化学人教版九年级上册电解水的组成教学设计.doc

水的组成教学设计教学目标：1.通过观察氢气燃烧以及电解水的实验，认识到水是由氢、氧两元素组成的。并以上述物质以及此前接触的一些物质作为例子，理解单质、化合物、氧化物的概念。加深对以前学过的一些化学知识如化合反应、分解反应、纯净物、混和物，分子，原子，元素等的理解。2.精心安排实验的演示，保证演示的效果，通过语言引导学生的活动，让学生通过对细微的实验现象的观察与分析、拓展思维，促使学生观察与思维能力得到提高。3.通过本课题的教学，使学生感受化学实验的神奇与精妙，获得一些体会科学的博大精深的机会，促使他们认识到客观事物是复杂的，不能光看表面，而是要仔细分析研究。学情分析：1.学生思维水平和认知特征初三学生已能理解一般的抽象概念,能对许多现象进行概括和抽象,但其逻辑思维在很大程度上还属于经验型,有赖于感性经验和具体形象的直接支持,常常带有主观片面和肤浅的特点。初三学生初学化学,兴趣浓厚,甚至对每一个实验都会产生强烈的探究欲望,但大部分学生仅仅停留在对实验现象的感性认识,觉得某某实验如何精彩,而很少对实验的本质进行探究。2.学生已有知识和经验通过前几个单元的学习,学生学习了一些基础的化学知识，初步认识了一些最常见的物质，学习了一些化学的基本概念，但是，认识还比较肤浅，需要不断的巩固提高，并在此基础上学习新的知识。3.学生实际情况我校学生大多科学知识比较薄弱，大多缺乏主动学习的意识，在课堂上总是显得很被动。根据化学学科新知识较多，需要记忆的内容多，许多概念由于理解不深容易混淆的情况，我十分重视与学生的情感交流，十分注意语言功能的运用，十分重视实验的演示效果，希冀以此吸引学生的兴趣，引导他们经常阅读课本，引导他们透过现象看本质，启发学生的思维活动，拓展学生的想像空间，以此来不断巩固已学知识，并不断吸纳消化新的知识，经过不断的磨合，搭建日臻成熟完善的知识结构与网络。教学重点水由氢氧两种元素组成。化合物，氧化物，单质的概念。教学难点水分子的微观结构，水分解过程中原子的重新组合。化合物与单质的区别。从分子的角度区分纯净物和混和物。教学方法安排与引导学生观察实验现象，分析实验结果，想象变化过程。教学过程一、 引入水是生命之源。可是，我们对水的了解又有多少？水是由哪些元素组成的？二、 新课1.首先我们对氢气进行一些试验，主要是，氢气能否燃烧？燃烧的产物又是什么？讲述：氢气是一种神奇的气体，它的密度只有空气的1/14。如果点燃纯净的氢气，则氢气可以安静地燃烧，如果点燃混和空气的氢气，则可能发生猛烈的爆炸。因此，点燃氢气前必须检验它的纯度，否则可能面临严重的后果。关键词：验纯。演示：实验45在一个较大的容器（锥形瓶）中，用不锈钢网装一些不纯的锌粒悬在空中，瓶口用安装有长颈漏斗和导气管的橡皮塞塞住，作为气体发生装置。导气管再连接一段约30厘米长的乳胶管，再连接末端用于排水集气的玻璃管。并配置水槽与试管，作为气体收集装置。试验时，首先制取氢气。通过长颈漏斗向发生装置内注入1：4的稀硫酸，18mm的试管收集氢气，并检验纯度，可先有意只收半试管氢气，展示不纯的氢气点燃时爆鸣的现象，再收集一试管氢气进行试验，直到氢气比较纯了为止。在乳胶管的末端换上尖嘴导管，稍迟，点燃纯净的氢气，用一个250ml的烧杯罩在火焰的上方，观察烧杯壁上出现水珠的现象。为了让学生看到清晰的影像，拟采用一个高清的微型摄像头对准重点部位进行观察。讨论，小结，引入电解水的实验参考课本第79页有关内容。氢气与空气中的氧气反应，生成了水。注意，氢气由氢元素组成，而氧气由氧元素组成。我们可否使水发生分解反应，并得到氢气和氧气呢？如果是那样的话，又能说明什么呢？2.探究水的组成。水能否发生分解反应，生成哪些物质？这些物质由哪些元素组成？整个实验说明什么？演示：参考课本第80页探究的有关内容。