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        基于實驗探究的“溶解度”一課的概念教學(xué)

        2022-05-30 15:54:24周娜
        化學(xué)教與學(xué) 2022年20期
        關(guān)鍵詞:實驗探究溶解度概念教學(xué)

        周娜

        摘要:分析了“溶解度”在教材中的地位,通過實驗探究引發(fā)學(xué)生的思維沖突,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、大膽質(zhì)疑、勤于反思,學(xué)生的核心素養(yǎng)在課堂教學(xué)中得到培養(yǎng)。

        關(guān)鍵詞:實驗探究;溶解度;概念教學(xué);核心素養(yǎng)

        文章編號:1008-0546(2022)10x-0092-04中圖分類號:G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

        一、教學(xué)主題內(nèi)容和背景分析

        “溶解度”選自滬教版九年級化學(xué)下冊,[1]這一教學(xué)內(nèi)容安排在物質(zhì)的溶解性之后,學(xué)生有溶質(zhì)、溶劑、溶液、溶解性、飽和溶液等知識的基礎(chǔ),同時此節(jié)內(nèi)容為后續(xù)學(xué)習(xí)結(jié)晶奠定了基礎(chǔ)。

        本節(jié)課主要內(nèi)容是:溶解度概念的認(rèn)知,溶解度曲線理解與應(yīng)用。

        課標(biāo)要求:了解溶解度概念;利用溶解度表或溶解度曲線,查閱物質(zhì)的溶解性或溶解度;依據(jù)給定的數(shù)據(jù)繪制溶解度曲線;認(rèn)識溶解度在生活中的重要作用。[2]

        溶解度的學(xué)習(xí),不僅使學(xué)生學(xué)會利用溶解度來定量表示物質(zhì)的溶解性,還使學(xué)生認(rèn)識到定量方法在化學(xué)學(xué)習(xí)中的重要性。

        已有的教學(xué)設(shè)計中的教學(xué)思路對概念的建構(gòu)過程過于弱化,一般是給出概念后,讓學(xué)生理解,教學(xué)重點放在了概念的應(yīng)用。[3-5]

        二、教學(xué)思想與創(chuàng)新點

        溶解度在生產(chǎn)、生活中有非常重要的應(yīng)用。比較溶解性的限定條件是什么?筆者選取“茶卡鹽湖中的項圈”現(xiàn)象引發(fā)思考?!绊椚Α敝械某煞趾軓?fù)雜,選取其中的氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鈣,通過層層實驗對比探究,引發(fā)思考,挖掘比較溶解性的限定條件,引出溶解性強弱的定量表示:溶解度。再通過兩種表示方式,挖掘信息,體會溶解度表示方法的優(yōu)缺點。

        最終回歸鹽湖中的真實情況,[6]體會溶解度、濃度的重要關(guān)系(見圖1)。體會到化學(xué)可以解決生產(chǎn)、生活中的實際問題。

        三、教學(xué)目標(biāo)

        1.通過實驗探究了解溶解度概念,體會化學(xué)實驗探究方法,鍛煉學(xué)生的探究能力。

        2.通過溶解度的兩種表示方法,學(xué)會數(shù)據(jù)處理,并用溶解度曲線解決實際問題。

        3.通過了解溶解度的應(yīng)用,體會化學(xué)與生活的密切關(guān)系,體會化學(xué)學(xué)科價值。

        四、教學(xué)流程

        “溶解度”一課的教學(xué)流程見圖2。

        五、教學(xué)過程與意圖

        1.創(chuàng)設(shè)情境引入課題

        [引入]同學(xué)們,請欣賞一組圖片,這是位于我國青海省烏蘭縣的茶卡鹽湖,這里被中國旅游地理雜志評為“人一生必去的55個景點之一”?!安杩ā泵烧Z是鹽海的意思,為什么叫鹽海?這是因為茶卡鹽湖中有多種鹽類物質(zhì)。你們看,多么美麗的景觀啊,藍(lán)天白云清晰地倒映在湖中,湖面多么像一面為天空梳妝打扮的鏡子啊。所以茶卡鹽湖又被譽為中國的“天空之境”。茶卡鹽湖還有另外一個奇觀,請同學(xué)們再來欣賞一段視頻。視頻中析出的物質(zhì)一圈一圈掛在湖中,就好像為鹽湖戴上了項圈。

