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（第一课时）课件--2025-2026学年九年级化学科粤版（2024）上册

该初中化学课件聚焦水的组成探究及科学史学习，通过火星水活动迹象、月壤分子水等前沿问题导入，串联普里斯特利、拉瓦锡等科学家的探索历程，结合氢气燃烧、电解水实验，依托科学史时间轴、实验步骤等支架，引导学生理解物质组成的学科逻辑。 其特色在于融合科学史与实践探究，以科学思维（证据推理、模型建构）和科学探究与实践为核心，如对比阿伏伽德罗理论解释气体反应规律，提供电解水方案设计与安全指导。学生能提升实验能力与科学精神，教师可借助丰富素材高效实施跨学科教学。

年 级：九年级 学 科：化学科粤版（2024） 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（第一课时） 项目指南 1 探索物质组成与构成的历程 3 展示“水分子漫游记”情景剧 2 制作分子模型 学习科学家探索物质组成与构成的历程，设计实验方案探究水的组成及变化。 选取适合的材料制作分子模型，拆分和组合模型演示电解水的微观过程。 编写、展示“水分子漫游记”情景剧。 问题探讨 2022年，我国祝融号火星车发现火星近期水活动迹象。 科学家发现火星上有水的存在！ 问题探讨 2024年7月，我国科学家在月壤中首次发现分子水。 视频来自网络 问题探讨 水的组成和构成是怎样的？ 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。 1774年，英国科学家普里斯特利加热氧化汞（HgO）后收集到了一种气体，并将其命名为“脱燃素空气（氧气）” 普里斯特利（J.J Priestley） （1733—1804） 卡文迪什（H.Cavendish） （1731—1810） 1766年，英国科学家卡文迪什用铁、锌等与稀硫酸、稀盐酸反应制得能够燃烧的“易燃空气（氢气）” 1781年，两位科学家分别将“可燃空气（氢气）”与空气或“脱燃素空气（氧气）”混合后点燃发生爆炸，发现有水生成。 重现氢气的燃烧实验 重现氢气的燃烧实验 文字表达式：氢气 + 氧气 水 点燃 （ H2）（O2） （H2O） 检验氢气的方法 利用氢气的可燃性，可以用 木条点燃气体，并在火焰上方罩一个干冷的烧杯，观察到火焰颜色为 ，烧杯内壁有 出现，则证明生成的气体为 。 燃着的 淡蓝色 小水珠 氢气 铁和水蒸气的反应实验 法国化学家拉瓦锡 （A.L Lavoisier，1743—1794） 拉瓦锡听说这一发现后，认为水不可能是一种元素组成的。他利用自制的装置，使水蒸气进入用陶瓷密封的红热铁管后，在出口处收集到了“可燃空气（氢气）”。 铁和水蒸气的反应实验 法国化学家拉瓦锡 （A.L Lavoisier，1743—1794） 拉瓦锡听说这一发现后，认为水不可能是一种元素组成的。他利用自制的装置，使水蒸气进入用陶瓷密封的红热铁管后，在出口处收集到了“可燃空气（氢气）”。 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？ 氢气 + 氧气 水 （H2）（O2） （H2O） 氢气 （H2） 化合 分解 推测反应物的组成 已知组成的物质 已知组成的物质 未知组成的物质 推测生成物的组成 依据：化学变化前后，元素种类不变。 认同 讨论与交流 道尔顿、盖－吕萨克、阿伏伽德罗对“氢气和氧气反应”实验做出了不同的解释。你更赞成哪一位科学家的观点，为什么？ 道尔顿 建立原子学说 盖 - 吕萨克 提出气体化合体积 定律 阿伏伽德罗 提出分子学说 认为物质是由原子构成的，并且原子在化学变化中不可分，氢气和氧气结合成水的微观过程是： 氢原子 氧原子 水原子 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，推测： 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”，推测： 氢原子 氧原子 水原子 氢气分子 氧气分子 水分子 赞 同 讨论与交流 道尔顿 建立原子学说 盖 - 吕萨克 提出气体化合体积 定律 阿伏伽德罗 提出分子学说 认为物质是由原子构成的，并且原子在化学变化中不可分，氢气和氧气结合成水的微观过程是： 氢原子 氧原子 水原子 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，推测： 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”，推测： 氢原子 氧原子 水原子 氢气分子 氧气分子 水分子 赞 同 盖﹣吕萨克的解释则把氧原子做了分割，这就与"物质是由原子构成，原子在化学变化中不可分"的前提假设不符合。 