《液体的分层和溶解》教案设计

《液体的分层和溶解》教案设计（精选8篇）

篇1：《液体的分层和溶解》教案设计

教学目标：

1.能够认识液体在水中的沉浮现象和溶解现象，能用文字、图画、图表描述所观察到的现象；

2.知道液体可以沉浮，可能溶解；

3.知道混合液体在日常生活中的用途。

教学准备：

小烧杯（每小组3个）、玻璃棒、盘子、量筒、餐巾纸、油、红水、洗洁精。

教学过程：

1、教师出示一杯水，这是什么？它是固体还是液体？今天我们就来研究液体。（板书：液体）

2、在实验盘中，老师为同学们准备了三种液体。（油、红水、洗洁精）对于这三种液体你们想怎样研究？

3、如果将三种液体分别沿量筒倒入，猜一猜可能出现什么现象？（学生讨论，并指导学生做好记录）

4、学生汇报猜想的结果。

刚才同学们进行了大胆的猜想，但是这些是不是最终的结果呢？下面我们该怎样做呢？（实验）

5、指导学生完成实验。

你觉得在实验时应该怎样做呢？（学生讨论）

教师讲述有关实验要求：

1）、三种液体全部倒入；

2）、到液体时量筒倾斜，沿量筒壁倒入；

3）、倒入之后，把量筒放在实验盘中，请同学们仔细观察是什么现象？讨论为什么会有这种现象？

（教师指导学生填好实验记录表）

6、汇报实验结果，比较先倒入不同的液体，为什么结果都一样？

7、讨论为什么出现分层现象？

8、你们还想继续研究吗？如果老师给你一根玻璃棒，你想怎样研究？如果用玻璃棒在量筒中搅拌，猜一猜会出现什么现象？

9、教师讲解使用玻璃棒的方法。

1）、搅拌时玻璃棒尽量不要碰到量筒的壁；

2）、充分搅拌，使量筒中的液体变均匀；

3）、搅拌完用餐巾纸将玻璃棒擦干净；

4）、将量筒放在实验盘中观察一会儿，把看到的现象画在实验记录表上。

10、学生汇报实验结果。

为什么出现两层？什么没有了？洗洁精跑到哪里去了？（溶解）、活中有没有分层和溶解的现象呢？

篇2：《液体的分层和溶解》教案设计

教学目标

科学概念：知道有些液体能溶于水,而有些液体不溶于水。了解液体之间的溶解或不溶解现象。

科学探究：观察和描述胶水或洗发液的溶解过程，猜测醋、酒精、食用油在水中的溶解现象；经历胶水等液体溶解或不溶解于水的实验过程；比较它们在水里的溶解情况，区分液体之间的溶解或不溶解现象。

情感态度和价值观：体验研究溶解与不溶解现象的乐趣，激发进一步探究溶解问题的兴趣。细致、客观地观察、比较溶解实验中的一些现象。意识到溶解在人们生活中的广泛性和重要性。

教学准备

学生材料：容器架1个，盛水试管3支，滴管1支，盛水玻璃杯2个，小匙1把，筷子1支，胶水、洗发液、醋、酒精、食用油少许，记录单。

教师材料：学生材料一份，洗涤剂，课件。

教学过程

一、复习导入

1.食盐和高锰酸钾这些固体物质是怎样溶解在水中的？

预设：它们在水里慢慢扩散，颗粒化的很小，肉眼看不见，均匀地分布在水中，不会沉淀，形成稳定的溶液。

2.食盐和高锰酸钾这些固体物质均匀地分布在水里，形成透明、稳定的溶液。那么，液体是否能像食盐和高锰酸钾那样溶解在水中呢？

3.谈谈你们的经验。

二、观察和描述胶水和洗发液的溶解过程 提问：那么液体之间是怎样溶解的呢？

今天我们来探究液体之间的溶解现象,先来研究胶水或洗发液在水中的溶解现象。1.那我们研究胶水或洗发液在水中的溶解现象要怎么做？

2.师：请同学打开科学书第七页，认真地读一读文字，看一看图片，然后再来交流分几步做？注意什么？

3.边交流边整理出实验提示：

(1）取一小匙胶水或洗发液倒入盛水的玻璃杯。（2）观察是怎样进入水中的。(漂浮？下沉？)（3）观察在水中是怎么扩散得。

（轻轻搅拌一下怎么样？充分搅拌后怎么样？）（4）注意从杯子的侧面观察会更清楚。（5）做好观察记录。4.小组实验，教师巡视 5.描述实验过程

预设：我们观察到胶水的溶解过程是，一小匙胶水倒入水中，像一条透明的线缓缓地沉入水底，并蜷缩在杯底，起先不扩散，轻轻搅拌一下，一条条透明的丝分散到水中。充分搅拌后，透明的丝不见了，均匀、稳定地分布在水中，形成透明的溶液。

预设：洗发液倒入水中，沉入水底，聚在水底，不扩散，轻搅拌，洗发液小片的向水中扩散，一些浮到水面，充分搅拌，洗发液像云雾在水中翻滚，均匀地分布在水中，慢慢地形成稳定的溶液。

生描述师适当引导。

6.讨论胶水、洗发液能否溶于水。

师：与食盐和高锰酸钾的溶解相比，胶水或洗发液的溶解有什么特点？ 预设：下沉在杯底，充分搅拌，慢慢地扩散，均匀稳定地分布在水中。师：我们可以认为胶水和洗发液能否溶于水。

三、观察和描述醋、酒精、和食用油的溶解过程

师：刚才我们通过观察和比较胶水或洗发液的溶解过程，知道了胶水和洗发液充分搅拌后，能均匀地分布在水中，也就是能溶解在水里。老师再给同学们带来三种液体醋、酒精、和食用油，它们在水中会怎么样？

1.学生预测

你猜测在水中是怎么样的？为什么这么想？ 2.分组实验 出示提示：

（1）分别往三个试管中加入少量醋、酒精、食用油。（2）充分振荡后,静置一会再观察。（3）注意从试管的侧面观察会更清楚。（4）做好观察记录。

学生自学提示，师演示，如怎么反复使用滴管，如何振荡。3.描述实验过程 学生描述,师适当引导:

围绕怎么进入水中,怎么扩散,是否形成了稳定的溶液。4.讨论醋、酒精、食用油是否溶于水（1）比较它们的溶解过程你发现了什么？

引导：a醋、酒精与胶水或洗发液的溶解相比有什么不同和相同？ 不同：醋、酒精轻轻振荡就会慢慢地扩散。相同：都能均匀稳定地分布在水中。

b食用油与醋和酒精的溶解相比，它在水中有什么特点？ 特点：漂浮在水面，振荡后不能均匀稳定的分布在水中。（2）得出结论

5.区分液体之间的溶解或不溶解(1)生回答液体间的溶解或不溶解（哪些现象说明溶解或不溶解？）

(2)归纳:a像胶水等液体在水中慢慢地扩散,并能均匀稳定地分布在水中,形成溶液的过程称之为液体之间的溶解。b像食用油一样在水中扩散后,不能均匀稳定分地布在水中,称之为液体之间的不溶解。

四、课外延伸

师：我们对液体间的溶解或不溶解有了初步的了解，知道了胶水等溶解在水中，食用油不能溶解在水中。食用油和水混合在一起我们不能称它为溶液，称它为混合物，那么我在食用油和水的混合物中加入几滴洗涤剂，振荡后会怎么样呢？同学们能做出解释吗？1.有时间课堂上演示。2.建议课外试一试水能否溶解在胶水、醋等液体里。

五、整理材料

篇3：离子液体中胶原纤维的溶解和再生

胶原蛋白是具有优良力学性能的纤维状结构蛋白, 是自然界中含量最丰富的一种蛋白质。胶原蛋白只出现在动物身上, 尤其是在哺乳动物的肉和生物组织中, 这些生物组织包括骨、腱、牙齿、皮肤、韧带和软骨, 约占全身蛋白质的25%~35%。这种纤维状结构蛋白包括由三条平行的左手螺旋构成的一条右手螺旋。由于其良好的生物相容性和生物降解性, 胶原蛋白在食品、化妆品和医疗用途上有很多的应用。然而, 由于分子间和分子内较强的氢键、离子键、范德华力以及极性和非极性基团之间疏水键的存在, 导致胶原蛋白极难溶解, 这也极大地限制了胶原蛋白在许多领域的应用。

离子液体 (ILS) 是一类在相对低的温度下以液体状态存在的盐, 被认为是性能较好的绿色溶剂, 对于许多天然聚合物来说它已经成为一类新的溶剂。离子液体具有许多优良特性, 如极低的蒸汽压, 增强反应速度, 改善选择性和产率, 并且在处理后可回收利用。Swatloski等人首先使用离子液体作为纤维素的溶剂, 并报道称1-丁基-3-甲基咪唑氯化物 ([BMIM]Cl) 可以被用来溶解纤维素。在[BMIM]Cl溶液中较高的氯离子浓度和活性可以非常有效地破坏纤维素的氢键网络。吴等人研究发现1-烯丙基-3-甲基咪唑氯化物 ([AMIM]Cl) 是一种对纤维素具有良好溶解性能的新型离子液体。Phillips等人利用离子液体 ([BMIM]Cl, [BMIM]Br, [BMIM]I和[BMIM]BF4) 来溶解和再生蚕丝。他们还成功利用湿纺法从1-乙基3-甲基咪唑氯盐 ([BMIM]Cl) 的溶剂体系中再造出丝蛋白。谢等报道指出[BMIM]Cl是一个极好的羊毛角蛋白溶解剂, 再生的羊毛角蛋白的热稳定性略优于天然羊毛角蛋白。最近, 王等人利用离子液体来溶解甲壳素, 报道称甲壳素在离子液体中的溶解度受到其酰化程度、结晶度和分子量以及离子液体阴离子类型的影响。我们发现离子液体可以通过破坏胶原纤维的结构来溶解不溶性胶原纤维。

本文主要工作为利用1-丁基-3-甲基咪唑氯化物 ([BMIM]Cl) 溶解天然胶原纤维, 并通过不同的沉淀剂从胶原蛋白/离子液体溶液中再生胶原蛋白。此次使用的胶原蛋白是未经任何预处理的商用皮胶原纤维。利用偏光光学显微术 (POM) 来记录溶解过程并提出了可能的溶解和再生机制。通过红外光谱、XRD和TG分析再生胶原膜的结构和性能。在离子液体介质中成功制备了以胶原蛋白为基础的生物复合材料。

2 实验

2.1 原料

天然胶原纤维由中国四川大学提供。离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯化物 ([BMIM]Cl) 从中国河南李环药业有限公司购买。棉纤维是由中国河南焦作健康材料有限公司生产。其他化学试剂均为分析纯。

2.2[BMIM]Cl中胶原纤维的溶解和再生

经典的实验中, 有两个基本步骤, 胶原纤维在[BMIM]Cl中的溶解和胶原蛋白从胶原/离子液体溶液中再生。

溶解:[BMIM]Cl (5 g) 加入到25 m L的磁力搅拌器作用下的干燥三颈烧瓶中, 瓶中充满惰性气体氮气。每次加入占[BMIM]Cl质量1%的胶原纤维 (0.3 g) 。溶解过程是在100℃油浴条件下进行6 h。

再生:将胶原/[BMIM]Cl溶液浇注在聚四氟乙烯模板上。将板放入沉淀剂 (去离子水, 乙醇, 甲醇或丙酮) 中, 沉淀剂每0.5 h新换一次, 一共3次。整个再生过程在4℃下进行。用沉淀剂完全冲洗掉[BMIM]Cl可以得到一张再生胶原膜。将胶原薄膜在干燥器中干燥至恒重。

2.3 胶原蛋白/纤维素复合材料的制备

胶原蛋白和纤维素在100℃下于离子液体中溶解6 h, 将胶原蛋白/纤维素/离子液体溶液浇注在聚四氟乙烯模板上, 浸泡在沉淀剂中得到胶原蛋白/纤维素膜, 将胶原蛋白/纤维素/离子液体溶液挤出到沉淀剂中得到杆状纤维, 将胶原蛋白/纤维素/离子液体溶液浸入含有沉淀剂的自制圆柱状容器中得到凝胶。