        [問題1]同學(xué)們知道這些美景奇觀是怎么形成的嗎?這與我們今天要學(xué)習(xí)的內(nèi)容有關(guān)。今天我們來學(xué)習(xí)溶解度。

        [交流]通過上一課時的學(xué)習(xí),我們已經(jīng)知道物質(zhì)在水中不能無限溶解。這說明物質(zhì)在水中的溶解是有極限的,叫溶解限度(板書),物質(zhì)的溶解限度大小與溶解性有關(guān)。溶解性越強,溶解限度越大,也就是說物質(zhì)在水中溶解的質(zhì)量也越大。

        [問題2]溶解性又受到什么因素影響呢?(板書:溫度、溶質(zhì)、溶劑)當(dāng)這些條件改變了,溶解性的強弱也就會發(fā)生改變。

        [陳述]研究發(fā)現(xiàn),茶卡鹽湖中溶有許多物質(zhì),比如:氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鈣等。隨著天氣的變化,這些物質(zhì)會爭先恐后地析出,析出的物質(zhì)沉積在湖底,使湖面對光產(chǎn)生強烈的反射。這些物質(zhì)環(huán)湖析出,就會出現(xiàn)一圈一圈的項圈。

        [問題3]那么湖水中的物質(zhì)在什么條件下會析出?誰又更容易析出呢?

        [總結(jié)]這與物質(zhì)溶解性的強弱有重要的關(guān)系。溶解性越強的物質(zhì),也就是越容易溶解的物質(zhì),越難析出。溶解性越差的物質(zhì)越易析出。

        設(shè)計意圖:以茶卡鹽湖中的特殊景象引入,從生活走進化學(xué),吸引學(xué)生注意力,激發(fā)學(xué)習(xí)思考,養(yǎng)成用化學(xué)知識思考問題的習(xí)慣。

        2.科學(xué)探究一較強弱

        [問題1]如何比較氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鈣溶解性強弱?

        [活動一]設(shè)計實驗,比較氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鈣溶解性強弱。小組交流討論,提出方案。

        方案一:相同溫度、等量水,加固體至飽和,比較加入固體質(zhì)量。

        方案二:相同溫度、等量固體,加水至恰好溶解,比較用水量。

        [問題2]這兩種方案,控制了哪些相同條件?不同的條件是什么?

        [分組實驗]取10mL的水,再分別加0.5g三種物質(zhì)中的一種,比較它們的溶解性,結(jié)論如表1所示。

        [問題3]你觀察到了什么現(xiàn)象?為什么說硫酸鈣的溶解性最弱?

        [追問]根據(jù)實驗的現(xiàn)象,你有什么疑惑?怎么能在剛剛實驗基礎(chǔ)上進一步比較氯化鈉、硫酸鈉兩者溶解性的強弱?

        小組交流討論。提出方案:繼續(xù)加藥品至溶液飽和,比較加入藥品的質(zhì)量。

        [分組實驗]在每個小組的實驗盒中,老師分別給大家準(zhǔn)備了2g的氯化鈉和硫酸鈉。請分別繼續(xù)加入藥品,繼續(xù)探究。再次記錄實驗現(xiàn)象(見表2)。

        [總結(jié)]通過兩組實驗探究,發(fā)現(xiàn)此溫度下氯化鈉的溶解性強于硫酸鈉強于硫酸鈣。

        [過渡]我們在比較氯化鈉和硫酸鈉溶解性強弱的實驗中,發(fā)現(xiàn)硫酸鈉沒有完全溶解,怎么才能完全溶解?

        提出方案:加水,升溫。

        我們的實驗都是在等量水中進行,下面采用加熱的方法看看。

        [分組實驗]將保溫杯中熱水倒入大燒杯中至標(biāo)記處,參照導(dǎo)學(xué)案“實驗三”對其進行水浴加熱。邊加熱邊用玻璃棒不斷攪拌。

        [追問]加熱后硫酸鈉固體完全溶解,說明了什么?

