資源簡介

(共31張PPT)
自然界的水
主題情境-探秘空間站中的水
策劃思路簡介
一、設計理念
為提高中考復習階段的效率，幫助學生建立完整的單元知識體系，使零散的知識系統化。依據《義務教育化學課程標準(2022年版)》提出的大概念教學設計出本課件。
基于大概念的建構，整體設計單元復習，并以真實情境為主線串講知識點，激發學生興趣，幫助學生構建完整的單元知識體系，促進學生對知識的深化理解與應用
二、適用時間
總復習階段一輪復習時使用
單元知識結構圖
物質的組成與結構
物質是由元素組成的，物質是由微觀粒子構成的，依據物質的組成和性質可對物質進行分類
物質組成
認識物質
物質
分類
物質的分離凈化
宏觀-物質是由元素組成
微觀-物質是由分子、原子等微觀粒子構成
純凈物、混合物
電解水、氫氣燃燒、化學式
的意義及相關計算、元素的
化合價
學科大概念
次級大概念
基本概念
基礎知識
水的凈化方法及原理
物質使用
物質的利用具有兩面性，要合理利用
水資源的合理利用
主題情境
探秘空間站中的水
情境線
問題線
知識線
空間站中的水之“源”
空間站中的水之“用”
空間站中的水從哪里來？空間站中是怎樣進行水循環凈化再生？自來水的凈化流程是什么？地球水資源現狀及保護措施是什么？
空間站中的水有哪些用途？怎樣驗證水的組成？哪些實驗可以驗證水的組成？你能用哪些方式表示水，不同形式的表征具有什么含義？書寫空間站再生系統中涉及的物質的化學式并計算物質中元素的化合價
凈化水的方法和原理；水資源現狀和保護水資源的措施
電解水、氫氣燃燒、化學式的意義及書寫、物質的分類、化合價的計算
目 錄
情境導入
2
情境串知識
3
構建知識體系
4
學習目標
1
1. 通過了解空間站中的水之“源”，回顧生成水的化學反應，了解凈化水的方法和原理、水資源現狀和保護水資源的措施，能通過水凈化的方法和原理總結混合物分類的一般思路和方法
2. 通過了解空間站中的水之“用”，了解水的用途，能夠從宏觀、微觀角度解釋電解水的過程 ，并通過電解水、氫氣燃燒實驗總結研究物質組成的思路和方法，知道物質的分類，能用化學式表示某些常見物質的組成，能分析常見元素的化合價，能根據化學式進行物質組成的簡單計算
學習目標
2024年10月30日，神舟十九號航天員乘組入駐“天宮”，神舟十九號乘組將在空間站駐留約6個月，按計劃管理空間站并開展航天實驗。
情境導入
水是維持人生命的重要物質，空間站中的水是從哪里來的呢？
空間站中的水之“源”
你知道有哪些反應可以生成水嗎？
H2CO3 === H2O + CO2↑
CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + 2H2O + CO2↑
NaOH + HCl === NaCl + H2O
2H2 + O2 2H2O
2H2O2 2H2O + O2↑
2NaOH + CO2 === Na2CO3 + H2O
Fe2O3 + 6HCl === 2FeCl3 + 3H2O
......
情境串知識
你認為上述反應適合在空間站內使用嗎？空間站中的水從哪里來？
資料卡片
空間站中的水的來源：①從地球攜帶；②水循環利用(包括汗水、尿液、呼吸中的水分等) 。
水循環利用是空間站水的主要來源，目前天宮一號的水資源再生率已達到95%，國際空間站的水資源再生率已達到90%。
收集
預處理
除Ca2+等
旋轉蒸餾
深度凈化
空間中的水的來源主要是通過水循環凈化再生，那水具體是如何循環再生的呢？
在水凈化系統中使用了類似于濾紙的反滲透膜，它能讓水分子、氧分子穿過，這個過程相當于基本實驗操作中的什么操作呢？
過濾
自來水廠凈水過程
吸附水中懸浮的雜質
沉降雜質
除去不溶性雜質
主要除去部分可溶性雜質，如色素、異味
殺菌消毒
自來水廠又是如何凈化水的呢？
通過水的凈化方法和原理，分析總結混合物中分離雜質轉化為純凈物的思路與方法
天然水
泥沙
帶色或異味的物質
細菌
可溶性物質
小顆粒
大顆粒
沉淀
過濾
消毒
蒸餾
吸附
蒸餾水
混合物
純凈物
水的凈化：
單一凈化程度由低到高
分析混合物成分
尋找成分性質差異
利用性質差異選擇合適的方法進行分類
混合物分離的一般思路：
空間站中的水資源一方面是從地球攜帶，一方面經循環再生使用，可飲用的水資源是極其寶貴，空間站中的每一滴水都會物盡其用。
地球上的總水儲量雖然很大，但淡水很少，大部分還以冰雪等形式
分布在兩極、高山和永久凍土層中，難以被人類直接利用。
地球上的淡水資源現狀是怎樣的？
保護水資源，我們能做什么呢？
1. 節約用水
a. 工業上：使用新技術，改進工藝使水循環使用等；
b. 農業上：改大水漫灌為噴灌、滴灌等；
c. 生活上：一水多用、使用節水型器具等。
噴灌 滴灌
淘米水澆花
工業用水重復使用
2. 防治水體污染
應用新技術、新工藝減少污
染物的產生；
污水處理流程示意圖
對污水進行處
理，使之符合排放標準
保護水資源，我們能做什么呢？
空間站中的水之“用”
空間站中的水有哪些用途？
供航天員飲用、清潔
科學實驗
培育植物
空間站中的水除了上述用途之外還有哪些用途呢？
還可以電解水制氧!
