第四單元課題3探究水的組成

《第四章生命之源—水課題3探究水的組成》【教學課型】：新課課程目標導航：【教學課題】：第三節(jié)探究水的組成【教學目標】：1、知識與技能（1）使學生了解水的物理性質。（2）通過電解水的實驗，使學生認識水是由氫、氧兩種元素組成。2、過程和方法：培養(yǎng)學生觀察探究能力；通過觀察實驗，培養(yǎng)學生宏觀和微觀相結合的分析探究能力。3、情感、態(tài)度與價值觀：通過電解水的實驗，培養(yǎng)實事求是的科學態(tài)度?！窘虒W重點】：電解水的實驗和根據(jù)實驗現(xiàn)象分析確定組成水的成分元素?！窘虒W難點】：用分子、原子的知識解釋電解水的過程，即從宏觀理解轉向微觀分析?！窘虒W工具】：做電解水的水電解器,燒堿或硫酸,蓄電池等相關實驗用品;相關的圖片;多媒體視頻等.【教學方法】：學生對水的物理性質早已有所了解，教學時應引導學生閱讀、討論，再幫助學生歸納出水的幾點物理性質。著重指出冰比水輕，水結成冰時體積會膨脹等特性。至于4℃時水的密度最大的原因就不必向學生介紹了。水作為初中化學第一個被研究的化合物，學生有很大的學習興趣，故應引導學生關注水的電解裝置及電解過程。探究學習分兩個層次進行：首先是水的宏觀組成，通過對電解產物(被電解的物質只有一種)——兩種氣體的檢驗，探究出水是由氫氣中的氫元素和氧氣中的氧元素這兩種元素組成的。其次從微觀的角度推出水分子的構成，這是本節(jié)的難點，應由宏觀的兩種氣體產物的體積比的測定，由表及里，嚴密分析，推理及得出結論，不要求初中學生弄清氣體體積比等于它們的原子個數(shù)比的原因。必要時，可增加一道例題加以論證：例：實驗證明，電解水得到的氫氣和氧氣的體積比為2：1，已知在標準狀況下氫氣密度為9g·L-1”、氧氣密度為1.429g·L-1此題的第一問，很容易求出水中氫元素與氧元素的質量比=1:8第二問的解為：設電解產物中，2LH2的原子個數(shù)為x，1LO2的原子個數(shù)為y。已知1個氫原子與1個氧原子的質量比等于它們的相對原子質量之比(即1：16)。2x1x.12x1x.11y8y.16——=------解得------=-----1y8y.16由電解產物的原子個數(shù)比便可推出水中兩種元素的原子個數(shù)比來。本節(jié)教學要防止學生產生：“水分子是由氫氣分子和氧氣分子構成的”、“因為水電解產生氫氣和氧氣，所以水是由氫氣和氧氣組成的”等錯誤結論。教學時可通過教材中的圖示或有關圖片、錄像，使學生形象地認識到，水分子分解成氫原子和氧原子，同種元素的原子兩兩結合成兩種單質分子：氫氣分子和氧氣分子，進而由大量氫氣分子聚集成為氫氣、大量的氧氣分子聚集成為氧氣?！粽n前預習:（1）課文，思考下列問題，提出自己的見解：①閱讀課文了解水的物理性質.②閱讀和觀察實驗,探究水的成分.③復習第三章氧氣;閱讀第五章氫氣,搞清搞清電解水過程.（2）查閱相關信息，了解水的組合及水和氫氧元素的關系.（3）2－3人一組（自由組合），將自己的學習成果制作成Powerpoint演示文稿或制作成小展板，供課堂用?！艚虒W情景導入首先復習物理性質和化學性質的定義,然后讓學生討論并總結水的物理性質有哪些.讓學生復習混合物,純凈物或化合物,然后問:水屬于哪一類物質？它是由哪些元素組成的？本節(jié)將通過實驗來研究水的組成.教學過程設計[引入]水屬于哪一類物質？它是由哪些元素組成的？本節(jié)將通過實驗來研究水的組成。[板書]§4．4探究水的組成[問]冰能浮在水面上，與水的哪個性質有關?玻璃瓶中的水結冰后為什么會將瓶子凍裂?高原地區(qū)燒開水為什么要用高壓鍋?[閱讀)課文中水的物理性質的有關內容。[講解]1大氣壓下，純水的凝固點(冰點)為0℃，沸點為100℃，4℃時水的密度最大為1g.[板書]一、水的物理性質：純水通常為無色、無氣味、無味道的透明液體，1大氣壓下，凝固點為0℃，沸點為100℃，4℃時密度最大，為1g·cm[問]水分子是由什么原子構成的？水由哪些元素組成？怎樣證明水的組成？[展示]介紹水電解器及電解液。[演示][實驗4-5]將電解器下端的兩個鉑電極與直流電源相連接，接通直流電源，引導學生觀察兩電極上的現(xiàn)象及產生氣體的體積，氣體少的一管產生約10mL氣體時停止實驗。