探究水的奥秘：认识原子和分子 一、物质的微观构成 1. 分子的概念 分子是保持物质化学性质的最小粒子（由分子构成的物质） 特点：质量和体积很小；不断运动（温度越高，运动越快）；分子间有间隔（气体 > 液体 > 固体） 同种物质分子性质相同，不同物质分子性质不同 2. 原子的概念 原子是化学变化中的最小粒子，在化学反应中不可再分 分子由原子构成，如水分子由氢原子和氧原子构成 3. 分子与原子的区别 化学变化中：分子可分，原子不可分 分子是保持物质化学性质的最小粒子，原子是构成分子的基本单元 二、水的微观世界 1. 水的组成 水是由氢元素和氧元素组成的化合物，化学式为 H₂O 水由大量水分子构成，每个水分子由2 个氢原子和1 个氧原子通过共价键连接形成V 型结构 2. 水分子模型 氧原子位于中心，两个氢原子分别位于两侧，形成约 104.5° 的键角 水分子是极性分子，氧原子带部分负电荷，氢原子带部分正电荷，这导致水分子间形成氢键，赋予水独特的物理性质（如高沸点、高比热容） 三、探究活动：电解水实验 实验目的：验证水的组成，探究化学变化的微观本质 实验原理： plaintext 通电 2H₂O → 2H₂↑ + O₂↑ 实验装置与步骤： 准备霍夫曼电解器或简易电解装置（两个电极、电解液容器） 加入蒸馏水（或去离子水），并滴入少量硫酸钠或氢氧化钠以增强导电性 接通直流电源，观察电极上产生的气泡 记录两极气体体积：阴极 (负极) 产生氢气，阳极 (正极) 产生氧气，体积比约为2:1 微观解释： 通电时，水分子分裂成氢原子和氧原子（分子可分） 每 2 个氢原子结合成 1 个氢分子（H₂），大量氢分子聚集成氢气 每 2 个氧原子结合成 1 个氧分子（O₂），大量氧分子聚集成氧气 原子在反应前后种类不变、数目不变（原子不可分） 实验结论： 水由氢元素和氧元素组成 化学变化的实质是：分子分裂为原子，原子重新组合成新分子 四、活动：制作水分子模型 材料准备： 不同颜色的小球（或气球、橡皮泥）：大球代表氧原子，小球代表氢原子 小木棍或吸管（代表化学键） 硬纸板（底座） 制作步骤： 取 1 个大球作为氧原子，2 个小球作为氢原子 将氧原子固定在底座中央 用木棍将两个氢原子连接到氧原子上，形成V 型结构（两氢原子夹角约 104.5°） 标注各原子名称及化学式 H₂O 拓展活动： 制作氢气分子（H₂）和氧气分子（O₂）模型，对比单质与化合物分子的区别 演示电解水的微观过程：将水分子模型拆开成原子，再重新组合成氢分子和氧分子，理解 "化学变化中分子可分，原子不可分" 的原理 五、用分子原子观点解释生活现象 1. 水的三态变化 固态 (冰)→液态 (水)→气态 (水蒸气)：分子间间隔增大，分子运动加剧，但分子本身没有改变（物理变化） 2. 水的溶解能力 水分子的极性使它能溶解多种物质：极性分子（如糖）或离子化合物（如盐） 溶解过程：水分子包围溶质粒子，使其分散在水中 3. 为什么水结冰后体积膨胀？ 液态水中水分子排列较紧密，结冰时形成规则的氢键网络，分子间空隙增大，导致体积膨胀，密度减小（冰浮于水） 六、总结提升 通过探究水的奥秘，我们认识到： 物质由微观粒子构成：分子、原子等 水分子：由 2 个氢原子和 1 个氧原子构成（H₂O），呈 V 型结构，是极性分子 化学变化的本质：分子分裂为原子，原子重新组合成新分子（原子守恒） 水的特性源于其独特的分子结构和分子间作用力（氢键） 思考与拓展： 查阅资料了解水的其他奇妙性质（如表面张力、毛细现象）与分子结构的关系 设计实验证明分子在不断运动（如浓氨水与酚酞的扩散实验） 思考：如果水分子结构不是 V 型而是直线型，水的性质会发生什么变化？