        現(xiàn)在幾種物質(zhì)的溶解性強弱還是這樣一個順序嗎?

        [總結(jié)]條件改變了,溶解性強弱也改變了,因此要想比較物質(zhì)的溶解性強弱還要建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。

        設(shè)計意圖:從實驗中發(fā)現(xiàn)不同形成認(rèn)知沖突,學(xué)習(xí)應(yīng)用控制變量實驗方法。培養(yǎng)學(xué)生實驗操作能力、語言表達(dá)能力,交流討論和小組合作解決問題能力,體會科學(xué)探究的重要性。

        3.定量表示一決大小

        [問題1]具體比較溶解性強弱的標(biāo)準(zhǔn)是什么呢?請結(jié)合實驗分析標(biāo)準(zhǔn)該怎么制定呢?

        [活動二]尋找標(biāo)準(zhǔn),定量表示物質(zhì)溶解性。

        [交流]在一定溫度下,我們規(guī)定溶劑質(zhì)量為100g(通常為水),比較溶解的溶質(zhì)的質(zhì)量。這個溶質(zhì)的質(zhì)量,我們又給了它一個新的名詞“溶解度”。

        [問題2]你能給溶解度下定義嗎?

        [追問]有了溶解度的概念,我們又怎么比較物質(zhì)溶解性的強弱呢?

        [活動三]觀察與思考:從表3中你能獲取哪些信息?說一說,20℃時,氯化鈉溶解度為36g的含義是什么?

        [學(xué)生1]20℃時,100g水中,達(dá)到飽和狀態(tài),溶解的氯化鈉質(zhì)量為36g。

        [學(xué)生2]20℃時,100g水中,最多溶解的氯化鈉質(zhì)量為36g。

        ……

        [教師]一定溫度下,某種物質(zhì)的飽和溶液中溶質(zhì)和溶液的質(zhì)量比值是一定的,這個值跟溶解度有關(guān)。

        20℃時,硫酸鈉溶解度是19.5g是什么意思?

        [總結(jié)]有了溶解度的值,可以定量表示物質(zhì)溶解性的強弱?,F(xiàn)在你能說說氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鈣的溶解性誰強誰弱了嗎?20℃時,氯化鈉溶解度是硫酸鈣的上百倍。

        設(shè)計意圖:在交流中形成認(rèn)知沖突,知道控制變量法的重要思想。培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)能力。幫助學(xué)生提取有效信息,深層次理解溶解度,知道溶解度可以定量表示物質(zhì)溶解性。

        5.繪制曲線尋找規(guī)律

        [問題1]當(dāng)溫度改變時,兩者溶解性的強弱又如何?

        [活動三]觀察與思考:從表4中你又能獲取哪些信息?

        [追問]如何比較25℃時,氯化鈉和硫酸鈉的溶解性誰強誰弱?

        [學(xué)生]畫圖比較?

        [教師]怎么畫?請以氯化鈉為例說一說。

        [活動四]學(xué)生根據(jù)溶解度表繪制氯化鈉的溶解度曲線(見圖3)。

        [問題2]從曲線你能獲取哪些信息?點的含義是什么?你能說說列表法和圖像法的優(yōu)缺點嗎?

        [追問]同樣的道理,也可以畫出硫酸鈉溶解度隨溫度變化的曲線。如果想直觀比較出不同溫度下氯化鈉和硫酸鈉溶解度的大小,怎么辦?

        從圖4你又能獲取哪些信息?交點的含義是什么?

        現(xiàn)在你能說說25℃時氯化鈉和硫酸鈉溶解度誰強誰弱了嗎?

        設(shè)計意圖:學(xué)會通過表格、圖像比較溶解度大小,學(xué)會分析圖像,在圖像中提取有效信息。

        5.聯(lián)系實際再比再探

        [問題1]通過以上探究,你能試著解釋茶卡鹽湖的奇景“鹽湖項圈”形成的原因嗎?其中什么樣的物質(zhì)容易析出?它與溶解度有什么關(guān)系?

