实验活动2 水的组成及变化的探究（教学设计）化学新教材人教版九年级上册

实验活动2 水的组成及变化的探究 年级 九年级 学科 化学 课型 实验活动课 教材 人教版上册 第四单元 实验活动2 教学目标 1. 通过电解水实验、氢气燃烧实验，认识水的组成，进一步体会科学探究的过程和方法。 2. 了解水在通电条件下发生的变化，进一步认识分解反应，学习利用元素守恒思想探究物质组成的方法。 3. 通过动手实验与小组讨论，初步形成实事求是、严谨求实的科学态度，树立安全实验的意识。 教学重点 认识水的组成；通过氢气燃烧实验和电解水实验探究水的组成。 教学难点 学习利用元素守恒思想探究物质组成的方法。 教材分析 本节内容源于人教版九年级化学上册第四单元《自然界的水》的实验活动2，是在课题2“水的组成”学习之后安排的学生必做实验。全套实验围绕“水的生成”与“水的分解”两个探究活动展开：前者通过氢气在空气中燃烧生成水，后者通过水在通电条件下分解生成氢气和氧气，一合一分、方向相反，共同指向“水由氢、氧两种元素组成”这一核心结论。 实验活动承载着发展学生科学探究能力的独特功能：从实验用品的选择、实验步骤的规范操作，到实验现象的准确记录与实验结论的合理推理，完整地呈现了科学探究的一般过程。同时，本节也是对元素守恒思想的首次系统运用——借助水分子分解的微观示意图，把宏观现象与微观本质联系起来，既巩固了本单元的核心知识，也为后续学习质量守恒定律奠定基础。 学情分析 教学对象为九年级学生。知识上，他们已在课题2中初步认识水的组成，知道水通电可分解生成氢气和氧气、氢气燃烧可生成水，但对“为什么这样就能证明水的组成”缺乏方法层面的理解。技能上，学生具备点燃、验纯、检验氧气等基本操作经验，但对“点燃前必须验纯”“水中要加硫酸钠溶液”等实验细节的原理认识模糊，需要在实验中重点追问。 思维上，九年级学生正从宏观现象描述走向微观本质解释，对“化学反应前后元素种类不变”这一守恒思想尚处于起步阶段，需要借助分子分解示意图搭建思维的台阶。此外，学生动手实验机会有限，兴奋度高而规范意识弱，课堂须把安全要求（氢气验纯、用电安全）前置并反复强调，同时引导学生关注“现象—证据—结论”的推理链条，避免停留在看热闹的层面。 教学过程 教学内容 设计意图 课堂导入 【情境引入】播放水与生命的图片资料：水是生命的源泉，哪里有水，哪里就有生命。 【提问】对于我们熟悉的水，你知道它的组成吗？你判断的依据是什么？ 【学生交流】结合课题2所学，多数学生能说出“水由氢、氧两种元素组成”，但难以给出令人信服的证据。 【引导】物质组成的确定不能靠猜测，必须依靠实验事实。今天我们从两个相反的方向来探究：一是让水“生成”——氢气燃烧；二是让水“分解”——电解水。两条路径得出的结论若一致，就能证明水的组成。 【板书】实验活动2 水的组成及变化的探究 从学生最熟悉的水切入，以“你知道它的组成吗”制造认知冲突，激发探究欲望；明确“生成”与“分解”双向验证的实验思路，为后续活动搭建整体框架，并让课堂导入的问题在结尾得到回扣。 环节一 水的生成 【引入】要研究水的生成，先要认识反应物之一——氢气。 一、氢气的性质 1. 物理性质（回顾） 常温常压下，氢气是无色、无臭的气体，难溶于水，密度比空气小——氢气是密度最小的气体（可用于填充氢气球）。 2. 氢气的验纯 氢气是可燃性气体，混有空气或氧气时点燃易发生爆炸，因此点燃前必须验纯：用排水法或向下排空气法收集一试管氢气，用拇指堵住管口，管口朝下移近火焰，移开拇指点火。尖锐的爆鸣声表明不纯，声音很小表明较纯。 二、氢气燃烧实验 【实验步骤】在带尖嘴的导管口点燃纯净的氢气，在火焰上方罩一个干燥的小烧杯，观察实验现象。 【实验现象】产生淡蓝色火焰，放出大量的热，烧杯内壁凝结有水雾（水滴）。 【实验结论】氢气在空气中燃烧生成水。 