从道尔顿对氢气与氧气结合成水的模型可以看出，其无法解释盖 - 吕萨克发现的实验现象，故他解释氢气与氧气反应的微观模型是不够科学的。 阿伏伽德罗则结合两者的观点，能够很好地解释氢气与氧气反应的微观过程：参与反应的氢分子、氧分子和生成的水分子的个数比为2:1:2，所以氢气、氧气和水蒸气的体积比为2:1:2。 科学家们运用了什么方法探索物质的组成与构成？分享你的看法。 实 验 想 象 推 理 假 说 模 型 科学家探索物质组成与构成的时间轴 1800 年，英国科学家尼科尔森和卡莱尔通过用伏打电池在常温下对水进行通电分解，得到了氢气和氧气，再次确认了水的组成。 【实验2-5】水的组成及变化的探究 提出问题 水由什么元素组成呢？ 设计实验 实验原理：水 氢气 + 氧气 通电 实验装置设计 【实验2-5】水的组成及变化的探究 设计实验 实验装置设计 直流电源 实验原理：水 氢气 + 氧气 通电 注：夹持装置省略 【实验2-5】水的组成及变化的探究 设计实验 实验装置设计 直流电源 方案一、方案二是两种电解水装置，请你仔细阅读并画出方案三的简易电解水装置图，所需仪器如下：水槽1个、试管2支、胶塞2个（中间打孔插入电极），电极2个，电源1个，导线2根。 方案三：简易电解水装置 实验原理：水 氢气 + 氧气 通电 注：夹持装置省略 【实验2-5】水的组成及变化的探究 设计实验 实验原理：水 氢气 + 氧气 通电 实验装置设计 方案三：简易电解水装置 方案三：简易电解水装置 【实验2-5】水的组成及变化的探究 设计实验 水 氢气 氧气 通电 生成物 用燃着的木条点燃气体，并在火焰上方罩一个干冷的烧杯，观察到火焰为淡蓝色，烧杯内壁有小水珠出现，则证明生成的气体为氢气。 检验生成物的方法 检验生成物的方法 用燃着的木条靠近气体，若木条燃烧得更旺，则该气体为氧气。 （用带火星的木条靠近气体，若木条复燃，则该气体为氧气。） 实验原理：水 氢气 + 氧气 通电 【实验2-5】水的组成及变化的探究 进行实验 利用方案一的水电解器进行实验，实验步骤是：①电解水；②检验产物，注意每一步骤的具体操作方式，观察并记录现象与数据。 撰写实验报告 实验原理：水 氢气 + 氧气 通电 【实验2-5】水的组成及变化的探究 进行实验 利用方案一的水电解器进行实验，实验步骤是：①电解水；②检验产物，注意每一步骤的具体操作方式，观察并记录现象与数据。 实验原理：水 氢气 + 氧气 通电 【实验2-5】水的组成及变化的探究 撰写实验报告 实验示意图 实验步骤 观察与记录 电 解 水 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①，搅拌。 / ①水中加入少量氢氧化钠溶液或稀硫酸以 。 增强导电性 【实验2-5】水的组成及变化的探究 撰写实验报告 实验示意图 实验步骤 观察与记录 电 解 水 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①，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，两个电极的表面出现的现象是 。 ②电解后，连接电源负极的刻度管内气体体积与连接电源正极的刻度管内气体体积比约为 。 ①刻度管内不可留有空气，以免点燃气体时造成爆炸。 电极附近均有气泡产生 2：1 【实验2-5】水的组成及变化的探究 撰写实验报告 实验示意图 实验步骤 观察与记录 检验产物 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②。 ③与电源负极相连的刻度管内气体 。烧杯内壁出现 。 ②控制活塞的开启速度，使气体缓慢放出，点燃气体时必须注意安全，防止爆炸。 能燃烧 且产生淡蓝色的火焰 水珠 【实验2-5】水的组成及变化的探究 撰写实验报告 实验示意图 实验步骤 观察与记录 检验产物 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。 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 【实验2-5】水的组成及变化的探究 撰写实验报告 实验结果与讨论： 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 ≈ 。 