[提問]接通電源后兩極各有什么現(xiàn)象?分別與正極、負極連接的兩支玻璃管中收集到的氣體體積誰多誰少?[過渡]通電后，產生的是什么氣體?如何通過實驗進行檢驗?請注意觀察。[演示]用帶火星的木條檢驗體積少的氣體。使體積較多的氣體通過干燥管，在玻璃尖嘴外點燃。[練習]指導學生完成課本各空位的填寫。[提問]由以上實驗我們能得出什么結論?可以怎樣表示這個反應?請同學們寫出文字表達式。[結論]電解水可得到氫氣和氧氣，反應式如下。[板書]二、探究組成水的元素1.電解水的反應式：通電通電H2OH+O2[提問]通過電解水產生氫氣和氧氣的實驗事實，關于水的組成，我們可以得出什么[板書]2.水是由氫元素和氧元素組成的，水是化合物。[過渡]我們怎樣用原子、分子的觀點來分析電解水的反應呢?請同學閱讀課本圖示討論回答。，[閱讀]課文中的圖4—16。[講解]電解水是在直流電的作用下，發(fā)生了化學反應。水分子分解成氫原子和氧原子，這兩種原子分別兩兩結合成氫分子、氧分子，很多氫分子，氧分子聚集成氫氣、氧氣。根據(jù)實驗中氫氣、氧氣的體積比為2：1，說明水是有固定組成的。精確實驗表明：每個水分子是由兩個氫原子和一個氧原子構成的。[板書]3．每個水分子是由兩個氫原子和一個氧原子構成的?！粽n堂板書設計第三節(jié)§4．3探究水的組成一.水是純凈物，是一種化合物，又是氧化物。二.從宏觀分析，水是由氫、氧元素組成的。從微觀分析，水是由水分子構成的，水分子是由氫原子、氧原子構成的?！艟毩曌鳂I(yè)設計一．知識積累1.水是我們最熟悉的一種物質。下列關于水的說法正確的是()A．通常狀況下，純凈的水是無色，無味的液體B．4度時，水的密度最小C．物質都是熱脹冷縮，所以溫度越低，水的體積越減小，結冰后體積更小D．水和冰混在一起就成了混合物2.電解水的實驗說明了水是由()A．氫氣和氧氣組成的B．氫原子和氧原子組成的C．氫元素和氧元素組成的D．水中溶解有氫氣和氧氣3.下列有關電解水實驗的說法中不正確的是()A．在水中加少量燒堿或硫酸是為了增加水的導電性B．與電源正極相連的試管產生的是一種可燃性氣體C．與電源負極相連的試管內產生的氣體體積是與電源正極相連的試管內產生氣體體積的2倍D．點燃與電源負極相連的試管內產生的氣體，產生藍色火焰二．發(fā)散思維4.在101．3kPa時，水的凝固點是————。水的密度最大是————溫度是————。5.圖4-6是電解水的實驗裝置示意圖列問題：(1)檢驗A試管內收集到的氣體的方法是——————————————————，現(xiàn)象是————————————————，證明該氣體是————；檢驗B試管內收集到的氣體的方法是————————，現(xiàn)象是——————，證明該氣體是——————。A試管內收集到的氣體與B試管內收集到的氣體的體積比是——————————。(2)電解水反應的文字表達式為————————————————————。其基本反應類型是——————————————————————————。圖4-6(3)該實驗證明了水是由——————————組成的。還進一步證明了在化學反應中————————————————————。三．能力提高6．有如下微粒：H、O、H2、O2、H2O按要求回答各問：(1)保持水的化學性質的微粒是______________；(2)通電分解水過程中的最小微粒是______________；(3)水分子分解后生成的新微粒是__________________；(4)當水變成水蒸氣時，_________________沒發(fā)生變化。7．圖4—7是電解水時水分子分解過程示意圖：水分子氧原子氫原子氧分子氫分子圖4—7請你從宏觀和微觀兩個方面寫出你從該圖獲得的信息(至少寫出四條)：(1)________________________________________；(2)________________________________________；(3)________________________________________；(4)________________________________________.8．