第2節(jié)化學研究什么第2課時化學研究物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)、用途與制法一、知識目標1.能初步認識物質(zhì)的多樣性，知道物質(zhì)的性質(zhì)與組成、結(jié)構(gòu)、用途的關(guān)系；2.能初步學會應(yīng)用科學的方法觀察化學實驗、描述現(xiàn)象；3.能感受化學是推動人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要力量。二、核心素養(yǎng)目標1.宏觀辨識與微觀探析：通過金剛石與石墨性質(zhì)差異的實例，認識物質(zhì)宏觀性質(zhì)的多樣性與其微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系，建立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的化學觀念。2.證據(jù)推理與模型認知：基于實驗現(xiàn)象（葡萄糖、砂糖、面粉燃燒實驗），分析物質(zhì)組成（如碳元素的存在）、變化本質(zhì)（物理變化與化學變化），歸納“性質(zhì)決定用途”的推理模型（如金剛石切割玻璃、石墨導電）。3.科學探究與創(chuàng)新意識：結(jié)合化學史（如我國科學家制備金剛石的突破），感悟化學創(chuàng)新對解決資源、能源問題的價值，增強可持續(xù)發(fā)展意識。一、教學重點1.能初步認識物質(zhì)的多樣性，知道物質(zhì)的性質(zhì)與組成、結(jié)構(gòu)、用途的關(guān)系。二、教學難點1.能初步學會應(yīng)用科學的方法觀察化學實驗、描述現(xiàn)象。本課時聚焦化學學科核心，進一步拓展學生對化學研究范疇的認知，在學科知識體系中承上啟下。課程標準要求學生認識物質(zhì)多樣性，理解性質(zhì)與組成、結(jié)構(gòu)、用途的關(guān)系，本課時正是這一要求的具體落實。在研究物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)方面，通過灼燒葡萄糖、砂糖、面粉得到黑色碳的實驗，引導學生認識不同物質(zhì)可能含相同元素，初步構(gòu)建元素組成物質(zhì)的觀念。以金剛石和石墨為例，闡述二者因碳原子排列方式不同導致性質(zhì)差異，讓學生體會物質(zhì)結(jié)構(gòu)對性質(zhì)的決定性影響，為從微觀角度理解化學反應(yīng)埋下伏筆。在研究物質(zhì)的用途與制法時，教材聯(lián)系生活實際，以金剛石制作鉆石、切割玻璃，石墨制作鉛筆芯、用作電極等實例，直觀呈現(xiàn)“性質(zhì)決定用途，用途反映性質(zhì)”的化學思想。同時介紹以煤、石油、天然氣為原料通過化學工藝制造藥物、合成材料等，凸顯化學創(chuàng)造新物質(zhì)、滿足社會需求的價值，激發(fā)學生學習興趣，為后續(xù)學習物質(zhì)制備方法和工業(yè)流程鋪墊。從知識基礎(chǔ)看，九年級學生在小學科學和日常生活中已對常見物質(zhì)用途有初步認知，如金剛石可切割玻璃，但對“元素”“微觀結(jié)構(gòu)”等抽象概念缺乏系統(tǒng)理解。在灼燒葡萄糖等實驗中，學生能觀察到黑色固體生成，卻難以自主關(guān)聯(lián)“不同物質(zhì)含相同元素”的本質(zhì)，需通過實驗現(xiàn)象引導其建立“元素組成物質(zhì)”的宏觀認知框架。在認知能力方面，學生正處于從形象思維向抽象思維過渡階段，對金剛石與石墨的性質(zhì)差異，易停留在“外觀不同”的表面認知，難以理解“原子排列方式?jīng)Q定結(jié)構(gòu)”的微觀本質(zhì)?！