2.4 偏光显微镜

用偏光显微镜 (POM, 莱卡MPS30, 德国) 观察胶原纤维在[BMIM]Cl中的溶解过程。在一块玻璃片上放上胶原纤维, 滴加少量[BMIM]Cl直到纤维被完全浸透, 接着加上玻璃盖子。然后, 将玻璃薄片放置在聚甲醛热载台上, 以每5 min上升10℃的速度从室温逐渐升高到120℃。

2.5 红外光谱

通过变温红外光谱仪—美国Nicolet6700 (Thermo Scientific) 来记录样品加热过程中的红外光谱图。样品温度的上升分三个过程:10℃/min从25℃升到60℃, ;5℃/min从60℃升到80℃;2℃/min从80℃升到130℃。32次扫描信号的平均分辨率为2 cm-1。

天然胶原纤维和再生胶原膜使用美国Nicolet FTIR6700 (Thermo Scientific) 进行传统的红外光谱表征。32次平均扫描信号的分辨率为4 cm-1。

2.6 X射线衍射

X射线衍射是利用cu靶ka辐射在帕纳科X'Pert Pro的X-射线衍射仪进行的 (λ=1.54178A) 。2θ角以100 s增长0.033°的速度从3°升到60°。

2.7 热重量法

样品采用TG 209热分析仪 (NETZSCH, 德国) 进行热重分析。通常情况下取约5 mg样品在N 2中以10℃/min速度从室温加热600℃。热降解活化能用Coats-Redfern法计算得到。

3 结果与讨论

3.1 胶原纤维在[BMIM]Cl中的溶解过程

图1显示了天然皮胶原纤维在[BMIM]Cl中的溶解过程。胶原纤维均匀地分散在[BMIM]Cl (图1b) 并且在2 h加热搅拌后完全溶解在[BMIM]Cl中 (图1c) 。由此产生的胶原蛋白/离子液体为澄清、粘稠的糖浆状溶液。

3.2 偏光显微镜表征

为了原位观察皮胶原纤维在[BMIM]Cl中的溶解过程, 将单一的皮胶原纤维添加到[BMIM]Cl中逐步升温, 并利用偏光显微镜来监测结晶区域的变化 (图2) 。室温下胶原纤维中发现大量亮色区域, 这表明其丰富的有序晶体结构。该结晶区域在80℃时逐渐散开, 在100℃时显著消失。随着温度的升高, 亮色区域很快地消失并且在120℃时完全消失了, 这表明该胶原纤维的晶体结构在[BMIM]Cl中的溶解过程中已被完全的破坏了。

(a) 室温25℃, (b) 80℃, (C) 90℃, (D) 100℃, (E) 110℃, (F) 120℃

(a) 未加沉淀剂 (b) 去离子水 (c) 乙醇 (d) 丙酮 (e) 甲醇

3.3 再生胶原膜的形态

通过加入水或其他诸如乙醇、丙酮和甲醇等沉淀剂使胶原蛋白从离子液体中沉淀出来。胶原可以再生为不同形式。通过挤出胶原蛋白/离子溶液到沉淀剂中得到细纤维和细棒状, 通过将胶原蛋白/离子溶液浇注到聚四氟乙烯板上然后浸泡在沉淀剂中来制备薄膜。图3为毛状原生胶原纤维和再生胶原膜的照片。加入去离子水 (图3b) 和乙醇 (图3c) 制备的再生胶原膜表面光滑紧实, 而加入丙酮 (图3d) 和甲醇 (图3E) 制备的再生胶原膜表面粗糙多孔。可以看出, 用离子液体和乙醇来制备的再生胶原膜具有更好的成膜能力。

图4给出了天然胶原纤维和再生胶原膜表面形态的扫描电镜图像。天然胶原纤维 (图4a) 宽度约40~50μm, 长度为几百微米到几毫米不等。当溶解在[BMIM]Cl中的胶原蛋白加入到沉淀剂中时, 会得到不同形态的再生膜。去离子水中生成的再生胶原膜具有光滑的形态 (图4b) 。乙醇 (图4c) 中生成的再生胶原膜连续而粗糙。但是, 在丙酮 (图4d) 和甲醇 (图4e) 中制备的胶原膜带有一些孔。不难看出, 使用不同的沉淀剂生成的再生膜的形态具有相当大的差异。

3.4 胶原纤维在离子液体中可能的溶解和再生机制

众所周知, 胶原蛋白具有重复序列甘氨酸-X-Y, 其中X和Y代表除甘氨酸外的氨基酸等。通常甘氨酸-X-Y三元组的X位置为脯氨酸, Y位置为4-羟基脯氨酸。胶原蛋白的三级结构是由3股左手螺旋扭曲成的右手螺旋组成。由于具有较强的分子间和分子内氢键、离子键、范德华力、极性和非极性基团之间的疏水键的存在, 胶原蛋白的三螺旋结构十分稳定。图5显示了胶原蛋白在[BMIM]Cl中的溶解机制。据推断, 离子液体主要通过破坏胶原蛋白大分子间的氢键和离子键来溶解胶原纤维。据推测, 该胶原中的氧原子和氢原子与离子液体有相互作用。胶原蛋白中和氨基羟基相连的Cl-离子和[BMIM]+与胶原酯中氧离子络合。如图5a所示, 这种相互作用破坏胶原蛋白中的氢键, 并导致胶原的溶解。胶原分子链中彼此接近的两个带相反电荷的基团之间形成离子键。当胶原纤维与离子液体混合加热, 离子液体中的Cl-和[BMIM]+向胶原蛋白分子链中的-COO-聚集。因此, 如图5b所示, 胶原链间的离子键被离子液体破坏了。由于氢键和离子键断裂, 胶原链可自由移动并最后溶解在离子液体中。在溶解过程中也可能伴随着一定程度的胶原蛋白大分子链的降解。

图6显示了胶原蛋白在沉淀剂中的再生机制。离子液体[BMIM]Cl可以很容易地溶解在本次研究中使用的沉淀剂 (去离子水、乙醇、丙酮、甲醇) 中。当胶原/离子液体溶液加入到沉淀剂中, 离子液体立即溶解在沉淀剂中。由于胶原不能溶解在沉淀剂中, 根据沉淀条件不同形成薄膜、粉末、纤维等。在再生的过程中, 随着[BMIM]Cl被沉淀剂洗去, 氢键可以在胶原链之间进行重建。然而, 如图6所示, 氢键的数量和位置都和原来不一样了。这可能会导致再生胶原结构和性质产生变化。

