2.4 跨学科实践活动学习探究水的组成的科学史并制作分子模型 课件(共77张PPT)

(共77张PPT)
第二单元
空气、物质的构成与组成
2.4跨学科实践活动
科学家发现火星上有水的存在!
水的组成和构成是怎样的
项目任务
制作分子模型，展示“水分子漫游记”的情景剧。
项目任务
探索物质组成与构成的历程:学习科学家探索物质组成与构成的历程，设计实验方案探究水的组成及变化。
制作分子模型:选取适合的材料制作分子模型，拆分和组合模型演示电解水的微观过程。
展示“水分子漫游记”情景剧:编写、展示“水分子漫游记”情景剧。
项目活动1 学习探索物质组成与构成的历程
物质是由原子、分子等微观粒子构成的。查阅资料，通过学习科学史实可以体会科学家探索物质的组成与构成的智慧。
公元前10世纪前后 公元前 5世纪前后 18 世纪末 19世纪初
英国科学家普里斯特利、卡文迪什
可燃空气（氢气）
空气
可燃空气（氢气）
脱燃素空气(氧气)
混合后点燃爆炸,发现有水生成。
拉瓦锡听说这一发现后认为水不可能是由一种元素组成的。
他利用自制的装置。
将玻璃曲颈甑中的蒸馏水加热，水蒸气进入用陶资密封的红热铁管后，在试管中收集到了“可燃空气(氢气)”。
讨论与交流 >>>
1.拉瓦锡通过“铁和水蒸气反应”实验收集到了“可燃空气(氢气)”结合普里斯特利、卡文迪什的实验结果。
推理得出结论:
水由氢、氧两种元素组成。
你认同吗 为什么
2. 图2.4-3中道尔顿、盖-吕萨克、阿伏伽德罗对氢气和氧气反应实验做出了不同的解释。你更赞成哪一位科学家的观点，为什么 他们运用了什么方法探索物质的组成与构成 分享你的看法。
认为物质是由原子构成的，并且原子在化学变化中不可分，氢气和氧气结合成水的微观过程是:
通过实验发现2体积氢气和1体积氧气
反应生成2体积水蒸气，推测:
认为物质是由分子构成的，分子由原子构成，
提出“相同条件下，
相同体积气体含有相同数目分子”,推测:
学生实验探究 >>>
【实验2-5】水的组成及变化的探究
提出问题
水由什么元素组成呢
设计实验
1.实验装置设计
方案一、方案二是两种电解水装置请你仔细阅读并画出方案三的简易电解水装置图。
所需仪器如下:
水槽1个、试管2支、胶塞2个(中间打孔插入电极)，电极2个，电源1个，导线2根。
方案三:简易电解水装置
2.检验生成物的方法
根据下面的框架图，设计检验产物的方法。
水
氢气
氧气
用燃着的木条点燃气体,并在火焰上方罩一个干冷的烧杯,观察到火焰为淡蓝色,烧杯内壁有小水珠出现，则证明生成的气体为氢气。
● 进行实验
利用方案一的水电解器进行实验，实验步骤是:
②电解水
②检验产物
注意每一步骤的具体操作方式，观察并记录现象与数据
撰写实验报告
姓名:_________班级:_________日期:_________
实验目的:探究水的组成及变化实验原理:水在直流电的作用下，会分解生成氢气和氧气
实验用品:水电解器、直流电源、导线、烧杯、酒精灯、火柴、小木条、蒸馏水、氢氧化钠溶液(或稀硫酸)等。
实验示意图 实验步骤 观察与记录
电解水 1.取约100m的水于烧杯中,加人少量氢氧化钠溶液或稀硫酸,搅拌。
实验示意图 实验步骤 观察与记录
电解水 2.打开两支刻度管的活塞,将溶液注入电解器中至两支刻度管充满”,关闭活塞,连接直流电源。 3.通电，观察并记录电极上和刻度管内的现象。 4.一段时间后，停止通电。 ①通电后，两个电极的表面出现的现象是_________
②电解后，连接电源负极的刻度管内气体体积为_________
连接电源正极的刻度管内气体体积为它们的比约为_________
实验示意图 实验步骤 观察与记录
检验产物 5.用燃着的木条靠近与电源负极相连的刻度管管口，打开活塞，在尖嘴口罩一个干冷的烧杯，观察并记录现象。 ③与电源负极相连的刻度管内气体____________,烧杯内壁出现____________.
实验示意图 实验步骤 观察与记录
检验产物 6.关闭与电源负极相连的刻度管管口活塞。用燃着的木条靠近与电源正极相连的刻度管管口，打开活塞，观察并记录现象。 ④与电源正极相连的刻度管内气体____________.