靶再|(zhì)—用途—制法”的邏輯推理中，生活實例（如石墨作電極）較易理解，但對煤、石油轉(zhuǎn)化為合成材料的工業(yè)流程，缺乏具象認知，需借助模型、視頻等直觀手段降低理解難度。學習興趣上，學生對“物質(zhì)用途與生活的聯(lián)系”興趣濃厚，如金剛石切割玻璃的應(yīng)用場景能激發(fā)探究欲，但對抽象的元素概念、微觀結(jié)構(gòu)理論興趣較低。此外，前一課時已學“物質(zhì)變化與性質(zhì)”，為本課時“組成—結(jié)構(gòu)—用途”的邏輯建構(gòu)奠定了一定基礎(chǔ)，但需注意新舊知識的銜接，避免因微觀概念抽象導致認知斷層。在實驗技能方面，學生具備基本的觀察能力，但從實驗現(xiàn)象推導結(jié)論的邏輯思維能力較弱，需通過問題鏈引導（如“黑色物質(zhì)是什么→如何證明不同物質(zhì)含同種元素”），幫助其形成科學推理習慣。教學環(huán)節(jié)一新課導入【提問】同學們，想象一下，如果用一把熱的勺子分別去觸碰牛奶、軟糖、棉花糖、蜂蜜，會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？【學生回答】牛奶可能會結(jié)塊/起皮；軟糖可能會融化/變粘；棉花糖可能會融化/焦化；蜂蜜可能會變稀/冒泡等?！静シ乓曨l】實驗視頻《當熱勺子邂逅牛奶、軟糖、棉花糖、蜂蜜》，用熱勺子分別接觸牛奶、小熊軟糖、棉花糖和蜂蜜，觀察到不同物質(zhì)遇熱后出現(xiàn)熔化、碳化等現(xiàn)象?！咎釂枴繛槭裁床煌镔|(zhì)遇熱會有不同反應(yīng)？這些現(xiàn)象背后與物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)有何關(guān)聯(lián)？【學生回答】可能提到物質(zhì)成分不同、受熱分解等。【講解】這些我們熟悉的物質(zhì)在受熱時表現(xiàn)出不同的變化。那么，為什么不同的物質(zhì)會有不同的性質(zhì)？它們是由什么構(gòu)成的？內(nèi)部的奧秘又是什么？化學，就是一門研究物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化規(guī)律以及用途的科學。今天，我們就跟隨化學的視角，深入探究物質(zhì)世界的奧秘，開啟“化學研究什么”的第二課時學習。設(shè)計意圖1.創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)興趣：利用學生熟悉的食物（牛奶、軟糖等）和日?，F(xiàn)象（熱勺子觸碰）作為切入點，貼近生活，易于引發(fā)共鳴和好奇。2.聚焦問題，明確主題：通過觀察物質(zhì)受熱變化的不同，自然引出核心問題“物質(zhì)為何不同？其內(nèi)在奧秘是什么？”，明確本節(jié)課“化學研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、用途與制法”的主題。教學環(huán)節(jié)二化學研究物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)活動一：物質(zhì)組成的實驗探究【演示實驗】取少量葡萄糖、砂糖和面粉，分別放在燃燒匙中，在酒精燈上加熱，直至完全燒焦，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。試討論上述現(xiàn)象說明了什么?！咎釂枴看蠹矣^察到了什么共同的現(xiàn)象？【學生回答】都產(chǎn)生了黑色殘渣。【提問】黑色殘渣可能是什么？這個現(xiàn)象說明了這三種物質(zhì)在組成上有什么共同點？【學生回答】推測黑色殘渣為碳，得出三種物質(zhì)都含碳元素?！