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活动4 查阅资料，或者参照第四单元对应内容了解科学家发现水的组成的历程(包含思路和方法)，尝试用角色扮演、图示等方式展示。结合这些资料，用纸板、橡皮泥等材料制作有关原子和分子的模型，并展示历史上科学家对氢气与氧气反应生成水的典型观点。
提示:古人认为,水是一种元素。1766年英国科学家卡文迪什发现了“易燃空气”(氢气)。同一时期,普里斯特利发现这种气体可以在玻璃容器内燃烧产生水珠。卡文迪什用纯氧代替空气,发现“易燃空气”可以在纯氧中燃烧,并且生成物只有水。可惜两位科学家受当时“燃素说”的影响,没能认识到水不是一种元素。1782年,拉瓦锡又将水蒸气通过高温铁制枪管,获得“易燃空气”和一种黑色固体,由此他认为水不是一种元素而是“易燃空气”和氧的化合物。1787年,拉瓦锡将“易燃空气”命名为氢气,正式提出了氢这种元素。1800年英国科学家尼克尔森用伏打电池进行了水的电解实验,进一步证明了拉瓦锡的结论。
提示:古人认为,水是一种元素。1766年英国科学家卡文迪什发现了“易燃空气”(氢气)。同一时期,普里斯特利发现这种气体可以在玻璃容器内燃烧产生水珠。卡文迪什用纯氧代替空气,发现“易燃空气”可以在纯氧中燃烧,并且生成物只有水。可惜两位科学家受当时“燃素说”的影响,没能认识到水不是一种元素。1782年,拉瓦锡又将水蒸气通过高温铁制枪管,获得“易燃空气”和一种黑色固体,由此他认为水不是一种元素而是“易燃空气”和氧的化合物。1787年,拉瓦锡将“易燃空气”命名为氢气,正式提出了氢这种元素。1800年英国科学家尼克尔森用伏打电池进行了水的电解实验,进一步证明了拉瓦锡的结论。
答案
解：
1. 水的组成发现历程梳理
① 古代认知：古人将水视为不可再分的基本元素。
② 1766年后的早期实验阶段：卡文迪什发现氢气，和普里斯特利共同通过实验证明氢气在纯氧中燃烧的唯一产物是水，但受当时“燃素说”的错误影响，没能得出水的组成的正确结论。
③ 拉瓦锡的推理阶段：1782年拉瓦锡将水蒸气通过高温铁管，得到氢气和黑色固体，推理得出水不是单一元素，是氢气和氧元素结合形成的化合物，1787年正式将“易燃空气”命名为氢气，确立氢元素的概念。
④ 实验验证阶段：1800年尼克尔森通过电解水实验，得到氢气和氧气，从分解角度验证了拉瓦锡的结论，最终确定水由氢、氧两种元素组成。
2. 原子、分子模型制作方案
① 材料准备：用深灰色硬纸板/橡皮泥制作大的圆形模型代表氧原子，标注元素符号“O”；用白色硬纸板/橡皮泥制作小的圆形模型代表氢原子，标注元素符号“H”。
② 组装分子：将2个氢原子和1个氧原子粘接固定，得到水分子模型；将2个氢原子粘接固定得到氢分子模型；将2个氧原子粘接固定得到氧分子模型。
③ 演示微观变化：取2个水分子模型，拆开得到4个氢原子、2个氧原子，再将4个氢原子两两组合为2个氢分子，2个氧原子组合为1个氧分子，直观展示水分解生成氢气和氧气的微观过程。
3. 氢气与氧气反应生成水的典型观点展示
① 卡文迪什、普里斯特利的观点：受燃素说误导，认为氢气中含有燃素，燃烧后燃素被氧气吸收，剩余组分结合生成水，仍认为水是单一元素。
② 拉瓦锡的观点：氢气和氧气发生化合反应，反应后只有水一种产物，说明水是由氢元素和氧元素组成的化合物，水不属于元素。
③ 现代化学结论：氢气燃烧的反应为$\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{点燃} 2H_{2}O}$，化学反应前后原子种类、元素种类都不发生改变，进一步确认水由氢、氧两种元素组成。
1. 水的组成发现历程梳理
① 古代认知：古人将水视为不可再分的基本元素。
② 1766年后的早期实验阶段：卡文迪什发现氢气，和普里斯特利共同通过实验证明氢气在纯氧中燃烧的唯一产物是水，但受当时“燃素说”的错误影响，没能得出水的组成的正确结论。
③ 拉瓦锡的推理阶段：1782年拉瓦锡将水蒸气通过高温铁管，得到氢气和黑色固体，推理得出水不是单一元素，是氢气和氧元素结合形成的化合物，1787年正式将“易燃空气”命名为氢气，确立氢元素的概念。
④ 实验验证阶段：1800年尼克尔森通过电解水实验，得到氢气和氧气，从分解角度验证了拉瓦锡的结论，最终确定水由氢、氧两种元素组成。
2. 原子、分子模型制作方案
① 材料准备：用深灰色硬纸板/橡皮泥制作大的圆形模型代表氧原子，标注元素符号“O”；用白色硬纸板/橡皮泥制作小的圆形模型代表氢原子，标注元素符号“H”。