使用一个比较好的水电解器（拟采用自制的）进行试验，已经有很成熟的实验方案（详见我写的电解水实验的改进与实际操作一文）。在水电解器中注入适量的水（为增强导电性，在水中加入了少量的NaOH）。运用洗耳球，使水充满气体收集器。然后，检查电路连接情况，一定要正确连接正负极。检查无误后， 接通电源。在水电解器靠近教师一侧约2030cm处，放置一个高清微型摄像头，使学生除了从前方观察实验全貌外,还可以从大屏幕上观察实验的细节。可以看到，通电后，在电极上产生大量无色气泡，数量庞大，数不胜数，升腾翻滚，蔚为壮观。阳极产生的气体与阴极产生的气体的体积比可随时观察，保持在约2：1的水平。3分钟以内，阳极收集气体约15ml，阴极收集气体约30ml。阳极的气体使带火星的木条复燃，证明是氧气；阴极的气体能够燃烧，与空气混和则发生爆鸣，这是氢气。讨论，小结水分解产生了两种气体，一种是氢气，由氢元素组成，一种是氧气，由氧元素组成，证明水含有氢和氧两种元素。讲解水由分子构成，水分子可以用H2O表示。一个水分子由2个氢原子和一个氧原子构成。水在分解过程中，生成了氢原子和氧原子，每2个氢原子结合成一个氢分子，许多氢分子聚焦成氢气；每两个氧原子结合成一个氧分子，许多氧分子聚焦成氧气。启发思维，想像，理解已学知识，巩固新知识根据电解水时看到的景象，我们相信这个变化的过程是真实的，我们也可以理解化学反应的微观细节，可以理解像氢气、氧气这样的气体，是由许许多多的很小的分子构成的。3.讲解化合物、单质、氧化物等等概念水是纯净物还是混和物，为什么？水是单一成分的物质，水是由许多水分子构成的。但是，水是由两种元素组成的，水的分子式是H2O。像这样的含有不同种元素的纯净物，叫做化合物。亲爱的同学们，你们能否再举几个化合物的例子？为什么说这些物质是化合物？你们认为，化合物的概念中有哪些关键词？跟化合物不同，有些纯净物中，只含有一种元素。这样的物质，我们把它称为单质。如氢气，只含有氢一种元素，氢气由许许多多氢分子（H2）构成。因此，氢气是单质。亲爱的同学们，你们还能举出哪些例子？为什么说这些物质是单质？亲爱的同学们，氧化物是什么东西？能说说吗？就是像水这样的化合物，只含有两种元素，并且其中一种还是氧元素，我们称之为氧化物。氧化物还有哪些？为什么说这些物质是氧化物？高锰酸钾是氧化物吗？为什么？小结实验证明：水是由氢氧两种元素组成的化合物。三、作业见课本第82页。板书设计课题3 水的组成实验；氢气与氧气反应生成水；氢气+氧气 点燃 水 （单质）（单质）（化合物） H2 O2 H2O水可以分解，生成氢气和氧气。水 通电 氢气+氧气 （化合物）（单质）（单质） H2O H2 O2证明： 水是由氢氧两种元素组成的化合物。实验准备：1.氢气的制取与性质装置与实验步骤图主要实验用品：锥形瓶，长颈漏斗，双孔橡皮塞，直角导管，橡皮管，60度导管，水槽，试管，酒精灯，火柴，尖嘴导管，干燥的烧杯。烧杯。不锈钢网，钢针，铜丝。止水夹。稀硫酸，锌粒，微型摄像头。等等。2.电解水实验主要实验用品：水电解器，电源及连线，小烧杯，洗耳球，尖嘴导管，酒精灯，火柴，纯净水（加入少量NaOH），小木条，摄像头，其他。关于实验改进的论文：电解水实验的改进与实际操作初中化学教材经过多次改版，内容发生了较大的变化。自从“氢气还原氧化铜”淡出后，课本中吸引人眼球的实验项目似乎已经很少。因而，“电解水”的演示质量不容忽视。在教材中，“水的组成”是通过电解水实验来证明的。这个实验的看点在于，看似单纯的水，经过电解以后，生成了两种截然不同的气体氧气和氢气，而且它们的体积比为2：1。实验中可以看到大量气泡从电极上产生并冒出，生成的气体可以检验，一种能够使带火星的木条复燃，另一种则能够燃烧。观察实验现象，可以使学生获得广泛的想象空间，看似单纯的水，在电流的作用下变成两种单质，有助于学生对分解反应的认识和理解。