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鲁教版化学(新教材)九年级上册
学生实验2
水的组成及变化的探究
学习内容导览
反思与交流
2
水的组成探究实验
1
明·学习目标
1.通过电解水和氢气燃烧实验，形成“水由氢、氧元素组成” 的认知，深化“化学变化中元素种类不变”的物质组成观念。
2.熟练掌握水电解器操作、气体检验等实验技能，经历“提出猜想→设计实验→验证猜想→得出结论”的完整探究过程。
3.能基于实验现象进行证据推理，建立“实验现象→微观本质→物质组成”的逻辑思维链，提升分析与综合能力。
引·新课导入
当 “氢氧焰” 带着高温瞬间切割金属时，我们看到的其实是氢气和氧气发生化学反应时释放的巨大能量 —— 这个看似 “猛烈” 的反应，最终生成的产物却格外熟悉，那就是水。
古代 “五行说” 认为水是构成世界的 “基本元素” 之一，这个观点源于古人对自然现象的直观观察（比如江河、雨雪），属于基于经验的思辨，并没有通过实验去验证 “水是否还能再拆分”。而现代化学探究物质组成，核心原则是“以实验为依据”，绝不会仅凭观察下结论。
水的组成探究实验
01
现代化学如何通过实验探究水的组成？
氢气和氧气反应能产生如此巨大的能量，它们的反应产物是什么？水的组成是否与它们有关？
水的组成猜想 1. 核心猜想：水是由氢元素和氧元素组成的化合物；
2. 补充猜想：水中氢元素与氧元素的原子个数比可能为 2:1。
猜想 依据 1. 氢氧焰实验中，氢气（含氢元素）与氧气（含氧元素）反应生成水
2. 已知电解水可产生氢气和氧气，两种气体分别只含氢元素、氧元素，反向推测水的组成与这两种元素相关
3. 水是化合物（非单一元素构成），且氢、氧是常见气体元素
小组讨论，完善猜想卡片
探·知识奥秘
一、水的组成探究实验
实验原理：
氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成。依据化学变化中元素种类不变，可以利用水的分解和水的合成实验推测水是由氢、氧两种元素组成的。
探·知识奥秘
实验用品：
水电解器、直流电源、铁架台、烧杯、酒精灯。蒸馏水、木条、氢氧化钠溶液或稀硫酸、火柴。
右图为水电解器，观察其构造并了解使用注意事项。
一、水的组成探究实验
探·知识奥秘
验证 思路 1. 进行电解水实验：搭建电解装置，向水中加入少量电解质（增强导电性），通入直流电源
2. 收集两极产生的气体，分别检验气体性质（负极气体点燃观察是否产生淡蓝色火焰，正极气体伸入带火星木条观察是否复燃）
3. 测量并记录两极产生气体的体积，对比体积比
4. 通过体积比验证原子个数比猜想。
5.点燃氢气，检验产物，进一步验证猜想。
设计实验：
如何设计实验并验证水的组成？小组讨论，借助现有实验仪器，完善验证思路和实验方案设计。
一、水的组成探究实验
探·知识奥秘
分组实验1
1.如图所示组装实验仪器，完成后检查水电解器各实验装置部件，要求玻璃活塞不漏气以及装有电极的橡皮塞不漏液。
2.打开活塞，通过中间漏斗注水，使两个玻璃管中充满水，可加入氢氧化钠或稀硫酸以增强水的导电性。关上活塞，接通直流电源。观察两个电极和两个玻璃管内液面有何变化。
在水中插入电极通以直流电，分组进行电解水实验，认真观察并记录现象。
一、水的组成探究实验
探·知识奥秘
一、水的组成探究实验
记录实验现象
通电后两个电极附近均产生气泡，但是产生气泡的速率不同，负极产生气泡速率较快，正极产生较慢。
反应结束后关掉电源，可以观察到与电源正极相连的玻璃管内液面下降较少，与电源负极相连的玻璃管内液面下降较多。
正负两极的气体如何验证？
小组讨论，根据氢气和氧气的性质设计实验方案，继续打开电源，并根据试验方案进行验证。
实验过程中分工合作，注意安全
探·知识奥秘
一、水的组成探究实验
正极和负极产生的气体的验证方法：
用一根带火星的木条靠近正极玻璃管尖嘴处，慢慢打开活塞，放出少量气体，观察记录实验现象。
将一根点燃的木条靠近水电解器负极玻璃管尖嘴处，慢慢打开活塞，放出少量气体点燃，然后在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，观察记录实验现象。
记录实验现象
实验 现象 当带火星的木条靠近尖嘴处时，带火星的木条迅速复燃
点燃木条靠近尖嘴时，气体立即被点燃，产生淡蓝色火焰。在火焰上方罩上干而冷的烧杯后，烧杯内壁会逐渐凝结出水雾。
探·知识奥秘
一、水的组成探究实验
小组思考并讨论：
01
负极产生的气体体积约为正极产生气体体积的二倍
正极和负极产生的气体的体积有什么特点？