实验结果与讨论:
1.收集证据
正极上产生的气体是
负极上产生的气体是
V正: V负≈_________
2.分析证据
项目 反应物 生成物
物质种类 水H2O 氢气H2 氧气O2
元素组成 氢元素H 氧元素O
3.得出结论
根据电解水生成氢气和氧气，同时结合氢气和氧气反应生成水的实验事实，得出水是由______________________组成的
反思与评价
1.电解水和煮沸水时都有气泡产生，产生气泡的原因有何不同
2.以上实验中有哪些现象和数据能够说明水不是一种元素，而是由氢、氧两种元素组成的
表达与交流
根据这一实验，你认为探究物质的组成可以采用什么样的思路
讨论与交流 >>>
探究物质组成的一般思路
探究化合物的元素组成时，根据“化学变化前后，元素的种类不会发生变化”这一规律，若能将化合物分解为已知组成的物质，就可通过分析生成物的元素组成来推测该化合物的组成;
反之，若能用已知组成的物质合成化合物我们也可以通过分析反应物的元素组成来推测该化合物的组成。
在现代化学研究中，科学家还会借助元素分析仪、红外光谱仪、X射线衍射仪等仪器来测定物质的组成与构成。
项目活动2 制作分子模型
模型建构是化学科学研究的基本方法。通过模型拼装可以从微观视角认识物质的组成与构成。
1.制作模型
请你用橡皮泥或黏土等材料制作6 种分子模型.
各分子模型的制作数量要求如表 2-5所示
2个氢分子(2H2) n个水分子(nH2O，n≥6)
1个氮分子(N2) 1个二氧化碳分子(CO2)
2个氧分子(2O2) 1个氨分子(NH3)
2.拼装模型演示电解水的微观过程
请你将制作好的水分子模型按照方案二或三进行拼装，然后根据演示结果画出相应的微观示意图。
讨论与交流 >>>
1.方案一、二、三中水分子模型拆分后分别得到多少个氢原子和氧原子 氢原子和氧原子的个数比是多少
2.方案一、二、三中氢原子和氧原子重新组合后分别得到多少个氢分子和氧分子 水分子、氢分子和氧分子的个数比是多少
3.化学变化中原子、分子的种类和数目以及元素的种类是否发生了变化 结合该实验说说化学变化的微观实质是什么。
最后，请你将所制作和拼装后得到的模型进行分类，分别放进右边的三个筐中。
项目活动 3 展示“水分子漫游记”情景剧
水在生活中无处不在，请你们演一部“水分子漫游记”情景剧，体会水分子在变化中的经历。
内容:“水分子漫游记”情景剧
时问:5 分钟
主角:水分子
形式:现场表演/视频展示
提示:在进行展示前，每个小组需要以“水分子”为主角编写故事大纲。小组成员可以通过头脑风暴，充分挖掘生活中见过的水的状态、运动途径及变化情况(漫游地点尽量含白然环境、动植物休内)，写好剧本后，小组成员共同制作道具，分配角色并做好预演或拍摄。
项目反思
最后，请你对自己在制作模型、展示“水分子漫游记”情景剧等活动中的表现进行反思与评价:你的表现如何 有哪些收获 还有哪些需要改进的地方
1.除了电解水之外，下列实验或事实能验证水的组成的是（ ）
A.水受热变成水蒸气，质量不变
B.水受热变成水蒸气，体积变大
C.蜡烛燃烧，生成水
D.氢气燃烧，生成水
D
2.电解水实验装置如右图所示，下列说法正确的是（ ）
A.a管的气体可以使带火星的木条复燃
B.b管的气体燃烧产生淡蓝色火焰
C.保持水化学性质的最小微观粒子是氢原子和氧原子
D.在水中加人少量硫酸或氢氧化钠以增强导电性
D
3.1800年，英国化学家尼科尔森和卡莱尔用伏打电池首次进行电解水的实验，在两个电极分别收集到氢气和氧气。下列说法正确的是( )。
A.这个实验说明水是由氢气和氧气组成
B.两极收集的气体质量比是2:1
C.该实验可推测水是由氢元素和氧元素组成的
D.这个化学变化中，最小的微观粒子是水分子
C
4.下面是有关水的组成与构成的描述，请判断对错
(1)水由氢、氧两种元素组成。（ ）
(2)水分子中含有3个原子。（ ）
(3)水分子中原子和氧原子的个数比为2:1。（ ）
(4)1个水分子中含有10个质子。（ ）
√
×
√
√
元素不讲个数
(5)水分子中含有氢原子和氧原子。（ ）
(6)水是由2个氢元素和1个氧元素组成的。（ ）
√
×
5.阅读下列材料并回答问题。
在漫长的一段时间内，人们认为水是组成世间万物的一种元素
【材料1】18世纪，普里斯特利用锌和稀硫酸制得“可燃空气”，将其与空气混合点燃，容器内壁上出现了水雾。该“可燃空气”是_______________________
H2
【材料2】1781年，卡文迪什证实了普里斯特利的发现，并用纯氧代替空气进行实验，证明生成的液体确实是水，并得出“水是一个结合物而不是简单元素”的结论。他用纯氧代替空气的原因是___________________________
防止空气中的其他部分干扰实验
【材料3】1783年，拉瓦锡跟踪并改进实验，将水蒸气通过灼热的铁管，一段时间后，在出口处收集到一种可燃性气体，水的质量减少，铁管的质量增加，经验证铁转化成了四氧化三铁(Fe3O4)。至此，水不是单一元素，“水是由______________________两种元素组成的”的观点得到了公认。
