資源簡介

第四單元《自然界的水》教學(xué)設(shè)計
課題2 水的組成
第1課時 水的組成的探究
課題1 水資源及其利用 課時 2 授課年級 初三
課標(biāo)要求 1.認(rèn)識水的組成。 2.學(xué)生必做實驗及實踐活動：水的組成及變化的探究。 3.跨學(xué)科實踐活動：制作模型并展示科學(xué)家探索物質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)的歷程。
教材 分析 本課時以人類認(rèn)識水組成的簡要史實引入并展開，模擬史實的研究過程，分水的生成和水的分解兩步展開。 水生成的部分為氫氣的燃燒實驗，水分解的部分為電解水實驗，通過對實驗現(xiàn)象的分析，并結(jié)合元素觀、守恒觀的理念，從宏觀和微觀兩個角度認(rèn)識了水的組成和構(gòu)成。 2024版新教材在電解水實驗中強調(diào)了水的電解屬于化學(xué)變化，通過此知識滲透物質(zhì)組成探究的方法，即通過物質(zhì)的化學(xué)變化探究物質(zhì)組成的思想。
學(xué)情分析 探究物質(zhì)的組成是化學(xué)學(xué)習(xí)的任務(wù)之一，通過前面的學(xué)習(xí)和生活經(jīng)驗的積累，學(xué)生不僅知道水是我們身邊最常見的物質(zhì)之一，而且對水的物理性質(zhì)也有了一定的了解。但對于水的組成，學(xué)生并不完全了解。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變來確定物質(zhì)的組成是一種常用的方法，這種思想學(xué)生可能不會想到，但經(jīng)過引導(dǎo)學(xué)生還是能理解的。 本課時的難點是學(xué)生在氫氣燃燒和水電解這兩個化學(xué)反應(yīng)中強化證據(jù)推理、模型建構(gòu)等科學(xué)思維，逐步建構(gòu)起探究物質(zhì)組成的一般思路。
教學(xué)目標(biāo) 1.通過氫氣燃燒實驗和電解水實驗認(rèn)識水的組成，了解探究物質(zhì)組成的一般思想和方法。 2.了解并體驗科學(xué)家認(rèn)識水的組成的過程和方法。
教學(xué)重、難點 重點：1.認(rèn)識水的組成。 2.體驗科學(xué)界認(rèn)識水的組成的過程和方法。 難點：了解探究物質(zhì)組成的一般思想和方法。
核心素養(yǎng) 化學(xué)觀念：通過“水的生成”“水的分解”形成“在一定條件下通過化學(xué)反應(yīng)可以實現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化”的觀念；通過對“水的分解”過程的微觀分析，深化理解“化學(xué)變化的本質(zhì)是原子的重新組合”。 科學(xué)思維：通過對“水的生成”“水的分解”實驗探究，運用分析、歸納的科學(xué)方法，發(fā)展學(xué)生基于實驗事實進(jìn)行證據(jù)推理和建構(gòu)模型的思維能力；通過“水的電解”發(fā)展學(xué)生從宏觀、微觀、符號相結(jié)合的視角探究物質(zhì)及其變化規(guī)律的認(rèn)識方式。 科學(xué)探究與實踐：通過對“水的生成”“水的分解”實驗探究，發(fā)展學(xué)生以實驗為主的科學(xué)探究能力，在分析研討中增強與他人溝通交流、合作問題解決的能力。 科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過對水的組成的化學(xué)史的了解，初步學(xué)會批判性思維方法，勇于修正或放棄錯誤觀點的科學(xué)精神。
教學(xué)過程
教學(xué)環(huán)節(jié) 教學(xué)活動 設(shè)計意圖
環(huán)節(jié)一、 新課導(dǎo)入 【新課導(dǎo)入】從宏觀角度認(rèn)識物質(zhì)的元素組成，從微觀角度認(rèn)識物質(zhì)的微粒構(gòu)成是化學(xué)研究的重要內(nèi)容，那么如何探究物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)呢？我們就從水這種熟悉的物質(zhì)入手，認(rèn)識探究物質(zhì)組成的一般思路和方法，同時也從更多的角度認(rèn)識水。 【化學(xué)史】在學(xué)習(xí)元素的概念時我們了解到，古人曾認(rèn)為水是一種“元素”，是不能再分的。如我國古代的“五行說”中就有“水”，西方的“四元素說”中也有“水”，而隨著人類的不斷探索和科學(xué)家的實驗發(fā)現(xiàn)，“水”不是一種“元素”。 通過化學(xué)研究物質(zhì)的角度引入本節(jié)課的主題——水的組成的研究，一方面使學(xué)生認(rèn)識化學(xué)學(xué)科的特點，另一方面培養(yǎng)學(xué)生從多角度認(rèn)識物質(zhì)的思路。
