,是实现两种状态相互转化的两条主要途径。
任务五:迁移应用——生活中的溶解限度
【任务情境】教师说:“学习了饱和溶液和不饱和溶液的知识,我们能不能用它来解释生活中的现象呢?请各小组从以下几个情境中选择一个,用今天学到的知识进行解释。”
【情境一】妈妈在煮汤时,往汤里加了一勺盐,搅拌后盐不见了;又加了一勺,还能看到盐在慢慢减少;再加第三勺,杯底就有盐粒不再溶解了。请解释这个现象,并说明如果想让第三勺盐也溶解,可以怎么办。
【情境二】夏天,人们在喝糖水时发现,杯子底部总有一些白糖沉在杯底不再溶解。到了冬天,情况有没有变化?请用今天所学知识加以解释。
【情境三】农民伯伯在田里喷洒农药时,需要把农药溶解在水中。如果一次性加了太多农药,桶底会有沉淀。请根据今天所学知识,说说应该怎样正确配制农药溶液。
【小组讨论】各小组任选一个情境进行讨论,派代表发言。在讨论过程中,教师引导学生将生活现象与化学概念对应起来:杯底有未溶解的溶质说明溶液已达饱和;想继续溶解需要加水或升温;冬天温度降低可能析出晶体等。学生在讨论中还提出了新的问题:“如果把饱和溶液密封保存,温度不变,它会一直保持饱和状态吗?”教师肯定学生的思考,并引导大家从饱和溶液的定义出发进行推理:只要温度不变、溶剂不减少、溶质不再继续溶解,饱和状态就能保持。
【教师点评】教师对各组的解释进行点评,强调判断饱和与不饱和一定要看“温度是否一定、溶剂量是否一定”,以及“在该条件下是否还能继续溶解同种溶质”。教师还特别指出:饱和溶液只是针对某一种溶质而言的,一杯食盐的饱和溶液,还能继续溶解其他物质,比如蔗糖。这一点在今后的学习中会进一步探讨。
课堂小结
教师引导学生回顾本节课的探究历程:从“食盐能不能无限溶解”的问题出发,通过系列实验认识到溶解存在限度,建立了饱和溶液与不饱和溶液的概念;通过改变溶剂的量和温度,发现了两者之间的转化关系;还认识了结晶现象。教师总结:今天我们学会了用“一定温度”“一定量溶剂”“能否继续溶解”三个标准来判断溶液是否饱和,这是化学中研究物质溶解的重要方法。下一节课我们将进一步定量地比较不同物质溶解限度的大小。
课后任务
请同学们回家后完成以下任务:观察家里冲糖水或冲奶粉的过程,思考在什么情况下糖水会达到饱和,尝试用今天学到的知识向家人解释,并记录自己的观察和思考,下节课与同学交流。
八、板书设计
第二节 溶解的限度(第一课时)
一、溶解是有限度的
一定量水中,不能无限溶解某种物质。
二、饱和溶液与不饱和溶液
饱和溶液:在一定温度下,一定量溶剂里,不能再继续溶解某种溶质的溶液。
不饱和溶液:在一定温度下,一定量溶剂里,还能继续溶解某种溶质的溶液。
三、判断方法
温度和溶剂量不变,加入少量同种溶质,不溶解为饱和,能继续溶解为不饱和。
四、相互转化
不饱和溶液 → 饱和溶液:增加溶质、蒸发溶剂、改变温度
饱和溶液 → 不饱和溶液:增加溶剂、改变温度
五、结晶
溶质从溶液中析出的过程。方法:蒸发溶剂、改变温度。
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