02
增强水的导电性
水中加稀硫酸溶液或氢氧化钠溶液的目的是什么？
03
① O2 在水中的溶解能力＞ H2在水中的溶解能力 ②电极材料消耗了部分O2
为什么实验中，H2体积往往大于O2体积的2倍？
探·知识奥秘
一、水的组成探究实验
从水的分解实验，你能得到哪些有关水的组成的结论？
正极上产生无色的气体能使带火星的木条复燃，是氧气。
负极产生的气体能燃烧产生淡蓝色的火焰，是氢气。
1
氢气和氧气的体积比为2：1，水是由氢元素和氧元素组成的
2
氢气具有可燃性，燃烧时生成淡蓝色火焰。氢气燃烧生成水，水由氢元素和氧元素组成的。
3
1．电解水的实验装置如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．电解水和氢气燃烧实验都可以探究出水的组成
B．与负极相连的玻璃管内得到的气体能使带火星的木条复燃
C．该实验所得氧气和氢气的质量比约为1：2
D．该实验说明水是由氢原子和氧原子组成的
析·典型范例
A
2．如图是电解水的装置示意图。下列说法正确的是（ ）
A．a端是电源的正极
B．d试管收集的气体有可燃性
C．电解水时，在水中加入少量氢氧化钠可以增强水的导电性
D．试管c中收集的气体与试管d中收集的气体的质量比约为1：2
析·典型范例
C
反思与交流
02
探·知识奥秘
二、反思与交流
思考：
从微观角度看，水分解和氢气燃烧的过程中，原子种类、数目有什么变化？
O
H
H
O
H
H
通电
H
H
H
H
O
O
H
H
H
H
O
O
探·知识奥秘
二、反思与交流
H
H
H
H
O
O
点燃
H
H
H
H
O
O
O
H
H
O
H
H
从微观示意图中，氢分子和氧分子发生了怎样的变化？
氢原子和氧原子的又发生了怎样的变化？
探·知识奥秘
二、反思与交流
电解水实验的微观实质：
在直流电作用下，水分子被破坏，分成氢原子和氧原子
每两个氢原子重新组合构成一个氢分子，许多氢分子聚集在一起形成氢气。
每两个氧原子重新组合构成一个氧分子，许多氧分子聚集在一起形成氧气。
化学变化中，分子可分，原子不可分，原子是化学变化中的最小微粒。
化学反应的实质是分子分解分成原子，原子重新组合成新分子。
在这个化学变化中，分子和原子的变化有什么不同？化学变化的实质是什么？
探·知识奥秘
二、反思与交流
氢气燃烧实验的微观实质：
在点燃的条件下，氢分子和氧分子被破坏，分成氢原子和氧原子
每两个氢原子和一个氧原子重新组合构成一个水分子，许多水分子聚集在一起形成水。
化学变化中，分子可分，原子不可分，原子是化学变化中的最小微粒。
化学反应的实质是分子分解分成原子，原子重新组合成新分子。
在这个化学变化中，分子和原子的变化有什么不同？化学变化的实质是什么？
探·知识奥秘
二、反思与交流
为确保实验安全顺利，操作过程中应注意哪些问题
注意事项
电源使用安全 必须使用低压直流电源（建议电压 6-12V），严禁使用家用交流电（220V），防止触电事故；
连接电源前需检查导线接头是否裸露、线路是否破损，确保电路连接牢固后再通电。
氢气使用安全 点燃氢气前必须检验纯度：用向下排空气法收集一小试管氢气，用拇指堵住试管口，移近酒精灯火焰，松开拇指，若听到 “噗” 的轻微响声，证明氢气纯净可点燃；若听到尖锐爆鸣声，需重新收集验纯，防止氢气与空气混合达到爆炸极限引发爆炸；
氢气燃烧时，火焰附近不得放置易燃物品，实验结束后需熄灭未燃尽的氢气，再切断电源。
仪器操作安全 组装电解水器时，确保电极插入深度一致、玻璃管固定牢固，防止实验中玻璃管倾倒或电极脱落；
收集气体时，试管需装满水再倒置，避免管内残留空气影响气体纯度；取出试管时动作轻柔，防止水洒出或试管破裂。
试剂与环境安全 若用氢氧化钠溶液或稀硫酸增强导电性，需避免溶液接触皮肤（两种溶液有腐蚀性），操作后及时洗手；
实验需在通风环境中进行，避免氢气在密闭空间内聚集，降低安全风险。
探·知识奥秘
二、反思与交流
评价 维度 分值 分级评价标准
实验操作规范性 20 分 优秀（18-20 分）：仪器组装规范（电解水器电极连接正确、电源正负极对应准确），实验前检查装置气密性，气体检验操作严谨（氢气点燃前验纯、氧气检验时带火星木条伸入方式正确），无操作失误；
良好（14-17 分）：核心操作规范，仅轻微细节瑕疵（如气密性检查流程简略、气体检验动作稍慢）；
合格（10-13 分）：存在 1 项关键操作不规范（如电极连接错误后修正、氢气未验纯直接点燃但未发生危险）
现象观察与记录 20 分 优秀（18-20 分）：完整记录实验现象（电极气泡产生速率差异、负极与正极气体体积比接近 2:1、氢气燃烧淡蓝色火焰及水雾、氧气使带火星木条复燃），记录及时、数据准确，无遗漏；
