探究水的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)【項(xiàng)目情境】素養(yǎng)解讀水分子之間存在著氫鍵，使水的沸點(diǎn)比硫化氫的沸點(diǎn)高出139 ℃，導(dǎo)致在通常狀況下水為液態(tài)，地球上因此有了生命。冰中的水分子之間最大限度地形成氫鍵。由于氫鍵有方向性，每個(gè)水分子的兩對(duì)孤對(duì)電子和兩個(gè)氫原子只能沿著四個(gè)sp3雜化軌道的方向分別與相鄰水分子形成氫鍵，因此每個(gè)水分子只能與周圍四個(gè)水分子接觸。水分子之間形成的孔穴造成冰晶體的微觀空間存在空隙，反映在宏觀性質(zhì)上就是冰的密度比水的密度小。正是由于冰的這一獨(dú)特結(jié)構(gòu)，使冰可以浮在水面上，從而使水中生物在寒冷的冬季得以在冰層下的水中存活。1．素養(yǎng)要求—宏觀辨識(shí)與微觀探析：能根據(jù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)描述或預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)。 2．素養(yǎng)目標(biāo)：通過“探究水的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”，要求學(xué)生體會(huì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的理論認(rèn)知。【探究過程】素養(yǎng)評(píng)價(jià)【探究任務(wù)一：探究水分子的結(jié)構(gòu)】問題1． 根據(jù)所學(xué)知識(shí)分析水分子的中心原子的雜化軌道類型及水分子的空間結(jié)構(gòu)是怎樣的？提示：水分子中氧原子以sp3雜化，水分子的空間結(jié)構(gòu)是V形的。問題2．水分子中存在氫鍵，在冰中每個(gè)水分子被四個(gè)水分子包圍形成變形的正四面體形，繼而通過氫鍵相互連接成固態(tài)冰。結(jié)構(gòu)如圖所示：假設(shè)冰是所有水分子都被包圍在四面體中的理想結(jié)構(gòu)，請(qǐng)分析1 mol冰中有多少氫鍵？提示：在冰中每個(gè)氫原子分享到1個(gè)氫鍵，折合每摩爾冰中含有2 mol氫鍵。【探究任務(wù)二：探究水分子的性質(zhì)】問題3．假設(shè)水分子中沒有氫鍵，那么你估計(jì)水的熔、沸點(diǎn)將怎樣變化？提示：熔、沸點(diǎn)降低。問題4．根據(jù)上述材料分析為什么冰的密度小于水的密度？提示：水分子形成冰后所有的水分子按一定的方向全部形成氫鍵，成為晶體，在冰的結(jié)構(gòu)中形成許多空隙，造成體積膨脹，密度減小。問題5．請(qǐng)思考為什么氨氣在水中溶解度很大？提示：氨氣分子是極性分子，且氨氣與水分子間形成氫鍵，所以氨氣在水中溶解度很大。1．微觀探析——水平3：能從原子、分子水平分析水的結(jié)構(gòu)。    2．宏觀辨識(shí)與微觀探析——水平4：能依據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，描述或預(yù)測(cè)物質(zhì)的性質(zhì)和在一定條件下可能發(fā)生的化學(xué)變化。  

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