《水的组成》现场课教学设计(全国优质课获奖案例)

利用化学史中的资料证据，进行推理，得出结论。

四、教学过程

教师活动学生活动设计意图

播放新闻视频：

火星表面发现液态水感受：水是生命之源

思考：科学家如何确定物质是水？

引入新课，激发学习兴趣关于水的组成的确定，经历了漫长

的历史。

提供化学史资料：

提问：

科学家是以什么实验作为证据来确认水的组成？阅读资料一

思考

提取信息

回答问题

体会科学结论的得出并不是那样

简单，是要经过漫长的时间，许多

科学家的不断改进，和不断的修正

才能得到的。

演示实验：

氢气的燃烧

电解水

电解水产生气体成分的检验提问：可以看到哪些现象？水由什么元素组成？观察并记录实验现象，利用元素守

恒分析水的元素组成：氢元素、氧

元素

收集客观实验证据，利用元素守恒

思想，得出相应结论

引导：

你能从普利斯特里、卡文迪许及拉瓦锡的实验中，提炼出他们研究物质组成的方法吗？再次阅读资料

思考与交流

（燃烧法、分解法——产物推断）

方法的提炼可以使学生通过水的

组成的研究推广到其他复杂物质

组成的研究，为以后的化学学习做

铺垫

引导——水分子的确定

18世纪末至19世纪初，随着实验技术的提高，化学从定性研究转向定量研究，人们试图弄清化学反应中各反应物、生成物之间量的关系，由此化学计算被引入化学研究中，这对我们研究水的微观构成有着怎样的帮助呢？

提供化学史资料：

水分子构成的确定经历了哪几个阶段

近代原子学说的建立

“分子”概念的建立

宏观的气体体积和微粒个数之间的比例关系阅读资料二

思考、小组讨论；形成宏观的气体

体积和微粒个数之间的比例关系

的联系，从化学反应的微观本质认

识在化学反应的过程中不论种类

还是个数原子都是守恒的。

通过科学家的探究之路，体会定量

是研究宏观与微观之间的桥梁。

附件：

【资料一】自古以来，人们一直认为水是组成世间万物的一种元素。例如：我国有“五行说”（金木水火土），古希腊有“四元素说”（水土气火）。早在1661年英国的化学家和物理学家罗伯特·波义耳最先认识到这种物质观是错误的，他认为物质由元素组成。但这种观点真正被人们接受是在100多年以后。

18世纪中叶，英国化学家普利斯特里——英国的化学家普利斯特里，常常爱给朋友们表演魔术：他拿了个“空”瓶子，在朋友们面前晃了几下，然后，他迅速地把一支点着的蜡烛移近瓶子。“啪！”的一声，瓶口吐出了长长的火舌，但立刻又熄灭了……原来，这位魔术师在瓶子里早已装满无色的“可燃空气”（氢气）和空气。它们混合后点燃，会发出巨大的声响。起初，普利斯特里只是给朋友们变变魔术而已。可他

设计学生活动：

结合电解水的实验现象，根据资料给出的理论支撑，利用小球模型进行组内推理交流，确定一个水分子内氢、氧原子的数目

小组讨论完成 展示

关注学生对于资料的理解和应用， 这个活动的环节是非常重要的，也是学生的学习思维方式发生质的飞跃的一步。通过这个环节，引导学生从只能从宏观的角度来认识化学反应转变为能够从微观的角度分析化学反应。

我们是否能用科学家们研究物质的组成的方法，来确定一个陌生的物质的组成？

在常温常压下，有一种陌生的气体，如果有2体积，在电火花作用下就会产生1体积氮气和3体积氢气。

请同学们尝试研究该陌生气体的宏观组成和微观构成。

小组讨论 汇报展示

形成知识的迁移与强化

引导学生进行小结

课堂小结：

宏观：水的元素组成 微观：水分子的构成

研究纯净物的组成有哪些方法 将知识和方法进行系统化整理

历史的车轮在不断前进，请你来延续历史，当人们已经明确水分子的组成后，你想接下来研究水的哪些方面的问题？

思考、交流，课下搜集资料

大胆设想，拓展思路，学习科学家们严谨求实、坚持不懈的科学精神。

并没有发现变完魔术后，瓶子里还有一位神秘的“客人”。终于有一天，普利斯特里发现瓶壁上有不少水珠！

1781年，普利斯特里把他的发现告诉卡文迪许。卡文迪许用不同比例的“可燃空气”和空气混合物进行实验，证实了普利斯特里的发现，并断定生成的液体是水。在氧元素被确认后，卡文迪许用纯氧气代替空气，从而确认2体积的“可燃气”与1体积的氧气恰好化合成水。虔诚的“燃素学说”信徒，还始终认为水是一种元素，没有做出正确的解释。