良好（14-17 分）：主要现象记录完整，仅次要细节缺失（如未标注气泡速率稳定的时间、体积比记录为 “约 2:1” 但无具体观测数据）；
合格（10-13 分）：关键现象记录不全（如未记录体积比、气体检验现象描述简略）
自我评价与小组互评
探·知识奥秘
结论推导逻辑性 20 分 优秀（18-20 分）：能基于实验现象（氢气、氧气产物 + 体积比 2:1），结合元素守恒，合理推导 “水由氢元素和氧元素组成”，同时准确关联 “分子破裂 - 原子重组” 的微观本质，逻辑连贯
良好（14-17 分）：能推导出水的元素组成，但未结合微观本质或对体积比与元素组成的关联解释简略；
合格（10-13 分）：结论正确（水含 H、O 元素），但推导过程不完整（如仅依据 “产生氢气和氧气”，未说明为何能推出元素组成）；
小组合作参与度 20 分 优秀（18-20 分）：主动承担实验任务（如组装仪器、记录现象、检验气体），积极参与小组讨论（提出实验疑问、分享观察发现），配合他人完成操作（如协助固定试管、传递用品）
良好（14-17 分）：按分工完成任务，参与讨论但发言较少，配合度良好；
合格（10-13 分）：仅完成基础任务（如仅记录现象），参与讨论被动（需他人引导才发言）
创新与反思 20 分 优秀（18-20 分）：能提出有价值的改进建议（如 “在水槽中加少量指示剂，更直观观察电极反应”“用排水法 + 量筒精准测量气体体积，减少体积比误差”），或反思深度问题（如 “为何氧气溶解度大于氢气会影响体积比”）
良好（14-17 分）：能结合实验反思常见问题（如 “忘记验纯有安全风险”），但无具体改进方向；
合格（10-13 分）：仅简单提及 “实验有误差”，无具体反思内容或疑问；
二、反思与交流
1.如图是某密闭容器中物质变化的微观示意图(“ ”代表碳原子，“ ”代表氧原子)，下列有关说法中正确的是（ ）
①过程I中反应的实质是分子重新组合 ②图中涉及两种空气污染物
③过程I反应类型为化合反应 ④过程II得到的物质为纯净物
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
析·典型范例
D
2.下图是水通电分解的微观示意图，从中获得的信息不正确的是（ ）
A．原子是化学变化中的最小粒子
B．在一定条件下，水能分解生成氢气和氧气
C．在化学变化前后，分子和原子的种类都不变
D．在化学变化中，分子可以再分，原子不能再分
析·典型范例
C
理·核心要点
核心实验（验证水的组成） 1. 电解水实验 实验原理：依据 “化学变化中元素种类不变”，通过水分解为氢气（含氢元素）和氧气（含氧元素），推导水的组成；
实验用品：水电解器、低压直流电源（6-12V）、铁架台、烧杯、酒精灯、蒸馏水、NaOH 溶液 / 稀硫酸（增强导电性）、木条、火柴；
关键现象：① 负极气泡产生速率快，正极慢；② 负极气体体积≈正极 2 倍；③ 正极气体使带火星木条复燃（氧气），负极气体点燃产生淡蓝色火焰，罩干冷烧杯内壁有水雾（氢气）；
实验结论：水由氢元素和氧元素组成，水中氢、氧原子个数比约为 2:1。
2. 氢气燃烧实验 实验原理：氢气（含氢元素）与氧气（含氧元素）反应生成水，反向验证水的元素组成（元素守恒）；
实验用品：氢气、酒精灯、干冷烧杯；
关键现象：氢气燃烧产生淡蓝色火焰，干冷烧杯内壁凝结水雾；
实验结论：进一步证明水由氢元素和氧元素组成。
微观实质（化学变化本质） 1. 电解水微观过程 直流电作用下，水分子破裂为氢原子和氧原子；每 2 个氢原子重组为 1 个氢分子（聚集形成氢气），每 2 个氧原子重组为 1 个氧分子（聚集形成氧气）。
2. 氢气燃烧微观过程 点燃条件下，氢分子、氧分子破裂为氢原子和氧原子；每 2 个氢原子与 1 个氧原子重组为 1 个水分子（聚集形成水）。
3. 化学变化核心规律 分子可分，原子不可分（原子是化学变化中的最小微粒）；化学反应实质是 “分子破裂→原子重组→新分子形成”。
1．探究水的组成实验中，有关如图所示实验的说法不正确的是（　 ）
A．电解水时常加入少量硫酸钠或氢氧化钠，
可增强水的导电性
B．a管与b管收集的气体质量比为1：2
C．纯净的氢气燃烧时，产生淡蓝色火焰，放出热量
D．两个实验均可证明水的组成
析·典型范例
B
2．“水的组成及变化的探究”为学生必做实验。下列对该实验的说法不正确的是（　 ）
A．正极产生的气体能燃烧
B．氢气点燃前必须验纯
C．该实验证明水由氢元素和氧元素组成
D．正极与负极产生气体的体积比为1：2
析·典型范例
A
THANKS!
