第一节运动的水分子第1课时水的三态变化及分子的特征（导学案）

第一节运动的水分子第1课时水的三态变化及分子的特征一、知识目标1.理解水的三态变化是水分子运动和间隔改变的结果，明确三态变化中水分子的数目和大小不变，变化的只是分子间的间隔和排列方式。2.知道是构成物质的一种微观粒子，由原子构成，掌握分子的特征（质量和体积小、不断运动、有间隔）。3.学会运用分子的特征解释生活中的常见现象，如扩散、热胀冷缩等。二、核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：通过观察水的三态变化宏观现象，建立“物质由微观粒子构成”的观念，形成从微观角度解释宏观现象的思维方式，发展“宏观微观符号”三重表征能力。2.证据推理与模型认知：通过实验探究水的三态变化、酒精与水混合、品红扩散等活动，培养提出猜想、设计实验、分析数据的科学探究能力，激发对微观世界的探究兴趣。3.科学探究与创新意识：联系生活实例（如香水扩散、热胀冷缩），认识化学与生活的紧密联系，增强将化学知识应用于生活的意识，培养用科学原理解释生活现象的习惯。教学重点1.水的三态变化的微观本质，理解温度变化对水分子运动速率和分子间隔的影响。2.分子的三个基本特征（不断运动、有间隔、质量体积小）及其实验验证。3.运用分子的观点解释生活中的常见现象，建立微观粒子与宏观现象的联系。二、教学难点1.从微观角度构建水分子三态变化的模型，理解分子运动和间隔变化的抽象概念。2.运用分子特征解释复杂的生活现象，培养学生的抽象思维和知识迁移能力。一、水的三态变化1.描述水的三态变化的过程。水有三种状态：固态（冰）、液态（水）、气态（水蒸气），三者可相互转化：冰→水：受热，固态变为液态；水→水蒸气：受热，液态变为气态；水蒸气→水：遇冷，气态变为液态；水→冰：遇冷，液态变为固态。2.水的三态变化的过程中，水分子发生了怎样的变化，其微观本质是什么？水的三态变化属于物理变化，变化的本质是水分子的间隔和排列方式改变，而水分子的数目和大小不变：固态（冰）：水分子紧密有序排列，只能在固定位置振动；液态（水）：水分子间隔较小，可自由运动；气态（水蒸气）：水分子间隔较大，完全自由运动。3.思考如何从微观角度解释生活中常见的现象：（1）雨后水渍消失：水分子吸收能量，运动加快，间隔变大，变成水蒸气逸散到空气中（蒸发）（2）锅盖滴水：水蒸气遇冷，能量降低，运动减慢，间隔变小，凝结成水滴（液化）。二、分子的特征1.什么是分子？阅读课本寻找分子的概念。许多物质像水一样，是由分子构成的，如氢气（H2）、氧气（O2）、二氧化碳（CO2）等。分子是构成物质的一种微观粒子，它们都是由原子构成的。2.实验探究一：酒精与水混合实验实验步骤取一支20mL的大试管，先加入10mL蒸馏水，再加入10mL酒精，然后用带玻璃导管的橡皮塞塞住试管口，竖直静置后标记进入导管的液面高度。用手指堵住导管口，上下颠倒试管几次，再次竖直静置，实验现象混合静置后，液面高度低于刻度线实验结论分子之间有间隔，酒精分子进入到水分子的间隔中，导致体积减小。3.实验探究二：品红扩散实验实验步骤取两个相同容量的小烧杯，一个烧杯中加入半杯热水，另一个烧杯中加入半杯冷水，然后分别加入少量品红溶液，观察现象，并用秒表记录扩散时间。实验现象品红在热水中扩散得快，在冷水中扩散得慢。实验结论分子在不断运动，且温度越高，分子的运动速率越快。4.我们的肉眼能看到分子么？小小的一滴水中含有1021个水分子，水分子的特征尺度为0.4纳米（0.4×109m），这比纸张的厚度（100微米=1×104

