2023年河南省化學優(yōu)質課大賽九年級化學人教版上冊第四單元課題3水的組成教學設計

第四單元自然界中的水課題3水的組成第一課時教學設計河南省實驗中學洛陽學校李華教學目標：（1）通過對“氫氣燃燒”和“水的電解”實驗現(xiàn)象的證據(jù)推理，分別從宏觀和微觀、定性和定量視角認識水的組成。（2）通過對水的組成的探究，初步形成探索物質組成的一般思路和方法。（3）構建研究物質組成的思維模型，建立“宏觀、微觀、符號”三重表征的化學學科思維，培養(yǎng)學生科學探究的能力、創(chuàng)新意識以及“科技強國有我”的責任擔當?shù)膶W科素養(yǎng)。學習重點：1.電解水實驗現(xiàn)象的描述。2.水的組成的確定。學習難點：研究純凈物組成的基本方法。教學流程：教學環(huán)節(jié)設計意圖學習任務完成學案一，激活相關知識。環(huán)節(jié)一：從“空氣的組成”到“水的組成”完成學案一，激活相關知識。環(huán)節(jié)一：從“空氣的組成”到“水的組成”通過分析紅色粉末的元素組成引出“化學變化中元素不變”的學科觀念，從中引出探究水的組成的方法。完成學案二，自學氫氣相關知識并初步推斷水的組成環(huán)節(jié)二完成學案二，自學氫氣相關知識并初步推斷水的組成環(huán)節(jié)二：水的生成實驗初探“水的組成”通過氫氣燃燒實驗認識水的組成，體驗實驗在科學探究中的重要作用。完成學案三，學生分組實驗，檢驗氣體，再次推斷水的組成完成學案三，學生分組實驗，檢驗氣體，再次推斷水的組成環(huán)節(jié)三：水的電解實驗再探“水的組成”通過水的電解實驗再次認識水的組成，嘗試從定性、定量兩個角度去觀察實驗現(xiàn)象。完成學案四，學生分組拼裝模型，推斷水分子的構成環(huán)節(jié)四：微觀角度深探“水的組成”完成學案四，學生分組拼裝模型，推斷水分子的構成環(huán)節(jié)四：微觀角度深探“水的組成”通過分子模型體驗還原反應實質、畫圖，從“宏觀、微觀、符號”相結合的角度認識物質的組成。環(huán)節(jié)五：“水的組成”的應用之“航天氧”小組交流，設計簡易的凈水裝置環(huán)節(jié)五：“水的組成”的應用之“航天氧”小組交流，設計簡易的凈水裝置課堂思政融入教學，彰顯研究物質組成、性質其實是為了更好地利用物質的化學學科價價值。完成學案四，學生分組拼裝模型，推斷水分子的構成完成學案四，學生分組拼裝模型，推斷水分子的構成教學過程：教學環(huán)節(jié)一：從“空氣的組成”到“水的組成”水如空氣一樣是我們生活中最常見的物質，水是由什么元素組成的嗎？水的化學式如何表示？這些看似簡單的知識,卻經(jīng)歷了漫長的探究過程。科學家們是如何通過實驗得出水的組成呢?今天我們一起追隨科學家的腳步解密水的組成。回顧拉瓦錫探究空氣的組成的相關實驗，通過分析紅色粉末的元素組成引出“化學變化中元素不變”的學科觀念，從中引出探究水的組成的方法。教師活動：拉瓦錫探究空氣的組成的實驗裝置圖，回顧實驗中涉及的兩個化學反應。汞和氧氣在加熱的條件下生成了一種紅色粉末。繼續(xù)加強熱，又重新生成汞和氧氣。請同學們思考一下，紅色粉末由哪些元素組成？學生活動：思考回答教師追問：汞和氧氣屬于什么反應類型?紅色粉末中還有沒有其他的元素？學生活動：回答問題設計意圖：通過分析紅色粉末的元素組成引出“化學變化中元素不變”的學科觀念。教師活動：介紹拉瓦錫探究水的組成兩種方法，類比推理，實現(xiàn)課內知識的遷移延展。學生活動：閱讀課本第81頁資料卡片，引導學生從中尋找關鍵證據(jù)，從科學家的探索過程確認探究水的組成的兩種方法，體會科學家們研究物質組成的思路和方法，將氫氣燃燒和水的電解實驗都作為研究水的組成的強有力的證據(jù)教學環(huán)節(jié)二：水的生成實驗初探“水的組成”通過氫氣燃燒實驗定性認識水的組成，體驗實驗在科學探究中的重要作用。［演示實驗］點燃氫氣肥皂泡即氫氣爆炸實驗，激發(fā)學生學習氫氣性質的興趣。學生活動：自學氫氣性質(閱讀教材課本第79頁)，并完成學案相關填空。教師活動：提問代表展示自學結果。［演示實驗］利用微型實驗點燃純凈的氫氣，并檢驗產(chǎn)物。過程中，教師注意提醒學生觀察燒杯內壁的變化。學生活動：觀察記錄實驗現(xiàn)象，書寫表達式。教師活動：提問通過剛才演示的氫氣燃燒實驗，你能推測出水是由什么元素組成的呢？推測的依據(jù)是什么？學生活動：多數(shù)學生可能會根據(jù)化學變化前后元素守恒的思想，推知水中含有氫元素與氧元素。［追問、提醒］剛才的燃燒實驗中，是氫氣在空氣中燃燒。學生活動：思考并回答問題。［評析、過渡］這就是卡文迪許用氧氣來代替空氣得出準確結果的原因。所以我們要研究未知物的元素組成，要把未知物全部轉化為已知元素組成的物質，未知物向已知元素組成的物質轉化時，要盡量不引入新元素，防止出現(xiàn)干擾。