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 导学案-2025-2026学年九年级化学科粤版上册

《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》导学案 版本 科粤版 化学观念：明确水由氢、氧两种元素组成，知晓水分子的微观构成，建立宏观物质与微观粒子的关联。 科学思维：依托水的组成探究科学史与电解水实验，形成证据推理、模型认知的思维方式。 科学探究：参与分子模型制作、实验现象分析等实践活动，掌握探究物质组成的基本方法。 科学态度与责任：感悟科学家严谨求真的探索精神，树立严谨的科学探究意识与求实的科学价值观。 二、教学重点与难点 重点：梳理水的组成探究科学史关键实验与结论，掌握电解水实验的现象、产物及水的元素组成，熟练制作水分子、氢分子、氧分子模型。 难点：结合科学史与实验证据推理水的组成，通过分子模型模拟化学变化微观过程，理解化学变化中分子可分、原子不可分的核心本质，建立宏微结合的认知思维。 三、教学内容设计 课前预习 （一）预习目标 1. 初步了解人类探究水的组成的发展历程，知晓拉瓦锡等科学家的核心探究实验。 2. 预习电解水实验的基本装置、操作要点，初步识别实验产物。 3. 认识氢分子、氧分子、水分子的微观结构，准备分子模型制作简易材料。 4. 初步区分化学变化中分子、原子的变化规律，建立基础的微观认知。 （二）预习填空题 1. 自然界中的水属于________（填“纯净物”或“混合物”），蒸馏水属于________。 2. 早期人们曾认为水是单一元素组成的物质，近代科学家通过实验证明，水是由________和________两种元素组成的化合物。 3. 电解水实验中，与电源正极相连的电极产生的气体是________，与电源负极相连的电极产生的气体是________。 4. 一个水分子由________个氢原子和________个氧原子构成，化学式为________。 5. 化学变化的微观本质是________分裂为原子，________重新组合成新的分子。 （三）预习选择题 1. 下列关于水的说法，初步认知正确的是（） A. 水是由氢气和氧气组成的混合物 B. 水是由氢元素和氧元素组成的化合物 C. 水是由一个氢分子和一个氧原子构成 D. 水属于单质 2. 探究水的组成的核心实验是（） A. 水的蒸发实验 B. 水的过滤实验 C. 电解水实验 D. 水的沉降实验 3. 下列微观粒子中，在化学变化中不可再分的是（） A. 水分子 B. 氢原子 C. 氢分子 D. 氧分子 （四）预习简答题 1. 简单查阅资料，写出两位探究水的组成的科学家姓名及其实验贡献。 2. 列举生活中与水的分解、合成相关的现象各一例。 教学过程：课中探究案 模块一：水的组成探究科学史专项习题（基础过关） 一、填空题 1. 18世纪以前，化学界普遍流行“四元素学说”，认为水、火、土、气是构成万物的基本元素，此时人们________（填“认识到”或“未认识到”）水的组成可再分。 2. 英国科学家普利斯特里通过实验发现，________和空气混合点燃会发生爆炸，生成液态水，为水的组成探究提供了重要依据。 3. 卡文迪什重复并完善了普利斯特里的实验，定量测定出氢气燃烧生成水的反应中，氢气和氧气的________比例，进一步佐证水不是单一元素。 4. 法国科学家________通过经典的水的分解与合成实验，彻底推翻了水是元素的错误结论，明确了水的元素组成。 5. 拉瓦锡的实验包含两个核心过程：一是氢气在氧气中燃烧生成水，属于________变化；二是水蒸气通过炽热铁管分解生成氢气和四氧化三铁，证明水可以分解。 6. 从科学史发展来看，人类对水的组成的探究遵循“猜想—________—实验验证—得出结论—完善认知”的科学探究流程。 7. 早期科学家无法精准确定水的微观构成，主要受限于________观测技术，无法直接观察分子、原子结构。 8. 后续科学家结合定量实验与微观推演，确定水分子中氢、氧原子的个数比为________。 二、选择题 1. 下列科学家与水的组成探究贡献对应错误的是（） A. 普利斯特里：发现氢气燃烧生成水 B. 卡文迪什：定量研究氢氧生成水的比例 C. 拉瓦锡：明确水的元素组成 D. 道尔顿：首次完成电解水实验 2. 