3.2探究水的化学变化第一课时教学设计--2026-2027学年九年级化学北京版上册

第二节 探究水的化学变化（第一课时）教学设计 （北京版 初中化学 九年级上册） 一、教材分析 本节内容选自北京版初中化学九年级上册，承接“空气、氧气”等物质的学习，以水这一学生最熟悉的物质为载体，引导学生从宏观现象深入到物质组成的微观认识。教材通过电解水实验，让学生在观察、记录、推理中认识化学变化，初步形成“物质是由元素组成的”这一基本观念，为后续学习化学方程式、质量守恒定律及常见酸碱盐奠定基础。 二、四维核心素养 化学观念：认识水在通电条件下发生分解，形成物质由元素组成、化学变化有新物质生成的基本认识。科学思维：基于实验现象进行归纳与推理，从宏观事实推断微观组成，发展证据推理能力。科学探究与实践：亲历电解水实验的操作、观察、气体检验与记录。科学态度与责任：养成严谨求实的实验态度，体会水对生命与社会的重要价值，形成节水护水意识。 三、教学重难点 教学重点：通过电解水实验认识水的化学变化，知道水在通电条件下分解生成氢气和氧气，初步认识水的元素组成。教学难点：由实验现象推断水的组成，理解化学变化中分子可以再分、原子重新组合的微观本质，建立宏观现象与微观解释之间的联系。 四、新课导入 教师播放一段生活片段：清晨拧开水龙头接水、江河奔流入海、水壶中水沸腾冒出白气、透明玻璃片上凝结出小水珠。提问：这些变化中，水只是状态或形状发生了改变，它本身还是水吗？水能不能变成其他物质？如果可以，需要什么条件？由此引发学生认知冲突，引出课题——探究水的化学变化。 五、设计意图 从学生熟悉的生活现象切入，唤起已有经验，用“水能否变成新物质”制造悬念，自然过渡到电解水实验，激发探究欲望。 六、上课过程设计意图 本课时以“任务驱动、实验探究”为主线，围绕“水发生了什么化学变化”这一核心问题，设计层层递进的系列学习任务。学生先在生活情境中回顾水的物理性质与用途，建立感性认识；再动手操作电解水实验，观察两极气体体积变化，完成气体检验，获取第一手证据；接着借助模型与图示，把宏观现象转化为对微观粒子变化的解释，归纳化学变化的本质特征；最后通过迁移应用，把所学用于解释生活中的相关现象。整个过程突出学生主体地位，强调“做中学、思中学、议中学”，让学生在真实任务中经历观察、记录、比较、推理、表达的完整探究链条，落实四维核心素养。教师在关键节点追问、点拨，帮助学生把零散现象上升为化学观念，避免机械记忆。 七、教学过程 任务一 聊一聊：我身边的水 教师出示一组图片：清澈的溪流、沸腾的水壶、结成的冰块、雨后的积水，组织学生以小组为单位展开交流。教师提出三个引导性问题：在你的生活中，水都扮演了哪些角色？水在自然界中有哪些常见的状态变化？这些变化前后，水这种物质本身有没有变成别的物质？ 学生四人一组，先在组内分享自己课前收集到的关于水的资料，可以是观察到的现象，也可以是听过的说法。有的学生提到夏天从冰箱里拿出的饮料瓶外壁会变湿，有的学生提到湿衣服晾干，还有的学生提到烧开水时壶嘴上方有“白气”。教师把学生提到的现象简要板书在黑板一侧，并请学生判断：这些变化分别属于哪一类变化？判断的依据是什么？ 在学生充分表达后，教师引导归纳：水在自然界中可以在固态、液态、气态之间相互转化，整个过程中没有变成其他物质，属于物理变化。教师进一步追问：这些状态变化的能量来自哪里？学生回答：来自太阳照射、温度变化。