m）还要小几百万倍。从这组数据你能感受到什么？分子的质量和体积都很小。5.归纳总结：分子的特征(1)分子的质量和体积都很小(2)分子之间有间隔(3)分子在不断运动，且温度越高，分子的运动速率越快。一、新课引入活动一：新课导入问题探究：观察尼亚加拉大瀑布、黄姚古镇、长白山山顶等景观图片，结合生活经验，思考水的不同形态是如何形成的？答案：水的三态变化是由于温度等条件改变，导致水分子的运动和间隔发生变化。问题探究：露珠消失后去了哪里？水烧开时冒出的“白气”是什么？水的三态变化是如何发生的？答案：露珠蒸发变成水蒸气；白气是水蒸气液化形成的小水滴。问题探究：水的三态变化中，水分子发生了什么变化？答案：这是引导我们进入微观世界思考的问题，后续会通过实验等进行探究。二、水的三态变化活动一：实验探究水的三态变化问题探究：用量筒量取直饮水（室温），倒入烧杯加热至沸腾，用另一个量筒收集冷凝水（模拟水蒸气液化）。同时，把封闭在针筒中的少量水煮沸，液态的水就会变为水蒸气，注射器活塞移动，体积会明显增大。请提出水体积增大原因的猜想，并从微观角度进行解释。答案：可能的猜想有：a.水分子本身变大了。从微观角度看，如果水分子本身变大，那么物质的性质可能会发生改变，而水变成水蒸气只是状态变化，性质未变，所以该猜想不太合理。b.分子之间的间隔变大了。当水由液态变为气态时，水分子获得能量，运动加剧，分子间的间隔增大，导致体积明显增大，该猜想合理。c.水分子的数目增多了。在水的三态变化过程中，没有新物质生成，属于物理变化，水分子的数目不会增多，所以该猜想错误。d.水分子受热都冲到针筒的另一端去了。这只是水分子的位置移动，不能解释体积增大的本质原因，所以该猜想错误。问题探究：小组讨论并总结：水的三态变化中，水分子发生了怎样的变化？答案：在固态的水中，水分子紧密有序排列，只能在固定的位置上振动；在液态的水中，水分子间隔较小，可在一定程度上自由运动；在气态的水中，水分子间隔较大，可以完全自由运动。问题探究：在这个过程中什么变了，什么没变？答案：在水的三态变化中，不变的是分子数目和分子大小;改变的是分子间隔和分子排列方式。分子本身没改变，这种变化是物理变化。活动二：解释生活中常见现象问题探究：雨后初晴的夏日，路边的斑斑水渍一会儿就消失得无影无踪了，从微观上如何解释这一现象？答案：在水蒸发的过程中，水分子获得太阳光的能量后，运动加快，克服了水分子之间的相互作用，离开液体表面，水变成水蒸气逸散到空气中。问题探究：烧开水之后，揭开锅盖，立即就会有许多水滴滴下，从微观的角度如何分析这一个过程？答案：烧水时，部分水分子获得足够的能量，离开水面向锅盖处运动。这些水分子遇到冷的锅盖后失去部分能量，导致其运动减慢，由于分子间的相互作用而彼此靠近，聚集在一起，水蒸气凝结成水滴。问题探究：如何形象的描述水分子的运动？水结冰和冰融化的过程中，水分子的能量、运动速率、相互间的作用及间隔是怎样变化的？答案：分子的运动就像教室里的同学们，低温时安静就坐（固态），温度升高开始在教室内活动（液态），剧烈活动时就会满操场自由运动（气态）。水结冰时，水分子能量降低，运动速率减慢，分子间相互作用增强，间隔减小；冰融化时，水分子能量升高，运动速率加快，分子间相互作用减弱，间隔增大。典例1：2025年哈尔滨亚冬会期间，我国健儿在滑雪、滑冰等多个项目上都获得了多枚金牌。从微观角度分析，雨、雪和冰的区别在于（）A．分子的种类B．分子的间隔C．分子的质量D．分子的大小【答案】B【详解】雨、雪和冰都是由水分子构成的（分子种类、大小、质量相同），分子间存在着间隔，气体、液体、固体的分子间隔不同。故选B。典例2：金刚石“对顶砧”技术可“点水成冰”。在常温极高压条件下，水可形成密度更大的热冰，原理如图。下列有关说法错误的是（）A．金刚石由原子构成B．水变“热冰”后，分子将停止运动C．“热冰”和水所含的分子化学性质相同D．