《氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)》實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)改進(jìn)說課文稿一、使用教材人教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)第二單元課題二“氧氣”的第 1 課時(shí)。二、實(shí)驗(yàn)器材自制耐高溫硬質(zhì)具支玻璃管，魚尾夾，鐵架臺(tái)（帶鐵夾），酒精 燈，火柴，燒杯，分液漏斗，錐形瓶，三通管，導(dǎo)管，膠皮管，彈簧 夾，橡皮塞，氣球，耳挖，鐵絲，硫粉，木炭，澄清石灰水，氫氧化 鈉溶液，10%過氧化氫溶液，二氧化錳粉末。三、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新要求/改進(jìn)要點(diǎn)（1）改進(jìn)發(fā)生裝置：實(shí)現(xiàn)既可控制反應(yīng)速率又可隨用隨取。（2）改進(jìn)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置：讓多個(gè)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)在同一根玻璃管中進(jìn) 行，化繁為簡(jiǎn)。（3）夾取儀器的改進(jìn)：把魚尾夾固定在粗鐵絲上，再將鐵絲固 定在橡皮塞上，既可以作夾取儀器使用，又可以作塞子使用，在本實(shí) 驗(yàn)中相比傳統(tǒng)的鑷子、坩堝鉗使用要更方便；由于硫燃燒污染較大， 因此可以換成小耳挖來代替燃燒匙，這樣能更好的控制取用硫粉的 量，減少污染。（4）改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容：跟教材比，增加了驗(yàn)證氧氣溶解性和 密度的實(shí)驗(yàn)，并以視頻的形式向?qū)W生展示“打樹花”，從而提高課堂 趣味性、探究性和獲取科學(xué)知識(shí)的有效性。四、實(shí)驗(yàn)原理/實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路教材設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案在實(shí)踐中往往存在以下困難：第一，氧氣的 性質(zhì)實(shí)驗(yàn)較多，需要的器材比較繁雜；第二，老師們要進(jìn)行多個(gè)班級(jí) 的教學(xué)，氣體制備量較大；第三，用高錳酸鉀制取氧氣實(shí)驗(yàn)后的試管、 桌面難清洗。針對(duì)以上問題，我在教學(xué)中進(jìn)行了一個(gè)優(yōu)化：化繁為簡(jiǎn)，將多個(gè) 性質(zhì)演示實(shí)驗(yàn)整合為在一根硬質(zhì)具支玻璃管中完成，改為一體化裝 置，具支處連接一根導(dǎo)管即可用來驗(yàn)證產(chǎn)物二氧化碳和吸收二氧化 硫，具支玻璃管下端鋪了一層石棉絨可防止鐵絲燃燒產(chǎn)生的高溫熔融 物掉落燙壞進(jìn)氧氣的玻璃導(dǎo)管和橡皮塞。又考慮到鐵絲的劇烈燃燒對(duì) 氧氣的量要求較高，若玻璃管直徑太小，氧氣量不夠，現(xiàn)象不明顯； 若玻璃管直徑太大，則收集的時(shí)間過長(zhǎng)且浪費(fèi)過氧化氫溶液，經(jīng)過多 次嘗試，發(fā)現(xiàn)玻璃管的直徑為 3cm 時(shí)既可滿足氧氣量的需求，又能 滿足縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間的需求，現(xiàn)象非常明顯。（細(xì)節(jié)處理：若是鐵絲較 細(xì)，火星會(huì)不夠劇烈，建議用2-3 根鐵絲擰成一根，粗細(xì)大致和石棉 網(wǎng)上的鐵絲一致時(shí)效果較好；火柴梗不需要太長(zhǎng)，長(zhǎng)度控制在一點(diǎn)燃 差不多就可以伸入集氣瓶中引燃鐵絲，這樣更方便控制伸入的時(shí)間。）1,在進(jìn)行不同析的時(shí)間；2,出現(xiàn)異常劇烈應(yīng)就很快停驗(yàn)中至少要4另一方面，考慮到實(shí)際課堂教學(xué)中：實(shí)驗(yàn)探究時(shí)，中間要給學(xué)生預(yù)留記錄和分 過氧化氫溶液和二氧化錳粉末混合，容易 反應(yīng)的現(xiàn)象，可能還來不及收集氣體，反 止，速度快的也只能收集一瓶氣體，可實(shí)二 瓶，導(dǎo)致要多次操作才能集滿4瓶氣體。