教师小结：温度改变、压强改变等外界条件，常常只引起物质状态或形态的变化。教师追问：既然物理变化不能让水变成新物质，那么水能不能通过某种方式变成别的物质？如果能，又需要什么条件？由此把学生的思维从物理变化引向化学变化，进入下一任务。 任务二 做一做：让水“动”起来 教师在演示实验之前，先请学生预测：如果给水通电，两支玻璃管内可能会出现什么现象？学生根据已有的生活经验提出各种猜想：有的认为水会变热，有的认为会有气泡产生，有的认为水的颜色会变化。教师把这些猜想简要记录下来，并告诉学生：猜想是否正确，要用实验事实来检验。这样做的目的，是让学生带着明确的观察目的进入实验，避免看热闹。 教师介绍实验装置：水电解器由两根竖直玻璃管、中间的连通管和两个电极组成，玻璃管上端带有活塞。教师边演示边讲解操作要点：先向连通管中加入少量氢氧化钠溶液以增强导电性，再缓缓注入水，使两根玻璃管中充满水，关闭活塞；将两根电极分别接到直流电源的两极上，接通电源后仔细观察两支玻璃管内发生的现象。教师特别说明，加入少量氢氧化钠溶液并不是为了让水发生别的反应，而是因为纯水导电能力很弱，加入少量氢氧化钠可以让实验现象更加明显，便于观察。 学生分组实验，按教师示范的步骤进行操作。要求学生一边操作一边把观察到的现象及时记录在任务单上。教师巡视各组，提醒学生注意安全：直流电源电压不宜过高，不要用手直接接触电极和溶液；玻璃管要固定牢靠，防止倾倒。 通电一段时间后，学生观察到两根玻璃管内的电极表面都有气泡冒出，气泡上升聚集在玻璃管顶部，把管中的水向下压。与电源正极相连的玻璃管和与负极相连的玻璃管中，气体体积变化快慢不同：与负极相连的玻璃管中气体产生得更快，气体体积大约是另一根玻璃管中气体体积的两倍。学生把这一现象如实记录，并在小组内交流：两支玻璃管中产生的气体是不是同一种气体？它们的体积为什么不同？ 教师请各组汇报观察结果，把大家一致看到的现象归纳在黑板上：两极都有气泡；负极气体体积较大，正极气体体积较小，二者体积比约为二比一。教师追问：这些气体究竟是什么？我们能不能用已经学过的方法把它们鉴别出来？由此自然过渡到气体检验。 任务三 验一验：两极气体是谁 教师先引导学生回顾已经学过的气体检验方法。学生在教师的启发下回忆：氧气可以使带火星的木条复燃；二氧化碳可以使澄清石灰水变浑浊。教师顺势提问：如果我们手头有一瓶未知气体，应该按照怎样的思路去鉴别它？学生讨论后形成思路：先观察颜色、气味等物理性质，再利用它特有的化学性质进行检验，通过出现的特征现象作出判断。教师肯定学生的思路，并指出这就是化学实验中鉴别物质的一般方法。 教师引导学生回顾氧气的检验方法：氧气可以使带火星的木条复燃。教师同时简单介绍氢气的常识：氢气是一种无色、无味、难溶于水的气体，密度比空气小，能够燃烧，燃烧时产生淡蓝色火焰。教师强调，点燃氢气前必须验纯，教师会在通风橱中统一进行点燃操作，学生不要自行点燃。教师还特别提醒：氢气与空气混合后遇明火可能发生爆炸，因此在做可燃性气体相关实验时，严格遵守操作规范、保持通风是非常重要的。 教师先演示正极玻璃管的气体检验：慢慢打开与正极相连玻璃管上端的活塞，把一根带火星的木条靠近尖嘴口，木条复燃。学生由此判断：正极产生的气体是氧气。 接着教师演示负极玻璃管的气体检验：用一支小试管在尖嘴口收集气体，先用拇指堵住试管口移近酒精灯火焰，听到轻微的“噗”声表明气体已经纯净，再在通风橱中将气体导出点燃，观察到气体能够安静地燃烧，产生淡蓝色火焰。