沪教版化学九年级上册 再探氧气 教案

再探氧气
【教学目标】
1.复习课本中有关氧气的含量测定、制备、性质和用途等知识点；
2.学会在课本实验的基础上对装置进行合理、创新地改进；
3.对改进装置进行实验验证并做出客观评价。
【教学重难点】
1.有关氧气装置的创新性改进；
2.学会辩证地评价改进装置。
【教学方法】
实验探究法、情景教学法、小组讨论法、边教边讲法、习题巩固法等。
【教学准备】
药品：6%的双氧水溶液、二氧化锰、二氧化锰球、蜡烛、木炭、铁丝、小木条、酒精等；
仪器：分液漏斗、锥形瓶、尖嘴导管、铁架台、酒精灯、砂纸、坩埚钳、镊子、滤纸、石棉网、小烧杯、大烧杯等。
【教学过程】
引入：空气是一种混合物，早在二百多年前，拉瓦锡通过精确的实验证明空气由氧气和氮气组成，其中氧气约占空气总体积的1/5。同学们还记得教材上是如何测定空气中氧气含量的吗？
学生：利用红磷消耗氧气测定。
教师：此装置测定空气中氧气含量会产生实验误差，能否具体分析测量结果偏大或偏小的原因？
学生：测量结果偏低（小于1/5）
（1）红磷不足；
（2）装置未冷却，打开止水夹；
（3）装置漏气。
测量结果偏高（大于1/5）
（1）燃烧匙缓慢伸入集气瓶，导致瓶内空气受热膨胀而逸出；
（2）弹簧夹未夹紧。
教师：这些误差是否都可以通过正确的实验操作来避免？
学生：不是。及时燃烧匙快速伸入集气瓶中也会导致空气受热逸出，使测定结果偏大。
教师：非常好。像这种实验误差我们称为系统误差。如何改进实验装置尽可能减少甚至消除这种误差？老师提供给你们几样实验用品，请大家在教材装置的基础上加以改进，并在纸上画出你设计的装置图。我们以小组为单位交流。
投影仪展示学生设计的装置图。
补充教师设计的装置图并按照原理分类阐述
改进点燃方式—红磷
改进点燃方式—白磷
改进耗氧方式
过渡：经过改进后的装置测定，空气中氧气的体积分数约为21%。那我们如何简便的获得空气中氧气？
学生：分离液态空气法。
老师：这是利用什么原理？
学生：利用氧气和氮气的沸点不同。
老师：这幅图片清晰的展示了分离液态空气法的过程。氮气沸点-196℃低于氧气，先被分离出来。留在钢瓶中的是呈淡蓝色的液态氧气。
老师：除此方法以外，实验室如何获得纯净的氧气？
学生：高锰酸钾制氧气、双氧水制氧气、氯酸钾制氧气。
老师：非常好！大家在头脑中回忆出这些制法的装置图。等待10s。给出两套装置图。（固体加热型、固液无需加热型）。
老师：第二套装置最大的优点是什么？
学生：控制反应速率。
老师：这套装置能不能随时控制反应的发生与停止？
学生：不能。
老师：请大家思考一下，哪一种类型的发生装置可以实现控制反应起止？
学生：启普发生器及其变体。
老师：非常好！给出带有孔塑料垫片的启普发生器变体。
老师：二氧化锰催化分解双氧水能否利用此装置实验，实现控制反应起止？
学生：不行！二氧化锰为粉末状固体，会从有孔塑料垫片上漏下，无法实现固液分离。
老师：同学们回答的很对！实验室的二氧化锰固体一般为粉末状固体，的确无法实现。假如老师将粉末状二氧化锰变成块状二氧化锰固体是否就能实现？
学生：可以，但是如何变成固体？压缩？
老师：给出图片。利用很常见的一种食品添加剂：海藻酸钠。播放利用海藻酸钠制备二氧化锰球的视频教程，并给学生展示最终的产品。
老师：实践是检验真理的唯一标准。我们必须通过什么来证明猜想？
学生：实验！
实验一：制备并检验氧气。（邀请学生一起实验）
1.连接装置、检查装置气密性。用镊子取二氧化锰球置于有孔塑料垫片上方。加入6%的双氧水溶液，观察。
二氧化锰球表面的气泡慢慢变多，反应速率越来越快。
2.用带火星的小木条检验生成的气体。
带火星的小木条复燃。
3.关闭活塞。
试管内的液体被压回长颈漏斗中，固液分离，反应停止。
老师：利用此装置我们实现了控制反应的发生与停止。利用此装置这一特征可以改进书本上很多基础实验。例如：
实验二：氧气的性质
老师：书本上利用三个实验验证氧气的性质活泼。同学们还记得是哪三个实验吗？
学生：蜡烛在氧气中燃烧、木炭在氧气中燃烧、铁丝在氧气中燃烧。
老师：蜡烛在氧气中燃烧时会产生水蒸气，水蒸气在集气瓶壁上液化使得瓶壁模糊，无法清晰地观察到剧烈燃烧的现象。我们可以通过此装置改进实验。
1.蜡烛在氧气中燃烧
点燃蜡烛直立在桌上，打开活塞，将氧气通过尖嘴导管（胶头滴管改装）直接喷到蜡烛火焰上方。观察实验现象。
现象：清晰地观察到蜡烛迅速熔化，剧烈燃烧，发出白光，放出大量热。
老师：同理，我们可以改进木炭在氧气中燃烧实验。
2.木炭在氧气中燃烧
用镊子取木炭置于酒精灯火焰上方加热至赤红，打开活塞，将氧气通过尖嘴导管直接喷到木炭上方。观察实验现象。
