资源简介

2.4 跨学科实践活动：学习探究水的组成的科学史并制作分子模型
第1课时 学习探索物质组成与构成的历程
素养目标
1.探索物质组成与构成的历程。
2.探究水的组成。
3.认识探究物质组成的一般思路。
4.培养学生动手实践和动脑思考的能力。
5.形成批判性思维。
教学重点
学习科学家探索物质组成与构成的历程。
设计实验方案探究水的组成及变化。
教学难点
电解水实验。
教学课时
一课时
教学过程
［问题引入］2022年，我国祝融号火星车发现火星近期水活动迹象。水的组成和构成是怎样的？下面我们一起来探究物质的组成与构成吧！
项目活动1 学习探索物质组成与构成的历程
［课件展示］教师利用多媒体设备展示科学家探索物质组成与构成的时间轴图片。
[教师讲解]现代科学已经知道物质是由原子、分子等微观粒子构成的，通过学习科学史实可以帮助我们体会体会科学家探索物质的组成与构成的智慧。
［课件展示］教师利用多媒体设备展示普里斯特利、卡文迪什、拉瓦锡对水的组成的探究过程。
[交流讨论]拉瓦锡通过“铁和水蒸气反应”实验收集到了“可燃空气(氢气)”结合普里斯特利、卡文迪什的实验结果，推理得出结论：水由氢、氧两种元素组成。你认同吗？为什么？
[学生回答]认同。在普里斯特利、卡文迪什的实验中，氢气和氧气反应后生成了水，根据化学反应前后元素种类不变可知，水由氢、氧两种元素组成。在拉瓦锡的实验中，水蒸气和红热的铁反应后生成了氢气,氢气中的氢元素来自水，进一步证明了水的组成。
[学生阅读]指导学生阅读课本P59图2.4-3 “三位科学家对‘氢气和氧气反应’实验做出的解释”。
[提出问题]你更赞成道尔顿、盖-吕萨克、阿伏伽德罗三位中哪一位科学家的观点，为什么？
[学生回答]更赞成阿伏伽德罗的观点,分子在化学变化中可分,而原子在化学变化中不可分。
[教师讲解]以上这些科学家们探究物质的组成与构成时运用的方法有：实验法、模型法、分析法和归纳法等。
[复习回顾]水的物理性质：通常状况下，纯净的水是无色、无气味的透明液体。在压强为101.3kPa时，水的凝固点是0℃，沸点是100℃。４℃时，水的密度最大，为１g/cm3；水结冰后，体积膨胀，密度变小。
[过 渡]水在直流电的作用下，会分解生成氢气和氧气化学反应可表示为，下面我们就来通过电解水的实验探究水的组成。
[实验探究]组织学生分小组完成课本P60【实验2-5】“设计实验”部分内容。
[成果展示]组织学生展示完成的实验装置设计，并介绍实验仪器、装置特点等内容。
方案一：水电解器 方案二：简易电解水装置 方案三：简易电解水装置
特点：便于检验生成气体 特点：废物利用，实验材料廉价易得 特点：装置简单、易于操作
[过 渡]电解水实验结束后，该如何检验反应的生成物应呢？
[教师讲解]电解水实验的生成物是氢气和氧气。氢气具有可燃性，可用燃着的木条点燃气体，并在火焰上方罩一个干冷的烧杯，若观察到火焰为淡蓝色，烧杯内壁有小水珠出现，则证明生成的气体为氢气。氧气具有助燃性，可将燃着的木条靠近气体，若观察到木条燃烧更旺，则证明生成的气体为氧气。
[学生活动]组织学生分小组完成课本P61【实验2-5】“进行实验”部分活动，观察并做好记录。
准备工作：分发实验用品（以方案一为例）：水电解器、直流电源、导线、烧杯、酒精灯、火柴、小木条、蒸馏水、氢氧化钠溶液(或稀硫酸)等。
进行电解水实验：
实验步骤 观察与记录
①取约100 mL的水于烧杯中，加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸（可增强导电性），搅拌
