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第 7 頁 初中化學《性質活潑的氧氣》教案 學習目標： 1.認識氧氣的主要物理性質； 2.觀察和描述木炭、鐵絲、蠟燭等在氧氣中燃燒的現(xiàn)象，從中歸納出氧氣的化學性質； 3.了解氧氣的主要用途、氧氣與人類的密切關系； 4.了解氧氣的工業(yè)制法，學習實驗室制備氧氣的原理、裝置和操作，一般性了解兩套裝置的區(qū)別。 學習重點： 1．氧氣的化學性質和獲得 第一課時：氧氣的性質與用途 課堂學習： 一、 引入： 地球上的一切生命體都離不開氧氣。 [問題情景] 1．為什么各種生物在消耗氧氣，而空氣中的氧氣含量卻能幾乎保持恒定？ 氧氣是空氣中化學性質活潑的氣體。人和動物的呼吸作用及各種可燃物的燃燒都要消耗氧氣，而植物的光合作用又放出氧氣，從而使空氣中氧氣的含量幾乎保持恒定。 2．你已知道氧氣的哪些物理性質與化學性質？ 3．有什么事實能證明自然界的水中溶有氧氣？ [學生交流] 同桌的同學間互相討論與交流，然后回答問題。（教師進行相關的整理：將學生所描述的有關性質列于黑板上） 二、師生互動： [教師引導] 觀察身邊的空氣，并閱讀課本33—34頁的部分內容。 [師生整理] 一、氧氣的物理性質 色、態(tài)、味、溶解性、密度（與空氣比較）、三態(tài)變化 1.常溫下是無色、無味的氣體。 2.標準狀況下，密度為1.429g/L，比空氣（ 1.293g/L）略大。 3.不易溶于水，在室溫下，1L水中只能溶解30mL氧氣。 4.在壓強101kPa時，氧氣在-183℃時變?yōu)榈{色液體，在-218 ℃時變?yōu)榈{色雪花狀的固體。 [問題情景] 大家知道，很多物質可以在空氣中燃燒，你知道是空氣中的什么成分支持這些物質燃燒？請舉例說明。 [實驗演示] 少量硫在空氣和氧氣中燃燒 [師生整理] 硫在空氣和氧氣中燃燒的現(xiàn)象和反應 [教師設疑] 硫在氧氣中燃燒比在空氣中更旺，那么能在空氣中燃燒的木炭、蠟燭在氧氣中燃燒的情況又是怎樣呢？ [實驗演示] 木炭、蠟燭在空氣和氧氣中燃燒。 [師生整理] 木炭、蠟燭在空氣和氧氣中燃燒的現(xiàn)象和反應 [教師設疑] 1．鐵絲在空氣中燃燒嗎？ 2．鐵絲在純氧中又能否燃燒？ [實驗演示] 鐵絲在氧氣中的燃燒 [學生整理] 將以上實驗現(xiàn)象和反應的文字表達式進行整理，填入課本35頁表格中。 [教師講解] 物質與氧氣所發(fā)生的反應屬于氧化反應。 氧化反應可分為劇烈氧化（通常情況下的燃燒）和緩慢氧化（呼吸、食物腐爛、酒和醋的釀造、農家肥的腐熟）。 [師生總結] 氧氣是一種化學性質比較活潑的氣體，能與許多物質發(fā)生氧化反應。 [板書] 1．物理性質： （1）色、味、態(tài)：通常情況下，是無色無味的氣體； （2）密度：標準狀況下，密度為1.429g/L，略大于空氣； P.S.：通常情況下，是指20℃，1.01105Pa；標準狀況下，是指0℃，1.01105Pa； （3）溶解性：氧氣不易溶于水 （4）三態(tài)變化：降溫后，氧氣可以變?yōu)榈{色的液體，甚至淡藍色雪花狀固體。 問題：有什么事實可以證明自然界的水中溶有氧氣？ 答：水中的生物就是依靠溶解在水中的氧氣生存的。 2．化學性質： （1）木炭在氧氣中燃燒（黑色固體） 實驗現(xiàn)象：劇烈燃燒，發(fā)出白光，放熱，生成一種無色無味氣體，該氣體能使澄清石灰水變渾濁。 