水转化为“热冰”过程中分子间隔变小【答案】B【详解】A、金刚石为碳单质，是由原子构成，该选项说法正确；B、分子在永不停息的运动，水变“热冰”后，分子不会停止运动，该选项说法不正确；C、“热冰”和水都是由水分子构成，同种分子，化学性质相同，该选项说法正确；D、水转化为“热冰”过程中，压强增大，分子间的间隔减小，该选项说法正确。故选B。三、分子的特征活动三：引入分子的概念问题探究：阅读课本，了解什么是分子。答案：许多物质像水一样，是由分子构成的，如氢气（H2）、氧气（O2）、二氧化碳（问题探究：阅读课本，了解如何证明水分子的存在。答案：悬浮于水中的每一个花粉颗粒，都处在无数个水分子的包围之中，而且在某一个瞬间所受到的水分子撞击力又不尽相同，因此花粉颗粒才会不断地做无序运动。布朗的发现后来成为水分子真实存在的有力佐证。活动四：酒精和水混合实验探究分子的特征问题探究：教师演示酒精与水混合实验：取一支大试管，先加入蒸馏水，再加入酒精，然后用带玻璃导管的橡皮塞塞住试管口，竖直静置后标记进入导管的液面高度。用手指堵住导管口，上下颠倒试管几次，再次竖直静置，观察到混合静置后，液面高度低于刻度线。混合后液面为什么低于刻度线？从微观角度分析。答案：分子之间有间隔，酒精分子和水分子相互进入间隔中，导致总体积减小。问题探究：该实验体现了分子的什么特征？答案：这体现了分子的特征1：分子之间有间隔。活动五：品红扩散实验探究分子的特征问题探究：分组实验：取两个相同容量的小烧杯，一个烧杯中加入半杯热水，另一个烧杯中加入半杯冷水，然后分别加入少量品红溶液，观察到品红在热水中扩散快，在冷水中扩散慢。为什么品红会扩散？冷热水中扩散速率为什么不同？从微观角度分析。答案：分子在不断运动，所以品红会扩散。温度越高，分子的运动速率越快，所以品红在热水中扩散快，在冷水中扩散慢。问题探究：该实验体现了分子的什么特征？答案：这体现了分子的特征2：分子在不断运动，且温度越高，分子的运动速率越快。活动六：总结分子的特征问题探究：阅读资料：小小的一滴水中含有1.67×1021个水分子，这个数字之大令人难以想象。如果我们将一滴水的大小与地球相比，那么水分子的大小就相当于一个普通的课桌，这种比喻使我们更加深刻地认识到水分子的微小程度。实际上，水分子的特征尺度为10−10纳米（1答案：得出分子的特征3：分子的质量和体积都很小。归纳总结：请总结分子的特征。答案：分子的质量和体积都很小，分子之间有间隔，分子在不断运动，物质的三态变化中：分子数目、大小不变；间隔和排列方式改变。典例1：用分子的特征解释下列事实：（1）打气筒能将空气压入足球内（2）食醋在空气中放置一段时间后，醋的酸味会变淡（3）酒精温度计的液柱随温度的升降而升降（4）一滴水中有约1021个水分子（5）20ml水和20ml酒精混合，所得混合液体的体积小于40ml（6）湿衣服晾干了（7）酒香不怕巷子深【答案】（1）分子间有间隔（2）分子在不断地运动（3）分子间有间隔（4）分子的质量和体积都很小（5）分子间有间隔（6）分子在不断地运动（7）分子在不断地运动一、水的三态变化1.水的三态变化的过程中的微观本质：水的三态变化属于物理变化，变化的本质是水分子的间隔和排列方式改变，而水分子的数目和大小不变：2.从微观角度解释生活中常见的现象：（1）雨后水渍消失：水分子吸收能量，运动加快，间隔变大，变成水蒸气逸散到空气中（蒸发）（2）锅盖滴水：水蒸气遇冷，能量降低，运动减慢，间隔变小，凝结成水滴（液化）。二、分子的特征1.分子的概念：许多物质像水一样，是由分子构成的，如氢气（H2）、氧气（O2）、二氧化碳（CO2）等。分子是构成物质的一种微观粒子，它们都是由原子构成的。2.实验探究一：酒精与水混合实验实验现象混合静置后，液面高度低于刻度线实验结论分子之间有间隔，酒精分子进入到水分子的间隔中，导致体积减小。3.实验探究二：品红扩散实验实验现象品红在热水中扩散得快，在冷水中扩散得慢。实验结论分子在不断运动，且温度越高，分子的运动速率越快。4.