谢谢观看学生实验2 水的组成及变化的探究
一、知识目标
1.通过电解水和氢气燃烧实验，形成“水由氢、氧元素组成”的认知，深化“化学变化中元素种类不变”的物质组成观念。
2.熟练掌握水电解器操作、气体检验等实验技能，经历“提出猜想→设计实验→验证猜想→得出结论”的完整探究过程。
3.能基于实验现象进行证据推理，建立“实验现象→微观本质→物质组成”的逻辑思维链，提升分析与综合能力。
二、核心素养目标
1.宏观辨识与微观探析：从宏观上观察电解水和氢气燃烧的实验现象，从微观上理解水分解和氢气燃烧过程中分子和原子的变化，深化对物质组成和化学变化本质的认识。
2.证据推理与模型认知：通过实验现象和数据，推理水的组成和微观变化过程，建立化学变化中分子和原子变化的模型。
3.科学探究与创新意识：积极参与实验探究，设计实验方案，解决实验中的问题，培养创新思维和实践能力。
一、教学重点
1.电解水和氢气燃烧实验验证水的组成。
2.理解化学变化中分子可分、原子不可分的微观实质。
二、教学难点
1.从实验现象和微观角度推导水的组成。
2.设计实验方案并进行实验操作，以及对实验结果的分析和推理。
本节教学内容源于鲁教版（2024年版）九年级化学上册第三单元《探秘水世界》中的学生实验2《水的组成及变化的探究》。水是学生非常熟悉的物质，对水的组成及变化的探究是化学学科中重要的基础内容，它不仅能帮助学生深入理解物质的组成和化学变化的本质，还为后续学习化学知识奠定了坚实的基础。 教材围绕水的组成探究展开，安排了电解水和氢气燃烧两个实验。
通过这两个实验，引导学生从宏观现象深入到微观本质，形成“水由氢、氧元素组成”的认知，深化“化学变化中元素种类不变”的物质组成观念。
同时，教材注重培养学生的实验技能和科学探究能力，让学生经历“提出猜想→设计实验→验证猜想→得出结论”的完整探究过程。此外，教材还对实验的微观实质、注意事项以及评价标准等方面进行了详细阐述，有助于学生全面、系统地掌握相关知识和技能。
教学对象是九年级的学生，他们在之前的化学学习中已经积累了一定的基础知识和实验技能，但对于物质组成的探究方法和微观本质的理解还不够深入。在生活中，学生对水有一定的了解，但对于水的组成和变化的认识还停留在表面。
在思维方面，九年级学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们对直观、生动的实验现象比较感兴趣，但在分析实验现象、推导结论以及理解微观本质等方面还存在一定的困难。因此，在教学过程中，教师应充分利用实验和多媒体等手段，将抽象的知识形象化，帮助学生更好地理解和掌握。 在实验技能方面，学生已经具备了一些基本的实验操作能力，但对于水电解器等较为复杂的实验仪器的使用还不够熟练。
教师需要在实验前详细讲解仪器的构造和使用方法，指导学生规范操作，确保实验的安全和成功。同时，学生在实验设计和合作探究方面的能力还有待提高，教师应引导学生积极参与小组讨论，培养他们的团队合作精神和创新思维能力。
教学环节一 新课导入
【播放视频】同学们，上课之前老师先给大家播放一段图片。大家看，图片里展示的是“氢氧焰”切割金属的场景。当“氢氧焰”带着高温瞬间切割金属时，那场面是不是特别震撼？其实，我们看到的这一幕，是氢气和氧气发生化学反应时释放出的巨大能量。而这个看似“猛烈”的反应，最终生成的产物却格外熟悉，那就是水。大家能想象得到这剧烈反应的结果竟然是我们常见的水吗？
【介绍古代“五行说”】在古代，有一种“五行说”，它认为水是构成世界的“基本元素”之一。古人通过对自然现象的直观观察，像江河的流淌、雨雪的降落等，就有了这样的观点。不过呢，这只是基于经验的思辨，他们并没有通过实验去验证“水是否还能再拆分”。而我们现代化学探究物质组成，核心原则是“以实验为依据”，绝不会仅凭观察就下结论。
【提出问题引导思考】现在老师想问大家，现代化学如何通过实验探究水的组成呢？氢气和氧气反应能产生如此巨大的能量，它们的反应产物是水，那水的组成是否与它们有关呢？带着这些疑问，让我们一起走进今天的学习——水的组成及变化的探究。
设计意图
1.借助生活现象，激发探究兴趣：以 “氢氧焰切割金属” 这一震撼场景切入，将抽象的 “氢气与氧气反应生成水” 具象化，引发学生好奇心，调动参与课堂的积极性。
2.对比认知差异，渗透科学思维：对比古代 “五行说” 的经验思辨与现代化学 “以实验为依据” 的探究原则，让学生理解科学认知需实验验证，培养严谨的科学态度。
3.抛出核心问题，自然衔接新课：通过 “如何用实验探究水的组成”“水的组成与氢氧是否相关” 等问题，引导学生带着疑问进入新课，实现从导入到探究的顺畅过渡。
教学环节二 水的组成探究实验
活动一：提出猜想
【引入】在进行实验探究之前，我们先来对水的组成进行猜想。
【问题】请大家结合氢氧焰实验和已知的电解水可产生氢气和氧气的信息，思考并提出关于水组成的猜想。
