資源簡介

空氣和氧氣
主題情境-錦鯉護航記
策劃思路簡介
一、設計理念
為提高中考復習階段的效率，幫助學生建立完整的單元知識體系，使零散的知識系統化。依據《義務教育化學課程標準(2022年版)》提出的大概念教學設計出本課件。
基于大概念的建構，整體設計單元復習，并以真實情境為主線串講知識點，激發學生興趣，幫助學生構建完整的單元知識體系，促進學生對知識的深化理解與應用
二、適用時間
總復習階段一輪復習時使用
單元知識結構圖
物質是多樣的，物質的性質決定用途
物質制備視角
(變化觀)
物質組成視角
(分類觀)
物質類別視角
(性質觀)
物質使用視角
(化學價值觀)
含相同元素的物質間可以相互轉化
根據物質的組成可以將其分為純凈物和混合物
物質性質決定物質的用途及其可發生的化學反應
認識物質性質在生活、生產、科技發展等方面的廣泛應用
氧氣的制備原理及方法；物質之間可以相互轉化
認識空氣是寶貴的自然資源，形成保護和節約資源的可持續發展意識
空氣
氧氣、氮氣、二氧化碳等
氧氣的性質，氧氣、氮氣、稀有氣體的用途
學科大概念
次級大概念
基本概念
基礎知識
主題情境
錦鯉護航記
了解錦鯉的生活習性
選擇合適的運輸和供氧方式
探究錦鯉運輸袋
情境線
問題線
錦鯉的健康生活離不開哪些必要的條件？哪些空氣污染物對錦鯉的生存提出了巨大的挑戰呢？
錦鯉運輸塑料袋中的所充裝的氧氣是怎么獲取的呢？
你能想到轉袋充氧的氧氣能如何獲取嗎？
知識線
空氣的成分及用途；空氣污染物及防治方法
能驗證錦鯉運輸塑料袋中氧氣供應不足嗎？能測定錦鯉運輸塑料袋中的氧氣含量嗎？
工業和實驗室制取氧氣的方法及依據；催化劑的概念及作用；實驗室制取氣體的一般思路
氧氣的化學性質：與金屬，非金屬單質、與化合物反應；探究空氣中氧氣的含量
目 錄
情境導入
2
情境串知識
3
構建知識體系
4
學習目標
1
1.通過了解錦鯉的生活習性了解空氣的主要成分，知道物質可以分為混合物和純凈物，認識物質的性質與用途之間的關系
2.通過環境對錦鯉的影響認識空氣是寶貴的自然資源，形成保護和節約資源的可持續發展意識和社會責任
3.通過選擇合適的錦鯉運輸方式，掌握工業制取氧氣的方法和氧氣的實驗室制法，歸納實驗室制取氧氣的一般思路和方法
4.通過探秘錦鯉運輸塑料袋中的成分，掌握氧氣的化學性質，并能選擇試劑設計實驗測定空氣中的氧氣含量
學習目標
我們常常在景區、飯店、酒店大堂看到錦鯉優美的姿態，它們品種多樣，飼養方便，寓意象征著“富貴、吉祥、健康和幸福”。
我們怎樣護衛將錦鯉安全送達至目的地呢？
思考
情境導入
錦鯉啟航——了解錦鯉的生活習性
錦鯉的健康生活離不開哪些必要的條件呢？
資料卡片
錦鯉可在8 ℃~30 ℃的水中生存，最適宜錦鯉生存的水溫為20 ℃~25 ℃。錦鯉喜歡生活在氧氣充足、硬度較低、pH為微堿性的水中。錦鯉對光線敏感，強光會使其體色變暗，應避免陽光直射。錦鯉是雜食性魚類，平時會攝食底棲動物、軟體動物、細小的藻類、高等水生植物的碎片，以及人工合成的顆粒飼料等。
食物
水
氧氣
情境串知識
生活在水中的錦鯉怎么獲取足夠的氧氣呢？
資料卡片
錦鯉借助鰓進行呼吸，從周圍的水中攝取溶解氧。這些溶解氧主要是水從大氣中吸收的氧氣。在室溫下，1 L水只能溶解約30 mL的氧氣。
氧氣有哪些物理性質呢？
思考
密度比空氣大
室溫下，不易溶于水
101 kPa，-183 ℃為淡藍色液體，101 kPa，-218.8 ℃為淡藍色固體
通常情況下為無色氣體
為什么天氣炎熱時錦鯉會出現以下情況呢？
思考
天氣炎熱時氧氣在水中的溶解度降低，為了獲取氧氣，魚兒浮出水面供給呼吸
飼養錦鯉時如何解決魚缸缺氧問題？
使用增氧裝置提供充足的氧氣
氧氣有哪些化學性質呢？在生活中哪些應用？
支持燃燒
能供給呼吸
用途
性質
決定
體現
空氣的成分按體積計算，大約是：氮氣78%、氧氣21%、稀有氣體0.94%、二氧化碳0.03%、其他氣體和雜質0.03%。
混合物：由兩種或兩種以上的物質混合而成
純凈物：只由一種物質組成。
