第三节 水分子的变化 第1课时（教学设计）化学鲁教版五四学制2024八年级全一册

第二节 水分子的变化 第1课时 水的分解 一、知识目标 1.学生能够通过 “水在直流电作用下的变化” 实验，准确描述实验现象，得出水通电分解生成氢气和氧气的结论。 2.能依据水分解的微观示意图，清晰阐述化学变化的微观实质，即分子分裂成原子，原子重新组合成新分子的过程。 3. 理解分解反应的概念，能够准确书写电解水的文字表达式，判断给定化学反应是否为分解反应，并能用文字表达式正确表示常见的分解反应。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：通过观察电解水实验的宏观现象，探析水分子在微观层面的变化，建立宏观现象与微观本质的联系。 2.证据推理与模型认知：依据实验现象推理得出实验结论，构建“宏观 - 微观 - 符号”三重表征思维，理解化学反应的实质。 3.科学探究与创新意识：认识电解水的环保价值，树立安全实验意识，感悟化学对解决能源问题的重要意义。 一、教学重点 1.水的电解实验：实验装置、操作步骤、实验现象的观察与记录，以及根据实验现象得出正确结论，认识水由氢元素和氧元素组成。 2.化学变化的微观实质：通过水分子分解的微观示意图，理解在化学变化中分子可分，原子重新组合成新分子，原子是化学变化中的最小粒子。 3.分解反应的概念：准确理解分解反应的定义，掌握其特点，并能正确判断常见化学反应是否属于分解反应，会用文字表达式表示分解反应。 二、教学难点 1.氢气和氧气的检验方法及规范的实验方案描述。 2.从微观角度理解电解水的实质，构建“宏观 - 微观 - 符号”三重表征思维。 本节教学内容为鲁教版五四学制（2024年版）九年级化学上册第二单元《探秘水世界》第三节《水分子的变化》第1课时《水的分解》。本单元以水为载体，引导学生从化学的视角认识水的三态变化、水的天然循环、水的人工净化、水的组成以及物质在水中的溶解等内容。 而本节课聚焦于水的分解，是对前面所学水的物理性质等知识的深化，同时为后续学习化学反应的类型、质量守恒定律等内容奠定基础，在教材体系中起到承上启下的重要作用。 教材首先通过播放电解水制取的气体用作氢能源汽车燃料的视频引入课题，激发学生的学习兴趣和探究欲望。接着详细介绍电解水实验，包括实验装置、实验现象、气体的验证方法以及实验结论等，引导学生通过观察和分析实验现象，得出水分解的产物。 然后从微观角度对电解水实验的实质进行深入探究，帮助学生理解化学变化的本质，建立“宏观 - 微观 - 符号”三重表征思维。最后通过典型范例和技能实战，巩固所学知识，培养学生运用知识解决实际问题的能力。 教学对象是八年级的学生，他们已经具备了一定的化学基础知识和实验操作技能。在之前的学习中，学生已经了解了水的一些物理性质和用途，对化学实验也有了一定的认识和体验，具备了一定的观察、分析和归纳能力。但对于化学反应的本质和微观粒子的变化，学生还缺乏深入的理解和认识。 在思维方面，八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，但对于抽象的概念和理论理解起来可能存在一定的困难。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、具体化，帮助学生更好地理解和掌握。 此外，学生在学习过程中可能会存在个体差异，部分学生可能对化学学习有较高的积极性和主动性，而部分学生可能会因为学习难度较大而产生畏难情绪。 教师应关注学生的个体差异，因材施教，鼓励学生积极参与课堂活动，及时给予学生肯定和鼓励，增强学生的学习信心。同时，引导学生养成良好的学习习惯和科学的学习方法，提高学生的学习能力。 教学环节一 新课导入 【创设情境】同学们，在正式开始今天的课程前，老师先给大家播放一段有趣的视频。