緦嶒炗涗洝繉嶒灛F(xiàn)象解釋與結(jié)論都有黑色殘渣生成這些物質(zhì)中均含有碳元素【講解】人們不斷地探索物質(zhì)的組成，發(fā)現(xiàn)世間萬物僅由90多種元素組成，有些物質(zhì)僅由一種元素組成，如氧氣由氧元素組成，氮氣由氮元素組成，金剛石、石墨均由碳元素組成。更多的物質(zhì)由兩種或更多種元素組成，如二氧化碳由碳和氧兩種元素組成，碳酸氫銨由碳、氫、氧、氮四種元素組成。設(shè)計意圖培養(yǎng)實證思維：通過灼燒實驗的直觀現(xiàn)象（黑色殘渣），引導學生識別關(guān)鍵證據(jù)，并基于已有知識（炭黑等）進行邏輯推理，得出“含碳元素”的結(jié)論，落實“實驗觀察→證據(jù)識別→邏輯推理→結(jié)論形成”的科學方法，并最終建立“物質(zhì)由元素組成”的核心概念。建立元素概念：從具體物質(zhì)（糖類）的實驗中抽象出“元素”的概念，理解物質(zhì)由元素組成。深化元素認識：將實驗得出的具體結(jié)論（含碳元素）置于更廣闊的知識背景下，系統(tǒng)介紹物質(zhì)的元素組成分類（單質(zhì)、化合物），建立“萬物由有限元素組成”的宏觀概念?；顒佣何镔|(zhì)結(jié)構(gòu)的微觀探析【展示模型】展示沙子和水的宏觀圖片，并對應(yīng)展示二氧化硅（SiO?）分子模型和水（H?O）分子模型?！局v解】在研究物質(zhì)組成的同時，科學家還用各種方法和手段深入研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。經(jīng)過長期的探索，人們發(fā)現(xiàn)物質(zhì)都是由肉眼看不見的、極小的微觀粒子構(gòu)成的，各種純凈物質(zhì)都具有一定的組成和結(jié)構(gòu)。從宏觀上看，這是我們?nèi)庋劭梢砸姷降纳匙雍头浅Ｊ煜さ乃?，那在分子層次，他們卻是一個個微觀粒子構(gòu)成的，這是構(gòu)成沙子的二氧化硅的分子模型，這是構(gòu)成水的水分子的模型。物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)的不同導致了物質(zhì)性質(zhì)的差異，使得我們周圍的物質(zhì)世界豐富多彩?！菊故灸Ｐ汀砍尸F(xiàn)金剛石和石墨的微觀結(jié)構(gòu)模型（金剛石：空間網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)；石墨：層狀結(jié)構(gòu)），并對比二者顯著的宏觀性質(zhì)差異：金剛石是自然界最堅硬的物質(zhì)，可用于切割、鉆探；石墨則質(zhì)軟、滑膩，可用于制鉛筆芯?！咎釂枴拷饎偸褪加商荚亟M成，為什么它們的性質(zhì)（如硬度）卻如此截然不同？【學生回答】學生可能意識到“結(jié)構(gòu)不同”，但難以具體描述原子排列方式的差異及其與性質(zhì)的具體聯(lián)系?！局v解】（結(jié)合模型重點講解）物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)（特別是原子或分子的排列、連接方式）決定了它的性質(zhì)！金剛石中碳原子以堅固的四面體空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)連接，因此異常堅硬；石墨中碳原子排列成層狀，層間作用力弱，容易滑動，所以質(zhì)軟、有滑膩感。這個經(jīng)典實例深刻揭示了化學的一個核心觀念：物質(zhì)的結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)，性質(zhì)是結(jié)構(gòu)的反映。設(shè)計意圖1.