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 我们周围的空气

教学目标：

【知识和技能】了解空气的主要成分，实验探究空气中氧气的体积分数

借助对空气组成的认识使学生初步认识混合物、纯净物

通过实验探究锻炼学生观察、分析能力，掌握实验操作的基本技能技巧

【过程与方法】步步设疑，激活学生已有的知识体系

通过实验探究空气的组成，培养解决问题的思维严密性

在发现问题、解决问题的过程中，激发学生的学习积极性

【情感与态度】通过空气中氧气含量的测定，让学生体会到科学发现的巨大兴趣和价值

通过实验探究过程，培养学生实事求是的科学态度和严谨的科学作风

重点难点：

【重点】空气的组成

【难点】由空气中氧气含量的研究，引出探究氧气含量时所选实验应考虑到的综合因素，由综合因素的确定得出测定空气中氧气含量的最佳方案

教学过程：

教学程序 教师活动 学生活动 教学目的

创设情境

引入课题 我们身边美丽的自然环境，蓝天、白云、溪水、绿树、阳光，引出我们须臾离不开的空气

板书：

课题1 空气

提问：请大家做个深呼吸，你能用一个简单的实验或实例来说明无色无味不易察觉的空气确实存在吗?

讨论发言：

能够说明空气确实存在的实验或实例

学生互相评价

激发学生的学习兴趣

培养学生自我评价的能力

使学生体会化学与生活的密切联系

过渡

设疑

释疑

小结：同学们对空气一点也不陌生，都深深知道空气的存在对我们的重要性。但是很久以前的人类并不了解空气，直到他们登山、潜水的时候才逐渐意识到身边有空气的存在。

设问：空气是一种单一的物质吗?空气里有哪些主要成分呢?

板书：

(一) 空气的组成

(实验)瓶口吞蛋

提出实验的目的：

设法使一只熟鸡蛋完好地进入瓶中。

与学生合作完成实验

提问：鸡蛋为什么能进入瓶中?说明什么?

自由发言：不是。空气中有氧气、有二氧化碳、有水等。

讨论实验方案

学生代表上台实验

根据实验现象，讨论“吞蛋”的原理，得出空气中含有氧气的结论。

帮助学生重新整理已有的相关知识，使学生易于接受新课。

培养学生设计实验，动手实验的能力及从中发现问题的能力

设疑

评价

小结

(实验)小学的自然课上做过的蜡烛自灭的实验

提出实验的目的和方法

与学生合作完成实验

提问：

蜡烛为何会熄灭?

水面为何会上升?

能否认为杯中液面上升的体积就是空气中氧气的体积?

回忆，观察实验

讨论 交流

小结：

蜡烛燃烧证明空气中含有氧气，当氧气消耗完，蜡烛熄灭。

由于氧气的消耗，杯中气压减小，液面上升。

由于蜡烛燃烧会产生二氧化碳，弥补消耗的部分氧气，故液面上升的高度并不是氧气的体积。

培养学生对以往所学知识的运用能力

通过液面上升体积不等于氧气体积的分析，培养学生严谨的科学态度

过渡

设疑

释疑 我们怎样改进此实验，使液面上升的体积等于氧气的体积?

板书：

空气中氧气的含量

提问：

选择实验用的药品要注意什么?

实验装置有何要求?

实验过程中有何注意事项?

参与学生设计方案，给予及时评价。

提供学生课参考的反应：

①S + O2 点燃____→SO2

固 气 气

②C + O2 点燃____→ CO2

固 气 气

③P + O2点燃____→ P2O5

固 气 固

④石蜡+O2 点燃____→ CO2 + H2O

⑤Fe + O2 点燃____→ Fe3O4

固 气 固

(纯氧中发生)

讨论，交流，小结：

药品只能选常温下能与氧气反应且不产生其他气体的。

装置不能漏气。

冷却后再测量水面上升(或进入)的体积。

培养学生严谨的科学态度以及发现问题、解决问题的能力。

实验

评价

小结

提问：如何事先将广口瓶体积五等分?

参与学生探究氧气含量的实验

给予及时评价

提问：

哪些同学的实验成功了，哪些同学实验结果，水面上升不到1/5?