為什么電解水能制備出氧氣呢？
水是由氫元素和氧元素組成，化學反應前后，元素種類不變
請說出電解水實驗的原理和現象
原理：2H2O 2H2↑ ＋ O2↑
現象：
1. 電源兩極玻璃管內均有氣體產生；
2. 負極與正極產生的氣體體積比約為2:1
用燃著的木條驗證：
正極：產生的氣體可以使燃著的木條燃燒更旺，是氧氣；
負極：產生的氣體可以燃燒，產生淡藍色火焰，是氫氣
如何檢驗電解水實驗產生的氣體呢？
正極
負極
若一名航天員在太空中駐留1個月需要24 kg氧氣，通過電解水制取氧氣，理論上需要消耗水的質量是多少呢？
解：設需要消耗水的質量為 x
36 32
x 24 kg
答：需要消耗水的質量為 27 kg。
2H2O 2H2↑ ＋ O2↑
還有哪些實驗可以驗證水的組成呢？
氫氣燃燒實驗
實驗現象：燃燒時產生淡藍色火焰，放出大量熱，燒杯內壁有水霧出現
實驗結論：氫氣能在空氣中燃燒生成水
2H2 ＋ O2 2H2O
氫氣點燃前需要驗純
若發出尖銳爆鳴聲，則表明氫氣不純；
若聲音很小，則表明氫氣較純。
H2
氫氣燃燒
干燥的
燒杯
根據研究水的組成的思路和方法，總結研究物質組成的思路和方法
水的組成
2H2O 2H2↑＋O2↑(分解法)
2H2＋O2 2H2O(化合法)
物質1
物質2
物質3
+ + ……
分解
化合
未知化合物
已知單質(或化合物)
宏觀 氫氧元素組成
微觀 水分子構成
氫元素
氧元素
宏觀
微觀
水這種物質
水由氫元素和氧元素組成
1個水分子
大量水分子聚集
你能用哪些方式表示水，不同形式的表征具有什么含義呢？
H2O
化學式的意義：
(1)宏觀：
表示一種物質，如H2O表示水這種物質；
表示該物質的元素組成，如H2O表示水由氫元素和氧元素組成
(2)微觀：
表示物質的一個分子或一個原子，如H2O表示1個水分子；也可以表示該物質一個分子的構成，如H2O表示1個水分子由2個氫原子和1個氧原子構成
H2O
(1)相對分子質量，水的相對原子質量＝
(2)元素的原子個數比，水中氫、氧原子個數比＝
(3)組成元素的質量比，水中氫、氧的質量比＝
(4)物質中某元素的質量分數，水中氫元素的質量分數
從水的化學式中，還能獲取到什么信息？
1×2+16×1=18
2：1
1×2:16×1=1：8
＝ ×100%=11.1%
H2O
要保障航天員要在密閉的空間站中正常生存，除了氧氣之外，空間站還需要處理二氧化碳，如何保證空間站氧氣和二氧化碳的平衡呢？
資料卡片 國際空間站的水氣循環——薩巴蒂爾系統
薩巴蒂爾系統可以將電解水的產物氫氣與人呼出的二氧化碳在一定條件下轉化為水和甲烷。并實現氧氣的再生，部分流程如圖所示：
人
富集裝置
薩巴蒂爾系統
二氧化碳
電解水裝置
水
甲烷
氫氣
氧氣
二氧
化碳
(1)寫出上述再生系統中二氧化碳、氧氣、水、氫氣、甲烷的化學式
二氧化碳 CO2 氧氣 O2 水 H2O
氫氣 H2 甲烷 CH4
(2)二氧化碳、氧氣、水、氫氣、甲烷的物質類別是哪種？
單質：氧氣、氫氣；化合物：二氧化碳、水、甲烷
其中二氧化碳和水屬于氧化物；甲烷屬于有機化合物
人
富集裝置
薩巴蒂爾系統
二氧化碳
電解水裝置
水
甲烷
氫氣
氧氣
二氧
化碳
氧化物：由兩種元素組成且其中一種是氧元素的化合物，如
H2O等酸：H++酸根離子，如HCl、H2SO4等堿：金屬離子/銨根離子+OH-，如NaOH、Ca(OH)2等鹽：金屬離子/銨根離子+酸根離子，如Na2CO3、NaCl等
純凈物
單質
化合物
無機
化合物
有機
化合物
混合物
分離
混合
：由兩種或兩種以上的物質混合而成，如空氣、食醋、石油等
含有碳元素的化合物(碳的氧化物、碳酸和碳酸鹽等除外)，如 CH4、C2H5OH等
由同種或一種元素組成的純凈物，如：O2、H2等
(3)單質和化合物都屬于純凈物，它們的分類依據是什么？純凈物和混合物的分類依據呢？
(4)標出水中氧元素的化合價和二氧化碳中碳元素的化合價，并說明你的計算依據是什么
+1
+4
H2O CO2
. .
化合物中各元素正負化合價的代數和為零
空間站水、氣環境的維持與調控一直是航天領域的重要研究方向！
中國航天 星空浩瀚 探索不止
自然界的水
常見元素及原子團的化合價
化合價的計算
原則
相關計算
宏觀
書寫
意義
微觀
水資源
及其利用
水的凈化
化合價
物質的分類
化學式
探究水的組成
混合物
純凈物
有機化合物
化合物
單質
無機化合物
凈水方法：
沉淀、過濾、吸附、消毒、蒸餾
自來水的凈
化過程
節約用水
防治水體污染
水資源現狀
氫氣燃燒
電解水實驗
構建知識體系

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