人类对水的组成的探究历程，体现的科学本质是（） A. 科学结论一成不变 B. 科学认知不断修正、逐步完善 C. 仅凭猜想即可得出科学结论 D. 所有古代科学观点都是错误的 3. 拉瓦锡探究水的组成实验的核心意义是（） A. 发现了水分子的微观结构 B. 证明水是纯净物 C. 打破传统元素学说，确定水为化合物 D. 发明了电解水实验装置 4. 下列实验事实，不能作为“水不是单一元素”证据的是（） A. 氢气燃烧只生成水 B. 水蒸气可与铁发生反应分解 C. 水加热蒸发变成水蒸气 D. 电解水生成两种不同气体 三、判断正误题（正确打√，错误打×） 1. 古代学者认为水是基本元素，这一观点在当时没有任何科学依据。（） 2. 普利斯特里和卡文迪什的实验为拉瓦锡的研究奠定了实验基础。（） 3. 科学探究过程中，错误的猜想和实验结论没有任何价值。（） 4. 水的组成探究历程体现了跨学科融合的特点，结合了物理定量测量、化学实验探究等知识。（） 四、简答分析题 1. 简述从“水是基本元素”到“水是氢氧元素组成的化合物”的认知转变过程。 2. 结合科学史，说说定量实验对化学探究物质组成的重要意义。 模块二：电解水实验核心知识专项习题（重点突破） 一、填空题 1. 电解水实验的实验装置主要由直流电源、电极、________、导线组成。 2. 为增强水的导电性，加快电解速率，可在水中加入少量________或氢氧化钠溶液。 3. 电解水实验中，正极产生气体体积________，能使带火星的木条________，证明是氧气。 4. 负极产生的气体体积________，点燃后产生淡蓝色火焰，证明是________。 5. 电解水实验中，正、负极产生气体的体积比约为________。 6. 电解水的变化属于________（填“物理”或“化学”）变化，该反应的反应物是________。 7. 该实验可直接证明的结论是：水由________组成。 8. 实验过程中发现生成气体体积比略小于理论比值，原因之一是氧气在水中的溶解性________（填“大于”或“小于”）氢气。 二、选择题 1. 电解水实验中，必须使用直流电源的主要原因是（） A. 加快反应速率 B. 保证两极生成气体种类固定 C. 节约实验药品 D. 使实验现象更明显 2. 下列关于电解水实验现象描述正确的是（） A. 两极产生气体速率相同 B. 正极气体体积是负极的2倍 C. 负极气体燃烧产生淡蓝色火焰 D. 正极气体可燃烧 3. 电解水实验能说明的微观事实是（） A. 水分子由氢分子和氧分子构成 B. 水分子在通电条件下可分裂 C. 原子在化学变化中可再分 D. 水是由原子直接构成的物质 4. 下列操作不会影响电解水实验结果的是（） A. 使用交流电源 B. 未添加增强导电性的试剂 C. 实验前未排尽装置内空气 D. 更换相同材质的电极 三、实验分析题 某同学完成电解水实验后，记录实验现象：通电后两极均产生气泡，一段时间后，正极收集到少量气体，负极收集到较多气体，正极气体能使带火星木条复燃，负极气体可以点燃。请结合现象完成下列问题： 1. 分别判断正、负极产生的气体种类，写出判断依据。 2. 根据实验现象推导水的元素组成，说明推理逻辑。 3. 分析该实验能否直接证明水分子的原子构成，说明理由。 四、拓展辨析题 有同学提出“电解水生成氢气和氧气，所以水由氢气和氧气组成”，请判断该说法是否正确，并详细说明错误原因。 模块三：分子模型制作与微观变化专项习题（难点突破） 一、填空题 1. 常见的分子模型制作材料有橡皮泥、________、塑料小球、连接件等。 2. 制作模型时，常用不同颜色小球区分原子，通常用浅色小球代表________原子，深色小球代表________原子。 3. 氢分子的化学式为________，一个氢分子由________个氢原子构成。 4. 氧分子的化学式为________，保持氧气化学性质的最小粒子是________。 5. 水分子的空间结构为V形，一个水分子模型需要连接________个氢原子和________个氧原子。 6. 水电解的微观过程：通电后，________分裂为氢原子和氧原子，氢原子重新组合成________，氧原子重新组合成________。 7. 在整个化学变化过程中，________的种类、数目、质量均不发生改变。 8. 通过模型模拟可知，化学变化的宏观本质是________，微观本质是分子分裂、原子重组。 