探究水的化学式

探究水的化学式 科学探究是多样的,不但有实验探究,也有理论探究。由于观察和实验既是科学研究最根本的方法,也是科学学习最根本的方法,所以,无论是在学术意义,还是在课程意义上,大多数探究都是含有观察实验的活动,而且我们也反对为了贪图省事,将实验探究改为理论探究。但是,理论探究也是科学探究的重要组成部分。发掘科学课程中的理论探究项目,对学生进行思维的训练,对于提高学生的科学探究能力,发展学生的思维,都是十分重要的。 【案情】 师:水是我们十分熟悉的东西，对水，你了解它的哪些知识, 在教师的组织下，学生纷纷说出他们了解到的关于水的许多知识，如水的分布、水的密度、水的三态、水能溶解许多物质，等等。 师:科学并不满足于对水的一些外部特性的认识，它希望对事物有更深入的认识。 对于水，我们想了解一个更为深入的问题，即如何确定水的化学式。要确定水 的化学式，需要解决哪些问题, 生:要确定水的化学式，需要解决两个问题。一是水分子由哪几种元素组成,二是 组成水分子的不同原子的个数各为多少, 师:先考虑第一个问题，你知道水分子是由哪几种元素组成的吗,依据是什么, 生:在前面的学习中我们知道，通过对水进行通电，水将分解出氧气和氢气。这 明，水分子是由氧元素和氢元素组成的。 师:根据这一点，我们可以将水分子的化学式写成:HO。其中，x、y分别是氢xy 原子和氧原子的个数。我们的下面的任务就是确定x、y的数值。如果我们一 下子确定x、y比较困难，也可以先确定x、y的倍数关系。对氢原子和氧原子 个数，可能存在怎样的倍数关系,在猜测的时候，你可以借助组成水的氢元素 和氧元素的其他量的关系。你还可以与边上的同学进行讨论。 生:水通电分解生成氢气和氧气时，得到的氢气和氧气的体积之比为2:1。我想， 在水分子中，氢原子和氧原子的个数关系可能也正好是2:1。 师:这是一个很好的猜测，但它缺乏足够的依据，现在还不能确认这个猜测是否正 确。为此，我们需要进行严格的推导。要推导水电解后产生的氢气和氧气中氢 原子和氧原子的个数关系。先考虑怎样求得氢原子的个数。要求得氢原子个数， 应当知道什么, 生:要知道氢原子的个数，应当知道氢元素的质量和氢原子的相对质量分数，即 氢气的质量氢原子的个数, 氢原子的质量 师:同理，我们也可以得到氧原子的个数的表达式，即 氧气的质量氧原子的个数, 氧原子的质量 教师与学生一道，将上述两个式子进行整合，推导出如下表达式: 氢原子数氢气的质量,氢原子的质量, 氧原子数氧气的质量,氧原子的质量 氢气的质量氧原子的质量,, 氧气的质量氢原子的质量 氢气的质量氧原子的相对质量, , 氧气的质量氢原子的相对质量 师:在上述式中，我们已知什么,未知什么,怎样才能求得未知, 生:我们已知氧原子与氢原子的相对质量之比，未知氢元素与氧元素的质量之比。 利用氢气和氧气的体积之比和氢气和氧气的密度，可以求得氢元素与氧元素的 质量比。即 氢气的质量氢气的体积，氢气的密度1,, 氧气的质量氧气的体积，氧气的密度8 氢原子数1162,,,所以， 氧原子数811 师:上式只反映了水分子中，氢原子数与氧原子数之比，但我们需要的是氢原子和 氧原子的实际个数。怎么办, 生:实验测得水的相对质量为18，由此可以确定水分子中有2个氢原子，1个氧原 子。即水的化学式是HO。 2 师:上述推导得到的结果与我们的猜测正好一致。至于为什么氢、氧原子数之比恰 好等于氢气和氧气的体积之比，等同学们学习高中的有关知识时就会明白。 【反思与评析】 这是一个理论探究的案例,它经历的过程是,提出问题?进行猜测?检验猜测?得出结论。这个案例也表明,探究式学习并非一定要动手做实验,判断一种学习方式是不是探究式学习,关键是看学生是不是自主地参与学习。科学课程中蕴含着丰富的可对学生进行理论探究训练的因素,要注意发掘,并加以充分地利用。 无论是实验探究,还是理论探究,都要求教师要完成角色的转化。在这个探究过程中,教师始终扮演着引导者、组织者的角色。教师帮助学生将问题进行分解, 始终促进学生的自我意识,包括了解自己面临的问题和困难,怎样建立已知与未知 之间的关系。