沪教版九年级化学第3节 物质组成的表示和分析 第2课时（教学设计教案）

第3节物质组成的表示和分析第2课时化合价化学式的书写一、知识目标1.理解化合价的本质，掌握化合价的一些规律；2.了解化合价与离子符号表示方法的异同；3.能记住常见元素和原子团的化合价，依据化学式书写规则分析物质中元素的化合价。二、核心素养目标1.宏观辨识与微观探析：能从宏观上辨识不同纯净物有固定的组成，并能从微观角度探析化合价的本质，理解“化合价是元素原子在形成化合物时表现出来的一种性质”，从而建立“宏观-微观-符号”三重表征的化学思维方式。2.证据推理与模型认知：能基于“化合物中元素正负化合价代数和为零”这一核心规则（模型），分析和推理未知物质的化学式或已知化学式中某元素的化合价；能通过比较离子符号与化合价表示方法的异同，认识到化学符号系统是基于一定规则建立的科学模型，并运用该模型解决化学式的书写和判断问题。3.科学探究与创新意识：能基于“常见元素和原子团化合价”的已有认知，像科学家一样进行探究和归纳，总结出单质中元素化合价为零、金属元素常显正价、非金属元素常显负价等一般规律；在面对陌生或复杂的化学式时，能敢于应用化合价规则进行尝试、推断和验证，初步形成严谨求实的科学态度和创新应用规则解决实际问题的意识。一、教学重点1.能记住常见元素和原子团的化合价，依据化学式书写规则分析物质中元素的化合价。二、教学难点1.理解化合价的本质，掌握化合价的一些规律。教材首先从学生已知的典型物质入手，回顾其宏观组成与微观构成，再次强化“化学式是对物质组成的真实反映”这一基本观念，为后续学习奠定了坚实的认知基础。在此基础上，教材明确区分了单质和化合物化学式的不同书写规则，自然地引出了核心问题：如何确定化合物中不同元素的原子数目比？由此巧妙地引入了“化合价”这一关键概念。教材将化合价定义为“体现元素原子形成化合物时原子数目比值关系的数值”，这一定义精准地揭示了其本质是对化学键合能力的量化表征，是连接微观粒子相互作用与宏观物质固定组成的逻辑枢纽。教材通过“表3-4”系统呈现了常见元素和原子团的化合价，这不仅是为后续书写提供工具，更深层的目的是让学生在记忆和运用中，自发地感知和归纳化合价的一些基本规律，从而初步建立“证据推理与模型认知”的能力。教材中的“方法导引”是本节的操作核心，它通过氧化铝(Al₂O₃)的范例，清晰地展示了利用化合价书写化学式的“写→查→定→标”四步法。这一程序性知识的呈现，是将抽象的化合价理论转化为具体问题解决能力的关键步骤，其背后的根本原则是“电中性”或“化合价代数和为零”的微观本质。特别需要指出的是，教材明确强调“不能根据元素化合价凭空臆造物质”，这深刻地体现了化学学科以实验为基础、尊重客观事实的科学本质，引导学生树立“科学探究”必须基于实证的严谨态度。最后，教材过渡到“简单化合物的命名”，将化学式的书写与命名规则相结合，完成了从“识读”到“书写”再到“称呼”的完整语言技能构建，使得化学符号系统变得完整且可应用。整个章节的编排，实现了从宏观辨识到微观探析，再从符号表征回归到实际应用的闭环，有效地促进了学生化学核心素养的融合发展。学生在学习本课时之前，已经具备了必要的知识前备。他们从宏观上认识了纯净物和混合物，了解了元素是组成物质的基本成分，并从微观层面初步构建了分子、原子、离子的概念，知道它们是如何构成物质的。特别是，学生已经学习了离子符号的书写，并能够书写如H₂O、NaCl等一些常见物质的化学式，这为本课学习“为何这样写”提供了感性材料和认知起点。然而，他们的认知大多停留在记忆和模仿层面，对化学式背后所蕴含的定量关系和深层规则——即为什么水是H₂O而不是H₂O₂，氯化钠是NaCl而不是NaCl₂——缺乏本质性的理解。基于此，学生在本课学习中的主要困难和潜在障碍可能集中在以下几个方面：首先，“化合价”是一个全新的、高度抽象的概念，它不同于有直观形象的原子或离子，而是一种“性质”和“规则”，学生难以理解其微观本质，很容易将其视为又一个需要死记硬背的表格，从而产生畏难情绪。