【学生思考】学生分组讨论后，各小组代表发言。多数小组会提出核心猜想：水是由氢元素和氧元素组成的化合物。有的小组还会提出补充猜想：水中氢元素与氧元素的原子个数比可能为 2:1。
【讲解】评价、强调：大家的猜想都很有依据。我们的猜想是基于氢氧焰实验中氢气与氧气反应生成水，以及电解水产生氢气和氧气的事实。接下来我们就通过实验来验证这些猜想。
设计意图
1.立足已有信息，培养证据猜想能力：引导学生结合 “氢氧焰生成水”“电解水产生氢氧” 等已知信息提出猜想，避免无依据猜测，让学生学会基于事实构建合理假设。
2.鼓励小组讨论，激发思维碰撞：通过分组讨论，让不同想法相互交流，如从 “元素组成” 延伸到 “原子个数比”，拓宽思维维度，提升合作思考能力。
3.铺垫实验方向，明确验证目标：猜想为后续实验设计提供方向，如 “水由氢氧元素组成” 的猜想，让学生明确实验需验证 “电解水产生的气体是否为氢氧”，增强实验针对性。
活动二： 设计实验进行验证
【问题】如何设计实验并验证水的组成？依据是什么？
【学生思考】依据化学变化中元素种类不变，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，可以利 用水的分解和水的合成实验推测水是由氢、氧两种元素组成的。
【讲解】介绍实验原理、用品及水电解器的构造和使用注意事项。 实验原理：氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成。依据化学变化中元素种类不变，可以利 用水的分解和水的合成实验推测水是由氢、氧两种元素组成的。 实验用品：水电解器、直流电源、铁架台、烧杯、酒精灯。蒸馏水、木条、氢氧化钠溶液或稀硫酸、火柴。
【学生思考】小组讨论验证思路：
1.进行电解水实验：搭建电解装置，向水中加入少量电解质（增强导电性），通入直 流电源；
2.收集两极产生的气体，分别检验气体性质（负极气体点燃观察是否产生淡蓝色火焰， 正极气体伸入带火星木条观察是否复燃）；
3.测量并记录两极产生气体的体积，对比体积比；
4.通过体积比验证原子个数比猜想；
点燃氢气，检验产物，进一步验证猜想。
【讲解】评价、强调验证思路的合理性和重要性。
设计意图
1.自主设计方案，提升实验规划能力：让学生结合现有仪器设计 “电解水、检验气体” 等方案，自主思考实验步骤与仪器使用，锻炼实验设计的逻辑性与可行性分析能力。
2.小组合作交流，培养团队协作意识：小组讨论完善方案并展示，成员分工思考、互补不足，如有人关注操作步骤，有人关注气体收集，提升团队协作解决问题的能力。
3.结合对应训练，强化实验细节认知：通过 “增强导电性的试剂”“负极气体种类” 等选择题，巩固实验关键细节，为后续实际操作规避错误，保障实验顺利开展。
活动三： 分组实验
【学生实验】分组实验：如图所示组装实验仪器，完成后检查水电解器各实验装置部件，要求玻璃活塞不 漏气以及装有电极的橡皮塞不漏液；打开活塞，通过中间漏斗注水，使两个玻璃管中充满水，可加入氢氧化钠或稀硫 酸以增强水的导电性。关上活塞，接通直 流电源。观察两个电极和两个玻璃管内液 面有何变化。
【教师指导】巡视各小组实验操作，及时纠正不规范操作。
【学生任务】记录实验现象： 通电后两个电极附近均产生气泡，但是产生气泡的速率不同，负极产生气泡速率较快，正极产生较慢。反应结束后关掉电源，可以观察到与电源正极相连的玻璃管内液面下降较少，与电源负极相连的玻璃管内液面下降较多。
【讲解】引导学生分析现象： 正极上产生无色的气体能使带火星的木条复燃，是氧气。负极产生的气体能燃烧产生淡蓝色的火焰，是氢气。氢气和氧气的体积比为2：1，说明水是由氢元素和氧元素组成的。
【学生任务】小组讨论：正负两极的气体如何验证？负极产生的气体体积约为正极产生气体体积的二倍，水中加稀硫酸溶液或氢氧化钠溶液的目的是什么？为什么实验中，体积往往大于体积的2倍？
【讲解】解答学生疑问：用一根带火星的木条靠近正极玻璃管尖嘴处，慢慢打开活塞，放出少量气体，观察记录实验现象。将一根点燃的木条靠近水电解器负极玻璃管尖嘴处，慢慢打开活塞，放出少量气体点燃，然后在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，观察记录实验现象。加入稀硫酸或氢氧化钠溶液是为了增强水的导电性。原因一是在水中的溶解能力＞在水中的溶解能力；二是电极材料消耗了部分。
设计意图
1.亲身体验操作，熟练实验技能：学生亲手操作水电解器，从连接电源到观察现象，逐步掌握仪器使用方法，将理论认知转化为实操能力，如规范收集气体的操作。
2.细致观察记录，培养实证意识：要求学生关注 “电极气泡速率”“液面变化” 等现象并记录，让学生明白实验结论需基于客观观察，养成严谨的实证习惯。
直面实验问题，提升应急处理能力：实验中可能出现 “电极连接错误”“气体收集不足” 等问题，引导学生思考解决，如调整电极连接方式，提升应对实验突发情况的能力。