现象：赤红的木炭剧烈燃烧，发出白光，放出大量热。由于反应剧烈还能看到木炭断裂蹦出火星。
老师：在开放环境下可以更清晰地观察到反应的现象，铁丝在氧气中燃烧的实验能不能也在开放环境下进行？
学生：实验检验。
3.铁丝在氧气中燃烧
打磨铁丝绕成螺旋状，在铁丝的末端系上一段滤纸并蘸取少量酒精，另一端系在坩埚钳上。打开活塞，产生氧气。点燃滤纸，快要燃尽时将滤纸置于导管尖嘴处。观察现象。
实验成功：
现象：铁丝在尖嘴口上方剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。
实验利弊分析：
利：①近距离观察到铁丝在氧气中燃烧的现象；
②不用提前制备氧气，不用担心氧气逸出导致浓度降低，实验失败。
弊：开放环境下铁丝燃烧剧烈，火星四射，具有一定危险性。实验失败率高。
实验失败：
现象：铁丝红热后不燃烧，或者有微小的火星。
原因分析：
①滤纸未接近燃尽时就置于尖嘴处，消耗大量氧气，使周围氧气浓度下降；
②氧气产生速率过慢，浓度达不到铁丝燃烧所需的最低值；
③尖嘴处横截面积小，氧气的浓度低。可改用较粗的玻璃导管。
教师总结：
①改进实验有利有弊，需要辩证看待；
②实验失败需要及时找出原因并完善实验；
③实验失败往往比实验成功能学到更多东西。
【习题巩固】
老师：性质活泼的氧气在日常生活中有许多用途，最常见的就是能供给呼吸，我们通过一道习题巩固一下：
例题1：潜水艇里要配备氧气的再生装置，以保证长时间潜航。有以下几种制氧气的方法：①加热高锰酸钾 ②电解水 ③在常温下，过氧化钠固体（Na2O2）与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气。
（1）写出方法③的化学方程式 。
（2）你认为最适合潜水艇里制氧气的方法是 （填序号）与其他方法相比，写出这种方法的优点： 。
学生：（1）2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2；
（2）③；不需要消耗大量的能源而且还可以消耗呼吸产生的二氧化碳。
过渡：除了供给呼吸，氧气还能支持燃烧，我们通过另一道题目来复习：
例题2：一种有机物16g，在氧气中充分燃烧生成二氧化碳44g，水36g。问：
（1）该有机物由 元素组成；
（2）有机物中各元素质量比为 ；
（3）有机物中各元素原子个数比为 ；
（4）假如该有机物相对分子质量为16。求该有机物化学式 。
学生：（1）C、H （2）m(C):m(H)=3:1 （3）n(C):n(H)=1:4 （4）CH4
过渡：甲烷是天然气的主要成分，也是可燃冰的主要成分。2017年5月18日，中国在南海成功试采可燃冰，它将推动世界能源利用格局的改变。现在我们通过一道例题走进可燃冰的世界。
例题3：2017年5月18日，中国在南海成功试采可燃冰，它将推动世界能源利用格局的改变。可燃冰是在高压低温环境条件下形成的可以燃烧的“冰块”。
（1）在可燃冰中，水分子形成一种空间笼状结构，甲烷和少量N2、CO2等分子填入笼内空隙中，无固定的化学计量关系，因此可燃冰属于_________。（选填“纯净物”或“混合物”）
（2）工业上，可以利用甲烷获得氢气，其反应的微观示意图如下：
①图1所示反应的化学方程式为_____________________________。
②在图2横线处补全相应微粒的图示。
学生：（1）混合物；
（2）①②
【课堂总结】
老师：这节课我们以氧气的改进实验为主线，从氧气的发现、含量、获得、性质、用途五个方面再探氧气。通过本节课的学习，大家不仅学习到许多氧气的创新实验，还会根据要求自己设计实验。最难能可贵的是能理性的对创新实验进行评价，分析利弊和失败原因。老师也收获颇丰！希望大家能保持科学严谨的态度在化学学习的道路上奋勇前行！今天这节课到此结束。
【板书设计】
再探氧气
(
氧气
含量
获得
性质
用途
)
(
含量
)
【教学反思】
1.氧气的含量教学环节：本次采用画图加解说的方法展示学生设计的作品。准备简单、节约时间，但是互动效果较差且学生印象不深刻。如果换成是实验仪器并让他们自己组装展示，学生的兴趣将更浓，同时也锻炼了他们的动手能力。
2.氧气的性质教学环节：用高清摄像头将三种物质在氧气中燃烧的现象投影到一体机上，可以让所有学生清晰地观察到反应现象。
3.铁丝在氧气中燃烧的实验：实验两次均失败，原因可能是氧气产生速率过慢，浓度达不到铁丝燃烧所需的最低值。也有可能是尖嘴处横截面积小，氧气的浓度低。可改用较粗的玻璃导管。