因此，就需要一套能夠控制 反應(yīng)速率和隨用隨取的氣體發(fā)生裝置。于是進(jìn)行了第二個(gè)優(yōu)化：用分 液漏斗控制反應(yīng)速率，用小氣球收集多余氧氣，再配合使用彈簧夾的 開和關(guān)就可以實(shí)現(xiàn)氣體的隨用隨取，從而達(dá)到預(yù)期的效果（裝置如圖1所示）。五、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)（1）知識(shí)與技能：通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)氧氣的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)；通過對(duì)比現(xiàn)象獲取“反應(yīng)的劇烈程度與反應(yīng)物的濃度有關(guān)”的知識(shí)。（2）過程與方法：規(guī)范學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述；讓學(xué)生通過對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察和思考學(xué)會(huì)“分析實(shí)驗(yàn)信息并歸納結(jié)論”的科學(xué)方法；并 逐漸形成用實(shí)驗(yàn)來研究物質(zhì)性質(zhì)的一般思路。（3）情感態(tài)度與價(jià)值觀：讓學(xué)生在體驗(yàn)改進(jìn)實(shí)驗(yàn)帶來便利的同 時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新探索精神。六、實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容（1）探究氧氣的物理性質(zhì)（顏色、狀態(tài)、氣味、溶解性、密度）。（2）探究氧氣的助燃性（鐵絲、碳、硫的燃燒）。七、實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程（一）環(huán)節(jié)一：實(shí)驗(yàn)導(dǎo)課。實(shí)驗(yàn) 1：展示兩瓶氣體（用軟塑料瓶裝），一瓶氧氣，一瓶二氧 化碳，分別倒入約等量的水，振蕩，觀察到一個(gè)變扁，一個(gè)無(wú)明顯變 化；然后打開瓶蓋，分別伸入燃著的小木條，觀察到變扁的木條熄滅， 無(wú)明顯變化的木條燒得更旺。提出問題，通過剛才的實(shí)驗(yàn)：你能判斷 哪瓶是氧氣嗎？你能總結(jié)出氧氣的哪些性質(zhì)？學(xué)生思考分析得出結(jié) 論：瓶子無(wú)明顯變化的是氧氣，并可推知氧氣不易溶于水、能支持燃 燒。并拓展氧氣可以用排水法收集，可以用帶火星的木條來檢驗(yàn)和驗(yàn) 滿氧氣。設(shè)計(jì)意圖：提高學(xué)生興趣，激發(fā)學(xué)生探究欲望，也讓學(xué)生感受化 學(xué)的魅力。（二）環(huán)節(jié)二：提出問題。 氧氣的密度比空氣大，還是?。?氧氣能支持哪些物質(zhì)的燃燒？ 設(shè)計(jì)意圖：通過提出問題，引領(lǐng)實(shí)驗(yàn)探究。（三）環(huán)節(jié)三：實(shí)驗(yàn)探究。實(shí)驗(yàn) 2：氧氣的檢驗(yàn)和與空氣密度的比較。在發(fā)生裝置中制取氧 氣，往玻璃管伸入帶火星的木條，觀察到木條復(fù)燃，證明是氧氣。過 一會(huì)后（此時(shí)需要老師根據(jù)實(shí)際情況控制好玻璃管內(nèi)氧氣的量，最好 讓氧氣的高度在玻璃管一半左右），再次往玻璃管伸入帶火星的木條， 觀察到剛伸入木條，沒有復(fù)燃，繼續(xù)深入，觀察到復(fù)燃，證明一段時(shí) 間后氧氣依然集中玻璃管的下方，從而驗(yàn)證氧氣的密度的比空氣大。 在并拓展裝滿氧氣的集氣瓶應(yīng)正放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上。實(shí)驗(yàn) 3：將末端膠皮管接上一段玻璃管并將其放入裝有澄清石灰 水的小燒杯中，在具支玻璃管靠近具支導(dǎo)管處驗(yàn)滿氧氣后，緩慢伸入 燒紅的木炭，觀察到木炭在空氣中燃燒發(fā)紅光，在氧氣中燃燒發(fā)白光， 放出熱量，生成的氣體能使澄清石灰水變渾濁。