4.2 水的组成 教学设计-2026-2027学年九年级化学人教版上册

课题 水的组成 教学目标 1.通过氢气燃烧和电解水的实验活动认识水的组成。 2.通过水分解的微观过程，形成“化学变化中元素不变”的观念，同时提升从宏观和微观角度认识物质的能力。 3.了解并体验人类认识物质世界的过程和方法，并从中体会科学探究和思维的方法，认识实验探究和创新思维对科学研究的重要性。 教学重点：通过电解水实验认识水的组成。 教学难点：了解并体验人类认识物质世界的过程和方法。 教学过程 课题3 水的组成 【新课引入】 展示自然界和生活中的水的美丽图片，同时提出问题，引入课题。 【师】水是生命之源，滋养万物，对于我们熟悉的水，同学们，你是否知道它的组成呢？ 设计意图：以水的图片引出课题，给学生以美的视觉享受，同时渗透保护环境、爱护水资源的情感教育。以问题为引导，使学生带着探索欲和求知心进入“水的组成”的学习。 环节一 回顾化学史，梳理研究思路 【师】：简单介绍水的组成的发展史：在过去很长的一段时间里，水曾被看作是组成物质的一种元素。直到18世纪末，科学家通过水的生成和分解实验的研究，才最终认识了水的组成。本节课，就让我们一起沿着科学家的足迹去揭示水的组成的奥秘! 【学生活动】阅读课本81页“水的组成揭秘”的化学史，关注材料中的实验方法和实验现象，在任务单上写出三位科学家的实验涉及的反应原理，并尝试分析实验方法中蕴含的研究水的组成的思路。 【归纳】普利斯特里和卡文迪许的实验，实际上已经揭示出水不是一种元素，却因受到传统观念的束缚，让他们最终与真相擦肩而过，关注物质的性质及反应的特征，可从中提炼出用生成水的化合反应来研究水的组成。在前人的基础上，拉瓦锡又水进行分解，这一反应又能为我们研究水的组成提供新的思路——通过水的分解反应推断水的元素组成。 【过渡】接下来让我们进行实验，重走科学家的探究之路。 环节二 用化合法研究水的组成——氢气的燃烧 1. 认识氢气的性质 【学生活动】 （1）阅读课本79页的相关内容，找出氢气的以下物理性质，填写在任务单上。 【过渡】氢气又有什么样的化学性质呢？ 【学生活动】 （2）认真观看氢气燃烧的实验视频，在任务单上进行记录并分析。 【提问】同学们是否注意到化学史材料中这样的描述“普利斯特里将“易燃空气”和空气混合后点火，发出震耳的爆鸣声”，为什么会出现这一现象呢？ 【学生活动】寻找答案：混有一定量空气或氧气的氢气与遇明火会发生爆炸，因此点燃氢气前一定要先检验其纯度。 【视频讲解】播放氢气验纯的视频，归纳验纯的方法。 2.思考与讨论 【提问】如何根据氢气燃烧的实验事实来推断出水的组成呢？请你来分析一下。 【引导分析】我们的思路是这样的，先写出该反应的表达式，氢气和氧气在点燃的条件下生成水，这属于化合反应。水的元素组成是未知的，但反应物氢气和氧气的元素组成是已知的，可用我们熟知的反应物的组成来推断生成物的元素组成。 【学生回答】氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据化学反应前后元素种类不变的特征，可以推知唯一的生成物——水，也是由氢元素和氧元素组成的。 3.建构研究物质组成的模型 【提问】根据刚才的探究思路，你能尝试归纳出研究纯净物组成的一般思路和方法吗？ 【引导启发】要研究某物质的元素组成，可以寻找生成该物质的化合反应，研究反应物的元素组成，则该物质是由所有反应物中的全部元素组成的。 环节三 用分解法认识水的组成——电解水实验 1. 探究电解水实验 【展示并讲解】这是实验室常用的电解水装置——霍夫曼水电解器，请同学们先跟随老师的讲解一起认识一下这套装置。实验中用到的是直流电源，电极接线柱连通两极玻璃管，实验前要通过漏斗向管内注满水，为了增强水的导电性，可在水中加入少量的氢氧化钠或硫酸钠。 【学生活动】（1）请同学们带着以下几个问题观看实验视频，并在任务单上加以记录。 问题1:两电极附近有什么样的现象？ 问题2:两电极处产生气体的速率一样吗？ 问题3:实验结束时，两极玻璃管上方，产生气体的体积有何关系？ （2）交流、分析实验现象 【归纳】两电极附近均有气泡产生，但产生气泡的速率是不同，正极端产生气泡的速率慢，负极端产生气泡的速率较快。再来关注两极玻璃管内液面下降的高度，对比刻度数值可以发现:负极玻璃管内气体的体积大约是正极玻璃管内气体体积的2倍。 【提问】实验进行到这里，同学们有没有思考过，正负极产生的气体分别是什么呢？你能做出猜想并设计实验来验证吗？ 【学生回答】我认为电解水生成的两种气体可能是氢气和氧气，根据氢气的可燃性和氧气的助燃性，可以用燃着的小木条来进行检验。 【视频播放】请你认真观看实验视频，在任务单上记录并分析现象。 【学生活动】完成学案表格 【归纳】正极端燃着的小木条燃烧更旺，说明该气体是具有助燃性的氧气。