資源簡介

《氧氣的實驗室制法》教學設計
一、教學設計思路
1.課題分析
“實驗室制取氧氣” 這一課題是學生練習了實驗基本操作后接觸到的第一個氣體制取的實驗,這一課題的設計，有利于進一步熟悉常見儀器的使用。通過對實驗室制取氧氣的原理的分析,有利于培養(yǎng)學生的實驗探究能力和創(chuàng)新意識,更為今后學習其他氣體的制取打下堅實的基礎。
2.本課題的設計主在教學中引導學生從生活體驗出發(fā),通過具體的實驗探究得出制取氧氣的原理,理解催化劑的概念,了解催化劑在化工生產(chǎn)中的應用。氧氣的實驗室制法的具體內容：藥品的選擇，反應條件的確定，反應裝置的選取，根據(jù)氧氣的物理性質采取合理的收集方法，根據(jù)氧氣的化學性質采取驗滿的方法。
2、教學目標
知識目標：了解實驗室制取氧氣的反應原理,理解催化劑的概念,培養(yǎng)學生的實驗技能。
能力目標：通過探究實驗室制取氧氣的原理,讓學生初步學習實驗探究方法和運用比較學習法。
情感態(tài)度與價值觀：激發(fā)學生學習化學的興趣和合作探究的欲望,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識。
3、教學重難點
（1）重點：實驗室制取氧氣的反應原理和操作方法。
（2）難點：對催化劑概念的理解。
四、教學方法
講授法、自主學習、實驗探究法
五、儀器與藥品
儀器：試管（3只）、酒精燈、錐形瓶、長徑漏斗、分液漏斗、帶導管的橡皮塞、乳膠管、集氣瓶、水槽、毛玻璃片。
藥品：10%的過氧化氫溶液、二氧化錳
六、教學過程：
【第一部分】初識氧氣
設計意圖：通過問題創(chuàng)設情景，激發(fā)起學生的探究欲望。
[創(chuàng)設情景]在屏幕上播放選取的與氧氣有關的圖片：煉鋼、氧炔焰切割和焊接金屬、火箭的發(fā)射、潛水員帶著氧氣瓶在潛水、太空飛行員攜帶供氧裝置，引導學生回答：氧氣是我們身邊熟悉的物質，在我們生活中的應用非常廣泛。
[師問]既然氧氣對于我們這么重要，那么我們該如何獲得氧氣呢？請你說說我們所學過的制氧氣的方法有哪些？
[生答]1.電解水
2.分離液態(tài)空氣法
3.植物的光合作用
[師問]這些反應適合在實驗室制取氧氣嗎？為什么？
[生答]不適合。水電解生成氧氣，反應速度慢，成本較高。分離液態(tài)空氣法需要先將空氣加壓降溫變成液態(tài)，再利用各組分的沸點不同蒸發(fā)分離出氧氣，條件太高，操作困難。植物的光合作用反應太慢，不利收集氣體。
引出課題：那么在實驗室如何制取氧氣呢？我們這節(jié)課就一起來學習氧氣的實驗室制法（板書課題）
【第二部分】實驗室如何制取氧氣（核心部分）
設計意圖：通過實驗，探究如何在試驗室里制取氧氣，并形成制取氣體的一般思路和方法，培養(yǎng)學生的探究能力。
[引導學生思考]如果讓你到實驗室制取一瓶氧氣，你需要解決哪些問題？
[師生共同分析] 1、藥品
2、反應原理
3、儀器裝置：發(fā)生裝置
收集裝置
4、實驗步驟
5、驗滿方法
（逐一板書）
[師問]我們就按這五步來學習如何制取氧氣。
（一）選擇藥品，反應原理
多媒體呈現(xiàn)以下藥品：1、水( H2O ) 2、二氧化碳（CO2)
3、食鹽（主要成分為NaCl)
4、高錳酸鉀（KMnO4） 5、過氧化氫（ H2O2）
6、甲烷（CH4） 7、氯酸鉀（KClO3）
[師問]如果在實驗室中有以上藥品可供選擇，猜猜哪些物質可能用于制取氧氣，為什么？
[生答] 水( H2O ) 、二氧化碳（CO2) 、高錳酸鉀（KMnO4） 、過氧化氫（ H2O2） 、氯酸鉀（KClO3），因為它們都含有氧元素。
[師]水電解和二氧化碳參與的光合作用都不適合制取氧氣，那剩下的KMnO4 、H2O2 、KClO3， 我們選誰更好呢？請同學閱讀下面的資料介紹，說出你的選擇，并說明理由。
資料介紹：（1）H2O2過氧化氫又稱雙氧水，是一種無色的液體，常溫下就可生成氧氣和水，價格低廉。過氧化氫 二氧化錳→水+氧氣
（2）KMnO4高錳酸鉀是一種紫黑色的固體，在加熱時能產(chǎn)生氧氣，成本較高。
（3）KClO3氯酸鉀是一種白色固體，加熱時能產(chǎn)生氧氣，如果混有可燃性雜質有可能會發(fā)生爆炸。
學生自行閱讀，并回答。
[生答]選過氧化氫最好，因為原料的價格低廉，而且這個反應在常溫就可以進行，生成物是水和氧氣，環(huán)保無污染。
確定選用的藥品：過氧化氫(板書)
反應原理：過氧化氫 二氧化錳→水+氧氣
[師問]大家注意這個文字表達式，在→的上方寫了二氧化錳，它既不是反應物也不是生成物，而表示的是反應的條件，所以我們在藥品中還應該再加一樣：二氧化錳(藥品一欄補充板書)。
[師設置疑問]二氧化錳在過氧化氫分解制氧氣的這個反應中到底起到一個什么樣的作用呢？下面我們一起來探究一下二氧化錳在反應中的作用。