其次，元素尤其是可变价元素和原子团的化合价记忆量较大，容易混淆，这将成为他们准确书写化学式的技术瓶颈。再者，在应用“化合价代数和为零”这一原则进行化学式书写或判断时，从理解规则到熟练应用之间存在一个思维跨越，学生可能会在确定原子个数比和书写位置等步骤上出错。因此，本课教学的关键在于如何将抽象的化合价概念具象化，通过联系已知的离子带电情况来类比理解，降低理解难度。教学设计的核心应聚焦于引导学生主动发现和总结化合价规律，并通过大量有梯度的练习，将记忆、理解、应用融为一体，帮助他们内化规则，最终实现从“知其然”到“知其所以然”的飞跃，顺利掌握化学这门学科的“语言”规则。教学环节一新课导入【知识回顾】化学式是用元素符号和数字表示物质组成的式子。科学家通过实验确定纯净物的组成是固定的，则表示物质组成的化学式也是唯一的。如我们生活和实验中常接触的三种物质，水、氧气和二氧化碳，其化学式分别为H2O、O2、CO2。【提问】交流讨论：观察下列表格中的化学式，并填写原子个数比。物质氯化氢水二氧化碳三氧化二铁化学式HClH2OCO2Fe2O3原子个数比【学生回答】1∶1，2∶1，1:2，2∶3【讲解】对比第一个和第二个化学式可知，氢元素的原子在分别与氯原子、氧原子结合时，其原子个数比不相同，同理，氧原子分别与氢原子、碳原子、铁原子结合时，其原子个数比也不相同。即同一元素的原子与其他元素的原子相结合时，原子数目呈确定的简单整数比关系。那么如何知道不同元素以什么样的原子个数比相结合呢？化学家在研究大量的化合物中不同元素原子数目比值关系的基础上，总结出了体现这种关系的数值——元素的化合价。设计意图1.数据引导：通过具体物质的原子个数比计算，让学生直观感受化合物中元素组成的固定比例，为化合价的引入提供事实依据。2.明确主题：自然引出“化合价”的概念，让学生了解学习化合价的必要性，明确本节课的学习目标。教学环节二化合价活动一：初识化合价——概念与记忆【引入】化合价是体现化合物中元素原子个数比关系的数值，掌握常见元素和原子团的化合价是学习化学的基础。【展示】视频《化学基础趣味课堂：化合价》和常见元素的化合价表，配合口诀：“一价氯氢钾钠银；二价氧钙钡镁锌；三铝四硅五价磷；二三铁，二四碳，二四六硫都齐全；铜汞二价最常见；莫忘单质都为零”。【讲解】注意上面口诀中的化合价有正、负之分，其中一Cl、二O、二S表示的是负价。【提问】观察表格和口诀，单质的化合价有什么特点？氢元素和氧元素通常显什么价态？【学生回答】单质化合价为0；氢通常显+1价，氧通常显-2价。【讲解】一种或几种元素的原子结合成一个集合体，常作为一个整体参与化学反应，这样的原子集合称为原子团，化学上常用“根”来命名。【展示】常见原子团的化合价表，配合口诀：“负一氢氧硝酸根，负二碳酸硫酸根，正一价的是铵根”。【讲解】口诀能帮助我们快速记忆化合价，但要注意部分元素有可变价态，如铁有+2、+3价，碳有+2、+4价等。原子团的化合价是其整体的化合价，如氢氧根（OH-）显-1价，碳酸根（CO32-）显-2价。设计意图1.工具辅助：通过口诀和表格结合的方式，降低记忆难度，帮助学生快速掌握常见化合价。2.重点强调：突出单质化合价为0、氢氧元素常见价态等核心规律，为后续应用奠定基础。活动二：深化理解——表示方法与一般规律【展示】以HCl、H2O、CO2、CaCO3为例，标注化合价：【交流讨论】化合价的表示方法有什么特点？【学生回答】化合价标在元素符号正上方，正负号在前、数字在后。当化合价的数值为“1”时，不可省略。【提问】化合物中正负化合价的代数和有什么规律？【学生回答】化合物中正负化合价代数和为0。【讲解】非常好！化合价标在元素符号或原子团正上方，数字“1”不能省略。