基于實(shí)驗(yàn)探究的“溶解度”一課的概念教學(xué)

周娜

摘要：分析了“溶解度”在教材中的地位，通過實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)探究;溶解度;概念教學(xué);核心素養(yǎng)

文章編號(hào)：1008-0546（2022）10x-0092-04中圖分類號(hào)：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jí)化學(xué)下冊(cè)，[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(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)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(shí)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(huì)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(shí)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(jì)中的教學(xué)思路對(duì)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(diǎn)放在了概念的應(yīng)用。[3-5]

二、教學(xué)思想與創(chuàng)新點(diǎn)

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(xiàng)圈”現(xiàn)象引發(fā)思考。“項(xiàng)圈”中的成分很復(fù)雜，選取其中的氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鈣，通過層層實(shí)驗(yàn)對(duì)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(qiáng)弱的定量表示：溶解度。再通過兩種表示方式，挖掘信息，體會(huì)溶解度表示方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

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

三、教學(xué)目標(biāo)

1.通過實(shí)驗(yàn)探究了解溶解度概念，體會(huì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)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(huì)數(shù)據(jù)處理，并用溶解度曲線解決實(shí)際問題。

3.通過了解溶解度的應(yīng)用，體會(huì)化學(xué)與生活的密切關(guān)系，體會(huì)化學(xué)學(xué)科價(jià)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(qǐng)欣賞一組圖片，這是位于我國(guó)青海省烏蘭縣的茶卡鹽湖，這里被中國(guó)旅游地理雜志評(píng)為“人一生必去的55個(gè)景點(diǎn)之一”。“茶卡”蒙語是鹽海的意思，為什么叫鹽海？這是因?yàn)椴杩}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(yù)為中國(guó)的“天空之境”。茶卡鹽湖還有另外一個(gè)奇觀，請(qǐng)同學(xué)們?cè)賮硇蕾p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(xiàng)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(shí)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(qiáng)，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(qiáng)弱也就會(huì)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(huì)爭(zhēng)先恐后地析出，析出的物質(zhì)沉積在湖底，使湖面對(duì)光產(chǎn)生強(qiáng)烈的反射。這些物質(zhì)環(huán)湖析出，就會(huì)出現(xiàn)一圈一圈的項(xiàng)圈。

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

[總結(jié)]這與物質(zhì)溶解性的強(qiáng)弱有重要的關(guān)系。溶解性越強(qiáng)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(jì)意圖：以茶卡鹽湖中的特殊景象引入，從生活走進(jìn)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(shí)思考問題的習(xí)慣。

2.科學(xué)探究一較強(qiáng)弱

[問題1]如何比較氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鈣溶解性強(qiáng)弱？

[活動(dòng)一]設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，比較氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鈣溶解性強(qiáng)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(shí)驗(yàn)]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(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，你有什么疑惑？怎么能在剛剛實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)一步比較氯化鈉、硫酸鈉兩者溶解性的強(qiáng)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(shí)驗(yàn)]在每個(gè)小組的實(shí)驗(yàn)盒中，老師分別給大家準(zhǔn)備了2g的氯化鈉和硫酸鈉。請(qǐng)分別繼續(xù)加入藥品，繼續(xù)探究。再次記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（見表2）。

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

[過渡]我們?cè)诒容^氯化鈉和硫酸鈉溶解性強(qiáng)弱的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)都是在等量水中進(jìn)行，下面采用加熱的方法看看。

[分組實(shí)驗(yàn)]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(shí)驗(yàn)三”對(duì)其進(jìn)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(qiáng)弱還是這樣一個(gè)順序嗎？

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

設(shè)計(jì)意圖：從實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)方法。培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)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(huì)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(qiáng)弱的標(biāo)準(zhǔn)是什么呢？請(qǐng)結(jié)合實(shí)驗(yàn)分析標(biāo)準(zhǔn)該怎么制定呢？

[活動(dòng)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(gè)溶質(zhì)的質(zhì)量，我們又給了它一個(gè)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(qiáng)弱呢？

[活動(dòng)三]觀察與思考：從表3中你能獲取哪些信息？說一說，20℃時(shí)，氯化鈉溶解度為36g的含義是什么？

[學(xué)生1]20℃時(shí)，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(shí)，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(gè)值跟溶解度有關(guān)。

20℃時(shí)，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(qiáng)弱。現(xiàn)在你能說說氯化鈉、硫酸鈉、硫酸鈣的溶解性誰強(qiáng)誰弱了嗎？20℃時(shí)，氯化鈉溶解度是硫酸鈣的上百倍。

設(shè)計(jì)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(shí)，兩者溶解性的強(qiáng)弱又如何？

[活動(dòng)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(shí)，氯化鈉和硫酸鈉的溶解性誰強(qiáng)誰弱？

[學(xué)生]畫圖比較？

[教師]怎么畫？請(qǐng)以氯化鈉為例說一說。

[活動(dòng)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(diǎn)的含義是什么？你能說說列表法和圖像法的優(yōu)缺點(diǎn)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(diǎn)的含義是什么？

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

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

5.聯(lián)系實(shí)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(xiàng)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(huì)析出呢？觀察表5，你覺得誰會(huì)析出得更多？

[觀察]“項(xiàng)圈”中氯化鈉、硫酸鈣和硫酸鈉晶體的相對(duì)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(shí)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(duì)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(jì)意圖：知識(shí)遷移解釋現(xiàn)象;聯(lián)系實(shí)際，形成沖突;綜合應(yīng)用知識(shí)，分析解決問題，體會(huì)化學(xué)與生活息息相關(guān)，體現(xiàn)學(xué)科價(jià)值。

6.課后作業(yè)學(xué)習(xí)反思

[課后作業(yè)]

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

測(cè)一測(cè)：利用身邊的物質(zhì)和用品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，測(cè)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(duì)該現(xiàn)象做出解釋。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)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(shí)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(qiáng)化概念的建構(gòu)和理解。

1.抓住已有認(rèn)知，開展實(shí)驗(yàn)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(duì)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(shí)，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(shí)驗(yàn)，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(qiáng)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(qiáng)弱。

4.聯(lián)系生活實(shí)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(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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