课题3 氧气的制取.doc

课题3 制取氧气一、教材与学情分析 氧气的制法是学生第一次学习气体的制备，这部分内容在课标中是一级主题科学探究、身边的化学物质和二级主题学习基本实验技能、我们周围的空气中包含的内容，它在教材中有承前启后的作用，承前：是气体制备的起始，对化学实验基本操作的综合应用。启后：为第六单元中二氧化碳的制取的研究做铺垫，因此重要的教学任务是让学生初步了解和掌握气体制备的基本程序和方法，动手操作中体会实验原理、装置的制约关系，培养科学严谨的态度为以后系统的学习二氧化碳的制取奠定了理论和实践基础。实验室制取氧气的操作也是中考实验操作考试的内容之一，因此本节课具有非常重要的地位。学习本节之前学生已经知道氧气用途，能用带火星的木条检验氧气；学生已经基本掌握化学基本实验操作，会取用固体药品、知道固体加热的方法。液体的取用。通过其它学科及前面知识的学习，对氧气比较熟悉，但不知道在化学实验室里用什么物质，通过化学反应制取氧气。通过前面的学习学生已初步掌握了观察实验和常见仪器的操作的技能，让他们试一试、做一做，很容易激发学生学习化学的积极性和求知欲。二、设计思想制取氧气是人教版化学教科书九年级上册第二单元课题3的内容，是本单元的重点内容之一。在历年中考化学实验考试中，也是重点内容。本课题是学生第一次接触实验室制备气体的课题，是学生具体地从化学的角度出发，学习和研究制备物质的开始，有利于进一步熟悉常见仪器的使用，教学中通过对气体制取一般方法予以介绍，让学生对制取气体的方法有一定的认识，为学习“二氧化碳的制取的研究”打下基础。三、教案【教学目标】1.知识与技能1初步学习探究氧气性质实验的操作；2了解实验室和工业上制取氧气的不同原理；3知道实验室制取氧气的药品、原理、装置、操作、气体收集及其方案选择；4认识分解反应、催化剂和催化作用。2.过程与方法通过各种制取氧气方案的比较、鉴别，学会选择最佳的原料、条件、原理、装置；在观察制取实验的过程中了解实验室制取气体的一般思路。3.情感态度与价值观培养实事求是、严肃认真的科学态度和良好的实验习惯；通过探究实验培养科学严谨的学习作风。【教学重点与难点】教学重点1氧气的制法及实验操作；2催化剂的概念的理解及催化作用。教学难点1实验室制取氧气的反应原理； 2催化剂和催化作用的概念。【课时设计】二课时【教学方法】根据本课题的内容特点，在教学中，采用复习提问演示实验讨论归纳实验探究对比总结得出结论。在此过程中，要注意引导学生实验，充分发挥学生的主体作用【教学准备】1.教师用具：(1)5的过氧化氢溶液、二氧化锰、高锰酸钾；(2)大试管(3支)、木条、酒精灯、天平、火柴。2.学生用具：(1)高锰酸钾、木炭、细铁丝、澄清石灰水；(2)大试管、棉花、塞子(带导管)、集气瓶(2个)、毛玻璃片、水槽、铁架台、坩埚钳、小烧杯、火柴。【教学过程】【复习旧知识】按体积分数计算，空气中含量居第二的是什么？回答：氧气【过渡】下面我们来看几幅图片【投影】投影几副有关氧气重要用途的图片【设疑】人在潜水时要吸氧，这里所指的“氧”是氧气,你知道利用哪些途径可以获得氧气吗？工业上是如何制取氧气的？学生思考、讨论、交流【阅读】指导学生阅读课本41页42页，阅读了解工业制取氧气的方法和原理【提问】工业上如何制取氧气？回答：分离液态的空气【投影】一、工业制取氧气: 分离液态空气制氧气思考 这个变化属于什么变化？为什么？回答 从空气中分离氧气并没有生成新物质，而没有新物质生成的变化属于物理变化。设问 实验室用什么方法获得氧气？下面我们通过实验来研究。【投影】实验室里，常采用分解过氧化氢溶液、加热氯酸钾或加热高锰酸钾的方法制取氧气【投影】二、实验室制取氧气的方法1.过氧化氢水+氧气2.高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气3.氯酸钾加热氯化钾+氧气展示这三药品的图片及实物，认识其状态及颜色3、 实验室制取氧气发生装置和收集装置的选择1、选择装置展示各组设计的装置，组间互相评判其优缺点。由上述探讨，归纳出制取气体的可行性装置(如右图)：图一：适合于固体（液体）和液体反应，不需加热；图二：适合固体在加热条件下制取气体。