②打开两支刻度管的活塞，将溶液注入电解器中至两支刻度管充满，关闭活塞，连接直流电源。③通电，观察并记录电极上和刻度管内的现象。④一段时间后，停止通电 ①通电后，两个电极的表面都有气泡放出②电解后，连接电源负极的刻度管内气体体积较大，连接电源正极的刻度管内气体体积较小，它们的比约为2:1
（3）检验生成物：
实验步骤 观察与记录
⑤用燃着的木条靠近与电源负极相连的刻度管管口，打开活塞，在尖嘴口罩一个干冷的烧杯，观察并记录现象 ③与电源负极相连的刻度管内气体被点燃，产生淡蓝色火焰，烧杯内壁出现小水珠
⑥关闭与电源负极相连的刻度管管口活塞。用燃着的木条靠近与电源正极相连的刻度管管口，打开活塞，观察并记录现象 ④与电源正极相连的刻度管内气体使燃着的木条燃烧更旺
（4）收集证据：正极上产生的气体是氧气，负极上产生的气体是氢气，V正：V负≈1:2。
分析解释：反应物和生成物的比较：
项目 反应物 生成物
物质种类 水(H20) 氢气（H2） 氧气（O2）
元素组成 氢元素（H）和氧元素（O） 氢元素（H） 氧元素（O）
（5）得出结论：根据电解水生成氢气和氧气，同时结合氢气和氧气反应生成水的实验事实，得出水是由氢元素和氧元素组成的。
[提出问题]电解水和煮沸水时都有气泡产生，产生气泡的原因有何不同
[学生回答]电解水时产生气泡是因为水分解生成了氢气和氧气，发生的是化学变化；煮沸水时产生气泡是因为水汽化成水蒸气，发生的是物理变化。
[追 问]以上实验中有哪些现象和数据能够说明水不是一种元素，而是由氢、氧两种元素组成的
[学生回答]水通电后生成了氢气和氧气两种气体,且二者的体积比约为2:1,由此说明水不是一种元素,而是由氢、氧两种元素组成的。
[教师讲解]注意事项：①刻度管内不可留有空气,以免点燃气体时造成爆炸。②控制活塞的开启速度,使气体缓慢放出,点燃气体时必须注意安全，防止爆炸。
误差分析：若刻度管内收集到的氢气与氧气的体积比大于2:1，可能的原因是氧气在水中的溶解量比氢气的大或部分氧气与电极发生了反应等。
[布置任务]请同学们根据以上实验内容，将课本P61【实验2-5】“撰写实验报告”部分内容补充完整。
[教师讲解]探究物质组成的依据是“化学变化前后,元素种类不变”。探究一般思路有两种：①若能将化合物分解为已知组成的物质，可以通过分析生成物的元素组成来推测该化合物的组成；②若能用已知组成的物质合成化合物，可以通过分析反应物的元素组成来推测该化合物的组成。可用如下流程图表示：
[教学板书]
2.4 跨学科实践活动：学习探究水的组成的科学史并制作分子模型
第1课时 学习探索物质组成与构成的历程
项目活动1
1.学习科学家探索物质组成与构成的科学史
①探索物质的组成的依据：分子在化学变化中可分,而原子在化学变化中不可分。
②化学常用探究方法：实验法、模型法、分析法和归纳法等。
2.水的组成及变化的探究
（1）水的物理性质。
（2）电解水实验。
①原理：。
②装置：
③检验生成物的方法：
④现象：正极上产生的气体是 氧气 ，负极上产生的气体是 氢气 ，
V正：V负≈1:2。
⑤结论：水是由氢元素和氧元素组成的。
⑥注意事项：a.刻度管内不可留有空气,以免点燃气体时造成爆炸。
b.控制活塞的开启速度,使气体缓慢放出,点燃气体时必须注意安全，防止爆炸。
⑦误差分析：若刻度管内收集到的氢气与氧气的体积比大于2:1，可能的原因是氧气在水中的溶解量比氢气的大或部分氧气与电极发生了反应等。
3.探究物质组成的一般思路：
课后作业
完成练习册本课时课后练习。

展开更多......

收起↑