二、选择题 1. 制作水分子模型时，下列操作正确的是（） A. 用1个氢原子和1个氧原子拼接 B. 氢原子与氧原子随意拼接无结构要求 C. 遵循2个氢原子结合1个氧原子的结构 D. 水分子模型可等同于氢分子模型 2. 模拟电解水微观变化时，无需体现的过程是（） A. 水分子拆分 B. 氢原子、氧原子重新组合 C. 原子分裂为更小粒子 D. 新分子形成 3. 下列关于分子、原子的模型认知正确的是（） A. 分子一定比原子大 B. 化学变化中分子可分，原子不可分 C. 原子可以构成分子，不能直接构成物质 D. 所有物质都由分子构成 4. 通过分子模型不能直观体现的是（） A. 分子的构成 B. 化学变化的微观过程 C. 元素的种类 D. 物质的宏观状态 三、模型实操分析题 小组利用小球和连接件制作水电解微观变化模型，步骤如下：①制作6个水分子模型；②将水分子模型拆分得到氢原子和氧原子；③将氢原子两两组合成氢分子，氧原子两两组合成氧分子。结合操作回答问题： 1. 6个水分子完全拆分后，可得到多少个氢原子、多少个氧原子？ 2. 上述原子重新组合，最多可形成多少个氢分子、多少个氧分子？ 3. 通过模型拼接结果，推导水电解反应中氢分子、氧分子的个数比。 四、辨析思考题 对比水蒸发和水电解的微观模型变化，说明两种变化的本质区别，从分子、原子角度分析物理变化和化学变化的不同。 参考答案 （一）课前预习案答案 预习填空题 1. 混合物；纯净物 2. 氢元素；氧元素 3. 氧气；氢气 4. 2；1；H₂O 5. 分子；原子 预习选择题 1. B 2. C 3. B 预习简答题 1. 普利斯特里：发现氢气燃烧生成水；拉瓦锡：通过定量实验确定水的氢氧元素组成。 2. 分解：水电解生成氢气和氧气；合成：氢气燃烧生成水（合理即可）。 （二）课中探究案答案 模块一：水的组成探究科学史专项习题 一、填空题 1. 未认识到 2. 氢气 3. 体积 4. 拉瓦锡 5. 化学 6. 提出假设 7. 微观 8. 2:1 二、选择题 1. D 2. B 3. C 4. C 三、判断正误题 1. × 2. √ 3. × 4. √ 四、简答分析题 1. 早期受四元素学说影响，人们认为水是不可再分的基本元素；近代普利斯特里、卡文迪什发现氢气燃烧生成水，证明水可由其他物质生成；拉瓦锡通过定量分解、合成实验，最终确定水是氢氧元素组成的化合物，推翻传统认知。 2. 定量实验可以精准测定反应物、生成物的比例关系，为物质的元素组成、微观构成提供精准数据支撑，避免定性实验的主观猜想，让科学结论更严谨、准确，是化学物质组成探究的核心方法。 模块二：电解水实验核心知识专项习题 一、填空题 1. 水电解器 2. 稀硫酸 3. 小；复燃 4. 大；氢气 5. 1:2 6. 化学；水 7. 氢元素和氧元素 8. 大于 二、选择题 1. B 2. C 3. B 4. D 三、实验分析题 1. 正极气体为氧气，依据：能使带火星木条复燃；负极气体为氢气，依据：气体可点燃，产生淡蓝色火焰。 2. 电解水生成含氢元素的氢气和含氧元素的氧气，化学反应前后元素种类不变，因此水由氢元素和氧元素组成。 3. 不能。该实验仅能确定水的元素组成和气体体积比，无法直接证明水分子中氢、氧原子的具体个数比和微观结构。 四、拓展辨析题 该说法错误。水是纯净物，只含有水分子一种微观粒子，不含氢气和氧气两种物质。电解水生成氢气和氧气，是水分子发生化学变化，分裂为氢原子、氧原子后重新组合的结果，并非水中原本含有氢气和氧气。 模块三：分子模型制作与微观变化专项习题 一、填空题 1. 牙签 2. 氢；氧 3. H₂；2 4. O₂；氧分子 5. 2；1 6. 水分子；氢分子；氧分子 7. 原子 8. 有新物质生成 二、选择题 1. C 2. C 3. B 4. D 三、模型实操分析题 1. 12个氢原子、6个氧原子 2. 6个氢分子、3个氧分子 3. 2:1 四、辨析思考题 水蒸发是物理变化，水分子本身不变，只是分子间间隔发生改变，原子、分子种类均不变；水电解是化学变化，水分子分裂为氢原子、氧原子，原子重新组合成新的氢分子和氧分子，分子种类发生改变，原子种类不变。物理变化无新分子生成，化学变化有新分子生成。 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $