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4.3《探究水的组成》知识梳理与疑难解析（粤教版九年级化学）

※基本信息※
- 资料类型：教(学)案
- 教材版本：粤教版
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※资料简介※
4.3 探究水的组成

知识梳理
1.水的物理性质
纯净的水是色、____________气味的透明的液体。在压强为101.3 kPa时，水的凝固点是____________，沸点是____________，温度为4 ℃时，水的密度最大。
2.水的分解
(1)实验现象：通电后电极上产生____________，与电源正极相连的玻璃管内气体体积较小，与电源负极相连的玻璃管内气体体积较大，二者的体积比是____________。
(2)气体的检验：体积较小的气体能使带火星的木条复燃这种气体是____________。
体积较大的气体接近火焰时能燃烧，火焰呈淡蓝色，这种气体是____________。
3.水的合成
在空气中点燃氢气，并在火焰上方罩一个冷而干燥的烧杯：
(1)现象：氢气在空气中燃烧，产生____________火焰，烧杯内壁有____________，用手触摸烧杯壁感觉非常烫，说明反应放出了大量的热，该实验说明氢气具有的化学性质是氢气具有____________。
(2)氢气作为一种新型燃料，是未来最理想的能源，这是因为____________、____________、____________。
疑难突破
怎样通过水在直流电作用下的分解的实验认识水的组成，理解化学变化的实质？
剖析：电解水的实验我们需要掌握：(1)实验装置，(2)实验现象，(3)实验结论。
通过电解水的实验我们可知：通电以后在电源负极上产生的是氢气，它具有可燃性，燃烧时火焰为淡蓝色；电源正极上产生的是氧气，它可以支持燃烧。我们了解了这两种气体的检验方法，水分解产生的氢气和氧气的体积比约为2∶1，为今后理论推导水的化学式提供了实验基础。由水通电后得到氢气和氧气这一化学反应实例，我们可知：在一切化学变化中分子本身要发生改变，分成了原子，而原子不可再分。我们要学会应用分子、原子的观点来认识化学变化和物理变化。
    水通电后得到氢气和氧气，即水通电后，水中的每两个氢原子相互结合生成氢气分子，水中的每两个氧原子相互结合生成氧气。
问题探究
问题阿伏加德罗曾经总结出这样一条规律：在同温同压下，同体积的气体都含有相同的分子数。根据此规律图44是某同学设计的探究水的组成的简易装置图：
(1)C和D试管中收集到的气体是什么？如何检验？
(2)C、D两种气体的分子个数比为多少。

图4-4
探究：本题为实验分析题，主要考查电解水的实验知识。解题的突破口是C、D试管中气体的体积，由D试管中收集气体的体积大约是C试管中的2倍，可推知：D试管中收集到的气体是氢气，C试管中是氧气。因C、D试管中两种气体的体积比为1∶2，即C、D中两种气体的分子个数比也为1∶2。
结论：(1)氧气，带火星的木条；氢气，点燃的木条；(2)1∶2。
典题精讲
例1图4-5是电解水时，水分子分解过程示意图。关于对该图理解的叙述中，错误的是(    )

图4-5
A.在化学变化中分子可分                       B.水是由氢元素和氧元素组成的
C.水中含有氢分子和氧分子                     D.原子是化学变化中的最小粒子
思路解析本题考查了物质的构成和分子、原子的有关知识。水分子在直流电的作用下，分裂成氢原子和氧原子，每两个氢原子结合成一个氢分子，每两个氧原子结合成一个氧分子。由此可知，水是由氢元素和氧元素组成的，并且我们可以看出在化学变化的过程中分子是可分的，而原子不可在分。所以A、B、D都正确，而水是纯净物，由分子构成的纯净物，分子的种类只有一种，所以水中只有水分子而没有氢分子和氧分子，所以C是错的。
答案：C
例2在实验室中探究氢气的有关性质，将下列探究报告填写完整：
探究内容探究方法现象结论
氢气的密度比空气小
氢气燃烧后的产物是水
思路解析本题是实验探究题，在明确探究问题之后，思索和寻求探究的方法，根据实验现象，得出探究的结论，叙述要准确。
答案：
用氢气吹肥皂泡肥皂泡在空气中上升氢气的密度比空气小
点燃，在火焰上方罩一个干燥的烧杯能燃烧，烧杯内壁上有水珠氢气具有可燃性，生成物是水
知识导学
电解水的实验说明：
(1)水在通电后，产生了两种物质，即氧气和氢气，在反应中消耗了电能，是吸收能量的化学变化。
(2)水在直流电作用下的分解揭示了化学变化的实质：在化学变化中，反应物的分子先分裂成原子，原子再重新组合成新的分子。
(3)水通电后得到了氢气和氧气说明了水是由氢和氧两种元素组成的；氢气由氢元素组成；氧气由氧元素组成。
    氢气燃烧后产生了水，从而完成了对水的合成。实验时的现象要掌握两点：一是淡蓝色火焰，二是燃烧后的产物是水，并放出大量的热。
    氢能源的开发和利用是世界性的课题，作为理想的能源，氢能有着以下特点：燃烧放热多；来源广泛，以水做原料可以制取大量氢气；最大的优点是氢气燃烧生成的是水，不污染环境。
疑难导析
    要明确水通电以后得到了什么气体，我们不仅要记住该实验的现象和结论，更为重要的是我们要通过对实验现象的分析去认识水的组成，进而通过对水分解反应的微观解释去理解物质发生化学变化的实质。
    由实验现象得出正确的结论是实验的目的，化学不同于其他学科的特点是注重宏观和微观的联系，当我们观察到宏观的实验现象时，就要想着从微观上进行解释，也就是我们常说的“透过现象看本质”。
    由电解水得到氢气和氧气这一客观事实，首先建立起一种宏观联系微观的模式，水是由大量的水分子构成的；氢气是由氢分子构成的，是由氢元素组成的；氧气是由氧分子构成的，是氧元素组成的。进而我们可以推知水是由氢元素和氧元素组成的。更为重要的是我们从这一化学变化事实的微观解释中认识到在一切的化学变化中，反应物的分子都要先分裂成原子，然后原子再重新组合成新的分子，这是化学变化的实质，也为我们今后学习质量守恒定律、定量地研究化学打下基础。
问题导思
    科学实验是探究化学知识的一个重要方法，通过对实验现象的观察分析，加以知识整合，不难得出规律性的结论。实验探究又是验证课本知识的重要手段，当实验结果与理论不相符合时，要认真思考，重新设计实验继续探究，分析失败的原因，找出问题的根源。
    首先掌握涉及到的知识点有氢气和氧气的检验方法、化学变化的实质、分子和原子的根本区别等。同时理解本题提供了一个重要的信息——阿伏加德罗定律，只有在充分理解了阿伏加德罗定律的基础上，才能准确地应用该定律去解决下面的问题。对于此类型题目的解答技巧是首先要认真读题，充分领悟所给信息，吃透题意，然后再运用新知识，围绕题意去展开。
典题导考
绿色通道运用分子、原子的知识总结、归纳有关的信息。解题可以从宏观、微观两个方面理解，宏观上可以讨论物质的元素组成，微观上可以讨论分子的构成。
典题变式图4-6是电解水时，水分子分解过程示意图。
根据下图你能得到哪些信息？

图4-6
答案：①水分子分裂成氢原子和氧原子,②每两个氢原子结合成一个氢分子,每两个氧原子结合成一个氧分子，③大量的氢分子和氧分子分别组成了氢气和氧气，④水是由氢和氧两种元素组成的，⑤分子和原子都是构成物质的基本粒子。⑥化学变化的实质是在一定的条件下,分子分裂成原子,原子重新组合成新分子的过程等。
绿色通道科学探究是包括：“提出问题”“建立假设”“收集证据(包括实验方案、进行实验)”“获得结论”“交流评价”等环节。应积极思索和寻求探究问题的方法，根据以往的经验或已有的知识，提出猜想和假设，然后再通过实验、调查等方法为自己的假设收集证据，对实验现象进行分析、归纳、概括，才能得出探究的结论。
典题变式下列说法不正确的是(    )
A.水是由氢气和氧气组成的，属于混合物
B.点燃氢气时，火焰是淡蓝色的
C.氢气是无色、无气味，难溶于水的气体，实验室可以用排水法收集氢气
D.氢气在氧气中燃烧，生成唯一产物——水，该反应也能证明水的组成
答案：A
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