师：同学们好，今天我们来学习初中化学人教版九年级上册第四单元课题三——水的组成。之前我们了解到，水是一种无色无味的液体，在标准大气压下，水的沸点是100摄氏度，凝固点是0摄氏度。在一定条件下，水的三种状态可以相互转化，而且水无毒，可饮用。那你们知道水是由什么组成的吗？今天老师就带领大家一起探究这个问题。
在很长一段时间里，水曾被认为是一种元素。直到18世纪末，人们通过对水的生成和分解实验的研究，才认识了水的组成。对氢气燃烧实验的研究，是人们认识水组成的开端。那我们先来了解氢气的性质。通常情况下，氢气是一种无色无味的气体，难溶于水，密度比空气小，是密度最小的气体。氢气的密度和溶解性决定了它的收集方法，大家思考一下，在实验室里应该如何收集氢气呢？
生：氢气难溶于水，所以可以用排水法收集；氢气密度比空气小，所以可以用向下排空气法收集。
师：非常好。那氢气能不能燃烧？燃烧时有什么现象？燃烧产物又是什么呢？我们通过一段实验视频来观察一下。
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师：通过视频我们看到，氢气具有可燃性，燃烧产物是水，反应的文字表达式为：氢气 + 氧气$\xrightarrow[]{点燃}$水。氢气燃烧时伴有淡蓝色火焰，并且放热。因为氢气燃烧产物只有水，无污染，所以氢气可以做清洁燃料。我们知道氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据化学反应前后元素种类不变，可以推断出水中含有氢元素和氧元素，也就是说水是由氢元素和氧元素组成的。不过要注意，混有一定量空气或氧气的氢气遇明火会发生爆炸，所以点燃氢气之前一定要检验其纯度。那如何检验氢气的纯度呢？大家请看，用小试管收集一试管待验纯的氢气，管口朝下，用拇指堵住管口，靠近酒精灯火焰，移开拇指点火，通过声音来判断。如果发出尖锐的爆鸣声，则表明氢气不纯；若声音很小，则表明氢气较纯。下面我们通过一段视频回顾一下氢气的验纯过程。
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师：人们发现氢气在空气或氧气里燃烧生成水之后，又研究了水的分解实验。我们先来看电解水实验的装置，这是水电解器。在电解器玻璃管里加满水，接通直流电源，观察并记录两个电极附近和玻璃管内发生的现象。我们来看一段实验视频，请同学们仔细观察。
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师：同学们看到什么现象了？
生：闭合开关后，两电极上均有气泡产生，一段时间后，与电源正负极相连的玻璃管内收集的气体体积比约为1 : 2。
师：非常好。那两玻璃管内收集的气体分别是什么呢？我们再看一段实验视频，注意观察。
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师：通过实验我们知道，正极产生的气体能使燃着的木条燃烧更旺，证明是氧气；负极产生的气体能够燃烧，火焰呈淡蓝色，证明是氢气。也就是说，电解水实验中正极产生氧气，负极产生氢气，氢气和氧气的体积比为2 : 1，由此我们可以写出水通电分解的文字表达式：水$\xrightarrow[]{通电}$氢气 + 氧气。氢气由氢元素组成，氧气由氧元素组成，根据反应前后元素种类不变，我们得出结论：水是由氢元素和氧元素组成的。
关于这个实验，还有三点需要注意：第一，本实验所用的电源为直流电源，不是交流电源；第二，本实验所用的水中可加入少量的硫酸钠或氢氧化钠，这样可以增强水的导电性，加快反应速率；第三，实际实验过程中收集的氧气和氢气的体积比往往小于1 : 2，即收集的氧气更少，这是为什么呢？大家思考一下。
生：可能是因为氧气不易溶于水，氢气难溶于水，氧气因溶于水造成的损失比氢气多；还有可能是氧气的化学性质比较活泼，部分氧气与电极反应而减少。
师：非常好。通过氢气燃烧生成水和水通电分解这两个实验，我们知道了水是由氢元素和氧元素组成的。前面我们还学过，水是由水分子构成的，那水分子又是怎样构成的呢？通过电解水实验，我们知道电解水产生的氢气和氧气的体积比为2 : 1，查阅资料又得知同温同压下气体的体积比等于分子个数比。根据这些信息，大家能不能推断出水分子的构成？
生：结合信息可知，电解水每产生两个氢分子，同时产生一个氧分子。根据反应前后原子种类、原子数目不变，可推断反应前有4个氢原子和2个氧原子，所以每个水分子中含有两个氢原子和一个氧原子。
师：非常棒。水分子的结构模型如图所示，电解水的微观过程可表示为：每两个水分子破裂成4个氢原子和2个氧原子，这些原子重新组合，每两个氧原子重组构成一个氧分子，每两个氢原子重组构成一个氢分子。由此我们可以看出，化学反应的实质就是分子破裂成原子，原子重新组合构成新的分子。同学们，通过前面的学习，我们知道每一种纯净物都有一个化学符号，那根据这些化学符号，大家能说出它们的元素组成吗？比如水是由氢元素和氧元素两种元素组成的；氢氧化钠是由钠、氧、氢三种元素组成的；氧气是由氧元素组成的；碳是由碳元素组成的。根据组成元素的种类，我们可以把这些纯净物分成两类。红色虚线框内的这些纯净物是由不同种元素组成的，蓝色虚线框内的这些纯净物是由同种元素组成的。我们把由不同种元素组成的纯净物叫做化合物，由同种元素组成的纯净物叫做单质。
我们再来看这几种化合物，水、二氧化碳、五氧化二磷、氧化铁，它们在元素组成上有什么共同点呢？
生：它们都是由两种元素组成的，其中一种是氧元素。
师：非常好，像这样的化合物，我们又把它叫做氧化物。这样我们对物质的分类就有了进一步的认识，来总结一下：物质根据组成是否单一可以分成两类，只含一种物质的是纯净物，由两种或两种以上物质混合而成的是混合物。纯净物根据组成它的元素种类又可以分成两类，由同种元素组成的纯净物叫单质，由不同种元素组成的纯净物叫化合物。化合物中有一种比较特殊，由两种元素组成，其中一种是氧元素，这样的化合物叫做氧化物。这里要注意，单质和化合物首先得是纯净物。结合单质和化合物的概念，请同学们判断下面两句话的对错。