学生判断：负极产生的气体是氢气。 教师组织学生讨论：从电解水的实验中，我们收集到了哪些证据？这些证据说明了什么？学生在小组内整理证据链：通电后水“消失”了一部分，变成了两种气体；一种气体能使带火星的木条复燃，是氧气；另一种气体能燃烧，是氢气；两种气体的体积比约为二比一。教师引导学生思考：既然水在通电后变成了氢气和氧气两种新物质，那么这个变化属于哪一类变化？学生一致回答：化学变化。 任务四 推一推：水由什么组成 教师出示讨论话题：电解水生成了氢气和氧气，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成。根据化学变化前后元素种类不变的思路，请你推断水是由什么元素组成的？学生先独立思考，再在小组内交流自己的推理过程。 小组代表发言后，教师引导学生把推理过程说完整：氢气中含有氢元素，氧气中含有氧元素；电解水是化学变化，化学变化前后元素种类不会改变；既然生成物中只出现了氢、氧两种元素，那么反应物水中也只应该含有氢元素和氧元素。由此得出结论：水是由氢元素和氧元素组成的。 教师进一步追问：实验中生成的氢气和氧气的体积比约为二比一，这一数据对于认识水有什么提示？学生讨论后，教师不急于给出定量结论，而是引导学生体会：正是体积比这一证据，为后人进一步研究水分子中氢、氧原子的个数关系提供了重要线索。教师强调，本节课重点是建立“水由氢、氧两种元素组成”这一基本认识，具体的原子个数关系将在后续学习中继续深入。 教师借助水分子模型进行讲解：在大屏幕上展示水分子的球棍模型，用两种不同颜色的小球分别代表氢原子和氧原子。教师提问：一个水分子中，有几个氢原子，几个氧原子？学生观察模型后回答。教师小结：水虽然是由大量水分子聚集而成的，但每一个水分子都由氢原子和氧原子构成，这就是水的元素组成在微观上的体现。 任务五 画一画：化学变化中的微观粒子 教师布置画图任务：请各小组用圆形代表原子，画出通电前水分子在水中的聚集状态，以及通电后水分子发生变化、生成氢分子和氧分子的过程。学生在任务单上先独立绘制，再在组内互评。 教师选取两幅有代表性的作品在展台上展示，请作者讲解自己的思路：通电前，大量水分子自由运动；通电后，水分子分解成氢原子和氧原子；氢原子两两结合成氢分子，氧原子两两结合成氧分子；大量氢分子聚集成氢气，大量氧分子聚集成氧气。其他小组补充、修正。 教师引导学生总结化学变化的微观本质：在化学变化中，分子可以分成原子，原子不能再分，原子重新组合成新的分子；新分子聚集成新物质。教师板书关键词，并请学生用自己的话复述一遍，确保每一位学生都能把宏观现象和微观过程对应起来。 教师顺势追问：既然电解水是化学变化，那么这个变化前后，分子种类、原子种类、原子数目、物质种类分别发生了怎样的变化？学生小组讨论后形成共识：分子种类和物质种类发生了改变，而原子种类和原子数目没有改变。教师引导学生把这一发现与之前学过的“物质是由元素组成的”联系起来：正因为化学变化中原子种类和数目不变，所以反应前后元素种类也不会改变，这正是我们能够从生成物推断反应物组成的根本依据。这一共识为后续学习质量守恒定律埋下伏笔。 任务六 比一比：水的两种变化 教师组织学生完成一张对比表的填空：左栏填写水加热沸腾变成水蒸气的过程，右栏填写水通电分解成氢气和氧气的过程。对比维度包括：是否有新物质生成、分子种类是否改变、属于哪一类变化、变化中需要的条件。学生先独立填写，再小组核对。 教师请两位同学分别汇报。