（播放电解水制取的气体用作氢能源汽车燃料的视频） 【问题】大家认真观看视频，在视频中，水发生了什么变化？产生的气体有什么用途呢？大家想不想知道水是如何变成这些气体的？现在请大家畅所欲言，分享一下你们的想法。（给予学生一定时间思考和发言，鼓励他们积极表达自己的观点） 【学生思考】认真观看视频，被新奇的氢能源汽车和水电解现象所吸引，积极思考教师提出的问题。学生可能回答：水好像变成了其他气体；产生的气体能让汽车跑起来；很想知道水怎么变成气体的。 【过渡】肯定学生的回想法，大家的想法都很有创意。水在我们的生活中无处不在，是我们再熟悉不过的物质了。然而，通过刚才的视频我们发现，水还能变成可以用作汽车燃料的气体，这其中蕴含着奇妙的化学变化。那水究竟是怎样发生变化生成这些气体的呢？这种变化背后又有着怎样的微观奥秘呢？带着这些疑问，让我们一起走进今天的学习内容——水的分解。 设计意图 联系生活与科技：选取水电解制氢用于氢能源汽车的真实情境视频，紧密联系生活实际和科技发展，让学生感受到化学知识在现实生活中的应用价值，激发学生的学习兴趣。这种真实情境的创设，能打破化学知识的抽象感，使学生认识到化学与生活、社会的密切联系，符合大单元教学中知识与实际结合的理念。​ 自然引出课堂主题：通过视频展示和问题引导，自然引出本节课的主题 —— 水的分解，使课堂导入更加流畅自然。问题的设置能引发学生的思考，调动学生的积极性，让学生带着疑问进入课堂学习，增强学习的目的性和主动性，为后续教学活动的开展做好铺垫。​ 渗透情感态度教育：视频中氢能源汽车这一新兴事物，能激发学生对新能源、新材料等领域的关注，培养学生的社会责任感和创新意识。在导入环节就渗透情感态度与价值观教育，有助于学生形成正确的科学观和价值观，符合学科素养中对学生综合素养培养的要求。 教学环节二探究电解水实验 活动一：探究电解水实验 【问题】同学们，现在看老师展示的水电解器，仔细观察它的结构，思考一下它是如何工作的呢？ 【学生思考】学生认真观察电解水器的结构，结合课前预习进行思考。 【讲解】两个玻璃管分别与电源正、负极相连，装入电解液，为增强水的导电性，通常加入少量硫酸钠或氢氧化钠溶液，通电后就可以开始实验。接下来我们认真观看电解水实验的视频，并记录现象。 【实验探究】边操作边讲解实验步骤：向水电解器中加满水（含电解液），确保两个玻璃管内没有气泡残留。接通直流电源，提醒学生注意观察电极两端及玻璃管内的现象。（因实际实验容易存在误差，准备视频备用，也可通过观看电解水实验视频进行观察和思考。） 【问题】引导学生观察并记录实验现象，提问：“大家看到了哪些现象？两个玻璃管内的变化有什么不同？” 【学生思考】仔细观察实验过程，积极回答教师问题，可能描述现象为：两个电极上都有气泡产生；与电源负极相连的玻璃管内产生的气泡多，液面下降快；与电源正极相连的玻璃管内产生的气泡少，液面下降慢。 【问题】我们如何验证正极和负极产生的气体是什么呢？请同学们阅读资料卡片寻找答案。 【学生思考】阅读资料卡片，了解氢气和氧气的性质，并找出可以通过带火星的木条是否复燃来检验某气体是否为氧气，可以通过是否能点燃产生蓝色火焰来检验是否为氢气。 【实验探究】进行气体检验：用一根带火星的木条接近液面下降较少（与电源正极相连）的玻璃管尖嘴处，慢慢打开活塞，观察现象，提问学生该气体可能是什么。用一根点燃的火柴接近液面下降较多（与电源负极相连）的玻璃管尖嘴处，慢慢打开活塞，观察现象，让学生判断该气体的性质。 【学生思考】观察气体检验实验现象，看到带火星木条复燃，推测与电源正极相连产生的气体是氧气；看到点燃火柴接近负极气体时气体燃烧，产生淡蓝色火焰，判断负极产生的气体具有可燃性，负极产生的是氢气。 