提问 现在我们还不能完成制取气体的实验，谁能知道还有什么问题没解决呢？回答 还需要确定收集装置。讨论 确定出两种收集方法及收集装置。方法一：排水法，氧气不易溶于水（右图三）；方法二：向上排空气法，氧气的密度比空气的密度大（右图四）。过渡 根据实验台上所给仪器，组内同学充分讨论、设计、自行组装一套实验室分解过氧化氢制取氧气的发生装置并讨论出装置的使用范围。四、氧气的实验室制法1、分解过氧化氢制取氧气（简易装置）实验 实验2-51.在试管中加入5 mL 5的过氧化氢溶液，把带火星的木条伸入试管，观察木条是否复燃？2.微微加热装有过氧化氢溶液的试管，有什么现象发生?把带火星的木条伸入试管，观察发生的现象。3.用酒精灯加热二氧化锰，片刻后将带火星木条伸入试管口，观察现象。4.在另一支试管中加入5 mL 5的过氧化氢溶液，并加入少量二氧化锰，把带火星的木条伸入试管，观察发生的现象。现象：1.不加热过氧化氢溶液时，带火星的木条不能复燃，说明没有氧气放出。2.加热过氧化氢溶液时，带火星的木条复燃，说明过氧化氢溶液受热时能产生氧气。3.加热二氧化锰时，带火星的木条不能复燃，说明没有氧气放出。4.不加热，但在过氧化氢溶液中加入二氧化锰，带有火星的木条复燃，说明在常温下过氧化氢溶液遇到二氧化锰时会产生氧气。结论：实验室可用加热过氧化氢溶液或在过氧化氢溶液中加二氧化锰制取氧气。过渡 从上面的实验中可以看出，有二氧化锰不加热可产生氧气，没有二氧化锰加热过氧化氢溶液也能产生氧气， 那么二氧化锰是一种反应物，还是起别的作用呢？实验 待上述实验中4的试管中没有气泡时，重新加入过氧化氢溶液，观察发生的现象。现象：本已不产生气泡的试管，重新加入过氧化氢溶液不进行加热，又会有气泡产生，用带火星的木条进行检验，带火星的木条能够复燃。结论：产生的气体还是氧气。提示：多次重复上述实验，还能观察到同样的现象。分析 说明在用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气时，二氧化锰可以重复使用。 既然二氧化锰可以重复使用，说明在反应前后它的化学性质没有改变，那么它的质量有没有改变呢？科学家们经过精确的实验，得出了“二氧化锰在反应前后质量未变”的结论。提示：在实验前用精密的天平称量二氧化锰的质量，实验后把二氧化锰洗净、干燥，再称量，比较反应前后二氧化锰质量，发现没有变化。提问 既然二氧化锰的质量和化学性质都没有变化，那么它在这里到底起一个什么作用呢?回答 没有加入二氧化锰时，过氧化氢溶液需要加热才能产生氧气，而加入二氧化锰后，过氧化氢溶液在常温下就能迅速产生氧气，可见二氧化锰起了一个加快化学反应速率的作用。分析 二氧化锰在反应中起了加快化学反应速率的作用，而本身的化学性质和质量在反应前后没有发生变化，这样的物质叫做催化剂，又叫触媒。在反应中所起的作用叫催化作用。如二氧化锰就是过氧化氢分解的催化剂。催化剂：在化学反应里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反应前后都没有发生变化的物质催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用提问 在用过氧化氢溶液制取氧气的实验中，二氧化锰这种催化剂起了加快化学反应速率的作用，是不是所有化学反应的速率都需要加快?所有的催化剂都起加快反应速率的作用呢?回答 不是所有的化学反应速率都需要加快，如钢铁的生锈，食物的变质，我们就希望它发生得越慢越好。分析 为了加快化学反应的进行我们使用催化剂，而为了减缓反应的进行我们也使用催化剂。如在橡胶制品中常加入一些催化剂以减缓橡胶的老化速度；食用油脂里加入一些催化剂可以有效地防止酸败。所以催化剂的概念中说催化剂能“改变”其他物质的化学反应速率，既包括“加快”也包括“减慢”。能加快化学反应进行的催化剂一直是科学家们致力研究的对象，因为它对人类发展的意义更大。提问 催化剂有哪些应用呢？回答 催化剂在化工生产中具有重要而广泛的应用，许多反应需要借助于催化剂才能进行或者很快地进行。