環(huán)節(jié)二、 氫氣燃燒實驗 【學(xué)生活動1】閱讀教材P93科學(xué)史話，了解水組成的發(fā)現(xiàn)史。 【師生總結(jié)】科學(xué)解密水的組成： 1.18世紀(jì)末，英國化學(xué)家普里斯特利把“易燃空氣”（氫氣）和空氣混合后放在干燥、潔凈的玻璃瓶中，當(dāng)用電火花點火時，發(fā)出震耳的爆鳴聲，且玻璃瓶上出現(xiàn)了液滴。 不久另一位英國的化學(xué)家卡文迪什用純氧代替空氣進(jìn)行上述實驗，確認(rèn)所得液滴是水，并確認(rèn)大約2份體積的“易燃空氣”與1份體積的氧恰好化合成水。 上述實驗實際已經(jīng)揭示水不是一種元素，可惜兩位科學(xué)家受當(dāng)時錯誤觀念的束縛，沒能認(rèn)識這一點，反將其解釋為兩種氣體里都含有水。 【實驗重現(xiàn)】“易燃空氣”即氫氣，仿照科學(xué)家的實驗，探究氫氣的燃燒。 【實驗4-4】教師演示實驗或播放實驗視頻，學(xué)生觀察并描述實驗現(xiàn)象。 【學(xué)生展示】氫氣燃燒的現(xiàn)象。 【總結(jié)】氫氣燃燒的實驗現(xiàn)象：產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，放出大量熱，燒杯內(nèi)壁凝結(jié)有水霧。 【教師引導(dǎo)分析】進(jìn)一步的實驗證實生成的無色液滴就是水。寫出上述反應(yīng)的文字表達(dá)式：氫氣 + 氧氣 水。 【思考與討論】氫氣由氫元素組成，氧氣由氧元素組成，那么根據(jù)上述反應(yīng)你能否推導(dǎo)出水的元素組成呢？ 氫氣 + 氧氣 水 氫元素 氧元素 氫元素和氧元素 【總結(jié)】根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變，該實驗已經(jīng)證明了水是由氫、氧兩種元素組成。 【思考】兩位科學(xué)家雖然有了新發(fā)現(xiàn)，但未能打破傳統(tǒng)觀念的束縛，仍認(rèn)為水是一種“元素”，對此你有何感想？（學(xué)生暢聊，不設(shè)限） 利用科學(xué)家探索“水的組成”的科學(xué)史實，啟發(fā)學(xué)生根據(jù)實驗現(xiàn)象，學(xué)習(xí)運用分析、推理的思維方法，了解科學(xué)家的嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度。
環(huán)節(jié)三、 電解水實驗 【過渡】通過氫氣在空氣中燃燒的實驗已經(jīng)證明水是由氫元素和氧元素組成的。還有其他的方法證明水的組成嗎？ 【化學(xué)史】科學(xué)解密水的組成 拉瓦錫重復(fù)了普利斯特里和卡文迪什的實驗，并做了一個相反的實驗：將水蒸氣通過1050℃的高溫金屬管，重新獲得“易燃空氣”，拉瓦錫將這種氣體叫做“生成水的氣體”。 【過渡】下面我們再次模擬化學(xué)家的實驗，從水的分解的角度探究水的組成。 【探究】水的組成及變化。如圖為電解水的實驗裝置，一個直流電源，正負(fù)極分別連接一個帶尖嘴的玻璃管。 【學(xué)生活動】教師演示實驗或播放實驗視頻，學(xué)生觀察并描述實驗現(xiàn)象。 【操作1】玻璃管中加滿水，接通直流電源。 【提示】主要從下表所示的角度觀察實驗現(xiàn)象。 現(xiàn)象與電源正極 相連的玻璃管內(nèi)與電源負(fù)極 相連的玻璃管內(nèi)有氣體產(chǎn)生有氣體產(chǎn)生比較兩個玻璃管內(nèi)現(xiàn)象的差異負(fù)極與正極產(chǎn)生的氣體體積比約為2:1
