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上册

第2章　空气、物质的构成与组成 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 一线课堂 YIXIAN KETANG 新方法 新题型 新方向 课程讲授 项目活动1 学习探索物质组成与构成的历程 物质是由原子、分子等微观粒子构成的。查阅资料，通过学习科学史实可以体会科学家探索物质的组成与构成的智慧。 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 水的组成的发现历程1 1766年，英国的科学家卡文迪许发现将金属锌加入到硫酸中，会产生一种无色气体，这种气体与空气混合后点燃，发生威力巨大的爆炸，他将这种气体叫做“可燃空气”。同一时期，英国的科学家普利斯特里，也在研究这种“可燃空气”。这种气体密度只有空气的1/11。普利斯特里多次将这种猛烈的爆炸当作魔术在当时的欧洲贵族聚会上进行表演，某一次爆炸表演结束后，他发现玻璃容器的内壁有白雾。随后通过多次反复实验，确认这雾就是水。 1775年，法国科学家拉瓦锡通过实验验证空气不是一种元素，空气是一种混合物，其中氧气约占1/5。 阅读资料1： 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 水的组成的发现历程2 1776年，瑞典科学家舍勒加热硝酸钾获得了比较纯净的氧气。1781年，卡文迪许改进了原来的实验方案，他用纯净的氧气代替空气，发现“可燃空气”在纯氧中可以安静燃烧，发出蓝色火焰。他还发现1体积氧气和2体积“可燃空气”恰完全反应，生成物只有水，没有别的物质。但卡文迪许未能突破传统观念的来缚，错误地用两种气体里都含有水这种“元素"，来解释所观察到的实验现象。 1782年，拉瓦锡将水蒸气通过1000多摄氏度高温金属铁管，获得了“可燃空气”和黑色固体。这个变化可以表示为:铁＋水黑色固体＋可燃空气”。由此他认为水不是一种元素，而是由“可燃空气”和氧结合形成的化合物。 阅读资料1： 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 水的组成的发现历程3 1787年，拉瓦锡命名这种“可燃空气”为“氢气”，正式提出“氢”是一种元素。 1800年英国科学家尼克尔森和卡里斯特尔用“伏打电池”在常温下进行了水的电解实验获得成功，进一步证明了拉瓦锡的结论。 阅读资料1： 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 分子概念的形成1 1803年，10月18日，道尔顿在曼彻斯特的学会上第一次宣读了他的有关原子论的论文。论文中说了如下几个原子论的要点： 1.元素的最终组成称为简单原子，它们是不可见的，既不能创造，也不能毁灭和再分割，它们在一切化学变化中本性不变。 2.同一元素的原子，其形状、质量及性质是相同的，不同元素的原子则相反。每一种元素以其原子的质量为其最基本的特征（此点乃道原子论的核心）。 3.不同元素的原子以简单数目的比例相结合，形成化合物。化合物的原子称为复杂原子，其质量为所含各元素原子质量的总和。同一种复杂原子，其形状、质量及性质也必然相同。 阅读资料2： 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 分子概念的形成2 意大利化学阿伏加德罗（1776—1856）以意大利物理学家盖-吕萨克(1778—1850)的气体化合体积定律为基础，通过合理的概括和推理，引入了分子的概念。 盖-吕萨克在进行大量的气体研究实验的基础上提出:“各种气体在相互发生化学反应时，常以简单体积比相结合。”由于道尔顿的原子学说中没有分子的概念，未能看到单质分子会由双原子或多原子构成。因而，按照道尔顿的学说，在化合物的复杂原子中就会出现“半个原子”的矛盾现象。阿伏加德罗敏锐地看到，只要在物体和原子这两种物质层次之间再引进一个新的关节点新的分割层次——分子，就可以把道尔顿的学说与盖-吕萨克的气体合体积定律顺利地统一起来。 阅读资料2： 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 分子概念的形成3 对化合物而言，分子即相当于道尔顿的“复杂原子”，对单质来说，同样包含这样-一个层次，只不过是由相同的原子结合成分子。对盖-吕萨克的气体化合体积定律的解释，只要认为相同温度、压强下，同体积的任何气体都含有相同数目的分子，便可以得到圆满的回答;如果认为各种元素的单质都含有两个或多个原子，也就不会出现“半个原子”那样的矛盾了。由于阿伏加德罗的分子概念是对道尔顿原子学说的发展，所以人们把它们统称为原子——分子论。 道尔顿和阿伏加德罗的原子一分子学说的观点是物质是由分子和原子构成的，分子中原子的重新组合是化学变化的基础，这观点奠定了近代化学的基础。 阅读资料2： 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 但水的组成及化学式是怎么知道的呢？我们通过一个实验来证实一下。 水的组成 1.水是由水分子构成的； 2.每个水分子由两个氢原子和一个氧原子构成； 3.水是由氢元素和氧元素组成的…… 由水的化学式H2O我们知道： 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 设计并进行实验：【实验2-5】水的电解实验 实验操作：往水电解器里注满水[其中加有少量烧碱(NaOH)或硫酸（H2SO4)，以增加导电性]，连接电源的电极，通入直流电让水电解，观察电极上和刻度管内有什么现象发生。 