【表达式】2H2 + O2 → 2H2O（条件：点燃，属于化合反应） 【思考】该反应由两种物质生成一种物质，属于化合反应；反应物中有氢元素和氧元素，生成物水中也含有这两种元素。 【安全提示】必须使用验纯后的氢气；导管口远离他人；实验过程中注意通风，防止回火引起爆炸。 1. 先回顾氢气的物理性质与验纯操作，把实验安全要求前置，强化“先验纯、后点燃”的规范意识。 2. 用干燥的小烧杯检验生成的水，让学生经历“依据产物推断物质组成”的探究过程，为元素守恒推理积累第一条证据。 3. 从宏观现象直接过渡到符号表达，渗透“宏观—微观—符号”三重表征的化学学习方式。 环节二 水的分解 【引入】氢气燃烧可以生成水，那么水能否再分解呢？下面通过电解水实验进行探究。 一、实验用品 水电解器、烧杯、直流电源、铁架台（带铁圈和滴定夹）、酒精灯、导线、火柴；硫酸钠溶液（或氢氧化钠溶液）、木条、蒸馏水。 【追问】实验时为什么要向水中加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液？ 【答案】纯水的导电性很弱，加入少量的硫酸钠或氢氧化钠可以增强水的导电性，使电解现象更明显。 二、实验步骤、现象与结论 （1）在电解器玻璃管中加满水（水中加入少量硫酸钠溶液或氢氧化钠溶液），用导线连接电解器与电源。接通直流电源，观察玻璃管内的现象并记录。 【实验现象】两极上都有气泡产生，正极与负极生成气体的体积比约为 1∶2。 【实验结论】水在通电条件下分解生成两种气体。 （2）电解一段时间后，关闭电源。将带火星的木条放在与电源正极相连的玻璃管的尖嘴处，然后打开活塞，放出少量的气体，观察现象并推断气体成分。 【实验现象】正极产生的气体可以使带火星的木条复燃。 【实验结论】正极产生的气体是氧气。 （3）将燃着的木条放在与电源负极相连的玻璃管的尖嘴处，然后打开活塞，点燃气体，观察现象并推断气体成分。 【实验现象】负极产生的气体可以燃烧，产生淡蓝色火焰。 【实验结论】负极产生的气体是氢气。 【记忆口诀】正氧负氢，氢二氧一（V正∶V负 ≈ 1∶2）。 【表达式】2H2O → 2H2 + O2（条件：通电，属于分解反应） 1. 按照“加液—通电—检验正极气体—检验负极气体”的顺序分步推进，把完整的实验探究过程显性化，落实学生必做实验的操作要求。 2. 借助带火星木条复燃与点燃可燃两个特征检验，让学生完整经历“现象—推理—结论”的证据链，培养基于证据进行推理的能力。 3. 与环节一的化合反应形成鲜明对照，认识水在通电条件下发生分解反应，为元素守恒推理提供第二条证据。 环节三 归纳提升——探究水的组成 一、问题与交流 1. 水在通电时发生了什么变化？生成了哪几种物质？ 【答案】水在通电时发生了化学变化，生成了氢气和氧气两种气体。 2. 哪些证据可以证明水是由氢、氧两种元素组成的？ 【答案】氢气燃烧（与氧气反应）生成了水、水在通电的条件下分解生成了氢气和氧气。 3. 根据水分子分解的示意图，回答有关问题： 水分子分解时，先分解成__________和__________，2个氢原子结合成1个__________，很多__________聚集成氢气；2个氧原子结合成1个__________，很多__________聚集成氧气。 【答案】氢原子；氧原子；氢分子；氢分子；氧分子；氧分子。 二、元素守恒思想 氢气 + 氧气 → 水：反应物中含氢、氧两种元素，生成物水中也含这两种元素； 水 → 氢气 + 氧气：生成物氢气含氢元素、氧气含氧元素，则反应物水中必定含有氢、氧两种元素。 【归纳】化学反应前后元素的种类不变，这是探究物质组成的基本依据。 三、水的组成的结论 水是由氢、氧两种元素组成的化合物；水在通电条件下分解生成氢气和氧气，正极与负极产生气体的体积比约为 1∶2。 【易错提醒】① 电解水得到的是氢气和氧气两种单质，不能说“水由氢气和氧气组成”，应说“水由氢、氧两种元素组成”；② 正极产生氧气、负极产生氢气，可记为“正氧负氢、氢二氧一”，不要记反。 