请学生互相评价

提问：实验成功的关键是什么?

设疑：

根据实验的原理，有没有其他改进装置可以测定氧气的含量

根据实验药品选择的依据，用蜡烛能否测定氧气的含量呢?有其他药品可以替代红磷吗?

设计探究氧气含量的实验方案

讨论，交流

动手实验：

连接好装置

点燃红磷，伸入瓶中观察

冷却后打开止水夹，观察

学生互评实验：

分析水面上升不足1/5的原因

小结实验成败关键：

红磷的要足量

装置的气密性要好

讨论，交流，相互评价

培养学生设计实验，动手实验能力以及对实验现象的观察和分析能力

过渡

小结 提问：

瓶中剩余的4/5气体是什么?

组织学生汇报有关空气发现史的有关资料

氮气

固定成分 氧气

空气 稀有气体

可变成分 二氧化碳

其它

介绍空气中各主要成分的相关性质和用途

提问：

设计实验证明空气中有水、二氧化碳。

汇报各种资料

讨论，整理。归纳对空气的认识

激发学生学习兴趣，加强化学史教育

培养归纳整理能力

作业 1、 思考：还有哪些改进实验可以代替课上所作的实验来测定氧气的含量

2、 实验中的现象能不能说明氮气的有关性质?

3、 通过网络、报纸查找空气污染及防治的有关资料。

板书设计：

空气(第一课时)

一、空气的组成

1、 空气中含有氧气

2、 空气中氧气含量的测定

3、 氮气及其他气体

第二节 氧气的性质和用途

(2课时)

一.教学知识点

1.氧气的物理性质

2.氧气的用途。

3.氧气的化学性质(碳，硫、磷、铁、蜡烛在氧气里的燃烧)。

4.氧化反应与化合反应。

二.重、难、疑点

1.重点：(1)氧气的化学性质。

(2)化合反应，氧化反应概念的建立。

2.难点：化合反应与氧化反应的区别。

3.疑点：氧化反应的定义中为什么不包括氧气的“气”’为什么不提剧烈反应的“剧烈”两字。

4.解决办法

(1)教师演示实验，并组织学生观察、描述记录实验现象，采用边实验、边观察、边记忆的方法学习氧气的化学性质。

(2)通过对比五个化学变化引导学生根据实验结果分析概括归纳典型的氧化反应，并解释氧化反应定义中不写“气”字的原因来解决学生学习中的疑点。

(3)采用学生讨论教师总结的形式来突破难点。

三.教学步骤

(一)明确目标

1.了解氧气的物理性质(颜色、气味、状态、密度、溶解性、熔点、沸点等)。

2.了解氧气的用途。

3.掌握氧气的化学性质。

4.了解氧化反应的概念，理解化合反应的概念的含义，会分辨并准确地区分它们。

(二)整体感知

本节内容是学生认识具体物质及其变化规律的开始和典型代表，是从化学学科特征出发，运用实验方法研究物质的开始，符合由浅到深，由简单到复杂的认识规律。本节既为学习氧气的收集准备了条件，又为学习燃烧与灭火储备了感性材料。为分解难点，本节可以介绍几种物质的化学式，如O2 (氧气)、C(碳)、P(磷)、S(硫)、Fe(铁)、CO2 (二氧化碳)、H2O(水)等。

(三)教学过程

[复习提问]：1.空气含有哪些组分?各占多少?

2.第一节习题第3题。

3.描述燃烧现象的程序。

[讲解]：说明研究物质的方法：存在、性质(物理性质和化学性质)、用途、制法，其中性质是主要的。

[板书]：一.氧气的存在

[提问]：物理性质包括哪些方面的内容?

[学生回答]：颜色、气味、状态、密度，溶解性、熔点、沸点等。

[教师活动]：展示一瓶氧气供学生观察其物理性质。

[结论]：氧气是一种无色无味的气体。

[讲解]：除了刚才我们观察到的性质外，还可以通过更多的实验得到氧气的其他性质。

[板书]：二.氧气的物理性质

颜色 气味 状态 密度 溶解度 三态变化

无色 无味 气体 1.429g/L 不易溶于水 -183℃淡蓝色液体

-218℃雪花状淡蓝色固体

[提问]：我们学过哪些物质能与氧气发生化学反应?(镁)反应现象是什么?那下面我们就来看看下面这几种物质和氧气反应有何现象?