歸納結(jié)論：碳+氧氣點(diǎn)燃二氧化碳。 反應(yīng)的劇烈程度與氧氣的濃度有關(guān)。實(shí)驗(yàn) 4：將末端的橡皮管連接裝有氫氧化鈉溶液的洗氣瓶，同樣 的方法驗(yàn)滿氧氣后，把在空氣中燃燒的硫緩慢伸入具支玻璃管，觀察 到硫在空氣中燃燒發(fā)出淡藍(lán)色火焰，在氧氣中燃燒發(fā)出藍(lán)紫色火焰， 放出熱量，生成有刺激性氣味的氣體。操作完畢后迅速塞緊具支玻璃 管，控制氧氣流速，緩緩將二氧化硫?qū)С鲋翚溲趸c溶液中，減少污 染。歸納結(jié)論：硫+氧氣點(diǎn)燃二氧化硫。反應(yīng)的劇烈程度與氧氣的濃度有關(guān)。實(shí)驗(yàn) 5：氧氣驗(yàn)滿后，將系有一段火柴梗且繞成螺旋狀的鐵絲在 空氣中點(diǎn)燃后，待火柴快燃盡時(shí)伸入具支玻璃管中，觀察到鐵絲在空 氣中紅熱但沒有燃燒，在氧氣中劇烈燃燒，放出熱量，火星四射，生 成黑色固體（注：實(shí)際操作中，當(dāng)看到火星有點(diǎn)弱時(shí)，我們可以往玻 璃管通入一點(diǎn)氧氣，可以觀察到火星四射的現(xiàn)象更明顯了，再次說明 反應(yīng)的劇烈程度與氧氣的濃度有關(guān)）。提出問題：鐵絲為什么要繞成 螺旋狀？玻璃管底部預(yù)先放入的水起什么作用？歸納結(jié)論：鐵+氧氣點(diǎn)燃四氧化三鐵。反應(yīng)的劇烈程度與氧氣的濃度有關(guān)。學(xué)生通過對(duì)比這三種物質(zhì)分別在空氣中和氧氣中燃燒的劇烈程 度，可歸納總結(jié)出：反應(yīng)的劇烈程度與反應(yīng)物的濃度有關(guān)。再拋出問題：鐵真的不能再空氣中燃燒嗎？ 拓展視野：播放“打樹花”表演視頻（專業(yè)表演，請(qǐng)勿模仿）。（簡(jiǎn)介：打樹花是河北省張家口蔚縣暖泉鎮(zhèn)的漢族傳統(tǒng)民俗文化 活動(dòng)。這種別具特色的古老節(jié)日社火，至今已有500余年歷史，是用 熔化的鐵水潑灑到古城墻上，迸濺形成萬(wàn)朵火花，因猶如枝繁葉茂的 樹冠而稱之為"樹花"，其壯觀程度絕不亞于燃放煙花。后來，暖泉鎮(zhèn) 每逢元宵佳節(jié)期間打樹花的習(xí)俗一直延續(xù)至今。打樹花也作為一項(xiàng) 古老技藝，成為河北省級(jí)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)。）該表演體現(xiàn)的化學(xué)知識(shí)是“鐵在空氣中燃燒”，演示實(shí)驗(yàn)中用的 的鐵絲，接觸面積不夠大，所以沒有燃燒，從而給學(xué)生拓展出結(jié)論： 反應(yīng)的劇烈程度不僅與反應(yīng)物的濃度有關(guān)，還與反應(yīng)物的接觸面積有 關(guān)。設(shè)計(jì)意圖：利用改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)裝置，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，使學(xué)生 更深刻地理解實(shí)驗(yàn)原理，也培養(yǎng)了學(xué)生的觀察能力、分析能力及對(duì)實(shí) 驗(yàn)創(chuàng)新的興趣。（四）環(huán)節(jié)四：歸納總結(jié)氧氣的性質(zhì)。八、實(shí)驗(yàn)效果評(píng)價(jià)本節(jié)課以教材原有實(shí)驗(yàn)為起點(diǎn)，借助一根玻璃管，同時(shí)完成了“氧 氣的檢驗(yàn)、氧氣和空氣密度的比較、碳硫鐵分別在氧氣中燃燒”共5 個(gè)實(shí)驗(yàn)，從而實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化裝置、簡(jiǎn)化操作的實(shí)驗(yàn)操作效果；再加上實(shí)驗(yàn) 內(nèi)容的改編，提高課堂的探究性，發(fā)散思維，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)能 力和創(chuàng)新精神。改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置還可用于教材 45 頁(yè)的學(xué)生實(shí)驗(yàn)活 動(dòng) 1 。