聚焦核心觀念：通過對比宏觀現(xiàn)象（沙子、水）與微觀模型（分子結(jié)構(gòu)）、以及同素異形體（金剛石/石墨）的微觀結(jié)構(gòu)差異與宏觀性質(zhì)差異，創(chuàng)設(shè)強烈的認知沖突（組成相同，性質(zhì)迥異），引導學生將目光聚焦到“結(jié)構(gòu)”上，深刻理解并建立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”這一化學學科最核心的基本觀念之一。2.利用模型突破難點：微觀結(jié)構(gòu)抽象，通過可視化的結(jié)構(gòu)模型對比（空間網(wǎng)狀vs層狀），清晰展示原子排列方式的根本差異，幫助學生理解結(jié)構(gòu)如何具體地決定宏觀性質(zhì)（硬度）。3.深化組成與結(jié)構(gòu)關(guān)系：明確“組成相同”的物質(zhì)也可能因“結(jié)構(gòu)不同”而性質(zhì)天差地別，完善對物質(zhì)本質(zhì)的認識層次（組成→結(jié)構(gòu)→性質(zhì)）。教學環(huán)節(jié)三化學研究物質(zhì)的用途與制法活動一：性質(zhì)與用途的關(guān)聯(lián)分析【交流討論】下列有關(guān)物質(zhì)用途的表述，分別利用了金剛石或石墨的哪些性質(zhì)？制作鉆石用作電池電極制造鉛筆芯切割玻璃【學生回答】1.金剛石是無色透明晶體，具有特殊的光學性質(zhì)；2.石墨能導電；3.石墨是灰黑色質(zhì)軟的固體；4.金剛石硬度大。【總結(jié)】物質(zhì)的用途是由其性質(zhì)決定的！金剛石的硬度大決定了它能用于切割、鉆探；其璀璨的光學性質(zhì)決定了它能作為裝飾品。石墨的導電性決定了它能做電極；其質(zhì)軟、灰黑色決定了它能做鉛筆芯，由此我們可知，物質(zhì)的性質(zhì)決定物質(zhì)的用途，用途是性質(zhì)的體現(xiàn)。而物質(zhì)的性質(zhì)，正如我們剛才所學，歸根結(jié)底是由其結(jié)構(gòu)決定的。因此，結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)是結(jié)構(gòu)的反映，而性質(zhì)決定用途，用途是性質(zhì)的體現(xiàn)。設(shè)計意圖1.建立性質(zhì)—用途關(guān)聯(lián)：通過具體的、學生熟悉的物質(zhì)用途實例（鉆石、鉛筆芯、切割玻璃、電極），引導學生分析其背后的性質(zhì)依據(jù)，深刻理解“性質(zhì)決定用途”這一重要關(guān)系。2.整合核心概念鏈：將本環(huán)節(jié)的“用途←性質(zhì)”與前環(huán)節(jié)的“性質(zhì)←結(jié)構(gòu)”整合起來，形成完整的“結(jié)構(gòu)→性質(zhì)→用途”概念鏈條，構(gòu)建系統(tǒng)的化學認知框架?；顒佣何镔|(zhì)制法的實際應(yīng)用【案例分析】展示我國科學家制備金剛石的成果：1.1988年錢逸泰團隊用四氯化碳和鈉制得納米金剛石；2.2019年中科院利用化學氣相沉積法以甲烷為原料“種”出金剛石?！咎釂枴繛槭裁匆芯咳嗽旖饎偸?？這體現(xiàn)化學制法的什么價值？【學生回答】可能提到資源利用、成本控制等。【講解】化學制法可突破天然物質(zhì)限制，不僅合成金剛石，還能生產(chǎn)各種各樣的新物質(zhì)。地殼里蘊藏的煤、石油和天然氣，長期以來作為燃料，為生產(chǎn)生活提供熱能。后來人們發(fā)現(xiàn)，直接燃燒儲量有限的煤、石油和天然氣，不僅浪費了寶貴的資源，而且會帶來較為嚴重的環(huán)境污染?；瘜W還能將化石燃料等原料轉(zhuǎn)化為價值更高的產(chǎn)品，如藥物、合成纖維、塑料、橡膠等，極大地豐富了我們的物質(zhì)生活，并減少了對天然資源的過度依賴和環(huán)境污染。【展示題目】典例：下列關(guān)于常見物質(zhì)的性質(zhì)與使用或貯存關(guān)聯(lián)錯誤的是（）A.