现象：1、连接电源正极产生的气泡慢 3、正、负极上产生的气体体积比为1：2 2、连接电源负极产生的气泡快 提出问题：水有什么元素组成呢？ 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 经过一段时间后，停止电解。用带火星的木条检验连接电源正极的刻度管内的气体；用点燃的木条检验连接电源负极的刻度管内的气体。 正极一端产生的气体能使带火星的木条复燃 证明这种气体是________。 负极一端产生的气体能在空气中燃烧，产生淡蓝色火焰 证明这种气体是________。 现象 结论 氧气 氢气 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 总结归纳： 两极气体：与正极相连的玻璃管内的气体是氧气（助燃性），可使带火星的木条复燃；与负极相连玻璃管内的气体是氢气（可燃性），可以燃烧，产生淡蓝色的火焰。 电解水两电极上产生的气体种类与体积可简单记忆为“正氧一、负氢二”。 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 通电 水 氢气 + 氧气 H2O H2 O2 电解水的文字表达式： 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 增强水的导电性。 原因主要：O2 在水中的溶解能力＞ H2在水中的溶解能力。 【注意事项】 1.加氢氧化钠或稀硫酸溶液的目的： 2.为什么实际实验中，H2体积往往大于O2体积的2倍？ 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 【思考】关于水分子分解的示意图，可以从宏观、微观两个方面获得哪些化学信息？ 通电 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 水是由氢元素和氧元素组成的 氢气氧气的体积比是2:1 宏观 水分子有氢、氧原子构成 氢、氧原子的个数比为2:1 微观 电解水实验的结论： 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 电解水反应的实质： 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，许多氧分子聚集成氧气。 即：旧分子 原子 新分子 分子被破坏成原子，原子重新组合成新分子的过程。即分子在化学反应中可再分，原子不可再分。 由此得出化学反应的实质： 一线课堂 指点之间，一线即达 随堂小结 水的物理性质 宏观组成：水有氢、氧两种元素组成 微观组成：每个水分子由两个氢原子和一个,氧原子构成 水的 组成 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 项目活动2 制作分子模型 1.制作模型 请你用橡皮泥或黏土等材料制作分子模型。 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 2.拼装模型演示电解水的微观过程 请你将制作好的水分子模型按照方案二或三进行拼装，然后根据演示结果画出相应的微观示意图。 2H2O 2O 4H 2H2 O2 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 1.水电解时， 个水分子可以拆解出 个氧原子和 个氢原子，氧原子和氢原子个数比为 。 交流讨论 2.水电解时， 个水分子可以得到 个氧气分子和 个氢气子，氧气分子和氢气分子的个数比为 。 3.化学变化中，原子、分子的种类和数目都 ，元素种类 ，化学变化的微观实质是 的重新组合。（前两空均填“变化”或“不变”） 2 2 4 1：2 2 1 2 1：2 不变 不变 原子 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 水电解过程中，涉及的物质中，属于单质的是 ，属于化合物的是 ，属于氧化物的是 。 氧气、氢气 水 水 一线课堂 指点之间，一线即达 课程讲授 项目活动3 展示“水分子漫游记”情景剧 水在生活中无处不在，请你们演一部“水分子漫游记”情景剧，体会水分子在变化中的经历。 内容:“水分子漫游记”情景剧 时间:5分钟 主角:水分子 形式:现场表演/视频展示 提示:在进行展示前，每个小组需要以“水分子”为主角编写故事大纲。 小组成员可以通过头脑风暴，充分挖掘生活中见过的水的状态、运动途径及变化情况(漫游地点尽量含自然环境、动植物体内)，写好剧本后，小组成员共同制作道具，分配角色并做好预演或拍摄。 一线课堂 指点之间，一线即达 典型例题 考点一：水的电解 【例1】电解水实验在化学发展中有着重要意义，下列有关电解水的说法，错误的是（　　） A．电解水产生的气体是氢气和氧气 B．电解水属于化学反应 C．电解水说明水由氢气和氧气组成 D．电解水产生的氢气和氧气体积比为2：1 C 一线课堂 指点之间，一线即达 典型例题 【例2】水是生命的源泉。下列有关水的说法正确的是（　　） A．生物体内水不参与反应 B．水不能分解为H2和O2 C．水结成冰分子间隔变小 D．常温常压下是液体 D 考点二：水的性质 一线课堂 指点之间，一线即达 典型例题 【例3】关于物质水（H2O），以下正确的说法是（　　） A．水是由氢、氧两种元素组成的 B．水分子是由氢元素和氧元素构成的 C．水是由氢气和氧气组成的 D．水是由2个氢原子和1个氧原子构成的 考点三：水的组成 A 一线课堂 指点之间，一线即达 典型例题 【例4】下列实验或事实不能验证水的组成的是（　　） A．水通直流电，产物为氢气和氧气 B．点燃纯净的氢气，产物只有水 C．碳与水蒸气反应高温下生成一氧化碳和氢气 D．水受热变成水蒸气，体积变大 D 一线课堂 指点之间，一线即达 $$