(a) 未加沉淀剂 (b) 去离子水 (c) 乙醇 (d) 丙酮 (e) 甲醇

3.5 变温红外光谱监测胶原/[BMIM]Cl在加热过程中的结构变化

利用随温度变化的红外辐射光谱来分析加热过程中胶原、[BMIM]Cl和胶原/[BMIM]Cl的结构, 其结果如图7。

可以看出, 随着温度的升高, 胶原蛋白的红外光谱保持不变 (图7I) , 这表明, 胶原蛋白在测试温度下非常稳定。如图7Ⅱ所示, 可以检测到[BMIM]Cl结构的改变, 可以看出在3420 cm-1处有一峰值且不随温度的升高变化, 代表存在着伸缩振动的-NH基团中的氢键。然而它的强度逐渐降低, 这表明该[BMIM]Cl中的氢键在加热过程中减少了。图7Ⅲ显示了[BMIM]Cl中的胶原纤维在加热过程中的红外光谱。可以从波峰的波数和强度观察到显著的变化。3400 cm-1峰值处相对应的胶原蛋白的氢键, 向波数较低和强度较低的方向移动。例如在120℃时, 该峰值下降到了3340 cm-1。这一结果表明, 胶原蛋白大分子链中未键合的-NH基团数量增加了。可以推断出, 胶原蛋白中氧和氢原子与[BMIM]Cl中的带电部分形成电子供体-电子受体配合物, 图5描述了其可能的机制。因此, 这种相互作用导致胶原链中氢键的破坏并造成胶原纤维的在离子液体中的溶解。

3.6 再生胶原膜的红外光谱

图8显示的是皮胶原纤维和不同沉淀剂中再生的胶原蛋白膜的红外光谱。酰胺A (3300~3325cm-1) , 酰胺B (3080 cm-1) , 酰胺I (1650 cm-1) 和酰胺Ⅱ (1549 cm-1) 通常与胶原蛋白的肽键有关。相似的光谱曲线表明天然原生皮胶原纤维和再生胶原膜具有相似的结构。然而, 仔细检查光谱, 会发现较为明确的差异。由于在相对强度上的变化是依赖于构象, 当比较天然胶原蛋白和再生胶原的性质时, 酰胺I和Ⅱ的区域是应用焦点。酰胺区域的去折叠用来了解胶原蛋白的不同结构组分对酰胺区域峰值定性和定量贡献大小的信息。酰胺I带 (1600~1700 cm-1) 代表酰胺羰基沿着多肽骨架的振动。该峰的复杂性是由于骨干羰基之间的羰基伸缩振动和异质性耦合。酰胺Ⅱ带吸收峰 (1450~1600 cm-1) 是由酰胺N-H的弯曲振动和C-N的伸缩振动组成。1750~1400 cm-1 (酰胺I和Ⅱ的光谱间隔通常用于确定胶原蛋白的二级结构。如图9所示, 为了估算不同结构频带的定量的信息, 利用峰去卷积测定了八个成分的酰胺I和酰胺Ⅱ。这些组分的天然皮胶原蛋白纤维分别集中在1512、1528、1547、1612、1628、1655、1680 cm-1, 表1列出了这些条带组分的位置和它们的作用。天然皮胶原蛋白纤维在1655 cm-1有密集带, 相对应的为酰胺I螺旋形式。所有的再生胶原膜的最大吸收峰转移到更高的频率, 显示出其具有变化的三重螺旋结构。比较螺旋形酰胺Ⅱ的峰值 (1547cm-1) , 只有去离子水再生膜具有1550 cm-1这个带, 而其他沉淀剂的再生膜在该位置附近不显示任何峰值。另一个显著变化是, 尽管天然皮胶原纤维的COO-峰 (1560 cm-1) 对于那些再生膜来说也显而易见, 但峰值是可以忽视的。COO-峰值的增加表明胶原蛋白在溶解和再生过程中发生了降解。表2总结了螺旋I/无规卷曲I和螺旋 (Ⅰ+Ⅱ) /无规卷曲 (Ⅰ+Ⅱ) 的带区。可以看出, 该再生胶原膜的螺旋结构/无规卷曲结构与天然胶原纤维相比急剧下降, 这意味着该胶原蛋白的三螺旋结构在溶解和再生时被部分破坏成随机的无规卷曲。

(Ⅰ) 天然胶原纤维 (Ⅱ) 离子液体[BMIM]Cl (Ⅲ) 胶原/离子液体; (a) 常温, (b) 50℃, (c) 80℃, (d) 90℃, (e) 100℃, (f) 110℃, (g) 120℃

(a) 天然胶原纤维;加入沉淀剂 (b) 去离子水 (c) 乙醇 (d) 丙酮 (e) 甲醇的胶原膜

3.7 热重法、微分热重法表征再生胶原膜

图10为天然胶原纤维和再生膜的热重法和微分热重法热谱图。胶原纤维的热降解发生在180℃至550℃这个很大的温度范围内 (图10a) 。图10b中比较了天然胶原纤维和再生胶原膜的微分热重曲线。很显然, 天然胶原纤维最大失重温度 (Tmax) 比再生胶原高。例如, 天然胶原纤维最高温度为325℃, 而丙酮再生胶原膜最高温度则降低到304℃。这表明, 天然胶原蛋白的热稳定性优于再生胶原蛋白。

我们用Coats–Redfern法来计算热降解活化能 (△E) 。方程可写成如下形式:

(a) 天然胶原纤维;加入沉淀剂 (b) 去离子水 (c) 乙醇 (d) 甲醇 (e) 丙酮的胶原膜

热降解活化能 (△E) 可以根据公式 (1) 来计算。表3列出其结果。可以看出, 天然胶原纤维的△E是明显高于再生膜的。这表明, 再生胶原的热稳定性受损。由此可见, 胶原蛋白可能在溶解和再生过程中发生了一定程度的降解。