水在4℃答案一：二：4．0度100度1g／cm34度5．(1)用燃著的木條(或火柴)移近試管口該氣體燃燒，呈淡藍色火焰氫氣用帶火星的木條移近試管口帶火星木條復燃氧氣2：1電解(2)水氫氣+氧氣分解反應(3)氫元素和氧元素分子可分為原子，原子不能再分三：6．(1)H2O(2)H、O(3)H2、O2(4)H2O7．(1)水在通電的條件下，生成氧氣和氫氣(2)一個水分子是由一個氧原子和兩個氫原子構成的(3)水是由氧元素和氫元素組成的(4)在化學反應中分子可分，原子不能再分(或原子是化學反應中的最小微粒；化學變化中，元素種類不變；化學反應的實質是原子的重新組合；該反應中水分子、氧分子、氫分子的個數(shù)比為2：1：2；水是化合物，氧氣和氫氣都是單質；水是氧化物；在化學反應前后物質的質量總和相等。等等)8．如果冰的密度比水的大,冰就會沉入水下,上層的水就會不斷結冰，水中生物就不能生存教學反思水是人類不可缺少的寶貴的自然資源，經濟的發(fā)展，人民生活水平的提高都與水有直接的關系。我們應充分了解到了水資源重要的同時,也應搞清水的組成,以便我們更好更合理地利用水資源.所以,本節(jié)課通過電解水實驗,清楚地認識了水的組成-----由氫氧兩種元素組成.本節(jié)課的重點是電解水,由于同學們的樂于觀察和實踐精神,同學們把握的很好,但對于氫的認識不夠,但不影響大局.在第五章還要繼續(xù)學習.拓展一、[實驗與活動](1)[實驗4-5]的水電解器如沒有教材中的裝置，可用霍夫曼電解器或其他水電解器，所用電源可用蓄電池或用直流電源。電壓通常為6—12V。為增大水的導電性，可加些電解液，例如：①5-15％的NaOH溶液；②1:7—1:5的20-26％的H2SO4溶液。氧、氫產生氣體的體積比是1:2(理論值)，實際上氫氣體積大于氧氣體積的2倍，原因是多方面的：①兩刻度管中水柱壓強不等；②溶解度不同，氧氣的溶解度為31m1．L-1”，氫氣的溶解度為18．2m1．L-1”(20℃，(2)電解水的演示實驗改進。除教材上圖4—16的裝置外，還可以自己設計簡便易行的裝置供演示或學生實驗使用。用一個大瓶子，截去瓶底，留瓶口一段約高8—10cm。瓶口配一膠塞，由里向外塞緊。用鍍鉻曲別針伸直一段由塞子上扎出，在瓶塞露頭處連接導線，做成電解槽如圖1-I。也可用普通玻璃杯·(或燒杯)作電解槽。把硬導線跟鍍鉻曲別針用焊錫焊牢，線用塑料管套起來，管口可以用蠟或瀝青封住。把做好的電極固定在一塊木板上，如圖1-Ⅱ，電極的硬導線可以架在玻璃杯(電解槽)的壁上，測氣管倒放在木板上。圖1自制電解水裝置用這樣的簡易裝置做電解水的實驗，其結果常是氫氣和氧氣的體積比不是2:1，一般總是氧氣的體積偏小，這主要的原因可能是初生的氧氣還沒從電極上成氣泡逸出之前就氧化了電極所致。為了避免電極被氧化，以選用鉑或金做電極為理想。但在實驗室中做這樣以定性為主的半定量實驗選擇比較不易被氧化的材料做電極也就可以了。鍍鉻的材料可以用，其他如不銹鋼、·廢電爐絲等也可以用。由于在酸性介質中陽極更容易被氧化的緣故，建議用質量分數(shù)為10—15％的氫氧化鈉溶液微電解液。它的缺點是容易在測氣管的液面上產生泡沫，因此要求所用電解裝置要充分潔凈，氫氧化鈉要比較純凈，測氣管的直徑不要太細。(3)為設計另一種探究水的組成的方案，可引導學生思考[實驗4—5]中氫氣燃燒的產物是水的事實，然后據(jù)此設計探究方案。二、知識拓展1．深水的“顏色”水分子對于可見光中各種波長不同的光線(指紅、橙、黃、綠、青、藍、紫)所發(fā)生的散射作用(指光束在媒質中前進時，部分光線偏離原方向而分散傳播的現(xiàn)象)強弱不同，對于波長短的(如綠、青、藍等)色光，其散射作用遠比波長長的光(如紅、橙色)的散射作用強。再加上散射作用的強弱與光程的長短也有關。在水層較淺時，可見光中各種波長的光幾乎都能透過，散射作用也不顯著，因此，水是五色透明的。當水較深時，由于散射作用顯著，水就顯出淺藍綠色。另外水中溶有空氣越多越偏綠色。水更深時會有出現(xiàn)深藍色甚至顯黑色。2．水在4℃由于水分子有很強的極性，能通過氫鍵結合成締合分子，如以下的結構式(虛線表示氫鍵)。O—