資源簡介

案例8　制取氧氣（一）
　【課　題】
九年義務課程標準實驗教科書化學（人教版）九年級上冊第二單元　課題3
一、教學內容與學情分析
（1）本課題教學內容主要是氧氣的實驗室制法，還包括“活動與探究”———制取氧氣以及氧氣的性質、“資料”———如何大量制取氧氣、“化學　技術　社會”———催化劑的作用。課時安排2課時。在第一課時里，主要學習氧氣的工業制法，在實驗室制備氧氣的反應原理，利用高錳酸鉀制取氧氣的實驗過程，以及催化劑、分解反應的概念。（2）通過前面的學習，對于選擇一個實驗方案，學生大致知道應該從原料的易得、反應的條件和是否環保等方面考慮。對于氧氣的工業制法，學生能夠想到，利用自然界的空氣做原料，利用教師掌握了氧氣的性質和一些基本實驗操作 （如如何給固體加熱、如何利用排水法收集氣體等），所以學生完全可以通過討論，自己想出。（3）通過演示實驗，得出催化劑的概念，在此只能根據實驗的表面現象簡單介紹，使學生大致了解催化劑的概念。催化劑在生產和科學研究中的應用，以及在生物活體中酶的存在，可以簡單介紹，以激發學生學習化學的自覺性和積極性。同時，可以在課外安排活動小組，將二氧化錳回收，再來做過氧化氫的分解實驗也可以利用硫酸銅溶液、紅磚粉末等代替二氧化錳做催化劑的實驗，目的是更多地了解催化劑。
二、教學目標
1. 知識與技能目標
（1）了解氧氣的工業制法。（2）知道實驗室制取氧氣的反應原理、主要儀器、收集方法、驗滿方法等。（3）能寫出實驗室利用過氧化氫和高錳酸鉀制氧氣的反應文字表達式。（4）知道催化劑與分解反應的概念。
2. 過程與方法目標
（1）通過實驗認識催化劑和催化作用，進一步了解探究的一般過程。
（2）通過探究氧氣的實驗室制法，了解實驗室制取氣體一般要研究的方法。
3. 情感態度與價值觀目標
（1）通過對催化劑的探究學習和相關材料介紹，培養勇于創新的科學精神。（2）體驗和欣賞化學實驗裝置之美。（3）通過討論，增進交流和表達的意識。
三、教學重點和難點
重點：氧氣的實驗室制法。
難點：催化劑的概念。
重點、難點的突出及突破：（1）通過學生動手選擇儀器并組裝實驗室制取氧氣的裝置，充分調動學生學習的主動性和積極性，使學生成為學習主體，以突出重點。（2）催化劑的概念是本節課難點，可以邊實驗邊引導學生思考二氧化錳是否是反應物，再做對比實驗并加以解釋，另外介紹催化劑在生產和科研中的一些應用，以突破難點。
四、教學方法和媒體
（1）以投影或錄像的形式介紹有關氧氣的用途，或由學生搜集、講述一些有關氧氣用途的資料，激發學生的學習興趣和關注化學、熱愛化學的情感。（2）學生在教師提供的有關資料或已有的知識基礎上，采用邊實驗邊分析討論的方法，使學生通過充分的自主學習和探究學習，得出結論。
五、教學過程
（一）創設問題情景，引入新課
（播放有關氧氣用途的錄像）
師：結合看到的錄像，請同學們說一說氧氣有哪些用途。
生：在生活中，氧氣可以供給動植物呼吸。
生：氧氣是發射航天火箭的助推劑。
生：煉鐵時要鼓入大量的氧氣。
生：金屬的焊接和切割中需要氧氣。
生：家庭中煤氣的燃燒需要氧氣。
師：氧氣的用途真是很廣泛。同學們，你們想過嗎———如何獲得純凈的氧氣呢？你們是否希望自己也能夠制出氧氣來？
生：（共同答）想！
師：好，這節課，讓我們共同走進課題3———制取氧氣。
（二）利用有關信息，討論氧氣的工業制法
師：（介紹）根據氧氣需要量的大小，可將氧氣的制法分成工業制法和實驗室制法。如果氧氣的需求量較大，一般采用工業制法。
師：首先我們面臨的一個問題是選擇原料。在選擇原料時要考慮原料的廉價和易得。你們想到了哪種物質？
生：（大多數學生）空氣。
師：好，請同學們看一些資料，然后小組討論出氧氣的工業制法。
（利用幻燈片展示氮氣、氧氣的物理性質比較表。物理性質包括密度、熔點、沸點等）
生：（討論后交流）我認為可以利用一定的方法，將空氣變成固體，然后再升溫，使之慢慢變成液體，因為固態氮的熔點低，先熔化，而氧仍然為固體。
生：（反駁）我認為沒必要將空氣變成固體，可以利用降溫的方法將空氣變成液體，再升溫，控制溫度為-218℃，因為液態氮的沸點（-218℃）比液態氧的沸點（-196℃）低，所以液態氮會先汽化，從而得到液態氧。
