4.2 水的组成 教案 -2023-2024学年九年级化学科粤版上册

课题2水的组成 教学目标: 知识目标:通过水的电解实验探究活动、认识三水的组成。 能力目标:通过查阅“水的组成揭秘”等资料了解人类认识物质世界的方法。 情感态度价值观:培养学生团结协作,互帮互助,共同学习的能力,通过电解水的学习体会科学的神奇和魅力,更加关爱和珍惜水资源。 教学的重点和难点: 重点:通过电解水实验活动分析水的组成。 难点:认识事物的科学的思维方法。 教学准备 水电解器简易装置,10%的NaOH溶液或硫酸、火柴、直电流电源、导线、试管、酒精灯、多煤体课件。 教学过程 展示图片: 一、水有哪些物理性质 通常情况下(压强为101.3KPa)水的物理性质: 颜色 气味 状态 密度 凝固点 沸点 无色 无味 液态 0 100 注意:温度为4 时,水的密度最大,为1g/cm3。 水的组成——从古到今的探索 (波义耳)元素是哪不能用化学方法再分解的简单物质。 古人认为水是一种“元素”,是不能再分的。 古代中国——五行说 古希腊——四元素说 金、木、水、火、土 水、火、土、气 1766年,英国科学家卡文迪许将金属锌放到硫酸中,发现锌粒表面产生很多的小气泡,这种气体非常容易燃烧,叫做“可燃空气” 1731- 1810 英国贵族,化学中的牛顿创立卡文迪许学派, 先后有31人获得诺贝尔奖 同时期,另一位英国科学家普利斯特里将“可燃空气”跟空气混合后点燃,发出震耳的爆鸣声,容器内壁出现小液滴。 1733 -1804 因同情法国大革命移居美国 普里斯特利奖是美国化学最高奖 1775年,法国科学家拉瓦锡通过实验证明空气中含有氧气,还有氮气等其他成分 拉瓦锡——现代化学之父 拉瓦锡的实验室(巴黎工艺博物馆) 拉瓦锡(Antoine-Laurent de Lavoisier,1743-1794) 进行的化学革命被公推为18世纪科学发展史上最辉煌的成就之一。他所提出的氧化学说、质量守恒定律等新观念 、新理念、新思想,为近代化学的发展奠定了重要的基础。氢元素(Hydrogen,意思是“成水的元素”)氧元素(Oxygene,意思是“成酸的元素”)都是最先由他命名的。 1776年,瑞典化学家舍勒通过加热硝石(硝酸钾)时,得到了氧气。 舍勒(Carl Wilhelm Scheele 1742-1786)。他用两种不同的方法制得他称之为“火气”的气体-氧气,并用实验证明空气中也存在“火气”。 他独立发现了氧气和氯气 1781年,卡文迪许改进实验方案,发现氢气在空气中可以安静地燃烧,发出淡蓝色火焰。 卡文迪许用纯净的氧气代替空气进行定量实验,发现1体积氧气恰好与2体积的“可燃空气”完全反应,且生成物只有水。 1783年,拉瓦锡重复了卡文迪许的实验,又将水蒸通过10 5 0 高温的热枪筒,获得了“可燃空气”。这样,他通过水的合成和水的分解宣布:水不是一种元素,而是由氢和氧组成的化合物 1799年,意大利科学家伏特发明了电池 1800年,英国科学家尼克尔森用伏特电池对水进行了分解,两个电极附近都有气体生成,用排水法收集气体并检验,证明是氢气和氧气。 水的组成——我们的探究 传统霍夫曼电解器 改进型电解器 观察实验现象,并推断两玻璃管中的气体成分 正 极 负 极 通电后现象 有气泡产生 有气泡产生 气体体积比 负极与正极的体积比约为2:1 气体检验 负极: 气体能燃燃,并产生火焰 证明是氢气 正极:能使带火星木条复燃 证明是 氧气 归纳:(负氢正氧,二比一) 谐音记忆:父亲正养 儿毕业 你能写出电解水反应的文字表达式吗? 水 通电 氢气 + 氧气 H2O H2 O2 思考讨论:由电解水的实验得到结论: 实验结论:水是由氢、氧两种元素组成 讨论: 根据水电解产生氢气和氧气的体积比为2:1的实验事实,你能推导出水分子的微观构成吗? 提示信息:1.同温同压下,等体积的不同气体含有相同数目的分子 2.氢分子和氧分子都是双原子分子 你理清思路了吗? 根据科学家发现的“同温同压下同体积气体分子数相同”的规律分析: (请填空) 由于电解水产生的氢气和氧气的体积之比为:_2:1_,故其分子数目之比应为_2:1_,又由于氢分子和氧分子都是_双_原子分子,它们都来自于_水_,所以可以推知水的化学式为_H2O_ 寻找电解水高效催化剂 电解水实际消耗能量比理论上高得多,原因是析出氧气是高耗能过程。寻找高效、廉价的氧气析出催化剂是氢能源商业化使用的关键。吴宇恩教授课题组制备了一种单原子钌(Ru)催化剂,可使酸性氧析出仅需要较低过电位 (220 mV),极大地加快了氧析出过程。此科研成果发表在世界顶尖科学期刊《自然﹒催化》上。 四月刊封面:酸性电解液的环境中,在外加电位作用下,水分子吸附到活性位点单原子Ru上,在单原子钌(Ru)的催化下,电解水产生氧气。 课堂小结 牛刀小试 1.实验是化