3.8 X射线衍射表征再生胶原膜

采用X-射线衍射 (XRD) 检测天然和再生胶原的结构, 如图11所示。天然胶原纤维衍射峰值为2θ=7.8°、21.8°和31.1°。尖峰A表示分子链之间的距离, 而对应于非晶散射的B峰宽反射表示胶原纤维无序的成分。小峰C对应单位高度较小, 为典型的三重螺旋结构。溶解后再在水中凝固再生的胶原衍射峰值为2θ=7.4°和20.4°。峰A的高度以及所在位置的变化表明分子链之间的距离增加了, 从1.14 nm增长到1.19 nm。此外, C组的消失意味着胶原蛋白的三螺旋结构在溶解和再生过程中被部分破坏。

3.9 胶原蛋白/纤维素复合材料

通过将胶原蛋白/离子液体溶液浸于沉淀剂中可以很简单地制备再生胶原膜。然而, 再生胶原膜和纤维是脆性的。众所周知, [BMIM]Cl也是纤维素的良好溶剂。为了提高胶原蛋白的性能、扩大应用, 我们制备了胶原蛋白/纤维素复合材料。通过控制再生的过程, 不同形式的胶原蛋白/纤维素复合材料可以轻松制备, 例如:纤维、凝胶和膜 (图12) 。不仅仅是纤维素, 各种基于胶原的共混物和复合材料都可以在离子液体中通过将胶原蛋白与壳聚糖、淀粉、丝等混合制成。因此, 通过使用离子液体作为介质可以很方便地得到新的胶原基材料并拓宽胶原蛋白的应用。我们的实验室正在进行这一领域的研究。

4 结论

天然胶原纤维可以通过加热和搅拌溶解于离子液体[BMIM]Cl中。[BMIM]Cl溶液中的再生胶原膜的成膜能力取决于沉淀处理方式。胶原蛋白的三螺旋结构在溶解和再生过程中被部分破坏。与天然胶原纤维相比, 再生胶原的热降解稳定性受损。胶原蛋白/纤维素复合材料可在离子液体介质中制备。离子液体可作为天然不溶性胶原纤维的很好的溶剂并制备胶原基复合材料。

摘要：天然胶原纤维被成功地溶解于1-丁基-3-甲基咪唑氯化物 ([BMIM]Cl) 离子液体中, 并且在不同的沉淀剂中再生。在偏光显微镜中观察, 发现胶原纤维的晶体结构在加热过程中已经被[BMIM]Cl破坏了。利用变温红外光谱法检测溶解过程中胶原/[BMIM]Cl的结构变化。利用FTIR和XRD表征再生胶原的结构。结果表明, 胶原蛋白的三螺旋结构在溶解与再生过程中一定程度上被破坏了。沉淀的处理很大程度上决定了再生胶原的成膜能力和热稳定性, 提出了胶原在[BMIM]Cl中溶解以及在沉淀剂中再生的可能机制。利用[BMIM]Cl作为介质可以成功制备不同形态 (薄膜, 纤维, 凝胶) 的胶原蛋白/纤维素复合材料。

篇4：《液体的分层和溶解》教案设计

关键词：语文作业；分层；设计运用；教学活动

分层设计是作业部署中一种科学的方法，尊重了學生在认知结构、智能结构和基础知识等方面的个体差异的客观事实，具有从实际出发、因人而异等先进理念。分层作业能够保证学生教学主体的地位，满足学生学习需求、作业心理的需要，有利于激发学生对语文教学的热情和兴趣，提高作业完成的质量，达到人人有所需、人人有所学的效果。笔者结合多年来的工作经验，浅析了分层作业在小学高段语文的运用，以期促进小学语文教学活动的进一步发展。

一、对作业进行分层

对作业进行分层即是指对作业的难度、数量进行不同层级的划分，进而满足不同学生群体的学习需要。老师在作业设计和部署之前，就当天的教学内容应当进行“理一理”“想一想”“问一问”等环节的思考，理一理今天的教学思路、学生的课堂表现，想一想如何实现作业内容与教学目标的有效融合，问一问学生的作业任务量等。考虑到学生语文能力存在差异这一客观事实，在语文作业的安排和设计时，可以将作业划分成为基础、提高和发展三个层次。

二、对学生分层

作业是教学活动的重要组成部分，是对教师教育能力、学生学习效果测量的有效手段，对教学活动具有不容忽视的巩固、补充和辅导作用。为了让作业更好地发挥教育效用，服务于语文教学活动，需要将学生进行分层。根据不同层次学生的学习表现、学习能力进而布置难度程度不一样的作业任务。比如说，老师可以参照学生语文考试成绩将全班学生划分为A、B、C三个学生群体，A群体是语文基础知识较为丰富、学习能力较高的学生，C群体学生是学习具有障碍和困难的学生。对于不同层次的学生作业布置难度程度不一样，作业的要求和标准也应存在一定的差距。另外，教师要把握好学生对“分层”事件的心理变化，做好不同层次学生的转换，激励学生向A群体学生看齐和学习。

参考文献：

吕欣.小学数学作业设计探索[J].读与写：教育教学刊，2010（06）.

篇5：《液体的分层和溶解》教案设计

任登玲

一、教材分析：

《液体之间的溶解现象》是四年级上册第三单元“溶解”的第三课，经过前两课的学习，同学已经了解了固体在水中的溶解。这一课是让学生观察几种液体能否溶解在水中。第一部分引导学生观察胶水和洗发液溶解的过程。它们在水中是漂浮还是下沉？它们在水中是怎样扩散的？同高锰酸钾在水中的扩散过程进行比较。它们溶解后胶水和洗发液可以形成稳定的水溶液。

本课选用了一些学生非常熟悉的几种液体让学生观察、比较它们在水里的溶解情况，发现有些液体可溶于水，而有些液体不溶于水。

二、教学目标：

科学概念：一些液体能均匀地、稳定地分散在水中，溶解于水，另一些液体则不能。

过程与方法：观察和描述一些液体在水中的溶解现象。情感、态度、价值观：

1、意识到溶解在生活中应用的重要性。

2、认识观察、比较的重要性。

三、教学重点：能意识到溶解在人们生活中应用的广泛性和重要性，并能在实际生活中加以运用。

四、教学难点：描述一些液体在水中的溶解现象。

五、教学准备：

容器架、盛水试管、滴管、玻璃杯、小匙、筷子、胶水、洗发液、醋、碘酒、酱油、食用油、课件、实验记录单

六、教学过程：

（一）、复习导入

1.同学们，炎热的夏天你们最喜欢喝什么？（饮料）老师现在就来制作一杯饮料。老师出示果珍，把果珍放入水中，请同学们仔细观察果珍会怎样？

提问：果珍在水里怎么了?（溶解了）回亿固体物质是怎样溶解在水中的？这些固体物质均匀地分布在水里，形成透明、稳定的溶液。

2、引出课题。那么，液体是否能像食盐和高锰酸钾那样溶解在水中呢？

3、学生讨论回忆已有经验。（食盐、糖等）

二、观察和描述胶水和洗发液的溶解过程

提问：那么液体之间是怎样溶解的呢？

1、出示胶水和洗发液，今天我们就来研究胶水和洗发液在水中的现象。大家猜猜看，如果把它们分别倒入水中会出现什么现象?