師：同學們，哪組的方案更合理？
生：（大多數學生）后者。
師：的確，在工業上是利用沸點的不同分離液態空氣。但設備規模龐大，操作過程十分復雜。
（利用幻燈片展示）原理：分離液態空氣。
（三）探究實驗室制取氧氣的反應原理
師：當只需少量的氧氣時，一般采用實驗室制法。請各小組討論一下，在實驗室制備氧氣時，從原料、儀器、反應條件等方面要考慮哪些因素。
（學生討論，教師參與討論，學生匯報交流結果）
生：所選用的原料中必須含氧。否則，不會產生氧氣。另外，原料必須易得廉價。
生：反應的條件要簡單，整個實驗裝置簡單。
生：反應的速度要適中。
生：在反應的過程中，不生成污染環境的物質。
師：同學們考慮得十分詳盡———不僅考慮到反應本身的合理性和科學性，還考慮到“綠色化學”。下面，我向大家介紹兩種常見的制備氧氣的藥品———高錳酸鉀和過氧化氫。
（學生觀察實驗臺上藥品的顏色、狀態）
師：（通過實物投影演示實驗）
實驗1———在試管中加入少量5%的過氧化氫溶液，把帶火星的木條伸入試管。
實驗2———在試管中加入少量5%的過氧化氫溶液，微熱，并把帶火星的木條伸入試管。
實驗3———在試管中加入少量5%的過氧化氫溶液，加入少量的二氧化錳，把帶火星的木條伸入試管。
生：觀察實驗現象，完成實驗觀察提綱，并在班級交流。
生：（匯報實驗現象）在實驗2和實驗3中，都看到了帶火星的木條復燃，說明有氧氣產生。
師：（提出質疑）要使過氧化氫產生氧氣，可以采取哪些方法？
生：（思考后回答）加熱或加二氧化錳。
師：（追問）在反應中，二氧化錳起什么作用呢？
師：演示實驗4———待實驗3中的試管中無氣泡產生時，重新加入少量的過氧化氫，又有氣體放出。
（如果時間允許，此實驗可反復幾次）
分析討論，引出催化劑和催化作用的概念。
（閱讀資料，介紹催化劑在生產中的廣泛應用、酶在人體中的作用）
師：演示實驗5———試管中加入少量的高錳酸鉀，加熱，并把帶火星的木條伸入試管。
引導學生完成以上實驗的化學反應文字表達式。從生成物的種類討論以上反應的特點，得出分解反應的概念。
（四）設計實驗裝置
師：在實驗室一般采用加熱高錳酸鉀的方法制取氧氣，主要是由于過氧化氫的不穩定性和價格較貴。在實驗臺上有許多常見的儀器，請你選擇利用高錳酸鉀加熱制取氧氣所用的主要儀器并進行簡單的組裝。
（學生動手選擇儀器，教師巡回指導）
生：（匯報所選儀器）主要有試管、鐵架臺、酒精燈、單孔膠塞、導管、集氣瓶、毛玻璃片。
生：（補充）水槽。
師：（提出問題）采用什么方法收集氧氣？如何知道氧氣已經收集滿了？
生：（討論后交流）可以采用排水法，因為氧氣不易溶于水。當集氣瓶口出現氣泡時，說明氧氣已經收集滿了。
師：（肯定）你說得很好。這種方法我們習慣地稱之為向上排空氣法。
生：（爭議）我認為還是用排水法較好。因為這種方法不用驗滿，另外，排空氣法有可能在集氣瓶中殘留一些空氣。
師：（贊許）你的想法很好。老師十分欣賞你能夠從更深層次思考問題的精神。
（五）形成性評價
師：通過這節課的學習，我們有哪些收獲呢？
生：我們知道了在工業上如何制氧氣，在實驗室如何制取氧氣。
生：我們還知道了什么是催化劑和分解反應。
生：如果有高錳酸鉀，我現在就可以制出氧氣。
師：好，下節課，同學們來做制取氧氣的實驗。當然，在具體的操作過程中，還有一些需要注意的問題，希望同學們認真作好預習。
（六）課堂檢測
略。
點評：新教科書中的氧氣的制法將二氧化錳催化氯酸鉀制氧氣改為二氧化錳催化雙氧水制取氧氣，裝置為固液常溫制氣體的典型代表，這給教學帶來一定難度，但教師將這部分內容主要作為催化劑概念的引出，并沒有更深一步地拓展，在處理教科書上顯示出一定的功底，而將探究活動主要放在利用高錳酸鉀制氧氣的實驗教學中，重點突出實驗方案的設計，進而由學生總結出設計實驗方案的一般方法，充分體現《課程標準》中強調學生全面發展、終身發展的新思路、新理念。

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