混合物沒有固定的化學符號；純凈物可以用化學符號來表示。
你能辨別下列氣體是混合物還是純凈物嗎？
氮氣
氧氣
二氧化碳
空氣
純凈物
純凈物
混合物
純凈物
氧氣來源于空氣，是錦鯉賴以生存的條件之一，空氣中都有哪些成分呢？
性質決定用途，你能說出以下氣體的用途嗎？
{2D5ABB26-0587-4C30-8999-92F81FD0307C}物質
性質和用途
氮氣
二氧化碳
稀有氣體
作保護氣：燈泡、食品、焊接金屬→化學性質不活潑；制造低溫環境：醫療、超導材料；制造硝酸、化肥
用于滅火→不支持燃燒；用作氣體肥料→光合反應的原料；用作化工原料→化學性質，制碳酸飲料→易溶于水；固態二氧化碳(干冰)能用于人工增雨→升華吸熱
作通電光源→通電發光；作保護氣→化學性質不活潑；氦氣用作飛艇，熱氣球→化學性質不活潑；氦氣的密度比空氣的小；制造低溫環境，用于醫療→液氦汽化吸熱；
資料卡片
錦鯉生活在氧氣充足、硬度較低、pH值略呈堿性的清水中。要確保錦鯉的健康，維護優質的水質與空氣環境是關鍵。例如，空氣中的細顆粒物(PM2.5)能通過水空界面交換影響水質。若錦鯉攝入過多的這顆粒物可能會導致其呼吸和游動能力降低。水中的臭氧(O3)分解后形成的氧化劑可能會對錦鯉的鰓造成損害，影響氧氣的吸收和血液循環。此外，二氧化硫(SO2)和二氧化氮(NO2)溶入水中會引發酸化和富營養化現象，這不僅會惡化水質，還可能激發藻類過度繁殖，降低水中的溶氧量，從而威脅錦鯉的生存。
閱讀材料，說明哪些空氣污染物對錦鯉的生存提出了巨大的挑戰呢？
細顆粒物(PM2.5)、臭氧(O3)、二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)、二氧化氮(NO2)等。
當空氣中的有害物質超過空氣的自凈能力時，會造成空氣污染。
如何保障錦鯉的生命安全呢？
從源頭控制污染物產生：如調整能源結構
污染物處理達標后再排放：工業廢氣、汽車尾氣等
加大污染物的吸收：多植樹造林
加強大氣質量監測：空氣質量指數日報
綠色出行
節約用紙
多參加植樹造林等綠色活動
……
國家層面
個人層面
錦鯉啟航——選擇合適的運輸和供氧方式
資料卡片
我國的錦鯉主要江蘇連云港、浙江溫州、安徽蕪湖、江西吉安等地。
錦鯉是怎么被運輸到供人觀賞的魚缸中的？
思考
錦鯉運輸塑料袋：最常見的運輸方式，將錦鯉放入特制的塑料袋中，加入適量的水，然后充入氧氣并密封。適用于短距離、少量錦鯉的運輸
運輸水箱：配備增氧設備和水循環系統。水箱內可以放置一定數量的錦鯉，適用于中短距離、較多數量的運輸
錦鯉運輸帆布袋：將錦鯉和水裝入帆布袋后，充分充入氧氣，充氧后用橡皮筋扎緊袋口以防漏氣。適用于長途或短途運輸
選擇合適的運輸方式取決于錦鯉的種類、?運輸距離和時間等因素。?在運輸前應做好充分的準備，?包括停食、?調整水質和適當充氧，?以減少錦鯉在運輸過程中的應激反應，?提高成活率。
錦鯉運輸塑料袋在運輸過程中能有效的保護錦鯉，減少運輸途中的損傷，是一種便捷且安全的運輸方式，深受商家的喜愛。
思考
錦鯉運輸塑料袋中的所充裝的氧氣是怎么獲取的呢？
資料卡片
錦鯉運輸塑料袋中所充的氧氣通常來源于工業氧氣瓶或氧氣泵。
物理變化
液態氧
空氣
低溫
加壓
液態
空氣
升溫
氮氣
工業制氧
——原理：利用液態氮和液態氧的沸點不同
思考
錦鯉運輸過程中會發生破袋或漏氣情況，應該如何處理呢？
資料卡片
化學試劑供氧可以作為一種緊急供氧的臨時措施。
什么物質可以用來緊急供氧呢？
過氧化氫
高錳酸鉀
水
氧化汞
光合作用
原料是否易得
價格是否便宜
是否需要特殊裝置
對環境的影響
緊急氧氣要考慮多種實際情況，例如：
是否便于攜帶
反應速率快慢
反應是否產生熱量
反應條件是否易得
產率是否最高
請為緊急供氧的氧氣來源制取選擇合適的方式
過氧化氫
高錳酸鉀
水
氧化汞
反應條件苛刻
光合作用
反應緩慢，不適合快速制取氧氣
2H2O2 2H2O+O2↑
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