二氧化錳在反應中的作用探究
探 究 內 容 現(xiàn) 象 反應快慢
取一支試管，加入3-5mL的10%過氧化氫溶液，將帶火星的木條伸入試管口。
取一支試管，加入3-5mL的10%過氧化氫溶液并加入少量的二氧化錳粉末，將帶火星的木條伸入試管口。
[師提問]上述兩種方案中，你認為哪一種最適合在實驗室中制取氧氣？說出你的理由。
[學生交流討論]通過探究試驗可知：只有過氧化氫溶液沒有氧氣產(chǎn)生；當加入少量的二氧化錳粉末時，有大量氣泡產(chǎn)生，木條很快復燃，說明這時產(chǎn)生的氧氣多，適于在實驗室里制取氧氣。
[小結]加入二氧化錳之后，過氧化氫分解產(chǎn)生氧氣的速度加快了，二氧化錳在這里起的作用是催化作用。
[師追問]加入二氧化錳后反應的速度加快了，那么二氧化錳本身的有沒有發(fā)生什么樣的變化呢？
小資料：1、將反應后的二氧化錳過濾、干燥、稱量，發(fā)現(xiàn)二氧化錳的質量不發(fā)生改變。
2、將稱量后的二氧化錳再次放入過氧化氫溶液中，發(fā)現(xiàn)有大量氣泡冒出，該氣泡能使帶火星的木條復燃。
[小結]二氧化錳的質量不變，并且仍具備催化分解過氧化氫的性質，化學性質也沒變。
引出催化劑的概念：凡是能改變其他物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都沒有改變的物質叫催化劑。(板書：催化劑)
[師講述]催化劑的概念我們可以簡單的概括為：一變 改變化學反應速率，兩不變 反應前后質量不變，化學性質不變。（板書）
[投影]形形色色的催化劑
在化工生產(chǎn)、科學試驗和生命活動中，催化劑可謂無處不在。如汽車尾氣排放管中的催化劑，某些抗衰老化妝品中的催化劑。
（二）裝置選擇
（1）選擇發(fā)生裝置
[師問]以下兩個反應裝置，我們選哪個用于過氧化氫制氧氣，選擇的依據(jù)是什么？
[生答]選擇固液不加熱的裝置（板書），根據(jù)反應物的狀態(tài)及反應的條件來選擇。
出示兩套反應裝置，比較長頸漏斗與分液漏斗裝置的優(yōu)點。
[學生交流分析]長頸漏斗便于便于及時添加藥品，分液漏斗能控制滴入液體的量從而控制反應進程。
（2）選擇收集裝置
出示三種收集氣體的方法：排水法、向上排空氣法、向下排空氣法。
[師講授] 排水法難溶于水或不易溶于水且不和水發(fā)生化學反應的氣體。向上排空氣法適用于收集密度比空氣大的氣體，向下排空氣法適應于收集密度比空氣小的氣體。那么收集氧氣應該用哪種收集方法呢？
呈現(xiàn)資料：在0℃、1.01x105Pa下，氧氣的密度為1.429g/L,空氣的密度為1.293g/L,且氧氣不易溶于水。
根據(jù)氧氣的性質明確收集的方法：向上排空氣法、排水法。
（三）操作步驟
1、連接儀器
2、檢查裝置的氣密性
【演示檢查氣密性的操作】1.將乳膠管用蝴蝶夾夾住，從長頸漏斗注水，如果形成一段液柱，并且一段時間不下降，則氣密性好。2.將分液漏斗的旋塞關上，導氣管深入水槽中，手握錐形瓶，如果導氣管處有氣泡冒出，則氣密性良好。
3、裝固體藥品 ，塞緊帶導管的塞子
4、將集氣瓶裝滿水并蓋上玻璃片倒立在水槽里
5、加入過氧化氫溶液
【量的控制】加入的過氧化氫溶液要浸沒長頸漏斗的底端，起到液封的作用。
6、當導管口的氣泡連續(xù)并均勻地放出時， 開始收集
【解釋】剛開始的時候出來的是裝置中殘留的空氣，所以不能立即收集。
7、當集氣瓶的一側有氣泡放出時，在水里用玻璃片蓋住瓶口，把集氣瓶移出水槽，并正放在桌子上。
【強調】要正放在桌面上，因為氧氣的密度比空氣大。
[小結]操作步驟：連、檢、裝、收、（驗滿）、存放（板書）。
（四）驗滿
排水法直接觀察：集氣瓶里的水完全排凈，集氣瓶口冒出大氣泡，說明氧氣已經(jīng)滿了。
排空氣法驗滿方法：將帶火星的木條放在集氣瓶口，如果木條復燃，則說明氧氣已經(jīng)滿了（板書）。
（五）檢驗氧氣
檢驗方法：將帶火星的木條伸入集氣瓶內，如果木條復燃，則說明該氣體就是氧氣。
（六）交流反思
小組交流討論：實驗中的注意事項。
【第三部分】總結
通過這節(jié)課的探究你獲得了哪些知識，有什么新感受？
7、板書設計
氧氣的實驗室制法
1．藥品：過氧化氫 二氧化錳
2．原理：過氧化氫 二氧化錳→水+氧氣
H2O2 H2O O2
“一變”：改變化學反應速度
催化劑
“二不變”：質量和化學性質在化學反應前后不變
發(fā)生裝置：固液不加熱
3．裝置
收集裝置：排水法、向上排空氣法
4．操作步驟：連、查、裝、收、（驗滿）、存放
5．驗滿：帶火星的木條放在瓶口，木條復燃，則收集滿。

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