再探氧氣【教學(xué)目標(biāo)】1.復(fù)習(xí)課本中有關(guān)氧氣的含量測定、制備、性質(zhì)和用途等知識點；2.學(xué)會在課本實驗的基礎(chǔ)上對裝置進行合理、創(chuàng)新地改進；3.對改進裝置進行實驗驗證并做出客觀評價。【教學(xué)重難點】1.有關(guān)氧氣裝置的創(chuàng)新性改進；2.學(xué)會辯證地評價改進裝置。【教學(xué)方法】實驗探究法、情景教學(xué)法、小組討論法、邊教邊講法、習(xí)題鞏固法等。【教學(xué)準(zhǔn)備】藥品：6%的雙氧水溶液、二氧化錳、二氧化錳球、蠟燭、木炭、鐵絲、小木條、酒精等；儀器：分液漏斗、錐形瓶、尖嘴導(dǎo)管、鐵架臺、酒精燈、砂紙、坩堝鉗、鑷子、濾紙、石棉網(wǎng)、小燒杯、大燒杯等。【教學(xué)過程】引入：空氣是一種混合物，早在二百多年前，拉瓦錫通過精確的實驗證明空氣由氧氣和氮氣組成，其中氧氣約占空氣總體積的1/5。同學(xué)們還記得教材上是如何測定空氣中氧氣含量的嗎？學(xué)生：利用紅磷消耗氧氣測定。教師：此裝置測定空氣中氧氣含量會產(chǎn)生實驗誤差，能否具體分析測量結(jié)果偏大或偏小的原因？學(xué)生：測量結(jié)果偏低（小于1/5）（1）紅磷不足；（2）裝置未冷卻，打開止水夾；（3）裝置漏氣。測量結(jié)果偏高（大于1/5）（1）燃燒匙緩慢伸入集氣瓶，導(dǎo)致瓶內(nèi)空氣受熱膨脹而逸出；（2）彈簧夾未夾緊。教師：這些誤差是否都可以通過正確的實驗操作來避免？學(xué)生：不是。及時燃燒匙快速伸入集氣瓶中也會導(dǎo)致空氣受熱逸出，使測定結(jié)果偏大。教師：非常好。像這種實驗誤差我們稱為系統(tǒng)誤差。如何改進實驗裝置盡可能減少甚至消除這種誤差？老師提供給你們幾樣實驗用品，請大家在教材裝置的基礎(chǔ)上加以改進，并在紙上畫出你設(shè)計的裝置圖。我們以小組為單位交流。投影儀展示學(xué)生設(shè)計的裝置圖。補充教師設(shè)計的裝置圖并按照原理分類闡述改進點燃方式紅磷改進點燃方式白磷改進耗氧方式過渡：經(jīng)過改進后的裝置測定，空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為21%。那我們?nèi)绾魏啽愕墨@得空氣中氧氣？學(xué)生：分離液態(tài)空氣法。老師：這是利用什么原理？學(xué)生：利用氧氣和氮氣的沸點不同。老師：這幅圖片清晰的展示了分離液態(tài)空氣法的過程。氮氣沸點-196低于氧氣，先被分離出來。留在鋼瓶中的是呈淡藍色的液態(tài)氧氣。老師：除此方法以外，實驗室如何獲得純凈的氧氣？學(xué)生：高錳酸鉀制氧氣、雙氧水制氧氣、氯酸鉀制氧氣。老師：非常好！大家在頭腦中回憶出這些制法的裝置圖。等待10s。給出兩套裝置圖。（固體加熱型、固液無需加熱型）。老師：第二套裝置最大的優(yōu)點是什么？學(xué)生：控制反應(yīng)速率。老師：這套裝置能不能隨時控制反應(yīng)的發(fā)生與停止？學(xué)生：不能。老師：請大家思考一下，哪一種類型的發(fā)生裝置可以實現(xiàn)控制反應(yīng)起止？學(xué)生：啟普發(fā)生器及其變體。老師：非常好！給出帶有孔塑料墊片的啟普發(fā)生器變體。老師：二氧化錳催化分解雙氧水能否利用此裝置實驗，實現(xiàn)控制反應(yīng)起止？學(xué)生：不行！二氧化錳為粉末狀固體，會從有孔塑料墊片上漏下，無法實現(xiàn)固液分離。老師：同學(xué)們回答的很對！實驗室的二氧化錳固體一般為粉末狀固體，的確無法實現(xiàn)。