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第四章生命之源——水4.2水的组成【教学目标】1．了解水的物理性质，了解水对于生命及生命活动的重要作用。2．认识电解水的实验装置，了解电解水的实验现象和结论，能分析推导出水的元素组成和水分子的原子构成，记住水的化学式。3．加深理解化学反应的实质以及单质、化合物、氧化物、分子、原子、元素的概念。【教学重难点】1.电解水实验。2.化学反应的微观实质。【教学过程】1．水的物理性质(1)纯净的水是无色、无味的透明液体。(2)在压强为101.3kPa时，水的凝固点是0℃，沸点是100℃。(3)温度为4℃时，水的密度(1g·cm－3)最大。水能凝结成冰，冰的密度比水小。水的特性：①水有反膨胀现象——水在4℃时密度最大，从4℃降温或升温，水的密度都会降低；②水的比热容大(4.2×103J/kg·℃)，水吸收或放出较多热量而温变不大，故水有“自然空调”之称。水能以三态(水、冰和水蒸气)在自然状态下共存，冰浮在水面保证水下生物安全过冬。2．探究组成水的元素水究竟是混合物还是纯净物？水是单质还是化合物？水分子是由什么原子构成的？水是由哪些元素组成的？怎样证实？活动探究：水的电解实验来推断水的组成。(1)实验装置(如下图所示)(2)实验步骤①往水电解器里注满水(水的导电性很弱，为了增强水的导电性，常在水中加入少量的氢氧化钠或稀硫酸)。②通入直流电(连接蓄电池、干电池、直流电源等)。③观察电极上和刻度管内有什么现象发生。④用一根带火星的木条检验连接电源正极的刻度管内的气体。⑤用燃着的木条检验连接电源负极的刻度管内的气体。(3)实验现象①通电后可以发现，两个电极表面都有无色气体产生；②两个刻度管里汇集了无色气体，液面降低，正极与负极产生气体的体积比约为1∶2；③与正极连接的刻度管内的气体能使带火星的木条复燃，说明是氧气；④与负极连接的刻度管内的气体能燃烧，火焰呈淡蓝色，且有水珠产生，说明是氢气。电解水时，正极生成氧气，负极生成氢气，二者的体积之比为1∶2。可用下列一个典故记忆：“郑和 下 西洋”“正极生成氧气”或者：“负氢正氧，氢二氧一”。
“氢二氧一”既指氢气与氧气的体积之比为2∶1，也指其分子个数之比为2∶1，也指水分子中氢、氧原子个数之比为2∶1，不是指氢气和氧气的质量之比为2∶1。你知道吗！①电解水时，在水中加入少量的氢氧化钠或硫酸，是为了增加导电性，它们不是催化剂；②电解水时，发生反应的条件是“通电”而不是“电解”。(4)实验结论①宏观变化：水在通直流电的条件下，发生分解反应，生成氢气和氧气。属于分解反应。反应的文字表达式：②微观变化：在水电解的化学变化中(如下图所示)，水分子能分成氢原子和氧原子，而氢原子和氧原子却不能再分，只能重新组合成新的分子。每两个氢原子结合构成一个氢分子，大量氢分子聚集构成氢气；每两个氧原子结合构成一个氧分子，大量氧分子聚集构成氧气。这个实验还说明了：在化学反应中，分子可以再分成原子，而原子却不能再分。从宏观上可以认识化学变化的特征：生成了其他物质。从微观上可以理解化学变化的实质：分子分裂成原子，原子重新组合成新的分子。原子是化学变化中的最小粒子。化学反应前后，分子的种类发生了改变，而各原子的种类、数目和质量都没有改变，各元素的种类和质量也没有改变。③水的元素组成：氢气是由氢元素(H)组成的，氧气是由氧元素(O)组成的，所以可推测水是由氢元素(H)和氧元素(O)组成的。(由此证明化学反应前后元素的种类没有发生变化)④水分子是由原子构成：意大利科学家阿伏加德罗提出：“在同温同压下，同体积的气体有相同的分子数。”水的电解实验中，所得氢气与氧气的体积之比约为2∶1，那么所得氢气与氧气的分子个数之比也为2∶1。因为氢分子和氧分子都是双原子分子，意味着产物中氢、氧原子个数之比为2∶1，所以可推测1个水分子中氢、氧原子个数之比也约为2∶1，即每个水分子是由2个氢原子(H)和1个氧原子(O)构成的，水的化学式为H2O。我知道了！水是由氢元素(H)和氧元素(O)组成的；每个水分子是由2个氢原子(H)和1个氧原子(O)构成的；水的化学式为H2O。(5)实验反思①电解水的实验用的是直流电还是交流电？直流电，保证电子流动方向一定。若是交流电，电源正负极会交替变化，这样会产生氢气和氧气的混合气体，发生危险。而且两极的电压也是交替规律性变化的。②电解水的实验中，为什么要在水中加入少量的氢氧化钠或硫酸？水的导电性很弱，为了增强水的导电性，常在水中加入少量的氢氧化钠或硫酸。③水通电分解产生的氢气与氧气的体积比应为2∶1，但实验中氢气与氧气的体积比却大于2∶1，为什么？原因主要有：在水中，氢气与氧气的溶解能力不同，氧气的溶解能力比氢气大；电解时产生的氧气会与金属电极发生反应，从而消耗了氧气。④检验氢气时，为什么只发出爆鸣声，而且看不到淡蓝色火焰？收集的气体中混入空气，点燃时会发生爆鸣现象，而看不到安静的燃烧现象。3．用归纳法记忆电解水实验中有关的知识
气体汇集处：负极正极产物特征：可燃助燃气体体积比： 2∶1可简记为：“正氧负氢，氢二氧一”。4．通过实验探究物质组成的方法用实验的方法来探究物质的组成，其具体的方法是设计实验，把要探究的物质分解或者跟其他物质进行反应，然后检验和分析生成物的组成情况，进而得出有关物质的组成。探究水的组成，可采用水分解，鉴定分解产物的方法，也可采用氢气在氧气中燃烧成水的方法。利用水的电解，探究水的组成：5．根据微观模型获得多种结论表示化学变化的图解、模型等直观、形象，既能给我们提供感性认识材料，又能引起我们理性思考。所含信息丰富，可从不同的角度解读出不同的结论。电解水的化学变化可用下图表示：解题时，要熟悉有关物质的组成、结构、性质、变化和分类规律，并用规范、科学、准确的化学术语表达出来。对于开放性试题，从不同的角度，可以得出不同的结论。
(1)从物质组成的角度分析：物质由元素组成；(2)从物质结构的角度分析：各物质由分子(或原子或离子)构成，各物质的分子由原子构成等；(3)从物质变化的角度分析：宏观变化的过程，微观变化的实质等；(4)从物质性质的角度分析：物质在化学变化中表现出来的化学性质等；(5)从物质分类的角度分析：各物质所属物质类别。
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