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---2024-2025学年九年级化学科粤版（2024）上册

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 第二单元 空气、物质的构成与组成 项目活动 01 学习探究物质组成与构成的历程 02 制作分子模型 03 展示“水分子漫游记”情景剧 PART ONE 学习探究物质组成 与构成的历程 01 科学家探索物质组成与构成的时间轴 物质是由原子、分子等微观粒子构成的，通过学习科学史实 可以帮助我们体会科学家探索物质的组成与构成的智慧。 探究历程 探究水的组成的历程 1781年，英国科学家普里斯特利、卡文迪什分别将“可燃 空气（氢气）”与空气或“脱燃素空气（氧气）”混合后点燃 爆炸，发现有水生成。 拉瓦锡认为水不可能是由一种元素组成的，他进行了铁和水蒸气的实验。 铁和水蒸气的反应装置图 探究水的组成的历程 1781年，英国科学家普里斯特利、卡文迪什分别将“可燃 空气（氢气）”与空气或“脱燃素空气（氧气）”混合后点燃 爆炸，发现有水生成。 拉瓦锡认为水不可能是由一种元素组成的，他进行了铁和水蒸气的实验。 铁和水蒸气的反应装置图 讨论与交流 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？ 答：认同。因为化学反应中，元素的种类不变。 讨论与交流 以上三位科学家对“氢气和氧气反应”实验做出的解释。 你更赞成哪一位科学家的观点，为什么？他们运用了什么方法探索物质的组成与构成？ 道尔顿 建立原子学说 认为物质是由原子构成的，并且原子在化学变化中不可分 阿伏伽德罗 提出分子学说 认为物质是由分子构成的，分子由原子构成，提出“相同条件下，相同体积气体含有相同数目分子”, 盖-吕萨克 提出气体化合 体积定律 通过实验发现2体积氢气和1体积氧气反应生成2体积水蒸气 答：阿伏伽德罗 水的组成及变化的探究 设计实验 资料卡片 水的物理性质：通常状况下，纯净的水是无色、无味的透明液体。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。 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 资料卡片 水的组成及变化的探究 实验目的 探究水的组成及变化。 实验原理 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 水的组成及变化的探究 实验用品 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 水的组成及变化的探究实验 <电解水> 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产生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 水的组成及变化的探究实验 <检验产物> 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 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 ③与电源负极相连的刻度管内气体能燃烧、产生淡蓝色火焰，烧杯内壁出现小水珠 ④与电源正极相连的刻度管内气体能助燃、木条燃烧得更旺 水的组成及变化的探究实验 实验结果与讨论 1.收集证据：正极上产生的气体是_____，负极上产生的气体是_____，V正:V负≈____。 2.分析证据：反应物和生成物的比较： 氧气 氢气 1:2 项目 反应物 生成物 物质种类 水(H2O) 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) 水的组成及变化的探究实验 实验结果与讨论 3.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________________组成的。 氢元素和氧元素 水的组成及变化的探究实验 反思与评价 1.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? 2.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? 答：电解水是化学变化，产生气泡是因为水分解生成了氢气和氧气；煮沸水是物理变化，产生气泡是因为水汽化成水蒸气。 水的组成及变化的探究实验 【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电解时，必须用直流电源，不能用交流电。 误差分析：在实验过程中收集到氢气的体积往往大于氧气体积的2倍。主要原因：氧气的溶解能力比氢气稍强;电解产生的氧气中的一小部分会与电极发生反应,导致收集到的氧气体积偏小。 水的组成及变化的探究实验 反应前 反应后 物质种类 分子种类 原子种类 元素种类 反应前 反应后 物质种类 水 氢气、氧气 分子种类 水分子 氢分子、氧分子 原子种类 氢原子、氧原子 氢原子、氧原子 元素种类 氢元素、氧元素 氢元素、氧元素 探究物质组成的一般思路 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。 PART TWO 制作分子模型 02 复习旧知 1.水(H2O)是由_______________组成的，是由_____ 构成的，水分子是由______________构成，一个水分子是由_______________________构成，很多个水分子构成了水。 2.氧气(O2)是由_______组成的，是由________构成的，氧分子是由______构成，一个氧分子是由____个氧原子构成，很多个氧分子构成了氧气。 3.二氧化碳CO2： 氢元素和氧元素 水分子 氢原子和氧原子 两个氢原子和一个氧原子 氧元素 氧分子 氧原子 2 制作模型 制作模型 氢原子 氧原子 氮原子 碳原子 氮分子 (NH3) 二氧化碳分子(CO2) 水分子 (H2O) 制作模型 拼装模型演示电解水的微观过程 水分子 (H2O) 3.化学变化中原子、分子的种类和数目以及元素的种类是否发生了变化?结合该实验说说化学变化的微观实质是什么。 讨论与交流 答：在化学变化中原子的种类和数目均不变; 分子的种类发生变化，分子数目可能发生变化; 元素种类不发生变化。化学变化的微观实质是 分子分成原子，原子重新组合成新的分子。 第 页 第 页 第 页 第 页 1.用电解水实验探究水的元素组成,下列说法不正确的是( ） A.a管和b管中气体体积比约为1:2 B.a管中的气体能使燃着的木条烧得更旺 C.该探究说明水中含有氢分子和氧分子 D.该探究的依据是化学变化前后元素种类不变 第 页 第 页 3. 第 页 第 页 第 页 第 页 第 页 5. 第 页 第 页 第 页 $$