假如老師將粉末狀二氧化錳變成塊狀二氧化錳固體是否就能實現(xiàn)？學(xué)生：可以，但是如何變成固體？壓縮？老師：給出圖片。利用很常見的一種食品添加劑：海藻酸鈉。播放利用海藻酸鈉制備二氧化錳球的視頻教程，并給學(xué)生展示最終的產(chǎn)品。老師：實踐是檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。我們必須通過什么來證明猜想？學(xué)生：實驗！實驗一：制備并檢驗氧氣。（邀請學(xué)生一起實驗）1.連接裝置、檢查裝置氣密性。用鑷子取二氧化錳球置于有孔塑料墊片上方。加入6%的雙氧水溶液，觀察。二氧化錳球表面的氣泡慢慢變多，反應(yīng)速率越來越快。2.用帶火星的小木條檢驗生成的氣體。帶火星的小木條復(fù)燃。3.關(guān)閉活塞。試管內(nèi)的液體被壓回長頸漏斗中，固液分離，反應(yīng)停止。老師：利用此裝置我們實現(xiàn)了控制反應(yīng)的發(fā)生與停止。利用此裝置這一特征可以改進書本上很多基礎(chǔ)實驗。例如：實驗二：氧氣的性質(zhì)老師：書本上利用三個實驗驗證氧氣的性質(zhì)活潑。同學(xué)們還記得是哪三個實驗嗎？學(xué)生：蠟燭在氧氣中燃燒、木炭在氧氣中燃燒、鐵絲在氧氣中燃燒。老師：蠟燭在氧氣中燃燒時會產(chǎn)生水蒸氣，水蒸氣在集氣瓶壁上液化使得瓶壁模糊，無法清晰地觀察到劇烈燃燒的現(xiàn)象。我們可以通過此裝置改進實驗。1.蠟燭在氧氣中燃燒點燃蠟燭直立在桌上，打開活塞，將氧氣通過尖嘴導(dǎo)管（膠頭滴管改裝）直接噴到蠟燭火焰上方。觀察實驗現(xiàn)象。現(xiàn)象：清晰地觀察到蠟燭迅速熔化，劇烈燃燒，發(fā)出白光，放出大量熱。老師：同理，我們可以改進木炭在氧氣中燃燒實驗。2.木炭在氧氣中燃燒用鑷子取木炭置于酒精燈火焰上方加熱至赤紅，打開活塞，將氧氣通過尖嘴導(dǎo)管直接噴到木炭上方。觀察實驗現(xiàn)象。現(xiàn)象：赤紅的木炭劇烈燃燒，發(fā)出白光，放出大量熱。由于反應(yīng)劇烈還能看到木炭斷裂蹦出火星。老師：在開放環(huán)境下可以更清晰地觀察到反應(yīng)的現(xiàn)象，鐵絲在氧氣中燃燒的實驗?zāi)懿荒芤苍陂_放環(huán)境下進行？學(xué)生：實驗檢驗。3.鐵絲在氧氣中燃燒打磨鐵絲繞成螺旋狀，在鐵絲的末端系上一段濾紙并蘸取少量酒精，另一端系在坩堝鉗上。打開活塞，產(chǎn)生氧氣。點燃濾紙，快要燃盡時將濾紙置于導(dǎo)管尖嘴處。觀察現(xiàn)象。實驗成功：現(xiàn)象：鐵絲在尖嘴口上方劇烈燃燒，火星四射，放出大量熱，生成黑色固體。實驗利弊分析：利：近距離觀察到鐵絲在氧氣中燃燒的現(xiàn)象；不用提前制備氧氣，不用擔(dān)心氧氣逸出導(dǎo)致濃度降低，實驗失敗。弊：開放環(huán)境下鐵絲燃燒劇烈，火星四射，具有一定危險性。實驗失敗率高。實驗失敗：現(xiàn)象：鐵絲紅熱后不燃燒，或者有微小的火星。原因分析：濾紙未接近燃盡時就置于尖嘴處，消耗大量氧氣，使周圍氧氣濃度下降；氧氣產(chǎn)生速率過慢，濃度達不到鐵絲燃燒所需的最低值；尖嘴處橫截面積小，氧氣的濃度低。可改用較粗的玻璃導(dǎo)管。教師總結(jié)：改進實驗有利有弊，需要辯證看待；實驗失敗需要及時找出原因并完善實驗；實驗失敗往往比實驗成功能學(xué)到更多東西。【習(xí)題鞏固】老師：性質(zhì)活潑的氧氣在日常生活中有許多用途，最常見的就是能供給呼吸，我們通過一道習(xí)題鞏固一下：例題1：潛水艇里要配備氧氣的再生裝置，以保證長時間潛航。有以下幾種制氧氣的方法：加熱高錳酸鉀 電解水 在常溫下，過氧化鈉固體（Na2O2）與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣。（1）寫出方法的化學(xué)方程式 。（2）你認(rèn)為最適合潛水艇里制氧氣的方法是 （填序號）與其他方法相比，寫出這種方法的優(yōu)點： 。學(xué)生：（1）2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；（2）；不需要消耗大量的能源而且還可以消耗呼吸產(chǎn)生的二氧化碳。過渡：除了供給呼吸，氧氣還能支持燃燒，我們通過另一道題目來復(fù)習(xí)：例題2：一種有機物16g，在氧氣中充分燃燒生成二氧化碳44g，水36g。問：（1）該有機物由 元素組成；（2）有機物中各元素質(zhì)量比為 ；（3）有機物中各元素原子個數(shù)比為 ；（4）假如該有機物相對分子質(zhì)量為16。求該有機物化學(xué)式 。學(xué)生：（1）C、H （2）m(C):m(H)=3:1 （3）n(C):n(H)=1:4 （4）CH4過渡：甲烷是天然氣的主要成分，也是可燃冰的主要成分。2017年5月18日，中國在南海成功試采可燃冰，它將推動世界能源利用格局的改變。現(xiàn)在我們通過一道例題走進可燃冰的世界。例題3：2017年5月18日，中國在南海成功試采可燃冰，它將推動世界能源利用格局的改變。可燃冰是在高壓低溫環(huán)境條件下形成的可以燃燒的“冰塊”。（1）在可燃冰中，水分子形成一種空間籠狀結(jié)構(gòu)，甲烷和少量N2、CO2等分子填入籠內(nèi)空隙中，無固定的化學(xué)計量關(guān)系，因此可燃冰屬于_________。（選填“純凈物”或“混合物”）（2）工業(yè)上，可以利用甲烷獲得氫氣，其反應(yīng)的微觀示意圖如下：圖1所示反應(yīng)的化學(xué)方程式為_____________________________。在圖2橫線處補全相應(yīng)微粒的圖示。學(xué)生：（1）混合物；（2）【課堂總結(jié)】老師：這節(jié)課我們以氧氣的改進實驗為主線，從氧氣的發(fā)現(xiàn)、含量、獲得、性質(zhì)、用途五個方面再探氧氣。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，大家不僅學(xué)習(xí)到許多氧氣的創(chuàng)新實驗，還會根據(jù)要求自己設(shè)計實驗。最難能可貴的是能理性的對創(chuàng)新實驗進行評價，分析利弊和失敗原因。老師也收獲頗豐！希望大家能保持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度在化學(xué)學(xué)習(xí)的道路上奮勇前行！今天這節(jié)課到此結(jié)束。【板書設(shè)計】再探氧氣氧氣含量獲得性質(zhì)用途含量【教學(xué)反思】1.氧氣的含量教學(xué)環(huán)節(jié)：本次采用畫圖加解說的方法展示學(xué)生設(shè)計的作品。準(zhǔn)備簡單、節(jié)約時間，但是互動效果較差且學(xué)生印象不深刻。如果換成是實驗儀器并讓他們自己組裝展示，學(xué)生的興趣將更濃，同時也鍛煉了他們的動手能力。2.氧氣的性質(zhì)教學(xué)環(huán)節(jié)：用高清攝像頭將三種物質(zhì)在氧氣中燃燒的現(xiàn)象投影到一體機上，可以讓所有學(xué)生清晰地觀察到反應(yīng)現(xiàn)象。3.鐵絲在氧氣中燃燒的實驗：實驗兩次均失敗，原因可能是氧氣產(chǎn)生速率過慢，濃度達不到鐵絲燃燒所需的最低值。也有可能是尖嘴處橫截面積小，氧氣的濃度低。可改用較粗的玻璃導(dǎo)管