【讲解】总结验证某物质的实验过程：针对其特性设计实验→实验操作→实验现象→得出结论。 【问题】在观察实验的过程中，同学们发现正极和负极产生的气体的体积有什么特点？给水中加稀硫酸溶液或氢氧化钠溶液有什么目的？ 【学生思考】通过实验现象可以观察到负极产生的气体体积约为正极产生气体体积的二倍。但是对于在水中加入稀硫酸溶液或氢氧化钠溶液的目的不是很清楚。 【讲解】给水中加稀硫酸溶液或氢氧化钠溶液的目的是增强水的导电性。 【问题】为什么实际实验中，H2体积往往大于O2体积的2倍？你能不能结合之前给出的氢气和氧气的性质找到答案？ 【学生思考】在水中的溶解能力＞在水中的溶解能力，电极材料消耗了部分。 【讲解】从电解水的实验探究我们可以知道，在水电解器中加入水，通入直流电，正负两极开始产生气泡，通过实验我们可以得出正极产生了氧气，负极产生了氢气，且氢气和氧气的体积比为二比一的结论。该实验可以用口诀记忆要点：正氧负氢，氢二氧一。 设计意图 培养实验认知能力：实验演示是化学教学的重要手段，通过展示水电解器的结构和操作步骤，让学生直观了解实验装置和实验过程，培养学生的实验观察能力和对实验仪器的认知能力。详细的实验步骤讲解，能让学生掌握规范的实验操作方法，为今后进行自主实验探究打下基础。​ 提升科学探究能力：引导学生观察实验现象并记录，鼓励学生主动思考和描述现象，有助于培养学生的科学探究精神和严谨的科学态度。对气体进行检验的环节，能让学生通过实验现象推断气体种类，提升分析问题和解决问题的能力，同时加深对水分解生成氢气和氧气这一结论的理解。​ 增强知识感性认识：实验过程中，学生通过亲眼目睹水在通电条件下的变化，将抽象的化学知识转化为具体的实验现象，增强对知识的感性认识。这种从宏观现象入手的教学方式，符合学生的认知规律，也为后续从微观角度解释化学变化奠定了基础，体现了宏观与微观相结合的化学学科思维。 活动二：文字表达式及分解反应 【讲解】为了更简洁地表示水通电分解这个化学反应，我们可以用文字表达式来表示。板书文字表达式：。同时讲解书写规范和读法，箭头左边为反应物，箭头右边为生成物，箭头读作生成，箭头上方的文字表示反应条件，“+”读作和，该文字表达式读作：水在通电的条件下生成了氢气和氧气。 【学生思考】认真倾听教师讲解文字表达式的书写方法和读法，观察教师在黑板上的板书。跟随教师的举例，理解文字表达式中各部分的含义和书写规则。 【问题】给出几个化学反应，如过氧化氢分解制取氧气，让学生进一步熟悉书写方法。让学生在练习本上尝试书写文字表达式，然后请几位同学到黑板上书写，其他同学进行评价。 【学生思考】积极参与练习，在练习本上书写给定化学反应的文字表达式，然后认真观察黑板上同学的书写，进行评价，指出错误或不规范之处。 【问题】引导学生观察水通电分解的文字表达式和刚才练习中过氧化氢分解的文字表达式，提问：“大家观察这两个化学反应，从反应物和生成物的种类上看，有什么共同特点？” 【学生思考】仔细观察水分解和过氧化氢分解的文字表达式，思考教师提出的问题，积极回答，可能指出共同特点是反应物都只有一种，生成物有多种。 【讲解】总结学生的回答，给出分解反应的概念：由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应，叫做分解反应。 并强调分解反应的特点是 一变多。 设计意图 奠定化学用语基础：文字表达式是表示化学反应的重要工具，通过讲解和示范，让学生掌握其书写规范和方法，有助于学生准确记录和描述化学反应，为后续学习化学方程式奠定基础。规范的书写要求，能培养学生的严谨性和规范性，这是化学学习中不可或缺的素养。​ 培养归纳概括能力：引导学生通过观察具体化学反应的文字表达式，自主总结分解反应的概念，培养学生的归纳概括能力和自主学习能力。让学生在分析和讨论中得出结论，能加深对概念的理解和记忆，比直接灌输概念的效果更好。