同时，原子团中各元素化合价之和等于该原子团的化合价，如CO32-中C为+4价、O为-2价，（+4）+（-2）×3=-2，与碳酸根化合价一致。【过渡】接下来，我们一起来探索化合价的一些核心规律。最重要的就是“在化合物里，正负化合价的代数和为零”。我们以水（H2O）为例来验证一下。【讲解】在H2O中，H为+1价，O为-2价，则氢原子与氧原子化合时的原子个数比为2:1。需要注意的是，元素只有在形成化合物时，才讲化合价，单质没有表现出特性，不需要用化合价表示，并规定单质中元素的化合价为0。在化合物中，元素正、负化合价的代数和为零。在金属化合物中，金属元素一般呈正价，非金属元素一般呈负价；在非金属氧化物中，该非金属元素一般呈正价。【提问】根据化合价正负代数和为0的规律，计算下面化学式中另一种元素的化合价：【学生回答】+2，+4；+2，+3。【讲解】从这些例子可以看出，一些元素在不同物质中可显不同的化合价。其实，同种元素在同一物质中也可能显不同化合价。【提问】计算NH4NO3中氮元素的化合价。【学生回答】铵根中的氮元素为-3价，硝酸根中的氮元素为+5价。【展示】对比展示元素在化合物中的化合价与离子符号。元素在化合物中的化合价ClCl2Na离子符号Na+Mg2+Cl-【交流讨论】对比分析化合价的标法和离子符号的书写的异同。【学生回答】相同点：①数值相等；②正、负号相同。不同点：①书写位置不同，化合价标在元素符号正上方，离子符号中的电荷数和电性标在元素符号右上角；②正负号与数值的书写顺序不同，化合价中正负号在前、数值在后，离子符号中数值在前、正负号在后；③数值为“1”时，是否省略不同，化合价中不可省略，离子符号中省略不写。【讲解】大家总结得很准确，要注意区分两者的书写规范，避免混淆。【展示】氯化钠的形成过程。【讲解】元素化合价的正负性和数值与元素的原子结构有关。元素符号原子结构示意图在化学变化中原子得失电子情况离子符号元素在化合物中的化合价Na失去1e-Na+ClCl得到1e-Cl-NaMg失去2e-Mg2+Cl2钠原子最外层有1个电子，在化学反应中易失去1e-而达到8电子稳定结构，钠原子在失去1个电子后形成带1个单位正电荷的钠离子，在化合物中显+1价。氯原子最外层有7个电子，在化学反应中易得到1e-而达到8电子稳定结构，氯原子在得到1个电子后形成带1个单位负电荷的氯离子，在化合物中显-1价。镁原子最外层有2个电子，在化学反应中易失去2e-而达到8电子稳定结构，镁原子在失去2个电子后形成带2个单位正电荷的镁离子，在化合物中显+2价。【展示题目】典例：下列化学用语表达正确的是（）A.2个氢分子：2H2B.氧气中氧元素化合价：2C.氢氧化钡的化学式：BaOH2D.2个钙离子：2Ca+2【学生回答】A设计意图1.规范书写：通过实例明确化合价的表示方法，强化“正负号在前、数字在后”“代数和为0”等核心规则。2.对比辨析：通过化合价与离子符号的对比，帮助学生理清易混淆概念，加深理解，深化对化学用语规范性的认识。3.思维构建：通过对核心规律的强调和实例验证，引导学生从机械记忆转向理解应用，初步建立“宏观-微观-符号”三重表征的思维方式。教学环节三化合价的应用活动一：根据化学式求化合价【引入】知道了元素的化合价，可以确定实际存在的化合物中各元素原子的个数比，从而写出化合物的化学式；也可以根据化合物中各元素正负化合价的代数和为零的原则，计算某一未知元素的化合价。现在，我们就要利用“代数和为零”这把金钥匙，来解开化学式中的密码了。【典例】试确定氯酸钾（KClO3）中氯元素的化合价。【讲解】依据在化合物中，元素正、负化合价代数和为0进行计算。步骤如下：①写出化学式KClO3；②标出已知元素化合价：K显+1价，O显-2价；③设Cl化合价为x，根据代数和为0列式：（+1）+x+（-2）×3=0；④解得x=+5，即氯元素显+5价。【交流讨论】在利用高锰酸钾制取氧气的反应中，有三种含锰元素的物质：KMnO4(高锰酸钾)、K2MnO4(锰酸钾)和MnO2(二氧化锰)。