卡文迪许的助手布拉格登于1783年6月访问巴黎时，将这一实验告诉了拉瓦锡。拉瓦锡立即进行了跟踪实验，利用氢气和氧气的燃烧实验不仅合成了水，同时还将水分解为氧气和氢气，再次确认了水的组成。

【资料二】原子学说的发展早在公元前5世纪，希腊哲学家德莫克里特就认为万物是由大量不可分割的微粒构成的，并把这种微粒称为原子。在我国的思想家墨翟和他的学生们留下的《墨子》这部著作中，也能找到与原子学说接近的认识。“非半弗斫则不动，说在端。”意思是说物质到了没有一半的时候，就不能再分了，这种情形可称之为“端”。端与原子的含义很接近。但是这些都是哲学意义上的推想和臆测，没有实验依据。直到2000多年后，19世纪初由英国科学家道尔顿进行实验并通过严密的逻辑推理才建立起科学的原子论。其中质量守恒定律、倍比定律、当量定律的发现成为确立原子论的重要基石。

道尔顿的原子学说1803年 10月，道尔顿第一次讲述了他的原子论。①元素是由非常微小、不可再分的微粒——原子组成的，原子在一切化学变化中不可再分，并保持自己的独特性质。②不同元素的原子质量和性质也各不相同，原子质量是每一种元素的基本特征之一。③不同元素化合时，原子以简单整数比结合。

1805年法国化学家盖·吕萨克、德国自然科学家亚历山大·冯·洪堡特精确测定水的组成: 他们用电火花点燃氢气和氧气的混合物，发现氢气、氧气、水蒸气的体积比永远是2∶1∶2。盖·吕萨克做了大量有关气体反应的实验，又归纳了其他化学家所做的气体实验得出规律:气体在相互化合时，参加反应的气体体积间呈一个简单的整数比。

盖·吕萨克认为由于化合时原子的整数比才能导致体积的整数比，于是提出假说 : 在同温同压下，相同体积的气体(无论是单质还是化合物)中含有相同数目的原子。盖·吕萨克认为这将是支持原子论的又一有力证据。

然而最先反对这一假说的恰恰是道尔顿。道尔顿认为原子论与盖·吕萨克假说之间存在不可调和的矛盾。

事实:

2体积氢气+1体积氧气→2体积水蒸气

推理想象:

2个氢气原子与1个氧气原子如何形成2个水原子？

矛盾:

要想生成2个水原子，必须将1个氧气原子分为两半，配到两个“水原子”中，这与原子不可分割的观点是对立的。

1811年意大利科学家阿伏加德罗为了合理解释道尔顿原子论与盖·吕萨克气体简比定律的矛盾，提出了分子的概念，阿伏加德罗提出简单气体不是以单个的原子存在的，而是以分子的形式存在，纠正了盖·吕萨克假说的谬误之处。阿伏加德罗指出: 在同温同压下，相同体积的气体(无论是单质还是化合物)中含有相同数目的分子。阿伏加德罗认为简单气体的分子由 2 个原子构成。

阿伏加德罗的分子假说发表后，却遭到了当时学者们的冷遇和漠视，导致原子量的测定，物质化学式的确定，以及在很多研究工作中带来了困难和混乱。一个原因是在当时的条件下，阿伏加德罗不能为这一假说提供充分的实验证据。另一个原因，当时化学界的两大权威，道尔顿和贝采里乌斯反对阿伏加德罗的分子假说，很多学者因为迷信权威也站在了反对分子假说的立场上。直到半个世纪以后，化学界为了澄清原子量、化学式等的混乱局面，于1860年9月3日至5日在德国卡尔斯鲁厄举行了国际化学家代表大会，意大利科学家康尼查罗在会上重新论证并最终确立了阿伏加德罗分子学说的正确性。