​ 提升概念应用能力：通过举例和练习，让学生判断化学反应是否为分解反应，强化对分解反应 “一变多” 特点的认识，提升学生对概念的应用能力。小组讨论的形式，能促进学生之间的交流与合作，培养学生的团队协作精神和表达能力，使学生在互动中加深对知识的理解。​ 构建反应类型体系：分解反应是重要的化学反应类型之一，掌握这一概念有助于学生构建化学反应类型的知识体系，为后续学习化合反应等其他反应类型做好铺垫。将分解反应纳入 “物质的变化与转化” 大单元中，能让学生认识到不同反应类型在物质转化中的作用，体现大单元教学的整体性和系统性。 【对应训练1】用如图装置进行电解水实验，下列说法正确的是 A．实验目的是探究水的组成 B．水中加入NaOH作为催化剂 C．正负两极产生气体的体积比为2：1 D．负极产生的气体可以使带火星的木条复燃 【答案】A 【详解】A、电解水生成氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类不变，所以该实验可以用于探究水的组成，A 正确； B、水中加入NaOH的作用是增强水的导电性，而不是作催化剂 ，B 错误； C、根据 “正氧负氢、氢二氧一”，正负两极气体的体积比为1:2，C 错误； D、负极产生的气体是氢气，氢气具有可燃性，能燃烧，不能使带火星的木条复燃；正极产生的氧气能使带火星的木条复燃 ，D 错误。 故选A。 【对应训练2】关于电解水的实验，下列叙述正确的是 A．正极产生的气体能燃烧，负极产生的气体也能燃烧 B．正、负极产生的气体都是水蒸气 C．正极产生的气体的体积约是负极产生气体体积的2倍 D．做电解水实验时，通的是直流电 【答案】D 【分析】电解水应用直流电，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气．氢气和氧气的体积比为2：1，同时可以证明水是由氢氧两种元素组成的．在电解水时，常加入少量的硫酸溶液，可以增强水的导电性，以加快水的电解速度。 【详解】A、正极产生的气体能燃烧，负极产生的气体也能燃烧，因为正极产生的气体为氧气，不能燃烧，故选项说法不正确； B、正、负极产生的气体都是水蒸气，说法错误，因为正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，故选项说法不正确； C、负极产生的气体的体积约是正极产生气体体积的2倍，故选项说法不正确； D、电解所用的电源是直流电，故选项说法正确。 故选D。 教学环节三电解水实验的微观实质 活动三：电解水实验的微观实质 【问题】同学们回忆上节课的内容，思考：电解水实验和水的三态变化的过程中，水分子都发生了怎样的变化？这两个过程水分子发生的变化是否相同？ 【学生思考】学生思考后可能回答：水在加热时变成水蒸气。水的三态变化，只是水分子间隔和排列方式改变。而水分子本身没有改变，属于物理变化，没有新物质生成。电解水的过程中，水通电生成了氢气和氧气，水分子发生了改变，属于化学变化，有新物质生成。 【问题】我们已经从宏观角度了解了电解水实验，知道水通电生成了氢气和氧气。那么从微观角度来看，水分子发生了怎样的改变呢？请同学们认真观看电解水的过程中，水分子发生变化的微观动画，并归纳你通过观察能得出哪些结论？ 【学生思考】学生可能回答：水分子变成了氢原子和氧原子，然后氢原子和氧原子又重新组合成了新的分子。 【讲解】在水通电分解过程中，水分子在电流作用下，分裂成氢原子和氧原子，每 2 个氢原子结合形成 1 个氢分子，大量氢分子聚集成氢气；每 2 个氧原子结合形成 1 个氧分子，大量氧分子聚集成氧气。这就是水分解的微观实质。 【问题】在这个化学变化中，分子和原子的变化有什么不同？化学变化的微观本质是什么？ 