尝试说出这三种物质中锰元素的化合价。【学生回答】KMnO4中Mn为+7价，K2MnO4中Mn为+6价，MnO2中Mn为+4价。【讲解】大家计算得很正确，注意同种元素在不同化合物中化合价可能不同，需根据具体化学式计算。设计意图1.方法示范：通过典型例题展示推断步骤，培养学生“根据规则列式计算”的逻辑思维。2.即时巩固：通过练习强化应用能力，让学生掌握可变价元素化合价的推断方法。活动二：根据化合价书写化学式【引入】掌握了“解码”，我们再来学习如何“编码”——利用化合价来书写未知物质的化学式。【典例】已知氧化铝中铝为+3价，氧为-2价，写出氧化铝的化学式。【讲解】介绍两种方法：方法一（最小公倍数法）：①写元素符号，正价在左，负价在右。：AlO②求出两种元素化合价绝对值的最小公倍数：|+3|和|-2|的最小公倍数是6。③求出各元素的原子个数，计算公式如下：Al:6÷3=2；O:6÷2=3④把原子数写在各元素符号的右下方，写出化学式：Al2O3⑤检查化学式，当正价总数与负价总数的代数和等于0时，化学式才能是正确的：(+3)×2+(-2)×3=0，正确。方法二（十字交叉法）：①写出元素符号，正价在左，负价在右。AlO②标出元素的化合价。③将元素化合价的绝对值交叉标在元素符号右下角。④约简，求出化学式。Al2O3⑤根据正、负化合价代数和为0，检查化学式。(+3)×2+(-2)×3=0【展示】以硫酸铝（Al为+3价，SO42-为-2价）和氢氧化钙（Ca为+2价，OH⁻为-1价）为例，演示含原子团的化学式书写：Al₂(SO₄)₃、Ca(OH)₂。【讲解】强调原子团个数不为1时，需加括号，如Ca(OH)2不能写成CaOH2。【练习】尝试写出氯化钠、氧化镁的化学式。【学生回答】NaCl、MgO。【展示题目】典例：酒精检测仪中装有重铬酸钾(K2Cr2O7)，该化合中铬元素(Cr)的化合价为（）A.+6B.+5C.+4D.+2【学生回答】A设计意图1.步骤分解：通过“最小公倍数法”“十字交叉法”分步演示，降低化学式书写难度，规范书写流程。2.细节强调：突出原子团加括号的规则，避免常见错误，培养严谨的书写习惯。教学环节四简单化合物的命名【引入】掌握了化学式书写后，我们还要学会根据化学式正确命名化合物。【展示】分组呈现物质：无酸根：NaCl、MgO、NaOH、NH4Cl有酸根：Na2CO3、MgSO4、NH4NO3【提问】观察这些物质的名称（氯化钠、氧化镁、氢氧化钠、氯化铵；碳酸钠、硫酸镁、硝酸铵），总结命名规律。【学生回答】无酸根的读“某化某”；有酸根的读“某酸某”；从右向左读。【讲解】含有原子团的化合物命名时，一般不需要读出原子或原子团的个数，如Na2CO3读作碳酸钠，而非“碳酸钠二”。【展示】FeCl2、FeCl3，标注Fe的化合价（+2、+3）。【讲解】对于可变价元素，低价态读“亚某”，如Fe2+对应“亚铁”，Fe3+对应“铁”。【提问】这两种物质怎么命名？为什么？【学生回答】FeCl2读氯化亚铁，FeCl3读氯化铁，因为Fe的化合价不同。【展示题目】典例：写出下列物质的化学式或读出化学式的名称。溴化钠、氯化钙、氧化铝、二氧化氮、氢氧化钠、硝酸钙、CaCO3、MgCl2、CuO、Na2SO4、AgNO3、Fe(OH)2【学生回答】NaBr、CaCl2、Al2O3、NO2、NaOH、Ca(NO3)2、碳酸钙、氯化镁、氧化铜、硫酸钠、硝酸银、氢氧化亚铁设计意图1.分类归纳：通过分组实例让学生自主总结命名规则，提高归纳能力。2.特殊处理：强调可变价元素的命名差异，完善命名知识体系，避免歧义。第3节物质组成的表示和分析（第2课时）一、化学式的书写1.化合价：22.化合价与离子符号表示方法的区别：Na+Cl-3.常见元素和根的化合价及一般规律O显-2价，H显+1价金属元素显正价，非金属元素显负价化合物中，正、负化合价的代数和为0在单质中，元素的化合