例如，在化肥、农药、多种化工原料的生产过程中都要用到催化剂，在汽车尾气处理、酿造工业和制药工业中也要用到催化剂，生物体内存在的各种各样的酶其实都是起催化剂的作用。分析 通过上面的实验可知二氧化锰不是一种反应物，而是一种催化剂。如果我们要把实验室用过氧化氢制取氧气的这个反应用文字表示出来，二氧化锰应写在什么位置呢?催化剂应算作一个反应条件，写在箭头的上方。1.过氧化氢水+氧气分析 实验室可用多种方法制取氧气，如加热高锰酸钾制取氧气，加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气。大家对于高锰酸钾其实并不陌生，医院里常用的紫药水，事实上就是高锰酸钾和水形成的溶液。它具有杀菌、消毒的作用。过渡 高锰酸钾在加热的情况下能分解出氧气，同时生成锰酸钾和二氧化锰。这个实验下一课我们专门安排实验探究。板书设计课题3 制取氧气一、工业制氧气分离液态空气制氧气2、 实验室制氧气1.过氧化氢水+氧气2.高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气3.氯酸钾加热氯化钾+氧气催化剂：在化学反应里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反应前后都没有发生变化的物质催化作用：催化剂在化学反应中所起的作用三、选择装置发生装置：固液不加热型 固固要加热型收集：排水法 向上排空气法布置作业1.上册课本P42习题12.实验室用过氧化氢溶液与二氧化锰固体混合可得到一种气体，在此反应的前后，二氧化锰固体的质量（ ）A.变大 B.变小 C.先变大后变小 D.不变3.下列有关催化剂的说法中错误的是（ ）A.催化剂可以改变其他物质的化学反应速率B.在反应前后催化剂的质量没有改变C.在反应前后催化剂的化学性质没有改变D.催化剂就是二氧化锰答案：2.D 3.D第二课时 制取氧气的装置和操作教学过程知识回顾写出实验室制取氧气的三个反应原理及实验室制取气体的装置。导入新课知道了制取氧气的反应原理后，这节课我们来选择反应装置，并亲自动手制取氧气，然后验证氧气的性质。推进新课分析 根据实验台上所给仪器，组内同学充分讨论、设计、自行组装一套实验室制取氧气的发生装置并讨论出装置的使用范围。四、氧气的实验室制法2、 加热高锰酸钾制取氧气回忆实验室用分解过氧化氢制取氧气的反应原理及装置，讨论加热高锰酸钾制取氧气需要哪些仪器，并指出哪部分是发生装置，哪部分是收集装置？演示实验2-4操作过程制取氧气的步骤：1.检查装置的气密性，检查气密性的方法：将导管的一端浸入水槽中，用手紧握气体发生装置外壁，若水中的导管口有气泡冒出。松开手后，导管口出现一段水柱。证明装置不漏气2.装药品。3.固定仪器,试管口要塞棉花，组装顺序： 先下后上，从左到右。4.给试管加热，先预热，再集中加热。5.收集气体，用排水法收集时：导管口开始有气泡放出时，不宜立即收集（为什么?），当气泡连续地并比较均匀地放出时，再把导管口伸入盛满水的集气瓶里。6.（1）如果用排水法收集，要先把导管移出水面，再熄灭酒精灯。(如果先熄灭酒精灯，可能会造成什么后果？)（2）如果用向上排空气法收集，要验满，验满的方法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。总结 为了便于记忆，我们可以把操作步骤简称为“查、装、定、点、收、离、熄”。谐音为“茶庄定点收利息”。讨论 实验过程中应注意什么？回答 a.试管口要略微向下倾斜：防止生成的水回流，使试管底部破裂。 b.导气管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞:有利于产生的气体排出。c.试管口塞一团棉花：防止高锰酸钾粉末进入导气管，污染制取的气体和水槽中的水。d.排气法收集气体时，导气管要伸入接近集气瓶底部：有利于集气瓶内空气排出，使收集的气体更纯。e.实验结束后，先将导气管移出水面，然后熄灭酒精灯：防止水槽中的水倒流，炸裂试管。注意：排水法收集气体时，刚开始冒出的气泡是空气，如果这时候就进行收集，会导致收集到的氧气不纯，所以要等气泡连续均匀地冒出时再收集。