也可以帮助学生理解化学反应的本质，理解原子，分子，以及一些物质是由分子构成的，等等基本概念和知识。“电解水”实验的典型装置是“霍夫曼电解器”，电极材料使用昂贵的铂，学校一般没有配置。虽然上级配给的仪器中也有类似的，但是，制作工艺粗糙，而且损坏以后修理困难，订货的周期又比较漫长，并且跑冒滴漏现象严重，由于电解水的时候，要在水中加入硫酸或者烧碱，因此，这样的瑕疵是无法容忍的。因此，在实际教学时，往往使用自制简易装置。不过，实验效果并不理想，主要的缺点包括：手需要多次接触有腐蚀性的电解液，如果使用手套，操作又显笨拙，检验氢气的时候效果不理想，老师对此有改进的要求。经过查找资料和动手实验，我们对实验中的一些问题有了成套的改进方案。图一是过去常用的简易电解水装置，图二是现在改进后的电解水装置。一、改进的实验方案如下：1.电解液：用NaOH溶液，根据实测经验，质量分数为15%18%最理想,最好用纯度较高的试剂和蒸馏水配制。实际用10%NaOH溶液效果就很好了。2.电解池：曾经使用1000ML烧杯。由于烧杯上有文字和标识刻度，会影响观察，最好用塑料缸，定制。但是，学校没有这样的条件。现在改用定制的长方形有机玻璃缸，量身定制，与收集气体的容器（注射器匹配），不浪费药品。3.电极材料:最理想的是铂。当电解液为碱性时，可用铁丝代替，效果较好，实际操作中，选用自行车的辐条，套上电线绝缘皮，留出大约3公分露在外面，作为电极。阴极的电极材料要求不太高，可以用铜导线，剥去末端部分绝缘皮。电极部分可以绕成螺旋状，长度约10cm，足以防止当电解产生的氢气较多时，注射器浮起而倾倒。当氧气占据注射器一半容量时，注射器不会浮起，所以不必采取这一措施。4.电源：选用普通学生电源。电压16V。电压对电解的速度有很大的影响，电压大时电解速度较快。实际用10V就可以了。电压太高时，电流增大，电源可能会因为过载而采取保护措施，并停止工作。5.集气装置：用排水法收集，使用两个30ML的注射器，在针头处各接上6CM长的橡胶管，里面各放入一粒光滑的圆球（钢珠，类似碱式滴定管的设施），使用时捏住圆球，使电解液进入，残余的空气通过橡胶管上端用洗耳球吸出，手不与电解液接触。6.导线：用两根长约30CM的多股导线，一头各接上鳄鱼夹，或在另一头接鱼头夹。可以方便地夹住连接电极的导体的金属外露部分，另一头可以方便地接在电源上。.为了让学生看清现象，可以使用投影，或者视频展示。实际操作时，是在靠近电解池的地方，放一个微型摄像头。摄像头是免驱动的，使用方便。而且像素很高，响应很快，利于观察。二、实验操作的步骤与方法：正式实验开始前，进行“预电解”，就是，不收集气体，进行一段时间的电解。时间可以稍长一点，10分钟左右，预电解时，电压可以调低至6V。预电解的目的，是使作为正极的铁处于被氧化的状态，这样正极在正式电解时不发生更多的副反应，同时使溶解在水中的气体达到饱和。以便使产生的氧气和氢气的比例非常接近于1：2。正式演示的时候，步骤大致如下：1.如图装置，向电解池倒入电解液，至液面距离电解池上沿还有3cm时停止。2.安放集气装置，用一只手挤压橡胶管内的圆球，电解液进入注射器内，稍后，用另一只手使用洗耳球，吸电解液至圆球处，如果稍有超过，可以放回至圆球处。3.将铜丝连接电源负极，铁丝连接电源负极。4.连接电源，电压选择10伏。不到5分钟，氧气达到约15ML,氢气达到约30ML，针筒内即将充满气体。停止通电，断开电源。5.挤压负极这端的圆球，排出一部分氢气，然后，点燃一根火柴，并马上挤压圆球放出剩余的大部分氢气，这时候，可以看到氢气燃烧时的火焰。6.挤压正极这端的圆球，放出里面的氧气，与此同时，用带火星的木条（不要用火柴，因火柴杆太短，会烧到手指，另外火柴杆容易熄灭）伸到管口稍远处，木条