学生实验2 水的组成及变化的探究（教学课件）化学鲁教版五四学制2024八年级全一册

该初中化学课件聚焦水的组成探究，通过电解水和氢气燃烧实验，引导学生形成“水由氢、氧元素组成”的认知。课堂从氢氧焰实例切入，对比古代五行说与现代实验依据，以猜想卡片、小组讨论为支架，帮助学生构建完整探究脉络。 其亮点在于融合化学观念（元素守恒）、科学思维（证据推理）与科学探究，如电解水实验的现象观察、气体检验及微观实质分析，辅以评价体系。提升学生实验与逻辑思维能力，为教师提供结构化教学资源与评价工具。

第三单元 探秘水世界 学生实验2 水的组成及变化的探究 八年级化学 全一册·鲁教版五四学制2024 学习内容导览 反思与交流 2 水的组成探究实验 1 2 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。 3 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 8 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 17 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？ 18 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？ 19 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？ 20 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。 21 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 22 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 23 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”。 26 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 八年级化学 全一册·鲁教版五四学制2024 $