2、学生小组讨论，猜测结果。

3、让我们一起做个实验看看胶水和洗发液是怎么在水中溶解的吧！老师做演示实验。

（1）取一小匙胶水或洗发液倒入盛水的玻璃杯。（2）观察是怎样进入水中的。(漂浮？下沉？)（3）观察在水中是怎么扩散的。（轻轻搅拌一下怎么样？充分搅拌后怎么样？）

（4）注意从杯子的侧面观察会更清楚。

（5）做好观察记录。

4、描述实验过程：

（1）我们观察到胶水的溶解过程是，一小匙胶水倒入水中，像一条透明的线缓缓地沉入杯底，并蜷缩在杯底，起先不扩散，轻轻搅拌一下，一条条透明的丝分散到水中。充分搅拌后，透明的丝不见了，均匀、稳定地分布在水中，形成透明的溶液。

（2）洗发液倒入水中，沉入水底，聚在水底，不扩散，搅拌洗发液，洗发液小片的向水中扩散，一些浮到水面，充分搅拌，洗发液像云雾在水中翻滚，均

匀地分布在水中，慢慢地形生成稳定的溶液。

5、通过实验并和与食盐和高锰酸钾的溶解相比，胶水或洗发液的溶解有什么特点？下沉在杯底，充分搅拌，慢慢地扩散，均匀稳定地分布在水中。得出结论胶水和洗发 液能溶于水。

三、观察和描述醋、碘酒、酱油和食用油的溶解过程

1、提问：刚才我们通过观察和比较胶水或洗发液的溶解过程，知道了胶水和洗发液充分搅拌后，能均匀地分布在水中，也就是能溶解在水里。那么是不是所有的液体都能在水中溶解呢？老师这里还为同学们准备了四种液体，醋、酱油、碘酒、食用油，假如我把这四种液体分别倒入水中会出现什么现象？

2、学生说说自己以前观察到的或猜测的。

3、这四种液体，有的同学在生活中注意观察过，有的同学只是猜测。让我们再次动手做一做实验，来验证我们的说法是否正确。实验步骤及要求

（1）每组选择其中一种液体进行实验。

（2）玻璃杯中各盛约150毫升的水，分别往玻璃杯中滴加入3-5滴醋、酱油和碘酒。加入食用油时沿杯壁慢慢倒入2—3滴食用油。

（3）观察醋、酱油、碘酒和食用油是怎样进入水中的。（4）在静止状态下观察醋、酱油、酒精和食用油在水中是漂浮的还是下沉的？

（5）轻轻震荡或搅拌。轻轻振荡或搅拌后有什么现象？振荡后醋、酱油、酒精和食用油在水中溶解了吗？

（6）把观察到的现象记录下来。

4.描述实验过程.学生描述,师适当引导:围绕怎么进入水中,怎么扩散,是否形成了稳定的溶液。

5、讨论醋、碘酒、酱油、食用油是否溶于水。（1）比较它们的溶解过程你发现了什么？

引导：a 醋、酱油、碘酒与胶水或洗发液的溶解相比有什么不同和相同？

不同：醋、酱油、碘酒轻轻振荡就会慢慢地扩散。相同：都能均匀稳定地分布在水中。b食用油与醋、酱油和碘酒的溶解相比，它在水中有什么特点？

特点：漂浮在水面，振荡后不能均匀稳定的分布在水中。（2）得出结论：醋、酱油和碘酒能溶于水；食用油不溶于水。

四、课外延伸

1、讨论：同学们想想当你的衣服上不小心弄上油渍时，妈妈是怎么样帮你清洗的？

2、课堂演示:那就让我们在食用油和水的混合物中加入少量洗涤剂会发生什么变化？（油看不见了，都是小泡泡了）

3、得出结论：有些液体在水中不能溶解，但是加入另一些液体就能够溶解的。

五、作业布置：

1、完成活动手册。

2、回家帮妈妈洗油锅。

板书设计：

液体之间的溶解现象

观察方法：预测 胶水和水 下沉 洗发液和水 漂浮

教学反思

本课教学是研究液体之间的溶解现象，为了让学生能更好的了解液体之间的溶解现象，我将教材改动了一下，把书中的第二次实验：醋、酒精、食用油改为醋、碘酒、酱油、食用油。酒精改成碘酒是为了让学生更容易看到液体之间的溶解，因为酒精是无色的不容易观察。增加酱油是为了让每组做不同液体的溶解。经过实际教学，我的这次改动还是成功的，因为各组做的实验不同，所以学生显然更有兴趣，观察得也更认真、仔细。我还在实验之前提出要求：各组同学要有分工，谁观察、谁记录、谁负责保管仪器。这样一来，同学们做实验时就不乱了，而且实验后，我以提问的形式让各组汇报实验现象和结果，同学们做得都很好。

篇6：《液体的分层和溶解》教案设计

[关键词]走班分层教学个性化作业

[中图分类号]G633.41[文献标识码]A[文章编号]16746058（2015）210098

新课程标准对作业练习设计提出了要求：一要体现学生发展的需要，重视基础性，增加选择性，体现时代性；二要优化作业练习的结构与组合，注意加强整合，加强选择，强调均衡等。根据新课程标准的要求，学校在走班模式分层教学下針对初中数学和英语学科开始探索个性化作业的设计和应用。