[板书]：二.氧气的化学性质

[实验]：演示[实验1—2] 木炭在氧气中燃烧

[学生活动]：认真观察实验现象。

[总结板书]：1.木炭在氧气中燃烧

现象：剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成的无色气体能使澄清石灰水变浑浊。

结论：碳 + 氧气 → 二氧化碳

C + O2 → CO2

[实验]：演示[实验1—3] 硫在氧气中燃烧

[学生活动]：认真观察实验现象。

[总结板书]：2.硫在氧气中燃烧

现象：发出明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成一种无色有刺激性气味的气体。

结论：硫 + 氧气 → 二氧化硫

S + O2 → SO2

[实验]：演示实验：磷在氧气中燃烧

[学生活动]：认真观察实验现象。

[总结板书]：3.磷在氧气中燃烧

现象：发出耀眼白光，放出热量，生成浓厚白烟。

结论：磷 + 氧气 → 五氧化二磷

P + O2 → P2O5

[实验]：演示[实验1—4] 铁在氧气中燃烧

[提问]：装氧气的集气瓶要预先装少量的水或瓶底铺上一层细沙，为什么?带着问题观察实验。

[学生活动]：认真观察实验现象。

[总结板书]：4.铁在氧气中燃烧

现象：剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成的黑色固体。

结论：铁 + 氧气 → 四氧化三铁

Fe + O2 → Fe3O4

[小结]：装氧气的集气瓶要预先装少量的水或瓶底铺上一层细沙，是为了防止生成的灼热的四氧化三铁跌落炸裂瓶底。

[实验]：演示[实验1—5] 石蜡在氧气中燃烧

[学生活动]：认真观察实验现象。

[总结板书]：5.蜡烛在氧气中燃烧

现象：火焰十分明亮，发出白光，放出热量，瓶壁有水珠生成，有能使澄清石灰水变浑浊的无色气体生成。

结论：石蜡 + 氧气 → 二氧化碳 + 水

[教师活动]：演示和观察按以下四步进行：

(1)引导学生观察这些物质在空气中(或氧气)预热(或点燃)前并不跟氧气发生反应;

(2)点燃后，引导学生观察他们在空气中是否能持续燃烧，以及燃烧时的现象;

(3)观察它们在纯氧中燃烧的现象(注意光与火焰的区别);

(4)对生成物的色、味、态的描述或检验。

以上实验按“演示(观察)——描述——记录——写出文字表达式”的顺序进行。学生观察实验现象，并按照描述燃烧现象的方法描述实验现象。

[讨论]：前四个文字表达式有什么共同特征?(通过对比，总结出化合反应的概念)

[板书]：*化合反应：(1)定义：由两种或两种以上的物质生成另一种物质的反应。

(2)特点：“多变一” A+B→AB

[讨论]：以上五个文字表达式的共同特点。(总结出氧化反应的概念)

[板书]：*氧化反应：物质跟氧发生的反应。

[小结]：通过以上的实验可以看出氧气是一种化学性质比较活泼的气体，在高温条件下能与许多物质发生剧烈的化学反应。它的化学性质可概括为氧化性，因此它常作为氧化剂。

[板书]：*氧气的化学性质：氧气是一种化学性质比较活泼的气体，它在氧化反应中提供氧，具有氧化性。

[讨论]：化合反应与氧化反应有什么区别?什么情况下一个反应既是氧化反应，又是化合反应?

第三节 氧气的制法

(2课时)

一.知识教学点

1.氧气的工业制法。

2.氧气的实验室制法。

3.催化剂、催化作用。

4.分解反应。

二.重、难、疑点

1.重点：实验室制取氧气和收集气体的操作方法。

2.难点：催化剂，催化作用。

3.疑点：实验室制取氧气的反应原理。

三.教学步骤

(一)明确目标

1.使学生掌握实验室制取氧气的方法和反应原理。

2.了解工业上从空气中提取氧气的基本原理。

3.了解催化剂和催化作用的概念。

4.理解分解反应的定义及其与化合反应的区别。

(二)整体感知

按照研究元素及其化合物知识的模式，在氧气的性质和用途之后安排学习氧气的制法。氧气制取的演示实验是教材中第一个完整的讨论元素化合物知识、制备典型代表物的实验，学生的学习兴趣较高。在化学实验基础操作的基础上学习制取氧气的实验操作，在学习了氧气的性质的基础上研究氧气的收集方法，可以说不是很难的。

本节内容以氧气的实验室制法为核心，穿插了—些化学基本概念和原理的建立，把描述实验部分与理论部分联系起来，在实验的基础上建立概念，比较符合学生的认识规律。

(三)教学过程

[复习提问]：1.比较全面地描述一下氧气的物理性质。

2.氧气有哪些化学性质.写出五个反应的文字表达式。

3.如何检验一瓶无色气体是氧气(空气、氮气、二氧化碳)?

通过第3个问题，教会学生物质的检验方法，即按照“操作—现象—结论”的顺序叙述。

[讨论]：如何鉴别四瓶无色气体：空气，氧气、氮气、二氧化碳?

[教师活动]：讲评学生的叙述。

[板书]：一.氧气的检验方法

将带火星木条伸入集气瓶里， 若木条复燃， 证明瓶内是氧气。

操作 现象 结论

[提问]：根据氧气的性质说明氧气有什么重要用途?

[新课引入]：氧气有那么多重要的用途，那么，你一定很想知道氧气是怎样制得的?

[板书]：二.氧气的实验室制法——分解反应

[教师活动]：讲述实验室制取物质的原则、特点：原料便宜、操作简单、反应速度适中等。展示实验室制取氧气的药品，学生观察它们的颜色和状态。

[实验]：演示[实验1—6] 加热少量氯酸钾

[观察]：氯酸钾沸腾前，木条没有复燃，证明无氧气放出;继续加热至沸腾后，才有少量氧气放出。

[讨论]：该实验证明只加热氯酸钾能否放出氧气?加热到什么程度才放出氧气?放出氧气的速度如何?

[实验]：演示[实验1—7] 加热少量二氧化锰。

[观察]：木条没有复燃，证明无氧气放出。

[讨论]：该实验又说明什么?

[实验]：演示[实验1—8] 加热氯酸钾和二氧化锰的混合物

[观察]：木条迅速复燃，证明迅速放出氧气。

[讨论]：该实验又说明什么呢?比较这三个实验，你认为二氧化锰在实验[1—8]中起什么作用?

[小结]：加热氯酸钾到较高温度能放出氧气，二氧化锰不行;在较低温度下不会放出氧气的氯酸钾，加入了加热时不会放出氧气的二氧化锰，却能迅速地放出氧气.并且二氧化锰的量并没有变化，且还能继续使用，说明二氧化锰的化学性质没有改变。

[学生活动]：阅读课本第16页内容，划出催化剂、催化作用的概念。

[板书]：1.催化剂：在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有变化的物质。

[板书]：2.催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用。

[教师活动]：讲解催化剂的选择性，使学生澄清一下几个问题：

(1)催化剂能改变(加快或减慢)其他物质的化学反应速率，不能片面地说成是加快。

(2)二氧化锰只对氧酸钾的分解具有催化作用，但不是专做催化剂。

(3)催化剂只能改变化学反应速率，不能增大或减少生成物的质量。

[举例]：例如：橡胶制品中常加入一些催化剂以减缓橡胶的老化速度。

[讲解]：实验室常采用加热氯酸钾来制取氧气，为了加快反应速度，常 加入少量的二氧化锰作催化剂。反应的文字表达式为：

[板书]：3.加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气

(1)文字表达式： 二氧化锰(MnO2)

氯酸钾 —————→ 氯化钾 + 氧气

加热

KClO3 KCl O2

[教师活动]：介绍收集气体的常用方法。

[讨论]：根据氧气的性质，可以用什么方法收集氧气?