② 组装分子：将2个氢原子和1个氧原子粘接固定，得到水分子模型；将2个氢原子粘接固定得到氢分子模型；将2个氧原子粘接固定得到氧分子模型。
③ 演示微观变化：取2个水分子模型，拆开得到4个氢原子、2个氧原子，再将4个氢原子两两组合为2个氢分子，2个氧原子组合为1个氧分子，直观展示水分解生成氢气和氧气的微观过程。
3. 氢气与氧气反应生成水的典型观点展示
① 卡文迪什、普里斯特利的观点：受燃素说误导，认为氢气中含有燃素，燃烧后燃素被氧气吸收，剩余组分结合生成水，仍认为水是单一元素。
② 拉瓦锡的观点：氢气和氧气发生化合反应，反应后只有水一种产物，说明水是由氢元素和氧元素组成的化合物，水不属于元素。
③ 现代化学结论：氢气燃烧的反应为$\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{点燃} 2H_{2}O}$，化学反应前后原子种类、元素种类都不发生改变，进一步确认水由氢、氧两种元素组成。
解析
【分析】
本题需结合化学史梳理水的组成探究历程，明确各阶段科学家的贡献与局限；掌握原子、分子的构成特点，设计制作对应模型；区分不同时期科学家对氢气与氧气反应生成水的观点，结合化学原理完成解答。
【解析】
1. 水的组成发现历程梳理：①古代认知：古人将水视为不可再分的基本元素；②1766年后早期实验阶段：卡文迪什发现氢气，普里斯特利发现氢气燃烧产生水珠，卡文迪什进一步发现氢气在纯氧中燃烧仅生成水，但受“燃素说”影响，未认识到水不是单一元素；③拉瓦锡的推理阶段：1782年拉瓦锡将水蒸气通过高温铁管，得到氢气和黑色固体，推理得出水是氢气和氧的化合物，1787年命名“易燃空气”为氢气，确立氢元素概念；④实验验证阶段：1800年尼克尔森通过电解水实验，得到氢气和氧气，从分解角度验证拉瓦锡结论，最终确定水由氢、氧两种元素组成。
2. 原子、分子模型制作方案：①材料准备：用深灰色材料（纸板/橡皮泥）制作大圆形代表氧原子，标注“O”；白色材料制作小圆形代表氢原子，标注“H”；②组装分子：2个氢原子+1个氧原子组成水分子，2个氢原子组成氢分子，2个氧原子组成氧分子；③演示微观变化：拆开2个水分子得到4个氢原子、2个氧原子，再组合成2个氢分子和1个氧分子，展示水分解的微观过程。
3. 氢气与氧气反应生成水的典型观点展示：①卡文迪什、普里斯特利的观点：受“燃素说”误导，认为氢气含燃素，燃烧后燃素被氧气吸收，剩余组分生成水，仍认为水是单一元素；②拉瓦锡的观点：氢气和氧气化合生成水，说明水是氢元素和氧元素组成的化合物，水不属于元素；③现代结论：反应为$\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{点燃} 2H_{2}O}$，化学反应前后原子、元素种类不变，确认水由氢、氧两种元素组成。
【答案】
解：
1. 水的组成发现历程梳理
① 古代认知：古人将水视为不可再分的基本元素。
② 1766年后的早期实验阶段：卡文迪什发现氢气，和普里斯特利共同通过实验证明氢气在纯氧中燃烧的唯一产物是水，但受当时“燃素说”的错误影响，没能得出水的组成的正确结论。
③ 拉瓦锡的推理阶段：1782年拉瓦锡将水蒸气通过高温铁管，得到氢气和黑色固体，推理得出水不是单一元素，是氢气和氧元素结合形成的化合物，1787年正式将“易燃空气”命名为氢气，确立氢元素的概念。
④ 实验验证阶段：1800年尼克尔森通过电解水实验，得到氢气和氧气，从分解角度验证了拉瓦锡的结论，最终确定水由氢、氧两种元素组成。
2. 原子、分子模型制作方案
① 材料准备：用深灰色硬纸板/橡皮泥制作大的圆形模型代表氧原子，标注元素符号“O”；用白色硬纸板/橡皮泥制作小的圆形模型代表氢原子，标注元素符号“H”。
② 组装分子：将2个氢原子和1个氧原子粘接固定，得到水分子模型；将2个氢原子粘接固定得到氢分子模型；将2个氧原子粘接固定得到氧分子模型。
③ 演示微观变化：取2个水分子模型，拆开得到4个氢原子、2个氧原子，再将4个氢原子两两组合为2个氢分子，2个氧原子组合为1个氧分子，直观展示水分解生成氢气和氧气的微观过程。
3. 氢气与氧气反应生成水的典型观点展示
① 卡文迪什、普里斯特利的观点：受燃素说误导，认为氢气中含有燃素，燃烧后燃素被氧气吸收，剩余组分结合生成水，仍认为水是单一元素。
② 拉瓦锡的观点：氢气和氧气发生化合反应，反应后只有水一种产物，说明水是由氢元素和氧元素组成的化合物，水不属于元素。