2H2O 2H2↑+O2↑
2HgO 2Hg+O2↑
查閱資料發現，市面上常用過氧化鈣和過氧碳酸鈉作為緊急供氧劑使用。
資料卡片
市面上可用于常溫常壓下制備氧氣的藥劑主要成分和價格如表所示：
資料1：
{2D5ABB26-0587-4C30-8999-92F81FD0307C}成分
過氧化鈣(CaO2)
過氧碳酸鈉(2Na2CO3﹒3H2O2)
價格
6 000/1 t
3 500/1 t
反應原理分別是：2CaO2+2H2O ===2Ca(OH)2+O2↑
2Na2CO3﹒3H2O2 === 2Na2CO3+ 3H2O2，2H2O2=== 2H2O + O2↑
資料卡片
資料3：水體的弱堿性會加快供氧劑的供氧速度：水體中的金屬離子，金屬氧化物、非金屬都可以催化過氧化氫。
資料2：過氧碳酸鈉放氧速度高于過氧化鈣。
3 500/1 t
通過對比，可選擇過氧碳酸鈉。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}考慮角度
藥劑
產物
價格方面
安全角度
反應裝置
反應速率
過氧化鈣
生成的物質會促進過氧化氫的分解
反應過程不會劇烈放熱
不需要使用特殊裝置
過氧碳酸鈉
6 000/1 t
過氧碳酸鈉＞過氧化鈣
思考
為什么不能使用過氧化氫作為緊急供氧的氧氣來源呢？
過氧化氫在常溫狀態下無催化劑時，分解速率緩慢。
過氧化氫具有一定的氧化性。作為供氧劑時需要注意安全操作，避免直接接觸皮膚和眼睛。使用不當可能會對水生生物造成影響。
過氧化氫以液態存在，相對于過碳酸鈉固體而言，不便于包裝和攜帶。
實驗室制取氣體的一般思路
思考
實驗室制取氧氣的發生裝置都有哪些呢？
確定制取氣體的反應原理
確定制取氣體的實驗裝置
確定所得氣體就是要所要制取得氣體(檢驗氣體)
(1)固固加熱型
可隨時添加藥品
可控制反應的速率
可控制反應的發生與停止
裝置簡單
優點：
(2)固液不加熱型
思考
實驗室如何收集氧氣呢？
選擇依據
氧氣不易溶于水且不與水反應
不與空氣反應且密度比空氣大
氣體收集方法
氣體收集裝置
排水法
向上排空氣法
錦鯉抵達——探究錦鯉運輸袋
開箱發現，抵達目的地后的錦鯉不是很活躍，原因是什么呢？
分析原因
錦鯉運輸塑料袋運輸過程中的溫度過高或者過低
錦鯉運輸塑料袋中氧氣供應不足
錦鯉運輸過程中受到驚嚇或者傷害
如何驗證錦鯉運輸塑料袋中氧氣供應不足呢？
1.檢驗方法：根據物質的某一特性，用物理或化學方法確定物質的組成。
2.檢驗原則：現象明顯，試劑易得，用量要少，方法易行，操作簡單，反應條件容易達到，排除干擾物的影響。
3.檢驗步驟：
外觀判斷
1
設計實驗
3
性質預測
2
分析結論
4
判斷外觀
性質預測
{2D5ABB26-0587-4C30-8999-92F81FD0307C} 物質
外觀
空氣
錦鯉運輸塑料袋中的空氣
顏色
無色
氣味
無味
{2D5ABB26-0587-4C30-8999-92F81FD0307C}無色
無味
錦鯉運輸塑料袋中的空氣
含有氧氣：可以作助燃劑，與金屬單質、非金
屬單質、氧化物、有機物等反應
不含有氧氣：不能發生上述反應
設計實驗
根據已有知識，設計實驗判斷錦鯉運輸塑料袋中氧氣是否不足
實驗器材
小木條、火柴、集氣瓶、空氣、錦鯉運輸塑料袋中的空氣等
實驗步驟
1.分別收集錦鯉運輸塑料袋中的空氣和空氣于集氣瓶中
2.點燃小木條并使它燃燒一段時間，形成明亮的火焰
3.分別將燃著的小木條伸入集氣瓶中
4.觀察并且記錄實驗現象
實驗視頻
實驗現象
燃著的木條伸入裝有空氣的集氣瓶中繼續燃燒，燃著的木條伸入裝有錦鯉運輸塑料袋中的空氣中逐漸熄滅。
實驗結論
錦鯉運輸塑料袋中的氧氣含量低于空氣中的氧氣含量。
我們能知道錦鯉運輸塑料袋中的氧氣含量具體數值嗎？
資料卡片
根據規定，錦鯉運輸塑料袋中的錦鯉、水、氧氣的比例為1∶1∶4
如何探究空氣中氧氣含量呢？
1.實驗原理是什么呢？
2.對藥品的要求是什么呢?