【学生思考】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。 【问题】展示水分子、氢分子、氧分子的微观示意图，请同学们小组讨论，还可以从微观角度得到哪些结论？ 【学生思考】学生讨论后思考并回答：一个水分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的。一个氢分子是由两个氢原子构成的。 一个氧分子是由两个氧原子构成的。水由水分子构成，水分子是保持水的化学性质的最小微粒。氢气由氢分子构成，氢分子是保持氢气的化学性质的最小微粒。氧气由氧分子构成，氧分子是保持氧气的化学性质的最小微粒。 设计意图 具象化微观过程：借助微观示意图和模型演示，将抽象的水分子分解微观过程具象化，帮助学生突破理解难点，使学生能够清晰认识到分子分裂成原子、原子重新组合成新分子的过程。这种教学方式，符合学生的抽象思维发展特点，能有效提升学生对化学变化微观实质的理解。​ 培养微观思维能力：通过引导学生观察和分析微观过程，培养学生的微观想象能力和逻辑推理能力。让学生用自己的语言描述微观变化过程，能锻炼学生的表达能力，同时加深对化学变化本质的认识，即原子是化学变化中的最小粒子，分子可以再分。​ 建立宏微联系思维：将微观实质与宏观实验现象相结合，让学生明白宏观现象是微观粒子运动的外在表现，建立宏观与微观相联系的思维方式。这种思维方式的培养，是化学学科素养的重要组成部分，有助于学生从本质上理解化学变化，为学习其他化学反应的微观解释提供了方法和思路，符合大单元教学中知识迁移和能力提升的要求。 【对应训练1】氢气是未来理想的清洁能源，但由于电解水制氢制取成本高且储存附雕，目前不能被广泛利川。下图电解水的微观反应图中，说法正确的是 A．该反应需要消耗能量 B．该图可说明分子是化学变化中的最小粒子 C．电解水生成物的质量比为1：2 D．该反应可说明水是由氢气和氧气组成的 【答案】A 【详解】A、电解水的反应条件是通电，通电过程需要消耗电能，所以该反应需要消耗能量，A 正确。 B、由微观反应示意图可知，在化学变化中，分子可以再分，原子不能再分，原子是化学变化中的最小粒子，而不是分子，B 错误。 C、电解水生成物正负极的体积比为1：2，C 错误。 D、电解水生成氢气和氧气，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，而不是由氢气和氧气组成的，D 错误。 故选A 。 【对应训练2】如图为电解水的实验装置图和微观示意图，下列叙述正确的是 A．图1玻璃管a中产生的气体可以使带火星的木条复燃 B．图1玻璃管a、b中产生气体的体积比为2：1 C．图2中水分解的微观顺序是甲→丙→乙 D．该实验能证明水是由氢原子和氧原子组成的 【答案】B 【详解】A、电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，由图可知，a管与电源负极相连，收集的气体为氢气，氢气不能使带火星的木条复燃，故错误； B、电解水时“正氧负氢、氧一氢二”，则图1中a与b的产生气体的体积比为2：1，故正确； C、电解水过程中，水分子分成氢原子和氧原子，氢原子重新组合为氢分子，氧原子重新组合为氧分子，则图为乙→丙→甲，故错误； D、电解水生成氢气和氧气，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的种类不变可知，电解水的实验说明水由氢元素和氧元素组成，故错误。 故选：B。 