【操作2】切斷上述裝置中的電源，用燃著的木條分別在兩個玻璃管尖嘴口檢驗電解反應(yīng)中產(chǎn)生的氣體。 實驗內(nèi)容檢驗與電源正極相連的 玻璃管內(nèi)的氣體檢驗與電源負(fù)極相連的 玻璃管內(nèi)的氣體現(xiàn)象使燃著的木條燃燒更旺氣體燃燒，產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰解釋正極產(chǎn)生的氣體為氧氣負(fù)極產(chǎn)生的氣體為氫氣
【分析與結(jié)論】 （1）水在通電后發(fā)生了什么變化 （2）寫出水電解反應(yīng)的文字表達(dá)式，分析水的元素組成？ 【解析】（1）經(jīng)實驗驗證，水通電后有氧氣和氫氣兩種新物質(zhì)生成，說明水在通電后發(fā)生了化學(xué)變化。 （2）依據(jù)反應(yīng)前后元素守恒可知，水是由氫元素和氧元素組成的。 水 氫氣 + 氧氣 氫元素和氧元素 氫元素 氧元素 【疑問】那么水電解只有這兩種物質(zhì)生成嗎？還有沒有其他物質(zhì)生成？如何驗證？ 【資料】二百多年前，拉瓦錫做了著名的水的化合和分解實驗：將一定質(zhì)量的氫氣和氧氣在一起燃燒，化合后生成了同質(zhì)量的水；再將這些水分解，仍然得到原來的同質(zhì)量的氫氣和氧氣。 【總結(jié)】拉瓦錫從定量的角度得出結(jié)論：電解水只生成氫氣和氧氣。 【實驗總結(jié)】水在直流電的作用下，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在正負(fù)極分別生成了氧氣和氫氣，且產(chǎn)生氫氣和氧氣的體積比約為2:1。并依據(jù)反應(yīng)前后元素守恒可知，水是由氫元素和氧元素組成的。 【講解】根據(jù)精確的實驗結(jié)果，每個水分子是由2個氫原子和1個氧原子構(gòu)成的，因此水可以表示為H2O。 【學(xué)生活動】交流討論：怎樣從微觀的角度分析水分解的變化過程呢？ 【總結(jié)】1個水分子由2個氫原子和1個氧原子構(gòu)成，水分子電解后分解成氫原子和氧原子，2個氫原子結(jié)合成1個氫分子，2個氧原子結(jié)合成1個氧分子。 通過逐步引導(dǎo)學(xué)生對實驗現(xiàn)象的觀察、描述和分析，使學(xué)生認(rèn)識實驗探究對認(rèn)識物質(zhì)組成的重要性，加強學(xué)生的實驗探究能力和分析推理能力 通過對水的宏觀和微量認(rèn)識，促進(jìn)學(xué)生形成宏微結(jié)合的化學(xué)思維方式，，幫助學(xué)生建立宏觀和微觀之間的聯(lián)系。
課堂總結(jié) 本節(jié)課我們從水的生成和水的分解兩個角度認(rèn)識了水的組成，還從微觀的角度認(rèn)識了水分解的實質(zhì)。
課堂練習(xí) 1.電解水實驗如圖。下列說法不正確的是（ ） A．試管2中得到氧氣 B．產(chǎn)生氫氣與氧氣的體積比約為2:1 C．該實驗說明水由氫氣和氧氣組成 D．該化學(xué)反應(yīng)的條件是通直流電 2.下列有關(guān)電解水實驗的說法錯誤的是（　　） A．a(chǎn)和b體積比約為2：1 B．氫氣（H2）具有可燃性 C．水是由氫元素和氧元素組成的 D．水的電解是物理變化 3.如圖是電解水的簡易裝置和電解水的微觀示意圖。 (1)圖1中，通電一段時間后，寫出A、B試管內(nèi)產(chǎn)生氣體的體積比：________。 (2)電解水的微觀示意圖(圖2)中正確的排列順序為_______。 【答案】1.C 2.D 3.（1）1:2 （2）②③①
板書 設(shè)計 課題2 水的組成 第1課時 水的組成的探究 一、氫氣：可燃性 氫氣 + 氧氣 水 氫元素 氧元素 氫元素和氧元素 （元素守恒） 二、電解水：正氧負(fù)氫、氫二氧一 水 氫氣 + 氧氣 氫元素和氧元素 氫元素 氧元素 （元素守恒）
教學(xué) 反思 本節(jié)課以科學(xué)史實為主線，運用反應(yīng)前后元素種類不變的思想，通過氫氣燃燒實驗和電解水實驗得出水是由氫元素和氧元素組成的，形成認(rèn)識物質(zhì)組成的思路和方法，在觀察現(xiàn)象的基礎(chǔ)上進(jìn)行討論，達(dá)到發(fā)展科學(xué)思維，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度的目的。 不足之處：在水的電解演示和學(xué)生探究實驗中，時間把握不當(dāng)，電解時間太短，使實驗現(xiàn)象不明顯。

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