1. 三个问题层层递进：从“发生了什么变化”到“证据是什么”再到“微观上如何发生”，引导学生由宏观现象走向微观本质。 2. 通过填空梳理水分子分解的微观过程，突破“化学反应中分子可分、原子不可分”的理解难点，建立宏微结合的认识方式。 3. 提炼元素守恒思想，把零散的实验事实上升为可迁移的探究方法，突破本课的教学难点；易错提醒针对典型错误进行预防。 课堂小结 板书设计 实验活动2 水的组成及变化的探究 一、水的生成 氢气的性质：无色、无臭、难溶于水、密度最小的气体；点燃前必须验纯 氢气燃烧：淡蓝色火焰、放热、干燥烧杯内壁出现水雾 表达式：2H2 + O2 → 2H2O（点燃，化合反应） 二、水的分解 实验用品：水电解器、直流电源、硫酸钠溶液（增强导电性） 实验现象：两极均有气泡，V正∶V负 ≈ 1∶2 气体检验：正极——带火星木条复燃（氧气）；负极——气体能燃烧（氢气） 表达式：2H2O → 2H2 + O2（通电，分解反应） 口诀：正氧负氢，氢二氧一 三、结论与思想 水由氢、氧两种元素组成 依据：化学反应前后元素种类不变（元素守恒） 随堂练习 1.（2025·重庆·中考真题）“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约为 1∶2 【答案】A 【解析】电解水时正极产生的是氧气，氧气能支持燃烧但本身不能燃烧，A 错误；氢气是可燃性气体，点燃前必须验纯，B 正确；氢气燃烧生成水、水通电分解生成氢气和氧气，依据元素守恒可证明水由氢、氧两种元素组成，C 正确；正极（氧气）与负极（氢气）产生气体的体积比约为 1∶2，D 正确。 2. 电解水的简易实验装置如图所示。下列说法不正确的是（ ） A．甲管中的电极连接的是电源正极 B．乙管中的气体能使带火星的木条复燃 C．该实验生成的氢气与氧气的质量比为 1∶8 D．该实验可证明水是由氢、氧两种元素组成的 【答案】A 【解析】由图可知甲管中气体体积较大，应为氢气，连接的是电源负极，A 错误；乙管中气体体积较小，为氧气，能使带火星的木条复燃，B 正确；生成氢气与氧气的体积比为 2∶1，质量比为（2×2）∶32 = 1∶8，C 正确；依据元素守恒，该实验可证明水由氢、氧两种元素组成，D 正确。 3. 某化学小组利用如图两个实验探究水的组成。下列说法错误的是（ ） A．该探究的依据是化学变化前后元素种类不变 B．实验1利用了氢气的可燃性 C．实验2水中加入硫酸钠溶液的目的是增强导电性 D．实验2甲中气体能使带有火星的木条复燃，说明水中含有氧气 【答案】D 【解析】探究物质组成的依据是化学变化前后元素种类不变，A 正确；实验1为氢气燃烧，利用了氢气的可燃性，B 正确；纯水导电性很弱，加入硫酸钠溶液可增强导电性，C 正确；实验2中能使带火星木条复燃的气体是水通电分解生成的氧气，说明水中含有氧元素而不是氧气，D 错误。 教学反思 本节课以“水的组成”这一驱动性问题统领全课，用“水的生成”与“水的分解”两个实验从化合、分解两个相反方向进行双向验证，使学生在对比中真切体会到元素守恒思想的应用价值。教学中坚持“实验步骤—实验现象—实验结论”的规范表述训练，帮助学生建立完整的探究证据链；借助水分子分解的微观示意图，实现宏观现象与微观本质的沟通，较好地突破了本课的教学难点。 在实验安全方面，课前重点强调了氢气验纯与用电安全，实验中要求学生严格按步骤操作、及时如实记录现象，培养严谨求实的科学态度。后续教学还需关注三点：一是部分学生对“正氧负氢、氢二氧一”容易记混，应结合体积比示意图反复强化；二是“水中含有氧元素”与“水中含有氧气”的辨析仍是高频易错点，需要在练习与作业中持续巩固；三是若条件允许，应尽量增加学生分组动手的机会，让探究从“看实验”真正走向“做实验”。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $