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1、測(cè)定空氣中氧氣的含量
1.實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)
1.1知識(shí)與技能
掌握測(cè)量空氣中氧氣含量時(shí)“耗氧劑”的選擇標(biāo)準(zhǔn)以及測(cè)量氧氣含量的方法
1.2過程與方法
通過學(xué)生探究實(shí)驗(yàn),觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并交流討論,總結(jié)結(jié)論,通過教師和學(xué)生一起分析實(shí)驗(yàn)誤差,提高并鞏固知識(shí)。
1.3情感態(tài)度與價(jià)值觀
培養(yǎng)學(xué)生愛護(hù)大氣環(huán)境的意識(shí),使學(xué)生逐步認(rèn)識(shí)化學(xué)方法在測(cè)量物質(zhì)含量時(shí)的應(yīng)用,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。
2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
2.1實(shí)驗(yàn)名稱
測(cè)定空氣中氧氣的含量
2.2實(shí)驗(yàn)器材
實(shí)驗(yàn)一:水槽、白磷、熱水、大試管
實(shí)驗(yàn)二:集氣瓶、燃燒匙、導(dǎo)氣管、乳膠管、燒杯、水、硫粉
實(shí)驗(yàn)三:集氣瓶、粗鐵絲、導(dǎo)氣管、乳膠管、燒杯
2、、水、鎂條
實(shí)驗(yàn)四:集氣瓶、導(dǎo)氣管、乳膠管、放大鏡、細(xì)沙、水、白磷
2.3裝置(如教學(xué)過程所示)
2.4實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備過程
試驗(yàn)中所用材料都是實(shí)驗(yàn)室常見的儀器和藥品
3. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)思路
目前市面上的教材、教參對(duì)于如何測(cè)定空氣中的氧氣含量主要是一種思路,那就是選取合適的物質(zhì)與密閉容器中的氧氣反應(yīng),將氧氣消耗,通過直觀表現(xiàn)空氣總體積的變化量來得到氧氣的體積分?jǐn)?shù),所選取的耗氧物質(zhì)主要有兩種:銅或者白(紅)磷,選用兩種物質(zhì)各有優(yōu)缺點(diǎn),選用銅做耗氧劑的缺點(diǎn)主要是反應(yīng)較慢需要酒精燈加熱,操作難度偏大,選用磷做耗氧劑現(xiàn)象明顯但會(huì)造成污染,所以如何產(chǎn)生直觀明顯的現(xiàn)象是教學(xué)重點(diǎn),如何讓裝置簡(jiǎn)
3、單化卻能有效減少污染是教學(xué)難點(diǎn)。通過實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生在動(dòng)手中了解實(shí)驗(yàn)原理的奧秘,而不是停留在空洞的理論上,動(dòng)起手來可以更深刻地了解實(shí)驗(yàn)理論的奧秘。此內(nèi)容采用學(xué)生討論和分組實(shí)驗(yàn)的方式進(jìn)行。
4.實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程
4.1設(shè)置情景 引入主題
(我是用演示實(shí)驗(yàn)的方式導(dǎo)入的)
上課伊始,我展示一個(gè)盛放一定量熱水的大燒杯,熱水里放了白磷。師:熱水里的白磷為什么沒有燃燒?生:缺少氧氣。
接著我演示一個(gè)極具觀賞性的實(shí)驗(yàn):迅速將兩只試管倒扣在水中,a試管扣在白磷上,b試管直接扣在水中,白磷在水中燃燒,出現(xiàn)了“水火相容”的奇景,a試管中液面升高,b試管中液面不變。如圖:
4、
學(xué)生認(rèn)真觀察,倍感興奮、新奇,大有不可思議的感覺……在學(xué)生的議論與雀躍之中,實(shí)驗(yàn)結(jié)束,學(xué)生意猶未盡。教師不失時(shí)機(jī),即時(shí)啟發(fā):白磷在熱水中也能燃燒是因?yàn)樵嚬苎杆傧聣簳r(shí)把空氣壓入了水中,但是,為什么a試管中液面上升了呢?此時(shí)大部分學(xué)生已經(jīng)開始思考了,一掃剛才“看熱鬧”的心理。接著,老師要求學(xué)生寫出白磷燃燒的反應(yīng)方程式,生: 4P+5O2=2P2O5
學(xué)生根據(jù)方程式分析可以得到,白磷燃燒消耗了試管內(nèi)的氧氣,使試管內(nèi)壓強(qiáng)變小,液面上升。
[設(shè)計(jì)意圖]磷的燃燒學(xué)生已在開學(xué)初期的興趣實(shí)驗(yàn)時(shí)接觸過,有一定的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)基礎(chǔ),但物質(zhì)在水中的燃燒學(xué)生在生活中不可能見到,這也“有違”原有的生活經(jīng)驗(yàn)。
5、而白磷真的在水中劇烈燃燒起來,并且使液面上升,這給學(xué)生帶來的震動(dòng)將非常強(qiáng)烈,一下子就激發(fā)起了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及求知欲望。此實(shí)驗(yàn)情景真實(shí)、可感、新奇,引入效果較為理想。需要注意的是:無論創(chuàng)設(shè)何種教學(xué)情景,其目的在于讓學(xué)生能夠從中發(fā)現(xiàn)疑問,提出問題。a試管中液面上升,是由于試管內(nèi)壓強(qiáng)變小,結(jié)合反應(yīng)方程式自然就把學(xué)生引到“氧氣被白磷消耗,導(dǎo)致試管內(nèi)壓強(qiáng)變小,液面上升”上來。
4.2演示實(shí)驗(yàn) 探討耗氧劑的選擇標(biāo)準(zhǔn)
師:除了白磷還有很多物質(zhì)可以消耗空氣中的氧氣,請(qǐng)看下面兩個(gè)實(shí)驗(yàn)。教師在學(xué)生情緒高漲時(shí)趁熱打鐵,迅速將學(xué)生引領(lǐng)到“耗氧劑的選擇”上來。
實(shí)驗(yàn)二:硫粉在集氣瓶中燃燒,待裝置冷卻后打開止水
6、夾,觀察燒杯內(nèi)水是否進(jìn)入集氣瓶。如圖:
實(shí)驗(yàn)三:鎂條在集氣瓶中燃燒,待裝置冷卻后打開止水夾,觀察水進(jìn)入的多少。如圖:
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
得出結(jié)論
實(shí)驗(yàn)二:硫粉在集氣瓶中燃燒
實(shí)驗(yàn)三:鎂條在集氣瓶中燃燒
做完這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)后,完成下表,各小組在小白板上展示自己的學(xué)習(xí)成果:
[設(shè)計(jì)意圖]在實(shí)驗(yàn)一中,白磷燃燒消耗了氧氣導(dǎo)致裝置壓強(qiáng)變小,液面上升,但是在實(shí)驗(yàn)二學(xué)生自然就會(huì)思考“氧氣同樣被硫粉燃燒消耗為什么誰(shuí)卻不能進(jìn)入集氣瓶呢”,經(jīng)小組討論可以解決心中的疑問。解決了第一個(gè)疑問后,第二個(gè)疑問接踵而來
7、,氧氣只占空氣總體積的21%,可是在實(shí)驗(yàn)三中“為什么進(jìn)入集氣瓶的水會(huì)這么多呢”,這就把學(xué)生引導(dǎo)進(jìn)入“鎂條燃燒時(shí)空氣中的其他氣體也被消耗了”。問題設(shè)置環(huán)環(huán)緊扣,可以讓學(xué)生在緊張而又冷靜客觀的思考感受到化學(xué)的奧秘?zé)o窮,讓學(xué)生在探究的歡樂中得出耗氧劑的選用標(biāo)準(zhǔn)。
4.3分組實(shí)驗(yàn) 測(cè)氧氣體積分?jǐn)?shù)
師:我們知道了只能跟氧氣反應(yīng),并且不產(chǎn)生氣體的物質(zhì)才能做這里的“耗氧劑”
,白磷就符合“耗氧劑”的要求。下面就讓大家自己動(dòng)手,用白磷來測(cè)量一下空氣中氧氣的含量。每組一套裝置,組長(zhǎng)負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)籌安排,注意一定要保持裝置的密封性,防止生成物污染空氣。然后教師向?qū)W生展示裝置圖,分發(fā)儀器。
實(shí)驗(yàn)四:用燃燒白磷
8、的方法測(cè)空氣中氧氣含量,集氣瓶容積的1/5處事先用紅線標(biāo)出,瓶?jī)?nèi)放少量細(xì)沙。用放大鏡聚集光能引燃白磷,反應(yīng)結(jié)束后待裝置冷卻,打開止水夾,觀察水瓶?jī)?nèi)水位。如圖:
學(xué)生有條不紊地實(shí)驗(yàn),記錄現(xiàn)象。
[設(shè)計(jì)意圖]為了產(chǎn)生明顯的現(xiàn)象和節(jié)約反應(yīng)時(shí)間,在這里沒有選用銅作為“耗氧劑”,白磷可能造成的污染問題,通過兩方面加以預(yù)防:一方面提醒學(xué)生注意保持反應(yīng)前和反應(yīng)結(jié)束后裝置的密封性,另一方面白磷要統(tǒng)一發(fā)放,統(tǒng)一回收。引燃白磷的方法是學(xué)生在平時(shí)很難遇見的,符合學(xué)生喜歡新奇的心理特點(diǎn),能夠引起學(xué)生進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)的興趣。
4.4解決問題 評(píng)價(jià)反思
在學(xué)生完成試驗(yàn)后,肯定會(huì)有很多學(xué)生會(huì)產(chǎn)生疑問
9、,例如,為什么水位沒有達(dá)到紅線、集氣瓶里為什么要放細(xì)沙、這個(gè)裝置有什么優(yōu)缺點(diǎn)、如何改進(jìn)……對(duì)于這些問題,我?guī)ьI(lǐng)學(xué)生以小組為單位展開充分的討論,然后將討論結(jié)果展示在各組的小白板上,我再做最后總結(jié)。
4.5設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維
提供學(xué)生銅粉、酒精燈、注射器,硬質(zhì)玻璃管、乳膠管,讓學(xué)生自行設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),測(cè)定空氣中氧氣含量。實(shí)驗(yàn)原理如下圖:
5.教學(xué)反思
化學(xué)新課程大力倡導(dǎo)科學(xué)探究,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),充分發(fā)揮學(xué)生的主體性,讓學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)有興趣,積極主動(dòng)地去探究,但以往學(xué)生自己動(dòng)手的機(jī)會(huì)很少,動(dòng)手操作能力比較差,所以讓學(xué)生操作一些比較簡(jiǎn)單安全的實(shí)驗(yàn)。
6. 板書設(shè)計(jì)
空氣中氧氣含量的測(cè)定
測(cè)空氣中氧氣含量時(shí)“耗氧量”的確定:1.只與氧氣反應(yīng)
2.反應(yīng)不產(chǎn)生氣體
測(cè)量原理:
“耗氧劑”耗光氧氣→容器內(nèi)壓強(qiáng)變小→總體積變小