实验练习 用制取的氧气进行相关的性质实验，并与前面的学习作比较。课堂练习 在学习中要不断总结、归纳，发现规律，解题就会简约化。例如，在标准状况下，部分气体的相对分子质量、密度、实验室收集方法如下表所示，通过比较找出规律回答下列问题。气体相对分子质量标准状况下的密度(gL-1)收集方法空气291.293氧气321.429向上排空气法二氧化碳441.964向上排空气法氢气20.089向下排空气法(1)你发现的规律是_。(2) 实验室制取氨气(其相对分子质量是17，并且易溶于水)，用_法收集。答案：（1）在相同条件下，气体的相对分子质量越大，它密度就越大。所以相对分子质量小于29的气体，可以用向下排空气法收集；相对分子质量大于29的气体，可以用向上排空气法收集 （2）向下排空气课堂小结本节课我们通过“氧气的制取”这个实验的具体操作，知道了实验室制取一种气体的操作步骤和注意事项，为我们以后学习其他气体的制取和性质检验奠定了基础。高锰酸钾加热锰酸钾+二氧化锰+氧气。分析 在二氧化锰的催化下，加热氯酸钾也可以分解出氧气，同时生成氯化钾。请同学们用文字表达式把这个反应表示出来。3、 加热氯酸钾制取氧气加热氯酸钾制取氧气跟加热高锰酸钾制取氧气相同，强调加热氯酸钾制取氧气时试管口不放一团棉花。 氯酸钾氯化钾+氧气提问 上述三个反应与化合反应有什么不同？回答 化合反应的特点是多变一，而上述反应是一种物质生成两种或两种以上的物质。分解反应：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应。总结 简单地讲，化合反应的特点是“多变一”，分解反应的特点是“一变多”。分析 按照物质的成分可以把物质分为纯净物和混合物，按照反应物和生成物的种类可以把化学反应分为化合反应和分解反应等等。利用分类的方法来学习化学，这也是我们所走的一条捷径，今后我们还将分类学习更多的化学知识。所以遇到一些相关知识时，大家要注意进行归类。课堂练习 1工业上制取大量氧气的方法是 （ ） A加热氯酸钾 B加热高锰酸钾 C分离液态空气 D加热二氧化锰2催化剂在化学反应中所起的作用是（ ）A加快化学反应速率 B使生成物质量增加 C改变化学反应速率 D减慢化学反应速率3实验室制取氧气时，装药品的大试管口应 （ ）A朝下 B朝上 C略向下倾斜 D略向上倾斜4实验室采用排水法收集氧气时，需将导气管伸入盛满水的集气瓶，这个操作应在（ ） A加热固体药品前 B与加热固体药品同时 C开始有气泡放出时 D气泡连续并均匀放出时5某同学设计了4种制氧气的方案： 用氯酸钾和二氧化锰共热； 使高锰酸钾受热； 用高锰酸钾和氯酸钾共热； 使二氧化锰受热.判断这四种方法（ ） A全正确 B全不正确 C正确 D只有正确7医院给病人输氧时用到类似下图所示的装置。 关于该装置，下列说法不正确的是（ ） Ab导管连接供给氧气的钢瓶Bb导管连接病人吸氧气的塑料管C使用该装置来观测是否有氧气输出D使用该装置用来观测氧气输出的速率8实验室制取氧气大致可分为下列步骤：点燃酒精灯，加热试管。检查装置的气密性。将高锰酸钾装入试管，塞入一小团棉花，用带导管的橡皮塞塞紧试管，并把试管固定在铁架台上。用排水法收集氧气。熄灭酒精灯。将导管从水槽中取出。正确的操作顺序为_板书设计制取氧气的装置和操作四、氧气的实验制法2、加热高锰酸钾制取氧气（1）反应的原理：高锰酸钾锰酸钾+二氧化锰+氧气(2)发生装置： 固固要加热型(3)操作过程实验步骤： 查、装、定、点、收、离、熄（4）收集：排水法 向上排空气法3、加热氯酸钾制取氧气 （1)反应原理：氯酸钾氯化钾+氧气（2）发生装置：固固要加热型 （与加热高锰酸钾相同，但试管口不放一团棉花）（3）操作步骤：查、装、定、点、收、离、熄4）收集：排水法 向上排空气法五、分解反应：由一种反应物生成两种或两种以上其他物质的反应布置作业1.上册课本P42页习题2、3、42.某气体既能用排水法又能用向下排空气法收集，则该气体应具有（ ）A.易溶于水，密度比空气小 B.难溶于水，密度比空气小C.易溶于水，密度比空气大 D.难溶于水，密度比空气大3.以下对用排水法收集满氧气的集气瓶处理正确的是（ ）A.将集气瓶从水中提起后，用