通過這個環(huán)節(jié)讓學生學會通過實驗現(xiàn)象收集證據(jù)并得出結論，同時體會氫氣燃燒化合成水是研究水的組成方法之一。教學環(huán)節(jié)三：水的電解實驗再探“水的組成”通過水的電解實驗再次認識水的組成，嘗試從定性、定量兩個角度去觀察實驗現(xiàn)象。教師活動：展示拉瓦錫實驗裝置圖；教師演示實驗與學生分組實驗——霍夫曼水電解器。［講解、點撥］電解裝置兩端的電極需要連接電池的正負極。裝置內已經(jīng)提前加滿了水，而且為了增加水的導電性，在水中加入了氫氧化鈉，也可以加硫酸鈉。學生活動：連接裝置，開始實驗。教師活動：提問學生描述實驗開始時觀察到的現(xiàn)象。學生活動：實驗初期從定性角度描述兩個電極都有氣泡冒出，正極端玻璃管產(chǎn)生氣泡速度慢，負極端玻璃管產(chǎn)生氣泡速度快。［追問、點撥］提問學生描述教師已經(jīng)進行了一段時間的演示實驗中的現(xiàn)象，強調要比較兩電解產(chǎn)生氣體的體積，從定量的角度觀察現(xiàn)象。教師活動：根據(jù)拉瓦錫的實驗引導學生猜想兩個玻璃管產(chǎn)生的氣體，并提問如何檢驗氣體。學生活動：思考并回答問題。［追問、提醒］在未知的情況下，如何知道正極就一定是氧氣?學生活動：明確兩種氣體都用燃著的木條來檢驗，更旺的是氧氣，被點燃有火焰產(chǎn)生的是氫氣。［評析］在未知的情況下，均用燃著的木條來檢驗。［實驗驗證］正極氣體使木條燃燒更旺，負極氣體能燃燒。學生活動：學案上記錄現(xiàn)象，書寫表達式，展示該實驗結論:氫氣只含有氫元素，氧氣只含有氧元素，根據(jù)元素守恒，可推知水中含有氫元素與氧元素。教師活動：收集學生分組實驗數(shù)據(jù)，與教師演示實驗形成共識，解釋正極氣體體積略少原因。學生活動：學生分組實驗，檢驗氣體。教學環(huán)節(jié)四：微觀角度深探“水的組成”從微觀角度通過對化學反應本質的分析，讓學生在已有證據(jù)的基礎上結合所給信息得出每個水分子時由兩個氫原子和一個氧原子構成的。通過分子模型體驗還原反應實質、畫圖，從“宏觀、微觀、符號”相結合的角度認識物質的組成。教師講解：通過電解水實驗，從宏觀角度(實驗現(xiàn)象)上確定水是由氫、氧元素組成的，換一個角度，在微觀上一個水分子中氧原子和氫原子個數(shù)比是多少？［提供信息］在相同狀況下，宏觀氣體的體積比等于微觀下構成該氣體微粒的個數(shù)比。學生活動：思考并回答問題。［引導分析］根據(jù)化學變化前后原子的種類和和個數(shù)守恒，以及信息宏觀氣體的體積比等于微觀下構成該氣體微粒的個數(shù)比，可推知水水分子中氧原子和氫原子個數(shù)比是2:1。從數(shù)學角度分析水分子可能有多種組合，可能是H2O、H4O2、H6O3等等。［講授］根據(jù)精確的實驗測定每個水分子是由2個氫原子和1個氧原子構成的，因為水可以表示為H2O，出示北大科學家2018年拍攝的水合鈉離子的原子級分辨圖像。［提問］水通電時，水分子是怎樣變化生成新分子的呢？［播放視頻］學生活動：觀看視頻［點撥］請學生利用分子模型還原電解水或者氫氣燃燒的微觀過程。［提問］你能用分子模型表示水分解的微觀過程嗎？你有哪些發(fā)現(xiàn)？學生活動：體驗拼裝教師活動：提問學生描述體驗模擬的水分解的微觀過程。學生活動：回答當水分子分解時，生成了氫原子和氧原子，2個氫原子結合成1個氫分子，很多氫分子聚集成氫氣；2個氧原子結合成1個氧分子，很多氧分子聚集成氧氣等。［評析］通過我們的微觀實質，可得出電解水的另一結論：化學變化中分子可以再分，原子不能再分。教學環(huán)節(jié)五：“水的組成”的應用之“航天氧”課堂思政，通過介紹空間站制取氧氣的方法，體現(xiàn)研究物質組成、性質是為了更好地利用物質這一化學的學科價值，讓學生感悟科技力量，點燃他們的愛國熱情。［提問］你知道空間站的氧氣是從哪里來的嗎？我們聽聽航天專家怎么說？［播放視頻］學生活動：觀看視頻［評析］這正是電解水實驗的應用，也體現(xiàn)了化學源于生活，且服務與生活的特點。［拓展］在航空航天中，能循環(huán)的不只是氧氣，還有水，如果你是航天水凈化系統(tǒng)的設計師，你能根據(jù)之前的知識設計簡易的凈水裝置嗎？［評析］以此將第四單元有關水的知識聯(lián)系起來，并培養(yǎng)他們“科技強國有我”的責任擔當意識。［歸納總結］這節(jié)課我們沿著科學家的腳步首先通過氫氣燃燒的實驗來定性研究了水的宏觀組成，又通過水的電解實驗進一步定量探究了水分子的微觀構成。由此我們可以得到啟示：要研究未知物的元素組成，可以把未知物全部轉化為已知元素組成的物質，在這個過程種要盡量不引入新元素，利用最簡單的化學反應類型化