初中科学浙教版（2024）七年级下册（2024）建构分子模型教学设计

这是一份初中科学浙教版（2024）七年级下册（2024）建构分子模型教学设计
课程基本信息
学科
科学
年级
七年级
学期
春季
课题
建构分子模型（第二课时）
教学目标
1.科学观念：能描述水的宏观组成和微观构成；能从微观视角初步认识物质及其变化；认识化学变化产生新的物质，其本质是原子的重新组合。
2.科学思维：通过分析、比较、抽象和概括等思维方法建构和修正水分子模型，有利于激发批判性思维；通过对实验的观察、分析，能从实验中获取信息并对信息进行归纳推理；通过宏观辨析和微观探析，能分析、解释模型所涉及的要素及结构。
3.探究实践：能利用相关仪器进行水的电解实验；能依据观实验结果，搭建并修正水分子的模型。
4.态度责任：了解科学家对水分子微观结构的探索历史，关注人类探索微观世界的进展。
教学内容
教学重点：能描述水的宏观组成和微观构成。
教学难点：能从微观视角初步认识物质及其变化；认识化学变化产生新的物质，其本质是
原子的重新组合。
教学过程
引入
水是日常生活中的常见物质，你知道水的组成吗？人类经历了两千四百多年才得出结论，在这个过程中，经历了几个重要的阶段，这节课就让我们看一看科学史，跟随科学家的脚步，一起研究水的组成。
认识水分子构成的科学史
1.古代对水的认识
“五行说”是中国自古以来道学的一种 "%E5%93%B2%E5%AD%A6%E6%80%9D%E6%83%B3/1726755?frmMdule=lemma_inlink" \t "%E4%BA%94%E8%A1%8C%E8%AF%B4/" 哲学思想，以日常生活的五种物质：金、木、水、火、土元素，作为构成宇宙万物及各种 "%E8%87%AA%E7%84%B6%E7%8E%B0%E8%B1%A1/7473030?frmMdule=lemma_inlink" \t "%E4%BA%94%E8%A1%8C%E8%AF%B4/" 自然现象变化的基础。源于古代人民对星辰的 "%E8%87%AA%E7%84%B6%E5%B4%87%E6%8B%9C/1801371?frmMdule=lemma_inlink" \t "%E4%BA%94%E8%A1%8C%E8%AF%B4/" 自然崇拜。古希腊哲学家认为世间物质都是由“四元素”（水、火、气、土）构成的。直到18 世纪末，科学家才逐渐揭开水的神秘面纱，破解了水组成的奥秘。
2.道尔顿原子学说
道尔顿于18世纪初提出原子学说，他认为物质是由原子构成的，氢气、氧气、氮气等气体都是由一个个原子构成的，在化学反应中原子的个数和种类都不变，一个氢原子(H)和一个氧原子(O)结合成“水原子”(HO)。
提问：道尔顿采用假设法从微观角度提出了他对水构成的认识。如果你是道尔顿，你认为水分子是如何构成的？
学生活动：尝试搭建道尔顿提出的水的微观结构？
3.卡里斯尔电解水实验
那么水分子是不是真的像道尔顿说的那样呢？1800年，英国科学家卡里斯尔用伏打电池电解水获得成功，认为水是可以被分解产生新的物质的。
接下来我们就来做水的电解实验。
学生实验：水的电解
实验步骤：
（1）出示电解水装置，介绍各部分名称和实验操作方法。
（2）向水中加入少量的氢氧化钠或硫酸以增加导电性。
（3）接通电源，观察实验现象并记录。
思考：
玻璃管中水发生什么变化？
两电极上有什么现象？
两个玻璃管中的体积哪个大哪个小？它们的比例约为多
少？
（4）产生的气体是什么？该如何检验？
实验现象：
管中液面下降。
两个电极表面都有气泡产生，气泡聚集在玻璃管的顶端。
（3）阴极产生的气体体积大，阳极产生的气体体积小，它们的体积比约为2:1。
提问：体积比为2:1是偶然的还是有规律的？
学生：相互比较一下各组数据，基本都是2:1，具有普遍性。
学生活动：用带火星的木条检验体积小的气体。（提示：注意要先切断电源）
学生：验证氧气可以利用其助燃性。带火星的木条复燃。
实验结论：说明阳极产生的是氧气。
学生活动：用带燃烧的木条检验体积大的气体。
学生：验证氢气可以利用其可燃性。燃烧时产生淡蓝色火焰是氢气。
实验结论：说明阴极产生的是氢气。
实验结论：水电解产生了氢气与氧气，体积比为2:1。
通直流电
文字表达式：水 氢气+氧气
由此我们可以推测出水是由氢和氧组成的。
过渡：实验结果与道尔顿的推测不一致，后面的科学家在研究时也证明了这一点。
4.盖·吕萨克数据推算
盖·吕萨克于1809年用两体积氢气和一体积氧气反应生成两体积水，解决了道尔顿原子论存在的不足。
已知：氢气的密度为0.089g/L，氢原子质量为1.67×10-27kg；氧气的密度为1.429g/L，氧原子质量为 2.657×10-26kg。
提问：根据水电解产生的氢气和氧气的体积比是2:1，结合资料，你能算出它们的原子个数比吗？
电解水生成的氢气和氧气的体积比为2:1，氢气的密度约为0.089g/L、氧气的密度约为1.429g/L，据此可以计算出电解水生成的氢气和氧气的质量比为1:8，从而可以计算出水分子中氢原子、氧原子的原子个数比为计算出氢氧原子的个数比为1.98。
通过计算，我们得出水中氢原子和氧原子的原子个数比接近于2，事实上，科学家已经通过更精密的仪器测定，得出水中的氢氧原子个数比就是2：1。
5.阿伏加德罗得出水分子的化学式
阿伏加德罗于1811年提出分子概念，认为分子包括同种原子结合而成的“简单原子”和不同原子结合而成的“复杂原子”，并提出水是由水分子构成的观点。阿伏伽德罗推出1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，所以水的化学式为H2O。
学生活动：尝试搭建阿伏加德罗提出的水的微观结构？（修正之前搭建的模型）
6.水电解的微观本质
学生活动：用模型建构水电解的微观过程变化。
思考：从模型中分析出相关知识，并能从微观角度解释水电解的过程。
当水通电时，水分子发生分解，氧原子和氢原子会发生分离。在阳极上，水分子中的氧原子失去电子，氧原子会向阳极移动，形成氧分子，很多氧分子聚集成氧气；在阴极上，水分子中的氢原子得到电子，会向阴极移动，形成氢气分子，很多氢分子聚集成氢气。
思考：电解水的反应中，从微观的角度分析，什么发生了变化？什么没有变化？
从微观的角度分析，水分子发生断裂，氧原子和氢原子相互分离，水分子变成了氢分子和氧分子，它们不再保持水的化学性质。反应前后，分子的种类和数量发生变化，氧原子和氢原子的种类和数量没有改变。
得出结论
在化学反应里，分子可以分成原子，而原子却不能再分。我们发现可见，在由分子构成的物质中，分子是保持物质化学性质的最小粒子。