酒精具有可燃性，可作為燃料 B.金剛石非常堅硬，可用于切割玻璃 C.碳酸氫銨受熱易分解，應(yīng)保存在陰涼干燥處 D.石墨為灰黑色質(zhì)軟的固體，所以可用作電池的電極【學生回答】D設(shè)計意圖1.認識化學制法的意義：通過人造金剛石這一具體案例，特別是我國科學家的重大貢獻，讓學生理解化學合成在彌補自然資源不足、滿足社會需求方面的重要作用。2.體會化學的社會價值：通過對比直接燃燒化石燃料的弊端和化學工藝將其轉(zhuǎn)化為高附加值產(chǎn)品的優(yōu)勢，讓學生認識到化學在資源高效利用、環(huán)境保護和創(chuàng)造新物質(zhì)方面的重要價值，感受“化學是推動人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要力量”。3.滲透思政與愛國教育：介紹錢逸泰院士等我國科學家的成就，增強學生的民族自豪感和科技自信，激發(fā)學習熱情。第2節(jié)化學研究什么二、化學研究物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)、用途與制法物質(zhì)組成→元素（如碳元素組成金剛石、石墨）↓物質(zhì)結(jié)構(gòu)→微觀粒子排列（如金剛石立體結(jié)構(gòu)）↓物質(zhì)性質(zhì)→硬度、導電性（決定用途）↓物質(zhì)用途→切割玻璃、電極（反映性質(zhì)）↓物質(zhì)制法→化學工藝（如人造金剛石）1.下列哪一項研究內(nèi)容主要屬于化學對物質(zhì)“結(jié)構(gòu)”的探索？（）A.測定空氣中氧氣約占總體積的21%B.分析氯化鈉晶體中鈉離子(Na?)和氯離子(Cl?)的排列方式C.研究鐵在潮濕空氣中容易生銹的原因D.利用石油分餾得到汽油、柴油等產(chǎn)品2.“物質(zhì)的用途與其性質(zhì)密切相關(guān)”這一說法最能體現(xiàn)在以下哪個實例中？（）A.利用活性炭吸附性制作冰箱除味劑B.通過電解水大規(guī)模生產(chǎn)氫氣C.使用質(zhì)譜儀測定未知化合物的相對分子質(zhì)量D.研究金剛石和石墨都是由碳元素組成3.下列描述中，準確對應(yīng)“物質(zhì)的組成”研究的是（）A.水由氫元素和氧元素組成B.水分子呈V形結(jié)構(gòu)，是極性分子C.水在常溫常壓下是無色無味的液體D.水通電可以分解生成氫氣和氧氣4.物質(zhì)的“用途”主要受以下哪項因素的決定（）A.物質(zhì)的來源是否容易獲得B.物質(zhì)的生產(chǎn)成本高低C.物質(zhì)的性質(zhì)（包括由其結(jié)構(gòu)決定的化學性質(zhì)和物理性質(zhì)）D.物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)的歷史長短5.下列關(guān)于“組成”與“結(jié)構(gòu)”關(guān)系的描述，正確的是（）A.組成相同的物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)一定相同B.結(jié)構(gòu)決定了物質(zhì)的性質(zhì)，而組成對性質(zhì)沒有影響C.組成相同的物質(zhì)，可能因結(jié)構(gòu)不同而具有截然不同的性質(zhì)（如同素異形體）D.研究物質(zhì)的組成比研究其結(jié)構(gòu)更為重要6.化學家設(shè)計新物質(zhì)以滿足特定需求時，最核心的考慮因素是（）A.首先確保該物質(zhì)的生產(chǎn)成本最低B.優(yōu)先考慮該物質(zhì)的原料是否容易獲得C.基于目標用途所需性質(zhì)，設(shè)計并構(gòu)建具有相應(yīng)結(jié)構(gòu)的分子或材料D.主要關(guān)注該物質(zhì)是否具