文字表達式：碳（C）+ 氧氣（O2）二氧化碳（CO2） 在空氣中的燃燒情況：木炭紅熱，無煙、無焰，生成無色無味的氣體 （2）鐵絲在氧氣中燃燒（銀白色固體）——介紹鋁箔在氧氣中可以燃燒 實驗現(xiàn)象：劇烈燃燒，火星四射，鐵絲熔成小球，生成一種黑色固體。 文字表達式：鐵（Fe） + 氧氣（O2）四氧化三鐵（Fe3O4） 注意事項：集氣瓶底部鋪少量的細沙或加少量的水，防止生成的固體物質濺落瓶底，致使集氣瓶炸裂。 在空氣中加熱情況：持續(xù)加熱發(fā)紅，離火后變冷。 （3）鎂帶在氧氣中燃燒（銀白色固體） 實驗現(xiàn)象：劇烈燃燒，發(fā)出耀眼的白光，放熱，生成白色粉末狀固體。 文字表達式：鎂（Mg） + 氧氣（O2） 氧化鎂（MgO） （4）紅磷在氧氣中的燃燒（暗紅色固體） 實驗現(xiàn)象：劇烈燃燒，發(fā)出白光，放出熱量，生成大量的白煙 文字表達式：磷（P）+ 氧氣（O2） 五氧化二磷（P2O5） 空氣中燃燒情況：黃白色火焰，放熱，有大量白煙 （5）其他物質與氧氣的反應 某些物質在一些條件下，與氧氣發(fā)生緩慢的氧化反應，稱為緩慢氧化。 如：動植物新陳代謝，金屬的銹蝕，食物的腐爛等等。 結論： （1）氧氣是一種化學性質比較活潑的氣體，在一定的條件下，能與許多物質發(fā)生反應。在這些反應中，氧氣提供氧，稱為氧化反應。氧氣便是常見的氧化劑； （2）物質在純氧氣中燃燒程度比空氣中燃燒要劇烈。說明物質燃燒程度，與氧氣的濃度大小成正比； （3）物質燃燒時有的有火焰，有的會發(fā)光，有的會冒煙。一般來說，氣體燃燒會有火焰產生，固體直接燃燒，產生光或者火星。生成物有固體，一般都會產生煙，即固體小顆粒； （4）物質與氧氣反應不一定是燃燒現(xiàn)象，如緩慢氧化。 [學生閱讀] 課本氧氣的用途。 [學生回答] 氧氣的用途：供給呼吸、支持燃燒。 [板書] 二、氧氣的用途 1．供給呼吸：醫(yī)療上急救病人，登山、潛水、航空、宇航提供呼吸； 2．支持燃燒：煉鋼、氣焊與氣接、液氧炸彈、火箭助燃劑 三、課堂小結： 第二課時：氧氣獲得的方法和原理 課堂學習： 一、 復習引入：1．氧氣的化學性質活潑嗎？有哪些物質能與氧氣發(fā)生劇烈氧化？寫出反應的文字表達式。 2．氧氣由于哪些用途？ 二、師生互動： [教師講解] 對于常見的物質，它們的獲得通常從用物理的方法和化學的方法去思考。 [教師設疑] 1．用物理的方法去獲得氧氣，那么原料物質有何特征？ 2．用化學的方法去獲得氧氣，那么原料物質在組成上有何特征？ [學生交流] [師生整理] 1．用物理的方法去獲得氧氣，那么原料物質中有氧氣這種物質。 2．用化學的方法去獲得氧氣，那么原料物質在組成上含有氧元素。 [學生討論] 用空氣可以來制取氧氣。 [學生閱讀] 課本內容：如何用空氣制得氧氣？ [板書] 1．自然界氧氣的獲得：主要是來源于綠色植物的光合作用 二氧化碳 + 水 葡萄糖 + 氧氣 2．工業(yè)制法（分離液態(tài)空氣法） 空氣 空氣 除去二氧化碳 干燥 氮氣 液態(tài)空氣 降溫 加壓 升溫-196℃ 液態(tài)氧 升溫-183℃ 氧氣 （1）具體過程 （2）注意：該過程是物理變化 [教師引導] 給出幾種物質，介紹它們的化學式：KMnO4、H2O2、MnO2。 [演示實驗] 1．加熱高錳酸鉀（KMnO4）； 2．加熱雙氧水、混合雙氧水（H2O2）和二氧化錳（MnO2） 在演示每一個實驗時，用帶火星的木條或燃著的木條伸入到集氣瓶中，通過帶火星木條的復燃或燃著木條燃燒更旺的現(xiàn)象來讓學生判斷是否有氧氣產生，最后提問以下問題：在實驗室中用哪些物質可制得氧氣？ [師生整理] 實驗室制取氧氣可用的藥品、藥品的顏色以及所發(fā)生反應的原理，寫出相關的文字表達式； [創(chuàng)設問題] 氧氣如何檢驗？（考查學生觀察實驗的能力） [學生交流] [師生整理] 檢驗物質的一般方法：用什么→怎么做→什么現(xiàn)象→什么結論 [教師講解] 催化劑的概念與特征 [課后探究] 1．除了用以上物質可制得氧氣，你還知道可用哪些物質？ 2．制得氧氣的物質中含氧元素的，那么是否含氧元素的物質都可用來直接制取氧氣？ 三、課堂小結： 氧氣的獲得方法：1．工業(yè)方法：分離液態(tài)空氣法 2．實驗室方法：用高錳酸鉀、雙氧水等物質 3．自然界中產生方法：光合作用 3．實驗室制法 （1）高錳酸鉀制取氧氣 a. 實驗原理：高錳酸鉀（KMnO4） 錳酸鉀（K2MnO4）+ 二氧化錳（MnO2）+氧氣（O2） b. 注意事項： a). 試管口要略微向下傾斜：防止生成的水回流，使試管底部破裂。 b). 導氣管伸入發(fā)生裝置內要稍露出橡皮塞：有利于產生的氣體排出。 c). 試管口塞一團棉花：防止高錳酸鉀粉末進入導氣管，污染制取的氣體和水槽中的水。 d). 排氣法收集氣體時，導氣管要伸入接近集氣瓶底部：有利于集氣瓶內空氣排出，使收集的氣體更純。 e). 實驗結束后，先將導氣管移出水面，然后熄滅酒精燈：防止水槽中的水倒流，炸裂試管。 c. 實驗步驟： a). 儀器組裝：先下后上，從左到右的順序。 b). 氣密性檢查：將導管的一端浸入水槽中，用手緊握試管外壁，若水中的導管口有氣泡冒出，證明裝置不漏氣。松開手后，導管口出現(xiàn)一段水柱。 c). 裝入藥品：按粉末狀固體取用的方法（藥匙或紙槽）。 d). 加熱藥品：先使試管均勻受熱，后在反應物部位用酒精燈外焰由前向后加熱。 e). 收集氣體：若用排水集氣法收集氣體，當氣泡均勻冒出時再收集；或向上集氣法。 f). 檢驗及驗滿：用帶火星的木條伸入試管中，發(fā)現(xiàn)木條復燃，說明是氧氣； 用帶火星的木條靠近集氣瓶口部，木條復燃，證明已滿。 g). 儀器的拆卸：按先右后左，先上后下的順序。 二氧化錳 （2）雙氧水（過氧化氫）制取氧氣 a. 實驗原理：過氧化氫（H2O2） ————→ 水（H2O） + 氧氣（O2） b. 注意事項： a). 分液漏斗可以用長頸漏斗代替，但其下端應該深入液面以下，防止生成的氣體從長頸漏斗中逸出； b). 導管只需略微伸入試管塞 c). 氣密性檢查：用止水夾關閉，打開分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持續(xù)下降，就說明氣密性良好。 d). 裝藥品時，先裝固體后裝液體 e). 該裝置的優(yōu)點：可以控制反應的開始與結束，可以隨時添加液體。 總結：若固體（或固體+固體）加熱生成氣體，選用高錳酸鉀制氧氣裝置； 若固體+液體常溫下制取氣體，選用雙氧水制取氧氣裝置。 催化劑：在化學反應中能改變其他物質的反應速率，但本身的化學性質和質量在反應前后沒有發(fā)生變化的物質。 [學生討論] 這兩種制法的優(yōu)缺點。 本節(jié)小結 練習與實踐 一、選擇題 1、下列物質屬于氧化物的是（ ）　　　　　　 A．鐵絲 B．空氣 C．氧化鋁 D．紅磷 2、下列屬于純凈物的是（ ）　　　　　　　　 A．新鮮空氣 B．二氧化碳 C．礦泉水 D．澄清的石灰水 3、在裝有空氣的某密閉容器中，若用燃燒的方法除去其中的氧氣且不引入其它氣體，可使用的可燃物是（ ） A．硫磺 B．紅磷 C．鐵絲 D．