跨学科实践活动2 制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程
为进一步认识物质的组成与结构,体会用元素和分子、原子观点认识物质组成与结构的思路与方法,同学们开展了制作模型并展示科学家探索物质组成与结构的历程的项目化学习。
任务一:探究构成物质的微观粒子
【生活现象】将食盐加入水中搅拌,食盐不见了,但水中有了食盐的咸味;将高锰酸钾粉末放入水中后搅拌,水呈现出紫红色。上述现象可以说明 。
【史料实证】1982年,世界上第一台扫描隧道显微镜研制成功。这台显微镜可以看见我们肉眼看不到的微粒。
图1
学生观看扫描隧道显微镜下的苯分子和硅原子,感受到分子、原子的真实存在,且体会到不同的物质构成它们的微粒 。
经科学家研究,构成物质的微粒有分子、原子、离子,例如:铜是由 构成的,氯化钠是由
构成的,水是由 构成的。
图2
任务二:认识模型的作用
【查阅资料】英国科学家道尔顿继承古希腊朴素原子论,提出了原子学说,他认为原子是构成物质的基本粒子。道尔顿还设计出一套符号来表示他的学说,这些符号圆满地起到了模型的作用。意大利科学家阿伏加德罗引出了分子的概念,并对水分子的模型根据宏观事实进行了修正。
【感知模型】同学们通过观察思考图3、图4,结合实验,可得出的结论为 、 。
图3 图4
【理解模型】同学们利用平板蒙层功能展示了蒸馏水和酒精混合的微观模型(图5)。混合后液体总体积变小的原因是 。从物质类别上看,容器D、容器F(混合后)分别属于 、 。
图5
【应用模型】实践小组的同学利用平板克隆功能以模型画出“加热后,注射器活塞向上移动”的微观原因是(图6) 。
图6
化学小组的同学以模型画出汞柱上升的微观示意图(图7),在G、H、I、L中,符合客观事实的是 (填字母);通过模型化的手法,同学们感受到了物质发生物理变化时,微粒的 和
不变。
图7
任务三:分析史料,构建原子模型
【查阅资料】(1)1897年,汤姆生通过实验发现了带负电的电子,他推测原子中还有带正电的物质,他推测的依据是 。
(2)1909年,著名物理学家卢瑟福为探索原子的内部结构进行了著名的α粒子散射实验(图1),实验现象如图2所示。由实验现象可以推理得出的结论有 (填字母)。
A.原子核带正电
B.原子核很小,但集中了原子的大部分质量
C.原子核由质子和中子构成
D.原子内部有很大的空间
(3)符合卢瑟福实验结论的原子结构模型是 (填字母)。
任务四:探索元素与物质组成的奥秘
资料一:
1661年,波义耳在研究空气时利用不断分割的思路认为“只有那些不能用化学方法再分解的简单物质才是元素”,并将这一观点下的元素视为物质组成的基本单位。1777年,拉瓦锡利用汞在空气中生成汞灰,将汞灰再分解得到原来空气的方法,结束了空气是组成物质的基本单位的错误见解,也给我们提供了一种研究物质的重要的思维方法:采用“合”与“分”的方法研究物质组成。
资料二:氢气燃烧后生成水,发生了化合反应;水在通电后会产生成氢气和氧气,属于分解反应。利用这两个反应都可以探究水的组成。
【进行实验】为探究水的组成,同学们做了两个实验:电解水、氢气燃烧。
【实验原理】反应前后元素的种类 (选填“不变”或“改变”)。氢气燃烧的文字表达式为 。
【实验结论】 。
【实验反思】这两个实验是采用了拉瓦锡 的思维方法研究物质组成。
【构建模型】同学们绘制了硒元素的有关信息及几种原子的结构示意图。其中硒的相对原子质量为 ; (填序号,下同)属于同种元素, 为相对稳定结构。
参考答案
任务一:
【生活现象】物质是由肉眼看不见的微粒构成的(合理即可)
【史料实证】不同 原子 离子 水分子
任务二:
【感知模型】分子的质量和体积都很小 分子在不断运动
【理解模型】分子间有间隙 纯净物 混合物
【应用模型】温度升高,分子间的间隙变大 L 种类 数量
任务三:
【查阅资料】(1)原子呈电中性(或原子不显电性)
(2)ABD
(3)C
任务四:
【实验原理】不变 氢气+氧气水
【实验结论】水是由氢元素和氧元素组成的
【实验反思】“分”与“合”
【构建模型】78.97 ①③ ③④