在汇报过程中，教师不断追问：为什么水加热沸腾没有变成新物质？为什么通电后就变成了新物质？学生结合微观模型解释：加热沸腾只是水分子之间的距离变大，水分子本身没有改变；而通电提供的能量使水分子本身发生了改变，原子重新组合成了氢分子和氧分子。 教师小结：判断一个变化是物理变化还是化学变化，根本依据是有没有新物质生成；从微观上看，就是分子本身是否发生了改变。教师把这一结论用一句话概括，并请学生齐读，加深印象。 任务七 议一议：水的“变身”与我们 教师出示三个生活情境，请学生运用本节课所学进行解释：第一，用电解水的方法得到的氢气，可以作为一种清洁能源，为什么说氢气燃烧后产物是水，因此它是相对清洁的能源？第二，实验室里常用电解水的方法研究水的组成，而生活中我们却不希望自来水管中的水“被电解”，这说明什么？第三，既然水可以分解成氢气和氧气，那是不是说水这种物质并不“稳定”？请结合本节课所学谈谈你的看法。 学生分组讨论，教师巡视倾听。讨论结束后，各组派代表发言。第一组学生认为：氢气燃烧后生成水，不会产生二氧化硫、粉尘等污染物，所以是清洁能源；第二组学生认为：电解水需要消耗电能，说明水发生分解需要外界条件，并不是随便就能分解的，因此日常的水管、水杯中的水不会自动变成氢气和氧气；第三组学生认为：水本身在常温常压下是稳定的，只有在通电等外界条件下才会发生分解，这说明物质的变化是有条件的。 教师在学生发言基础上补充：化学变化需要一定的条件，条件不同，发生的变化也不同；认识物质的组成和变化，既要看到它能发生什么变化，也要看到它在什么条件下才发生这些变化。教师顺势进行节约用水、保护水资源的教育：水是由氢、氧元素组成的宝贵资源，每一滴水都来之不易，我们在日常生活中应当养成节水习惯。 任务八 理一理：课堂收获 教师引导学生回顾本节课的学习路径：从生活中水的现象出发，通过电解水实验观察到两极气体，再通过气体检验确认产物，接着推理出水的元素组成，最后借助模型认识化学变化的微观本质。教师请学生用三句话总结本节课的收获：我知道了……我学会了……我还想知道…… 学生在任务单上写下自己的三句话，然后同桌之间互相交流。教师巡视，倾听学生的总结，对表述不准确的地方及时追问，帮助学生把话说清楚、说准确。例如，有的学生说“水变成了氢气和氧气，所以水里面有氢气和氧气”，教师立即追问：水里面真的有氢气和氧气吗？如果有，为什么我们平时打开瓶盖闻不到、也看不到气泡？学生在教师的追问下意识到：水是一种纯净物，并不是氢气和氧气的混合物；氢气和氧气是在通电条件下才生成的新物质。教师借此再次强调“组成”与“含有”的区别，纠正学生容易出现的概念混淆。 教师请两位同学向全班分享。教师对学生的分享给予肯定，并布置课后延伸任务：查阅资料，了解人类历史上是通过哪些重要实验逐步认识水的组成的，下节课进行交流；同时思考：既然水由氢、氧元素组成，为什么水可以灭火，而氢气却可以燃烧？下节课继续探究水的其他化学变化。 八、板书设计 第二节 探究水的化学变化（第一课时） 一、实验：电解水 正极气体——能使带火星木条复燃——氧气 负极气体——能燃烧，产生淡蓝色火焰——氢气 两者体积比约为 1∶2 二、结论：水是由氢元素和氧元素组成的 三、微观解释： 通电 —→ 水分子分解为氢原子、氧原子 氢原子重新结合 → 氢分子 → 氢气 氧原子重新结合 → 氧分子 → 氧气 四、化学变化的本质：分子可分，原子重新组合 学科网（北京）股份有限公司 $