一、走班分层教学个性化作业的提出和准备

1.走班分层，奠定基础

根据学生差异，在初中数学、英语学科中采取“走班模式”，就是不打散学生的行政班级，只在上数学、英语课时，实施两个行政班之间的AB分层教学，在A班重基础的同时加强拓展延伸，满足优秀生，在B班以基础为主，反复巩固，照顾学困生。这种小范围的分层，正视学生的差异，促进全体学生发展，最易被学生和家长接受。

2.通过调查，了解学情

学校通过学生和家长访谈，了解到学生的作业存在以下现象：一是作业量大，重复和抄写型的作业多，尤其是英语作业；二是作业形式单一，多数是注重基础、应试技能的重复训练；三是作业无差别，学生不能选择；四是有抄作业现象，人数比例大致是2%，尤其是有难题时，抄作业人数会增加。

3.确定重点，提出方向

学校提出了“初中数学、英语走班模式分层教学下个性化作业的设计”， 依据最近发展区理论，设计适应不同层次学生的作业，体现层次性；依据学生心理和年龄的特点，对作业量进行控制，让作业内容有选择，体现科学性；依据学生普遍喜爱的作业形式及其发展趋势，作业的形式要多样，增加实践型、体验型、网络型、生活型的作业，体现创新性。

二、走班分层教学个性化作业的设计和应用

1.分层可选择个性作业

学校在分层走班教学的基础上，分层布置练习和作业，主要的作业类型是数学和英语导学案。将导学案作为作业布置给学生，学生可以选择在家完成，也可以在学校与同学共同讨论完成，完成题目的量由学生自己定。学校规定了家长每天必须对学生的导学案进行检查并签字，每周教师都要把学生导学案的完成情况和学习情况通过家校联系本或校园网络与家长沟通反馈，以落实导学案的学习。其他常见个性化作业有单元小结作业，学生可以根据自己的能力归纳总结；考前出题作业，在复习阶段时，由每个学生出试题，可以独自完成试题，也允许小组合作。

2.实践可操作个性作业

学校结合学生的生活经验，设计调查式、动手操作式、解决生活问题等实践性作业，拓展学生的学习时空。主要的作业类型是纠错本，学校让每个学生将出现错误的作业改正后累积起来，总结出错原因，探究正确解法，装订成一本，关键是在组织学生复习总结时，重现正确的内容，以到达强化巩固的目的。其他形式是将数学、英语与学生的学习生活紧密连接，引导学生用学过的知识来解决生活中的实际问题。数学教师的题目是：什么工具都不提供，你如何测量出学校国旗杆的高度？出去春游，全班的钱如何划分能够满足最大需求？英语教师的题目是：收集你生活的地区的招牌，看看有多少英语错误？给你父母教几句日常英语，纠正他们的错误发音，并将过程录制下来。

3.趣味可体验个性作业

学校结合时代发展和学生的爱好，以学生喜闻乐见的情境设计趣味化的作业，激发学生对学习的兴趣。主要的作业类型是课本剧，分三个阶段，在课文改编阶段主要是依据英语课文内容，学生分小组课上准备，随堂表演（5分钟内）；在主题创编阶段，教师给出主题，学生课下准备，当堂表演（8分钟内），其他学生当评委；在自由创编阶段，以年级组为单位，长时间准备，参加全校一学期一次的英语课本剧展演。 其他的作业形式有收集和编创数学或英语的故事、谜语、游戏、歌曲、手抄报、电子小报等。

4.开放可创新个性作业

学校设计一些以激发学生创新思维为目的的开放性作业， 拓展学生的思路，培养学生的创新意识和创新精神。主要的作业类型是翻转课堂，引导学生利用现代信息技术进行自主学习。学校教师转变备课方式，将主要的教学内容录制成5-8分钟之内的微课，学生在家自主学习，完成基本的教学内容，回到课堂上，以师生和生生互动的方式反馈巩固，纠错点拨。其他的形式有让学生收集一题多解；让学生去公交车站调查车辆和乘客的数量，给公交公司提供合理化建议。

篇7：《液体的分层和溶解》教案设计

关键词：观念建构；教学设计；沉淀溶解平衡

文章编号：1008-0546（2012）11-0064-03 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2012.11.026

成功的教育要能提供有助于学生终身教育的基础和动力。我们经常发现学生也学习了不少的具体的化学专业知识，但是今后的生活、工作中遇到和化学相关的问题却不会从化学的角度进行思维，化学教育并没有让学生成为终身发展受益的人。新课程背景下呼唤有利于学生终身发展的教学设计，能以具体的知识为载体，重视对化学核心概念原理知识所蕴含的丰富的认知价值和方法价值进行提取，强调化学基本观念的建构，帮助学生建立基本的、核心的化学观念并实现对化学学科本质规律的有意义认识具有现实的必要性。

一、观念建构为本的教学理论

1.观念性知识与具体性知识

教材中呈现的是具体的知识和概念，这类知识是“事实性知识”，譬如元素化合物知识。

观念性知识是以具体知识为载体，深入挖掘教材内容的学科价值，体会教材所体现的思想、观点、方法，通过不断地概括和提炼形成的总观性的认识和理解。观念性知识是内隐在具体的知识和概念中。譬如微粒观、平衡观、定量观、能量观、元素观、社会价值观等。

2.观念建构为本的教学

观念建构为本的教学不是通过一段有限的时间形成的，它的形成需要一个持续的过程。但化学基本观念一旦形成在很长时间内都会在人的认知活动中继续发挥作用。教师要建立用化学基本观念统率具体知识组织教学，不能把目光停留在一个个的具体知识的教学上，否则会使教学内容零散、割裂，不利于支撑观念的建构。

观念的建构过程是学生主动参与、积极思维的过程。有效的思维需要提供给学生有思考价值的问题。在真实的、开放的、具有挑战性的问题情境中，通过驱动性的问题和探究活动，引导学生主动探究，积极构建，发现隐藏在事实背后的重要思想和观点。将具体知识学习、观念构建和问题解决有机结合起来，最终建构起自己的观念体系。