消耗空氣中氧氣，裝置內氣壓減小。
只能與空氣中氧氣反應、生成物最好是固體物質
轉化思維
實驗室探究空氣中的氧氣含量
紅磷
1.若測得空氣中的氧氣含量大于理論值的原因是什么？
裝置漏氣(或實驗前未夾緊止水夾)。
2.若測得空氣中的氧氣含量小于理論值的原因是什么呢？
①實驗后未經過冷卻就打開止水夾
②點燃紅磷后伸入燃燒匙過慢
③實驗藥品不足，不能保證氧氣完全被消耗。
異常現象
實驗器材
空氣，鐵粉，集氣瓶，氣體壓強傳感器等。
實驗步驟
1.將過量鐵粉裝入到集氣瓶中
2.將空氣收集到集氣瓶中；
3.將氧氣壓強傳感器插入集氣瓶中
4.觀察壓強傳感器的變化
有其他方法測定空氣中的氧氣含量嗎？
壓強傳
感器
數據采
集器
實驗裝置
實驗結論
實驗測得錦鯉運輸袋中空氣的氧氣含量是15%。
氧氣的性質
與金屬單質反應：Mg、Al、Fe、Cu
與非金屬單質反應：H2、C、P、S
歸納總結：氧氣的化學性質
與化合物反應：CO、CH4
{2D5ABB26-0587-4C30-8999-92F81FD0307C}物質
空氣
氧氣
小木條
磷
硫
木炭
鐵
歸納總結：常見物質在氧氣/空氣中反應的不同現象
{2D5ABB26-0587-4C30-8999-92F81FD0307C}帶火星的木條不能復燃；燃著的木條能繼續燃燒
帶火星的木條能夠復燃
紅磷燃燒；產生大量白煙；放出熱量
燃燒；發出微弱的淡藍色火焰；放出有刺激性氣味的氣體；放熱
燃燒；發出明亮的藍紫色火焰；放出有刺激性氣味的氣體；放熱
持續紅熱；放熱
發出白光；放熱
不燃燒
劇烈燃燒；火星四射；放出大量熱；有黑色固體產生
用什么方法才能使狀態不好的錦鯉活躍起來呢?
資料卡片
錦鯉運輸抵達后，由于供氧不足導致不活潑的問題，可以通過以下幾種方法解決：
①立即進行“轉水”處理：新到錦鯉到達后，應保留其原包裝袋，并將其放入隔離水池或水族箱中，使錦鯉適應新水質和水溫。
②進行轉水處理后，使用氧氣泵或直接向水中輸入純氧，提高水中溶氧量，幫助錦鯉迅速恢復體能。
空氣成分及用途
稀有氣體：體積分數0.94%，作保護氣，通電光源等
氮氣：體積分數78%，作保護氣
氧氣：體積分數21%，供給呼吸，支持燃燒
二氧化碳：體積分數0.03%，作化工原料，用于滅火等
其他氣體和雜質：體積分數0.03%
氧氣
化學性質
物理性質
氧氣的制取
無色無味，密度比空氣大
與金單質反應
與化合物反應
與非金屬單質反應
工業制取氧氣：分離液態空氣法
實驗室制取氧氣：高錳酸鉀、過氧化氫
構建知識體系
空氣和氧氣

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