【对应训练1】电解水的实验装置如图所示，下列说法正确的是
A．电解水和氢气燃烧实验都可以探究出水的组成
B．与负极相连的玻璃管内得到的气体能使带火星的木条复燃
C．该实验所得氧气和氢气的质量比约为1：2
D．该实验说明水是由氢原子和氧原子组成的
【答案】A
【详解】A、电解水实验生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据化学反应前后元素种类不变，可知水是由氢元素和氧元素组成的；氢气燃烧生成水，也能说明水是由氢元素和氧元素组成的，所以电解水和氢气燃烧实验都可以探究出水的组成，故选项说法正确；
B、由电解水实验结论“正氧一、负氢二”可知，与负极相连的玻璃管内得到的气体是氢气，氢气具有可燃性，不能使带火星的木条复燃，能使带火星木条复燃的是氧气，故选项说法错误；
C、该实验所得氧气和氢气的体积比约为1：2，故选项说法错误；
D、该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的，而不是由氢原子和氧原子组成的，水由水分子构成，水分子由氢原子和氧原子构成，故选项说法错误；
故选：A。
【对应训练2】如图是电解水的装置示意图。下列说法正确的是
A．a端是电源的正极
B．d试管收集的气体有可燃性
C．电解水时，在水中加入少量氢氧化钠可以增强水的导电性
D．试管c中收集的气体与试管d中收集的气体的质量比约为1：2
【答案】C
【详解】A、电解水正极产生氧气，负极产生氢气，a端产生的气体是用向下排空气法收集的，是氢气，所以a端是电源的负极，故错误；
B、结合分析A可知，d试管收集的气体是氧气，氧气具有助燃性，不具有可燃性，故错误；
C、水是电的弱导体，电解水时，在水中加入少量的氢氧化钠可以增强导电性，故正确；
D、c中收集的是氢气，d中收集的是氧气，氢气和氧气的体积比为1:2，不是质量比，故错误。
故选D。
教学环节三 反思与交流
活动四：微观实质分析
【问题】从微观角度看，水分解和氢气燃烧的过程中，原子种类、数目有什么变化？
【学生思考】观察微观示意图（分子在通电条件下分解为原子和原子，原子重新组合成分子，原子重新组合成分子；分子和分子在点燃条件下分解为原子和原子，原子和原子重新组合成分子），思考并回答：原子种类不变，数目不变。
【讲解】详细讲解水分解和氢气燃烧的微观实质： 电解水实验的微观实质：在直流电作用下，水分子被破坏，分成氢原子和氧原子；每两个氢原子重新组合构成一个氢分子，许多氢分子聚集在一起形成氢气。每两个氧原子重新组合构成一个氧分子，许多氧分子聚集在一起形成氧气。 氢气燃烧实验的微观实质：在点燃的条件下，氢分子和氧分子被破坏，分成氢原子和氧原子；每两个氢原子和一个氧原子重新组合构成一个水分子，许多水分子聚集在一起形成水。 强调化学变化中，分子可分，原子不可分，原子是化学变化中的最小微粒。化学反应的实质是分子分解分成原子，原子重新组合成新分子。
设计意图
1.借助微观示意图，化抽象为直观：通过展示水分子分解、原子重组的示意图，将 “分子可分、原子不可分” 的抽象过程具象化，帮助学生理解微观变化。
2.解析变化过程，理解化学变化本质：引导学生分析 “水分子→氢氧原子→氢氧分子” 的过程，明确化学变化的实质是 “分子分解、原子重新组合”，突破认知难点。
3.建立宏微联系，完善思维逻辑：关联 “电解水宏观现象（气泡）” 与 “微观变化（分子拆分）”，让学生形成 “宏观现象→微观本质→物质组成” 的思维链，提升宏微结合能力。
活动五：实验安全与注意事项
【引入】为确保实验安全顺利，操作过程中应注意哪些问题呢？
【问题】请大家阅读课件中的注意事项，思考为什么要注意这些方面？
【学生思考】学生认真阅读注意事项后，举手发言。有的学生可能会说电源使用安全是为了防止触电事故。还有学生可能会提到氢气使用安全是为了防止爆炸。
【讲解】评价、强调：电源使用必须使用低压直流电源，严禁使用家用交流电，防止触电事故；连接电源前需检查导线接头是否裸露、线路是否破损，确保电路连接牢固后再通电。点燃氢气前必须检验纯度，防止氢气与空气混合达到爆炸极限引发爆炸；氢气燃烧时，火焰附近不得放置易燃物品，实验结束后需熄灭未燃尽的氢气，再切断电源。组装电解水器时，要确保电极插入深度一致、玻璃管固定牢固；收集气体时，试管需装满水再倒置，避免管内残留空气影响气体纯度；取出试管时动作轻柔，防止水洒出或试管破裂。若用氢氧化钠溶液或稀硫酸增强导电性，需避免溶液接触皮肤，操作后及时洗手；实验需在通风环境中进行，避免氢气在密闭空间内聚集，降低安全风险。。
设计意图
1.明确安全要点，强化安全意识：详细讲解 “低压直流电源”“氢气验纯” 等安全要求，让学生知晓 “家用交流电危险”“氢气不纯易爆炸”，树立实验安全第一的意识。
2.解释注意原因，理解操作原理：不仅告知 “要做什么”，还解释 “为什么做”，如 “加氢氧化钠增强导电性”“验纯防爆炸”，让学生理解操作背后的原理，而非机械记忆。