第三单元 探秘水世界 第二节 水分子的变化 第1课时 水的分解 / 学科网（北京）股份有限公司 一、电解水实验​ 装置：水电解器（含电解液）、直流电源​ 现象：两电极均产生气泡，正、负极气体体积比约 1:2​ 气体检验​ 正极：带火星木条复燃 → 氧气（O2）​ 负极：点燃的火柴靠近，气体燃烧（淡蓝色火焰） → 氢气（H2）​ 结论：水通电分解生成氢气和氧气​ 二、微观实质​ 水分子 →（通电）氢原子 + 氧原子​ 氢原子 → 氢分子 → 氢气​ 氧原子 → 氧分子 → 氧气​ 化学变化本质：分子分裂为原子，原子重新组合成新分子​ 三、文字表达式​ ​ （反应物） （反应条件） （生成物）​ 四、分解反应​ 概念：由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应​ 特点：一变多（A → B + C + ...）​ 1.电解水实验如图，下列说法正确的是    A．试管1中得到 B．产生与的体积比约为1：2 C．该实验说明水是氢分子和氧分子构成的 D．可用带火星的木条检验生成的 【答案】D 【详解】A、在电解水实验中，与电源负极相连的试管 1 中收集到的气体是H2，不是O2，A 错误； B、电解水时，产生H2与O2的体积比约为，不是，B 错误； C、电解水生成氢气和氧气，氢气只含氢元素、氧气只含氧元素，该实验说明水是由氢元素和氧元素组成的，水是由水分子构成，不是由氢分子和氧分子构成，C 错误； D、氧气具有助燃性，能使带火星的木条复燃，所以可用带火星的木条检验生成的O2，D 正确。 故选D。 2．如图所示是实验室电解水的实验装置图，请回答下列问题： (1)A、B为电源的正、负两极，通电一段时间后，Ⅰ玻璃管内出现的实验现象有 ，通过现象判断A为电源的 （填“正”或“负”）极； (2)Ⅰ玻璃管中收集到的气体可以用 检验； (3)实验前需要在所电解的水中加入少量的硫酸钠，其目的是 。 【答案】(1) 电极附近产生气泡，玻璃管内液面下降 负 (2)燃着的小木条 (3)增强导电性 【详解】（1）电解水实验中，正极产生的是氧气，负极产生的是氢气，二者的体积比为1：2，生成氢气的体积大于生成氧气的体积，Ⅱ管与电源正极相连，产生的是氧气，Ⅰ管与电源的负极相连，产生的是氢气，通电一段时间后，Ⅰ玻璃管内出现的实验现象有电极附近产生气泡，玻璃管内液面下降，通过现象判断A为电源的负极； （2）Ⅱ玻璃管中收集到的气体是氧气，氧气具有助燃性，可以用燃着的小木条检验，燃着的木条燃烧的更旺，说明该气体是氧气； （3）实验前需要在所电解的水中加入少量的硫酸钠，其目的是增强导电性。 在本节课的教学中，整体围绕水的分解展开，通过真实情境导入、实验演示、微观分析等环节，基本达成了预设的教学目标。学生对电解水实验表现出浓厚兴趣，能准确描述实验现象，多数学生能理解水分解生成氢气和氧气的结论。不过，在微观实质讲解时，部分学生仍难以将分子分裂与原子重组的过程与宏观现象紧密联系，后续教学可增加更多微观模型操作活动，让学生在动手实践中深化理解。同时，分解反应概念的应用环节，少数学生对 “一变多” 的判断不够精准，需在课后通过更多实例练习巩固。 从教学方法来看，实验演示和情境创设有效调动了学生的积极性，符合新课标倡导的探究式学习理念。但在时间分配上，电解水实验操作和现象分析占用时间略多，导致文字表达式书写练习时间稍显紧张，部分学生未能充分掌握书写细节。此外，小组讨论环节中，个别学生参与度不高，今后应加强对小组合作的引导，设计更具层次性的问题，让不同层次学生都能参与其中，提升课堂整体参与度。 本节课作为 “物质的变化与转化” 大单元的一部分，较好地衔接了前期物质性质的内容，也为后续学习其他化学反应奠定了基础。在学科素养培养方面，通过实验探究培养了学生的科学探究能力，微观分析环节提升了学生的微观思维。但在联系生活实际方面仍有欠缺，可进一步拓展水分解在能源、环境等领域的应用实例，让学生更深刻体会化学与生活的联系，增强学以致用的意识，促进学生综合素养的全面发展。 $$