③ 现代化学结论：氢气燃烧的反应为$\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{点燃} 2H_{2}O}$，化学反应前后原子种类、元素种类都不发生改变，进一步确认水由氢、氧两种元素组成。
【知识点】
水的组成探究、原子分子模型、化学史实
【点评】
本题结合化学史与微观模型，考查学生对水组成探究历程的理解，以及动手制作模型的能力，有助于培养学生的科学探究思维和对化学史的认知。
【难度系数】
0.5
本题需结合化学史梳理水的组成探究历程，明确各阶段科学家的贡献与局限；掌握原子、分子的构成特点，设计制作对应模型；区分不同时期科学家对氢气与氧气反应生成水的观点，结合化学原理完成解答。
【解析】
1. 水的组成发现历程梳理：①古代认知：古人将水视为不可再分的基本元素；②1766年后早期实验阶段：卡文迪什发现氢气，普里斯特利发现氢气燃烧产生水珠，卡文迪什进一步发现氢气在纯氧中燃烧仅生成水，但受“燃素说”影响，未认识到水不是单一元素；③拉瓦锡的推理阶段：1782年拉瓦锡将水蒸气通过高温铁管，得到氢气和黑色固体，推理得出水是氢气和氧的化合物，1787年命名“易燃空气”为氢气，确立氢元素概念；④实验验证阶段：1800年尼克尔森通过电解水实验，得到氢气和氧气，从分解角度验证拉瓦锡结论，最终确定水由氢、氧两种元素组成。
2. 原子、分子模型制作方案：①材料准备：用深灰色材料（纸板/橡皮泥）制作大圆形代表氧原子，标注“O”；白色材料制作小圆形代表氢原子，标注“H”；②组装分子：2个氢原子+1个氧原子组成水分子，2个氢原子组成氢分子，2个氧原子组成氧分子；③演示微观变化：拆开2个水分子得到4个氢原子、2个氧原子，再组合成2个氢分子和1个氧分子，展示水分解的微观过程。
3. 氢气与氧气反应生成水的典型观点展示：①卡文迪什、普里斯特利的观点：受“燃素说”误导，认为氢气含燃素，燃烧后燃素被氧气吸收，剩余组分生成水，仍认为水是单一元素；②拉瓦锡的观点：氢气和氧气化合生成水，说明水是氢元素和氧元素组成的化合物，水不属于元素；③现代结论：反应为$\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{点燃} 2H_{2}O}$，化学反应前后原子、元素种类不变，确认水由氢、氧两种元素组成。
【答案】
解：
1. 水的组成发现历程梳理
① 古代认知：古人将水视为不可再分的基本元素。
② 1766年后的早期实验阶段：卡文迪什发现氢气，和普里斯特利共同通过实验证明氢气在纯氧中燃烧的唯一产物是水，但受当时“燃素说”的错误影响，没能得出水的组成的正确结论。
③ 拉瓦锡的推理阶段：1782年拉瓦锡将水蒸气通过高温铁管，得到氢气和黑色固体，推理得出水不是单一元素，是氢气和氧元素结合形成的化合物，1787年正式将“易燃空气”命名为氢气，确立氢元素的概念。
④ 实验验证阶段：1800年尼克尔森通过电解水实验，得到氢气和氧气，从分解角度验证了拉瓦锡的结论，最终确定水由氢、氧两种元素组成。
2. 原子、分子模型制作方案
① 材料准备：用深灰色硬纸板/橡皮泥制作大的圆形模型代表氧原子，标注元素符号“O”；用白色硬纸板/橡皮泥制作小的圆形模型代表氢原子，标注元素符号“H”。
② 组装分子：将2个氢原子和1个氧原子粘接固定，得到水分子模型；将2个氢原子粘接固定得到氢分子模型；将2个氧原子粘接固定得到氧分子模型。
③ 演示微观变化：取2个水分子模型，拆开得到4个氢原子、2个氧原子，再将4个氢原子两两组合为2个氢分子，2个氧原子组合为1个氧分子，直观展示水分解生成氢气和氧气的微观过程。
3. 氢气与氧气反应生成水的典型观点展示
① 卡文迪什、普里斯特利的观点：受燃素说误导，认为氢气中含有燃素，燃烧后燃素被氧气吸收，剩余组分结合生成水，仍认为水是单一元素。
② 拉瓦锡的观点：氢气和氧气发生化合反应，反应后只有水一种产物，说明水是由氢元素和氧元素组成的化合物，水不属于元素。
③ 现代化学结论：氢气燃烧的反应为$\ce{2H_{2} + O_{2}\xlongequal{点燃} 2H_{2}O}$，化学反应前后原子种类、元素种类都不发生改变，进一步确认水由氢、氧两种元素组成。
【知识点】
水的组成探究、原子分子模型、化学史实
【点评】
本题结合化学史与微观模型，考查学生对水组成探究历程的理解，以及动手制作模型的能力，有助于培养学生的科学探究思维和对化学史的认知。
【难度系数】
0.5