负极端气体被点燃，发出淡蓝色的火焰，说明该气体是具有可燃性的氢气。 2.思考与讨论 【提问】根据事实证据进行推理，如何由电解水实验推断出水的元素组成呢？请你模仿上一实验进行分析。 【学生回答】首先写出该反应的表达式，水在通电的条件下生成氢气和氧气，这属于分解反应。分析生成物的元素组成，氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据化学反应前后元素种类不变，可逆推出，唯一的反应物水，也是由氢元素、氧元素组成的。 3.建构研究物质组成的模型 【提问】你能通过这一思路，建构出研究纯净物质组成的另一种模型吗？ 【学生回答】可建构分解法模型:将待研究的物质进行分解，去研究生成物的元素组成。 【提问】如何利用这一模型得出待研究物质的元素组成呢？ 【学生回答】该物质是由所有生成物中的全部元素组成的 【归纳小结】分解法模型与化合法模型的思维是逆向的，我们还可以将其推广延伸到其他物质的研究中，随着化学学习的不断深入，我们还会接触到其他研究物质组成的方法，为今后的化学学习提供指导。 环节四 从微观角度认识水分子的构成 1.认识水分子的微观构成 【过渡】通过前面的实验探究，我们得出了水由氢元素和氧元素组成的结论，从宏观角度认识了水的组成。请同学们思考这样一个问题，由氢、氧元素组成的物质一定是水吗？ 【学生回答】联想到以前学习过的物质过氧化氢也是由氢氧两种元素组成的，所以，由氢氧元素组成的物质不一定是水。 【引导分析】由此看来，在认识一种纯净物的成分时，只了解其元素组成是不够的，我们还需要进一步探究该物质的微观构成。在前面的学习中，我们已经知道，水由水分子构成，水分子中含有氢、氧原子，那，这两种原子又是如何构成水分子的呢？ 【引导】为了完成这一推理，我们再次关注实验中的这一现象——电解水产生的氢气和氧气的体积比为2 : 1，该如何将这一宏观现象转化成微粒的数目关系呢？查阅资料了解到，同温同压下气体的体积比等于气体分子的个数比，结合以上资料和实验现象，如何推断出水分子的构成呢？ 【学生回答】根据氢气、氧气的体积比为2 : 1，可以推出生成的氢分子与氧分子的个数比为2 : 1，由化学变化的实质可知，氢分子与氧分子中的原子全部来源于水分子，这说明在水分子中氢原子、氧原子的个数比也为2 : 1。 【提问】2 : 1在数学上有多种表示形式，哪一种是你认为的水分子的符号呢？ 【归纳】经过精确的实验测定，确定出每个水分子确实是由2个氢原子和1个氧原子构成的。而且我国的科学家也首次拍摄到了水分子的照片，再次证实了这一结论。 2.模拟水分解的微观过程 【提问】水是如何分解为氢气和氧气的呢？你能模拟出微观过程吗？ 【学生活动】以小组为单位，利用准备好的模型，动手动脑，模拟再现出水分解的微观过程。 【成果展示】这是一组同学巧用不同颜色、大小的塑料瓶盖为我们呈现出的微观过程。 【提问】你能对这一微观过程进行描述吗？ 【学生回答】水分子先分解成氢原子和氧原子，然后每两个氢原子构成一个氢分子，每两个氧原子构成一个氧分子，氢分子聚集形成氢气，氧分子聚集形成氧气。 【归纳】通过这一过程，我们再次加深了对化学变化中，分子分裂成原子，原子重新构成新分子，这一实质的认识。 环节五 课堂小结 【小结】本节课我们以化学史为线索，通过实验探究，分别用化合法和分解法对水的组成进行了研究，并且从中提炼出2种研究物质组成的基本思路。我们还从宏观和微观两个角度对水的组成进行描述，这些方法和思维将为我们今后研究其他的物质提供可借鉴的思路和角度。 环节六 课堂检测 1.“飞天壮歌——中国首次太空漫步航天展”于5月24日在南京展区圆满结束。航天所用燃料之一为液氢，下列有关氢气的说法错误的是（ ） A.实验室里不可采用排水法收集氢气； B.相同条件下氢气的密度最小，可用氢气充灌探空气球； C.点燃氢气前一定要验纯，避免氢气不纯而导致爆炸； D.点燃氢气，产生淡蓝色火焰，用干冷的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁有水珠。 2.下图是电解水的简易装置，A、B是两个试管的编号，通过对实验现象的观察, 请回答： (1)B试管内的电极是 极。 (2)B试管内产生的气体是 ,可用 来检验。 (3)A试管内产生的气体是 。当A试管内 气体为8ml时，B试管内气体大约是 。 （4）水中加少量的稀硫酸或氢氧化钠的目的是 。 (5)该实验可以得出结论：水是由 组成的。 创新作业 1.以小组为单位将本课“水的组成研究过程”的内容办一张手抄报，在班里进行分享和交流； 2.发挥想象力，利用身边的材料（如水果、彩泥等）制作模型，模拟氢气燃烧和电解水的微观过程。 学科网（北京）股份有限公司 $