        [追問]是不是溶解度小的物質(zhì)就一定會析出呢?觀察表5,你覺得誰會析出得更多?

        [觀察]“項圈”中氯化鈉、硫酸鈣和硫酸鈉晶體的相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)的柱狀圖(見圖5)。

        [再追問]為什么溶解度最小的硫酸鈣析出得最少,而溶解度較大的氯化鈉析出得最多?

        [總結(jié)]溶液中物質(zhì)是否析出,什么時候析出,既與物質(zhì)溶解度有關(guān),又與溶液中該物質(zhì)的濃度有關(guān),利用這一原理,可以控制溫度和濃度來調(diào)控物質(zhì)的析出,從而達(dá)到分離、提純這些物質(zhì)的目的。

        [問題2]通過本節(jié)課對溶解度的探究,關(guān)于溶解度你有哪些認(rèn)知?

        [總結(jié)]課堂小結(jié)。

        設(shè)計意圖:知識遷移解釋現(xiàn)象;聯(lián)系實際,形成沖突;綜合應(yīng)用知識,分析解決問題,體會化學(xué)與生活息息相關(guān),體現(xiàn)學(xué)科價值。

        6.課后作業(yè)學(xué)習(xí)反思

        [課后作業(yè)]

        算一算:20℃時,硝酸鉀溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的最大值。

        測一測:利用身邊的物質(zhì)和用品設(shè)計實驗,測定氯化鈉在一定溫度下的溶解度。

        讀一讀:查閱資料,解釋“夏天曬鹽,冬天撈堿”的現(xiàn)象,并利用查閱的信息對該現(xiàn)象做出解釋。

        設(shè)計意圖:培養(yǎng)學(xué)生動手能力、閱讀能力和分析、解決問題的能力。

        六、教學(xué)反思

        本節(jié)課由于概念的限定比較多,學(xué)生學(xué)習(xí)時易產(chǎn)生非勝任感。教學(xué)中應(yīng)重視學(xué)生已有認(rèn)知,強化概念的建構(gòu)和理解。

        1.抓住已有認(rèn)知,開展實驗探究,找尋溶解度定義的限定條件。通過采用科學(xué)探究的形式,層層比較,引出限定條件,提出問題,最終解決問題。讓學(xué)生感知到科學(xué)探究對于化學(xué)學(xué)習(xí)的重要性。

        2.思維提升,弄清楚概念的內(nèi)涵。限定溶解度的條件為:一定溫度下,飽和狀態(tài)時,一定量的水中溶解的溶質(zhì)的質(zhì)量。弄清楚限定的條件,為什么要限定這些條件?比較的是什么?

        3.多重表征,由定性到定量。通過實驗,讓學(xué)生初步感知不同物質(zhì)在限定條件下溶解度不同。再用溶解度的具體數(shù)據(jù)比較,定量獲知一定條件下物質(zhì)的溶解度大小,溶解性強弱。用圖像表征,粗略獲知不同溫度下物質(zhì)的溶解度,比較物質(zhì)溶解性的強弱。

        4.聯(lián)系生活實際,讓學(xué)生感受到溶解度與生活息相關(guān)。溶解度可以幫助解決生產(chǎn)、生活中的問題,體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科價值。

        參考文獻(xiàn)

        [1]中國化學(xué)國家課程標(biāo)準(zhǔn)研制組.義務(wù)教育教科書(化學(xué)九年級下冊)[M].上海:上海教育出版社,2015.

        [2]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2011年 版)[S].北京:北京師范大學(xué)出版社,2012.

        [3]殷志忠.初中化學(xué)“溶解度”的改進[J].化學(xué)教學(xué),2020(9):94-97.

        [4]黃兵.初中化學(xué)概念的建立與鞏固——以《溶解度》教學(xué)設(shè)計為例[J].江蘇教育研究,2010(11):53-54.

        [5]何如濤.初中化學(xué)“溶解度概念”的教學(xué)與反思[J].化學(xué)教學(xué),2013(3):37-38.[6]劉興起.基于Pitzer模型的茶卡鹽湖鹵水及鹽類礦物形成的地球化學(xué)模擬[J].中國科學(xué),2003(3):247-254.

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