[小结]：氧气不易溶于水，故可以用排水法;氧气的密度比空气略大，故可以用向上排空气法。

[板书]：(2)收集方法：排水集气法或向上排空气法

[教师活动]：演示[实验1-9] 加热氯酸钾与二氧化锰的混合物，制取并收集氧气。边操作、边讲解，边讨论。

[讲解]：本实验装置有几处连接口，若装置漏气将影响气体产量，故要先检查装置的气密性。

[讨论]：如何检查该装置的气密性?如何处理和装入固体试剂?

[操作]：取氯酸钾、二氧化锰约3:1，混合均匀，放人试管底部。

[讨论]：如何固定试管?试管口为什么要略向下倾斜?

[操作]：根据酒精灯的高度，调节铁夹的位置。固定好试管，并将导管插入水槽中，将盛满水的集气瓶倒立于水槽中。

[讨论]：伸人试管内的导管为什么不宜过长?药品为什么要平铺于试管底部?集气瓶口留有气泡说明什么?应如何操作?如何给试管中的固体加热?

[操作]：预热后，将酒精灯火焰固定在试管内混合物靠管口的部分。

[讲解]：酒精灯随反应的进行和需要氧气量的多少向试管底的方向移动，这样做既可防止固体混合物随气流冲向试管口，又便于控制氧气放出的速度和量。

[讨论]：当开始气泡冒出时，能否收集?为什么?何时开始收集?

[讲解]：刚开始冒出的气泡是试管中的空气，不能收集，待气泡连续、均匀地冒出时才开始收集。或用带火星的木条在试管口检验逸出的气体，确定空气已经排尽时，再开始收集。

[讨论]：如何判断氧气已经集满，集满一瓶氧气后应如何操作?

[操作]：当气泡开始从瓶口逸出时，取出导气管，盖好玻璃片，将盛满氧气的集气瓶正立于台面上，用同样方法再收集1-2瓶氧气。

[讨论]：实验完毕后，将导管从水中取出，还是先移走酒精灯?

[操作]：先将导管从水中取出，再熄灭酒精灯，停止实验。

[讲解]：实验室除了以二氧化锰为催化剂加热氧酸钾制取氧气外，还可加热高锰酸钾制取氧演示加热高锰酸钾制取氧气。(出示高锰酸钾样品)

[学生活动]：观察高锰酸钾的色、态。

[教师活动]：讲解一团棉花的作用，写出文字表达式：

[板书]：4.加热高锰酸钾制取氧气

加热

(1)文字表达式：高锰酸钾———→锰酸钾+二氧化锰+氧气

KMn04 K2Mn04 MnO2 O2

(2)管口塞一团棉花的作用：防止高锰酸钾粉末随生成的氧气飘入导管堵塞导管。

[讨论]：对比两个文字表达式共同点，归纳出分解反应的概念，并讨论分解反应与化合反应的区别。

[板书]：5.分解反应

(1)定义：由一种物质生成两种或两种以上其他物质的反应。

(2)特点：“一变多” AB→A+B

[强调]：分解反应与化合反应都是常见的反应类型，它们都属于化学反应的基本类型。

[讲解]：通常，在工业、医疗等方面需要大量的氧气，靠实验室制法制取氧气是不行的。下面我们来看看氧气的工业制法。

[板书]：三.氧气的工业制法——物理变化

[学生活动]：学生阅读课本第17页内容，讨论工业上制取氧气的原理。

[板书]：根据液氧与液氮的沸点不同，采用分离液态空气法。

压缩 蒸发 氮 气(沸点-196℃)

空气———→液态空气———→

降温 液态氧(沸点-183℃)

(四)总结、扩展

本节主要学习了实验室制取和收集氧气的操作，并在此基础上了解了催化剂和催化作用，以及氧气的工业制法，归纳出了分解反应与化合反应的区别。其中排水法适用于那些不(不易)溶于水的气体的收集。加热固体试剂制取气体的原理，我们在以后的学习中将会继续接触。

四.布置作业：回忆、总结实验室制取氧气的操作步骤及注意事项。

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