氧元素和氢元素
【材料4】1800年，尼科尔森和卡莱尔通过用伏打电池在常温下对水进行通电分解，得到氢气和氧气，再次确认了水的组成。
【分析讨论】
(1)科学家利用“合成”“分解”的思想证明了水的组成。下列实验主要利用“合成”思想的是( )。
氢气在氧气中燃烧
B.拉瓦锡铁管实验
C.水的通电分解
A
(2)请补充电解水时，分子分解、原子重组的过程,
N2 O2
O2
H2O
Fe
CO2
一、基础性练习
1.某城市某日空气质量指数级别为二级。下列情况对空气质量指数级别不会产生影响的是（ ）
A.用氢气作燃料 B.焚烧垃圾
C.汽车排放的尾气 D.用煤和石油作燃料
A
2.下图是表示气体微观粒子的示意图，图中‘和“● ，●”分别表示不同的原子，那么其中表示纯净物的是（ ）
C
3.下列各组物质，按混合物、化合物、单质顺序排列的是( )。
A.冰水共存物、食盐水、氮气
B.五氧化二磷、双氧水、红磷
C.洁净的空气、二氧化碳、液态氧
D.氧化镁、酒精、水银
C
4.分子与原子的主要区别是( )
A.分子比原子大
B.分子运动速率比原子运动速率慢
C.分子不参加化学反应而原子参加化学反应
D.在化学反应中分子可分而原子不可分
D
5.下列事实及对这些事实的解释，二者不相符合的是( )
A.汽油挥发--分子体积变大
B.夏天钢轨之间的缝隙变小--原子之间有间隔
C.糖是甜的，醋是酸的--不同分子性质不同
D.电解水制取氢气和氧气--分子在化学反应中可以再分
A
6.在化学反应中一定没有发生变化的是( )
A.原子的种类
B.分子的种类
C.物质的种类
D.分子的数量
A
7.稀土是具有战略意义的国家资源。已知铕是稀土中的一种很珍贵的元素,它的核电荷数为63，相对原子质量为152。关于销元素的下列说法正确的是( )
A.原子核内质子数为 63 B.原子的核电荷数为 152
C.原子核外电子数为152 D.原子质量为 152
A
8.下列关于相对原子质量的说法正确的是( )
A.相对原子质量的单位一般都是克
B.与其他原子的质量相比较的数值
C.一个原子的真实质量
D.与一种碳原子质量的 1/12 相比较所得的数值
D
9.氯化钠是由钠离子和氯离子构成的。已知钠离子(Na)的原子核中质子数为 11，中子数为12，下列有关Na 的说法正确的是( )
A.原子核外电子数为 11 B.它带1个单位正电荷
C.原子核内的正电荷数为10 D.在化学反应中很活泼
B
10.说出符号的意义或用符号表示
(1)Hg表示________，还表示_______也可表示________
(2)3H+表示__________;Cl表示__________\__________
(3)2个氮原子__________
汞元素
汞单质
汞原子
3个氢离子
氯元素
氯原子
2N
二、拓展性练习
11.某兴趣小组探究分子的特性时做了以下实验。
提示信息:已知氨水可使无色酚酞溶液变红。
(1)实验一:一段时间后,能观察到B、D试管中的无色酚酞溶液均变为_______色，F试管的作用是_____________。B、D试管中先出现颜色变化的是D试管，由此可得出温度对微观粒子运动速率的影响是
_______________________________________
作对照
温度升高，微观粒子运动速率加快
红
(2)实验二:先在一支试管中装一部分红墨水,再在液面上注满酒精(缓缓注入)，加盖密封后静置，一段时间后再观察，现象如图所示。该实验现象可以说明的分子性质有:①________________ ②______________
分子在不断运动
分子之间有间隔
2.18世纪 70年代，拉瓦锡第一次用实验证明了空气中含有氧气(O2)和氮气(N2)，这两种气体中，________在空气中的含量更多，其用途有________________________。
N2
制取氮肥 燃料 炸药
已知氮气和氧气在放电的条件下可以转化为一氧化氮(NO)，请完成该反应的微观示意图。
三、实践性练习
13.仿照水的电解实验的思路，通过蜡烛燃烧实验，探究石蜡的元素组成并完成下表中的实验报告
实验目的 探究石蜡的元素组成
建立假设 假设1:石蜡中含有____________元素
假设2:石蜡中含有碳元素
氯
实验器材和药品 蜡烛、火柴、烧杯、澄清石灰水
设计并实施实验 验证假设1的实验步骤:
点燃蜡烛，用一个干冷的烧杯罩在火焰上方，观察现象
实验现象:____________________________________
实验结论:____________________________________
烧杯内壁出现水雾
假设成立
设计并实施实验 验证假设2的实验步骤:
点燃蜡烛，用一个_________________________烧杯罩在火焰上方，观察现象.
实验现象:_____________________________
实验结论:_____________________________
内壁沾有澄清石灰水的
烧杯内壁变浑浊
假设2成立