木炭 4、做鐵絲在氧氣中燃燒的實驗時，集氣瓶底要放少許細沙或水的原因是（ ） （A） 使反應更激烈 （B）使現(xiàn)象更明顯 （C） 防止集氣瓶底炸裂 （D）防止火星四射 5、催化劑在化學反應中所起的作用是（ ） （A）加快化學反應的速率 （B）改變化學反應的速率 （C）使生成物的質量增加 （D）減慢化學反應速率 6、甲、乙、丙三個集氣瓶中，分別盛有空氣、氮氣和氧氣，用一根燃著的木條分別插入瓶中，依次觀察到火焰熄滅、繼續(xù)燃燒、燃燒更旺，則瓶中所盛氣體分別是（ ） A．氧氣、氮氣、空氣 B.氮氣、氧氣、空氣 C．空氣、氧氣、氮氣 D．氮氣、空氣、氧氣 7、標準狀況下，某氣體的密度是0.09g/L（空氣的密度是1.29g/L），該氣體難溶于水，在實驗室收集該氣體（ ） A、只能用排水法 B、只能用向下排空氣法 C、既能用排水法又能用向下排空氣法 D、既能用排水法又能用向上排空氣法 8． 在實驗室用向上排空氣法收集氧氣時，檢驗是否收集滿的方法是（ ） A．用點燃的木條伸入集氣瓶中 B．用帶火星的木條伸入集氣瓶中 C．用點燃的木條靠近集氣瓶口 D．用帶火星的木條靠近集氣瓶口 9． 下列變化中既是化合反應又是氧化反應的是（ ） A.氨氣＋氯化氫→氯化銨 二、填空題 1、根據(jù)下列現(xiàn)象說明空氣中存在著某種氣體物質，請將該物質寫在題后空格內： （1） 酥脆的餅干放在空氣中慢慢變軟，說明空氣中含有______________； （2） 小白鼠在裝有空氣的密閉容器中可存活一段時間，說明空氣中含有__________； （3） 植物在空氣中能進行光合作用，說明空氣中含有_____________； （4） 空氣還是制造氮肥的原料，這說明空氣中含有_______________. 2、閱讀下面短文回答問題：鎂條是銀白色固體，鎂的密度是1.7g/cm3，熔點是648.8℃，鎂具有可燃性，在空氣中點燃鎂條，發(fā)出耀眼的白光，放出熱量，生成一種白色粉末——氧化鎂固體。鎂還能與稀鹽酸反應生成氫氣。上述敘述中： 屬于鎂的物理性質的是 屬于鎂的化學性質的是 可判斷鎂條燃燒發(fā)生化學變化的現(xiàn)象是 3、有A、B、C、D四種物質，A是沒有顏色沒有氣味的氣體，B在A中燃燒很旺，產生明亮的藍紫色火焰，且生成有刺激性氣味的氣體C。將燃著的火柴伸入到D的集氣瓶中，火焰立即熄滅，且D還能使澄清石灰水變渾濁，由此可推斷：（填化學式） A是 ____________，B是____________，C是_____________，D是_______________。 4、某同學設計實驗室用加熱高錳酸鉀制取 氧氣的裝置圖，請回答下列問題： （1）寫出圖中有序號的儀器名稱 ① ② __③ ④ ⑤____________⑥______________ （2）寫出用高錳酸鉀制取氧氣的化學反應方程式。 該反應屬于 ________反應（填化合或分解） （3）實驗室制取和收集氧氣，主要有下列操作：A往試管中裝入高錳酸鉀；B檢查裝置的氣密性；C將試管固定在鐵架臺上；D用酒精燈給試管均勻預熱；E熄滅酒精燈；F 將導管移出水面；G用外焰正對藥品進行加熱；H用排水法收集氧氣。 操作的先后順序是 （4）請改正圖中的錯誤，用文字敘述 ① ② ③ ④ （5）將上述實驗裝置的錯誤改正后，該同學仍收集到一瓶淡紅色的氧氣，你認為主要原因是________________________________________________________________. 5、若同時用紅磷和木炭，按下圖裝置進行空氣成分的測定，結果一樣嗎？為什么？