二、观念建构为本的教学设计

1.挖掘“沉淀溶解平衡”在化学观念构建方面的教学价值

观念建构为本的化学教学主张以课程标准为依据，以具体的知识为载体，帮助学生建立对化学核心概念、思想方法的认识，从而达到对化学科学的整体、本质的认识；从知识、方法、观点等角度对教材进行分析，让学生能用化学科学的观点、思路和方法去认识和解决问题。“沉淀溶解平衡”是在学完化学平衡、电离平衡、盐类水解平衡之后的又一个重点，高中化学选修4“沉淀溶解平衡”的单元教学中能否实现具体知识所承载的化学观念构建方面的功能，取决于怎样来看待“沉淀溶解平衡”的教学价值。

（1）确认基本观念

“沉淀溶解平衡”是溶液中的离子反应的第四单元部分，第一单元“弱电解质的电离平衡”主要研究常见的弱电解质电离平衡建立和使用电离平衡原理解释水的电离问题；第二单元“溶液的酸碱性”主要研究pH的简单计算和酸碱中和滴定；第三节“盐类的水解”主要研究弱酸根阴离子和弱碱阳离子对水的电离平衡的影响；第四节“沉淀溶解平衡”主要研究难溶物在水中沉淀溶解平衡的建立和应用。除了第二单元研究内容与平衡关系不大外，其他三个单元都涉及到平衡问题。“沉淀溶解平衡”的教学价值重在发展学生的微粒观、平衡观与定量观作为核心观念，帮助学生从微粒的角度来认识物质在水溶液中的行为。通过“沉淀溶解平衡”的教学可以对物质及其变化的认识加以拓展和深化，建构以下基本观念：酸、碱、盐在溶液中发生溶解与电离，产生自由移动的离子，认识物质在水溶液中的实际存在形态是分子或离子等微粒，这些微粒之间会相互作用，使分子分解为离子、离子结合成分子；当微粒间的这些相互作用过程可逆时会达到动态平衡状态，这时微粒的数目保持不变；条件改变会引起平衡的移动，影响溶液中微粒的数量。

（2）明确化学观念构建中的知识的层级关系

针对教材内容的整体分析和把握，要把化学核心概念、方法、思想与观点从教材中挖掘出来，提炼出化学基本观念作为教学目标。同时还要弄清基本观念由哪些原理性知识、方法性知识、事实性知识支撑；原理性知识、方法性知识又有哪些具体的知识来支撑；这些知识间又有什么相互联系。图1分析了第一节“沉淀溶解平衡”中各类知识的层级关系。

2.学生认识层次分析

基本观念的学习贯穿整个中学化学学习的过程。化学教学中首先要从整体上把握教材，分析学生原有观念的水平和对观念形成哪些基本理解以及原有的观念与将要建构的新观念的之间的关系，从而确定观念建构的起点和教学方式。其次还要分析学生在和基本观念相关的概念原理、方法方面达到了什么水平，这样才能知道设计怎样的教学情境才能和学习保持高度的一致性，采取什么样的活动方式才能进行有效的观念建构。只有真实、可信、有驱动性的问题才能让学生积极参与探究、讨论与合作，促进基本观念的建构。真实、可信、有驱动性的问题可以让学生积极参与探究、讨论与合作；形式多样的活动可以让学生容易发现具体知识与基本观念的联接点。

绝大多数的学生知道盐作为电解质可以在水中溶解电离，但是对于难溶的电解质在水中也能极少量溶解却不太明白。少数学生知道难溶物也能少量溶解，但却不能解释原因。几乎所有的学生都知道难溶物会溶解于特定的酸或者碱溶液中，但不能用确切的原因来解释。这说明学生对于核心概念的理解还不到位，通过前面的学习没有顺利形成微粒观、平衡观等基本观念。

3.促进观念建构的化学教学目标

篇8：《液体的分层和溶解》教案设计

一、探究问题的提出

在人教版《化学1》教材第56页“科学探究”活动中，有一则关于碳酸钠和碳酸氢钠在水中的溶解性比较的实验，意在通过明显的实验现象促进学生对碳酸钠和碳酸氢钠溶解性的认识。按教材中的实验方法，当分别向装有1 g碳酸钠和碳酸氢钠的试管中加入几滴水时，发现两支试管均呈现混浊现象，未见碳酸钠结晶出现，两试管中现象无明显区别。笔者对此实验做了定量探究，得到一些启发，供参考。

二、实验改进设计方案

方案一：在两支试管中分别加入少量碳酸钠和碳酸氢钠粉末（各约1 g），分别量取1 mL水加入两支试管中，之后以1 mL逐渐递增，边加边振荡，当两支试管中均加入4 mL水时，装有碳酸钠的试管底部可见明显块状结晶，触摸试管底部有明显放热现象，装有碳酸氢钠的试管中碳酸氢钠一小部分溶解，上层溶液透明。继续向试管中加水，碳酸钠晶体逐渐减小，当加水至8 mL，用力振荡后，即发现碳酸钠晶体全部溶解，而盛有碳酸氢钠的试管底部还有碳酸氢钠小晶粒沉积，碳酸钠与碳酸氢钠溶解性的差异非常

明显。

方案二：如果向盛有少量碳酸钠和碳酸氢钠（各约1 g）的试管中，分别一次性加入8 mL～10 mL水，则盛有碳酸钠的试管中先出现混浊，用力振荡一段时间后碳酸钠全部溶解。盛有碳酸氢钠的试管用力振荡较长时间后碳酸氢钠少部分溶解，试管底部有白色小晶粒沉积。

三、实验结论

通过上述实验，笔者认为，向盛有碳酸钠和碳酸氢钠的试管中逐渐加入水（即方案一），现象较明显。随着水的加入，可清楚地观察到碳酸钠由粉末变成结晶、晶块逐渐溶解、形状由大变小，最后完全溶解的过程以及放热的现象，与碳酸氢钠在水中的溶解性有明显不同。改进后的实验方法更适于学生实验探究，操作方便安全，药品用量少，仪器易找，实验装置简单，利于对比观察，得出结论。

其实，在教学过程中，有关碳酸钠和碳酸氢钠的性质有很多相关资料，例如与稀盐酸的反应实验创新设计以及二者热稳定性的实验探究设计等，而针对碳酸钠和碳酸氢钠的溶解性比较实验研究并不多，所以我想通过这个简单的改变，从定性到定量的转變，让学生参与到实验中，同时感受动手的乐趣并感知化学中量变的重要性。