归纳总结：分子的特征(1)分子的质量和体积都很小(2)分子之间有间隔(3)分子在不断运动，且温度越高，分子的运动速率越快。1.下列事实不能用分子观点解释的是A．刮风时尘土飞扬B．进入花园闻到花香C．将25m3的石油装入0．024m3的钢瓶中．D．50mL酒精和50mL水混合后的总体积小于100mL【答案】A【详解】A、刮风时尘土飞扬是指可吸入颗粒，不能用分子观点解释，正确；B、进入花园闻到花香是分子不断运动的结果，能用分子观点解释；C、将25m3的石油装入0．024m3的钢瓶中说明气体分子间间隔较大，能用分子观点解释；D、50mL酒精和50mL水混合后的总体积小于100mL，说明分子间由间隔，能用分子观点解释，故选A。2．下列微观解释不正确的是A．氨水挥发﹣分子不断运动B．将二氧化碳气体制成干冰，体积变小﹣分子体积变小C．18g水中大约有6.02×1023个水分子﹣分子的质量很小D．50mL酒精和50mL水混合后总体积小于100mL﹣分子间有间隔【答案】B【详解】A、氨水挥发，是因为分子是在不断运动的，故选项解释正确．B、将二氧化碳气体制成干冰，体积变小，是因为分子间的间隔变小，而不是体积，故选项解释错误．C、18g水中大约有6.02×1023个水分子，说明分子的质量很小，故选项解释正确．D、50mL酒精和50mL水混合后总体积小于100mL，是因为分子之间有间隔，一部分水分子和酒精分子会互相占据分子之间的间隔，故选项解释考点1水的三态变化1.海水淡化是解决人类淡水资源短缺的有效措施。如图所示某海水淡化系统蒸发腔中的海水在光热作用下汽化，太阳能风扇将水蒸气吹到冷凝腔冷凝，实现海水淡化。下列说法正确的是A．海水变为淡水，水分子化学性质改变B．液态水变为水蒸气，水分子间的间隔变大C．热作用下，水分子运动变慢D．水蒸气冷凝为水，水分子本身变小【答案】B【详解】A、海水变为淡水，该过程中没有新物质生成，属于物理变化，水分子化学性质不变，说法错误，不符合题意；B、液态水变为水蒸气，水分子间的间隔变大，说法正确，符合题意；C、温度越高，分子运动速率越快，则热作用下，水分子运动变快，说法错误，不符合题意；D、水蒸气冷凝为水，该过程中没有新物质生成，属于物理变化，水分子本身不变，水分子间的间隔变小，说法错误，不符合题意。故选：B。2．《诗经》中“菲葭苍苍，白露为霜”的优美诗句，生动刻画了河畔秋深的景象。其中“白露”、“霜”的原因是A．水分子数增多了 B．水分子体积变大了C．水分子间距离改变了 D．水分子发生了分解【答案】C【详解】A.状态变化是物理过程，水分子数量不变，错误。B.状态变化中分子体积不变，错误。C.温度降低导致分子动能减小，分子间距离缩短，从而形成露或霜，正确。D.分解是化学变化，而这里只是物理状态改变，正确。故选：C。3．空气是人类生产、科研活动的重要资源。给注射器内的空气微热，观察到的实验现象如图所示。从微观角度分析，下列说法正确的是A．分子间隔变大 B．分子个数增多C．分子停止运动 D．分子种类改变【答案】A【详解】空气受热膨胀，是因为气体分子之间存在间隔，温度升高，分子间隔变大，该过程中分子个数、种类均不发生变化，分子始终在不断地运动，故选A。考点2分子的特征4.“宏微结合”是化学学科的重要思想之一。下列对宏观事实的微观解释不正确的是宏观事实微观解释A1滴水中大约有1.67×1021个水分子分子的质量、体积都很小B水结成冰后不再流动分子停止了运动C水烧开时，壶盖被顶开分子间的间隔变大DH2O2和H2O的化学性质不同分子种类不同，化学性质不同A．A B．B C．C D．D【答案】B【详解】A、1滴水中大约有1.67×1021个水分子，说明分子的质量、体积都很小，故选项解释正确；B、分子在不断运动，水结成冰后不再流动，水分子仍在不断运动，只是运动变慢，故选项解释不正确；C、分子间有间隔，水烧开