分析证据 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） 氧元素（O） 氢元素、氧元素 【实验2-5】水的组成及变化的探究 撰写实验报告 实验结果与讨论： 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 氢气 + 氧气 水 点燃 （ H2）（O2） （H2O） 水 氢气 + 氧气 通电 （ H2O） （H2）（O2） 【实验2-5】水的组成及变化的探究 反思与评价 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？ 答：电解水是化学变化，看到气泡是因为水分解在负极上产生氢气，在正极上产生氧气。 煮沸水是物理变化，看到气泡主要是水汽化变成的水蒸气。 【实验2-5】水的组成及变化的探究 反思与评价 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？ H2 O2 水 氢气 + 氧气 通电 （ H2O） （H2）（O2） 分 解 氢气 + 氧气 水 点燃 （ H2）（O2） （H2O） 化合 【实验2-5】水的组成及变化的探究 表达与交流 根据这一实验，你认为探究物质的组成可以采用什么样的思路？ 依据：化学变化前后，元素种类不变。 已知组成的物质 未知组成的物质 推测生成物的组成 化合 推测反应物的组成 已知组成的物质 分解 探究物质组成的一般的思路 【实验2-5】水的组成及变化的探究 表达与交流 在现代化学研究中，科学家还会借助元素分析仪、红外光谱仪、X 射线衍射仪等仪器来测定物质的组成与构成。 元素分析仪 红外光谱仪 X 射线衍射仪 实践性练习 仿照电解水的实验思路，通过蜡烛燃烧实验，探究石蜡的元素组成，并完成下表中的实验报告。 实验目的 探究石蜡的元素组成 建立假设 假设1：石蜡中含有_____元素 假设2：石蜡中含有碳元素 实验器材和试剂 蜡烛、火柴、烧杯、澄清石灰水 设计并实施实验 验证假设1的实验步骤： 点燃蜡烛，用一个干冷的烧杯罩在火焰上方，观察现象。 实验现象：______________________________________。 实验结论：______________________________________。 验证假设2的实验步骤： 点燃蜡烛，用一个 的烧杯罩在火焰上方，观察现象。 实验现象：______________________________________。 实验结论：______________________________________。 氢 涂有澄清石灰水 验证假设1：石蜡中含有氢元素 验证假设2：石蜡中含有碳元素 实践性练习 仿照电解水的实验思路，通过蜡烛燃烧实验，探究石蜡的元素组成，并完成下表中的实验报告。 实践性练习 仿照电解水的实验思路，通过蜡烛燃烧实验，探究石蜡的元素组成，并完成下表中的实验报告。 实验目的 探究石蜡的元素组成 建立假设 假设1：石蜡中含有_____元素 假设2：石蜡中含有碳元素 实验器材和试剂 蜡烛、火柴、烧杯、澄清石灰水 设计并实施实验 验证假设1的实验步骤： 点燃蜡烛，用一个干冷的烧杯罩在火焰上方，观察现象。 实验现象：______________________________________。 实验结论：______________________________________。 验证假设2的实验步骤： 点燃蜡烛，用一个 的烧杯罩在火焰上方，观察现象。 实验现象：______________________________________。 实验结论：______________________________________。 烧杯内壁有水珠生成 石蜡中含有氢元素 涂有澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊 石蜡中含有碳元素 氢 项目小结 学习探究水的组成的 科学史并制作分子模型 了解人类认识水的组成的历程并实验探究 体会科学家探索物质组成与构成的智慧 实验 想象 推理 假说 模型 实验探究水的组成 及变化 依据 研究物质组成与构成的一般思路与方法 建立 感谢观看 Thank you Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 $