3.保障实验顺利，培养严谨态度：通过强调 “试管装满水”“动作轻柔取试管” 等细节，减少实验误差与仪器损坏，让学生体会实验操作的严谨性对结果的影响。
活动六：自我评价与小组互评
【引入】接下来我们进行自我评价与小组互评，从实验操作规范性、现象观察与记录、结论推导逻辑性、小组合作参与度、创新与反思等方面进行评价。
【问题】请大家根据课件中的评价标准，对自己和小组其他成员进行评价。
【学生思考】学生认真阅读评价标准后，开始进行自我评价和小组互评。各小组内成员交流评价意见。小组代表上台汇报小组评价情况。
【讲解】评价、强调：通过自我评价和小组互评，我们可以发现自己的优点和不足，同时也能学习到其他同学的长处。希望大家在今后的学习中不断改进和提高。
设计意图
1.自我反思总结，发现自身不足：学生对照 “操作规范性”“结论推导逻辑性” 等标准自评，如反思 “是否规范检验气体”，明确自身在实验与思维上的短板。
2.互评学习优点，促进共同进步：小组内交流评价意见，如学习他人 “细致记录现象” 的优点，弥补自身不足，形成互助学习的氛围。
依据评价标准，规范学习行为：通过明确的评价维度，让学生知晓 “优秀实验操作”“合理结论推导” 的标准，后续学习中更有针对性地规范自身行为。
【对应训练1】如图是某密闭容器中物质变化的微观示意图(“”代表碳原子，“”代表氧原子)，下列有关说法中正确的是
①过程I中反应的实质是分子重新组合 ②图中涉及两种空气污染物
③过程I反应类型为化合反应 ④过程II得到的物质为纯净物
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
【答案】D
【详解】①过程I中反应的实质是分子分解为原子，原子重新组合成新的分子，错误；
②图中共含三种物质，一氧化碳、二氧化碳、氧气，只有一氧化碳属于空气污染物，错误；
③过程I一氧化碳和氧气生成二氧化碳，反应多变一，属于化合反应，正确；
④过程II得到的物质，只含有一种分子，为纯净物，正确。
综上所述③④正确，故选：D。
【对应训练2】下图是水通电分解的微观示意图，从中获得的信息不正确的是
A．原子是化学变化中的最小粒子
B．在一定条件下，水能分解生成氢气和氧气
C．在化学变化前后，分子和原子的种类都不变
D．在化学变化中，分子可以再分，原子不能再分
【答案】C
【详解】A. 由变化的微观图示可知：在化学变化中，分子能分成原子，但原子不能再分，故原子是化学变化中的最小粒子，此说法正确；
B.根据该微观示意图可知， 在一定条件下，水能分解生成氢气和氧气，此说法正确；
C. 在化学变化前后，原子的种类不变，但分子的种类会改变，此说法不正确；
D. 由图示可知，在化学变化中，分子可以再分，原子不能再分；说法正确；
故选C。
核心实验（验证水的组成） 1. 电解水实验 实验原理：依据 “化学变化中元素种类不变”，通过水分解为氢气（含氢元素）和氧气（含氧元素），推导水的组成；
实验用品：水电解器、低压直流电源（6-12V）、铁架台、烧杯、酒精灯、蒸馏水、NaOH 溶液 / 稀硫酸（增强导电性）、木条、火柴；
关键现象：① 负极气泡产生速率快，正极慢；② 负极气体体积≈正极 2 倍；③ 正极气体使带火星木条复燃（氧气），负极气体点燃产生淡蓝色火焰，罩干冷烧杯内壁有水雾（氢气）；
实验结论：水由氢元素和氧元素组成，水中氢、氧原子个数比约为 2:1。
2. 氢气燃烧实验 实验原理：氢气（含氢元素）与氧气（含氧元素）反应生成水，反向验证水的元素组成（元素守恒）；
实验用品：氢气、酒精灯、干冷烧杯；
关键现象：氢气燃烧产生淡蓝色火焰，干冷烧杯内壁凝结水雾；
实验结论：进一步证明水由氢元素和氧元素组成。
微观实质（化学变化本质） 1. 电解水微观过程 直流电作用下，水分子破裂为氢原子和氧原子；每 2 个氢原子重组为 1 个氢分子（聚集形成氢气），每 2 个氧原子重组为 1 个氧分子（聚集形成氧气）。
2. 氢气燃烧微观过程 点燃条件下，氢分子、氧分子破裂为氢原子和氧原子；每 2 个氢原子与 1 个氧原子重组为 1 个水分子（聚集形成水）。
3. 化学变化核心规律 分子可分，原子不可分（原子是化学变化中的最小微粒）；化学反应实质是 “分子破裂→原子重组→新分子形成”。
第三单元 探秘水世界
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学生实验2 水的组成及变化的探究21世纪教育网(www.21cnjy.com)
一、水的组成探究实验
1.实验原理
o利用水分解和合成，依据元素守恒推测水组成
2.实验用品
o仪器：水电解器、直流电源、铁架台、烧杯、酒精灯等
o试剂：蒸馏水、木条、氢氧化钠溶液或稀硫酸、火柴
3.验证思路
o电解水
o收集检验气体
o测量气体体积
o验证原子个数比
o点燃氢气检验产物
4.实验现象
o两极气泡速率不同
o气体性质不同
o体积比约2:1
5.实验结论
o水由氢、氧元素组成，原子个数比约2:1
二、反思与交流
1.微观实质
o分子可分，原子重组
2.注意事项
o电源安全
o氢气安全
o仪器操作安全
o试剂与环境安全
3.评价标准
o实验操作规范性
o现象观察与记录
o结论推导逻辑性
o小组合作参与度
o创新与反思
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1．探究水的组成实验中，有关如图所示实验的说法不正确的是
A．电解水时常加入少量硫酸钠或氢氧化钠，可增强水的导电性
B．a管与b管收集的气体质量比为
C．纯净的氢气燃烧时，产生淡蓝色火焰，放出热量
D．两个实验均可证明水的组成
【答案】B
【详解】A、电解水时常加入少量硫酸钠或氢氧化钠可增强水的导电性，此选项正确；
B、由电解水实验可知，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，氧气与氢气的体积比为1:2，由图可知a管与电源的正极相连，b管与电源的负极相连，所以a管与b 管收集的气体体积比为1:2，不是质量比。
C、氢气具有可燃性，纯净的氢气燃烧时，产生淡蓝色火焰，放出热量，此选项正确；
D、水在通电的条件下反应生成氢气和氧气，氢气是由氢元素组成的，氧气是由氧元素组成的，根据质量守恒定律反应前后元素的种类不变，说明水是由氢、氧元素组成的，所以两个实验均可证明水的组成，此选项正确。
故选B。
2．“水的组成及变化的探究”为学生必做实验。下列对该实验的说法不正确的是
A．正极产生的气体能燃烧
B．氢气点燃前必须验纯
C．该实验证明水由氢元素和氧元素组成
D．正极与负极产生气体的体积比为
【答案】A
【详解】A. 正极产生的气体是氧气，氧气支持燃烧但不能燃烧，错误。
B. 氢气可燃，点燃前需验纯以防爆炸，正确。
C. 电解水生成H 和O ，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据化学反应前后，元素的种类不变，可证明水含氢、氧元素，正确。
D. 在电解水实验中，“正氧负氢”，正极（O ）与负极（H ）体积比为1:2，正确。
故选A。
在本次水的组成及变化探究教学中，核心围绕电解水和氢气燃烧实验展开，旨在落实认知、技能与思维三维目标。从教学过程来看，新课导入环节通过古代五行说与现代化学研究的对比，有效激发了学生兴趣 —— 前者将水视为 “基本元素” 的经验思辨，与后者 “以实验为依据” 的探究逻辑形成鲜明反差，帮助学生初步建立 “实验是探究物质组成核心方法” 的认知，为后续实验探究奠定了观念基础。
在实验探究环节，遵循 “提出猜想→设计实验→验证猜想→得出结论” 的流程，学生通过小组讨论完善水的组成猜想，结合氢氧焰实验产物与电解水的已知现象，推导猜想依据，这一过程较好地培养了学生的证据意识。分组实验中，学生能按要求组装水电解器、检查装置气密性、添加电解质增强导电性，多数小组准确观察到负极气泡产生速率快、正极慢，以及正负极气体体积约 1:2 的现象，且能规范完成气体检验 —— 用带火星木条验证氧气、通过点燃与干冷烧杯验证氢气，基本达成了实验技能目标。同时，借助实验现象分析，多数学生能推导出水由氢氧元素组成的结论，部分学生还能关联元素守恒观念，体现了思维目标的初步落实。
但教学中也存在不足。一是微观本质的理解存在障碍，尽管展示了水分解与氢气燃烧的微观示意图，仍有部分学生难以建立 “实验现象→微观本质→物质组成” 的逻辑链，对分子破裂、原子重组的过程理解模糊，无法清晰解释 “为何氢氧原子个数比为 2:1”，说明在微观过程可视化与引导分析上仍需加强。二是小组合作存在参与不均衡问题，部分小组出现少数人操作、多数人旁观的情况，导致部分学生未能充分参与气体检验、数据记录等关键环节，与 “全员掌握实验技能” 的目标有差距。三是实验安全细节落实不够到位，虽然课前强调了低压直流电源使用、氢气验纯等要求，但仍有小组在点燃氢气前未严格验纯，或操作时未保持通风，反映出安全教学需更注重实操强化。
针对这些问题，后续教学可从三方面改进。其一，借助微观模型或动画演示，将水分子破裂、原子重组的过程具象化，配合提问引导学生逐步分析，帮助深化微观本质理解；其二，明确小组分工，为每位学生分配具体任务，如仪器组装、气体验证、数据记录等，要求小组汇报时每位成员均需阐述对应环节内容，确保全员参与；其三，通过模拟错误操作（如用交流电、氢气未验纯点燃）的风险演示，结合课件中实验安全注意事项，强化学生安全意识，同时增加安全操作抽查环节，确保规范操作落地。
整体而言，本次教学基本达成预设目标，但在思维深度与全员参与度上仍有提升空间。后续需结合自我评价与小组互评标准，进一步优化教学环节，尤其注重微观本质的引导与合作学习的精细化设计，帮助学生更全面地掌握知识、提升能力。
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