空气中氧气体积分数的测定

1、2.2-2空气中氧气体积分数的测定一、设计意图这节课选自“2.1人类赖以生存的空气”，教材安排“空气的组成”、“空气中氧气的体积分数的测定”、“空气的污染和防治”为一课时，但我将其中的“空气中氧气的体积分数的测定”单独作为一课时，并且将其安排在“氧气的性质”之后进行教授。因为一方面是如果没有“氧气的性质”做铺垫，就不存在学生对实验药品的选择，而且教师也只能机械地讲授，无法突破此难点。从另一角度看，这节课也是对氧气的性质的深入理解和实际应用。本节课以拉瓦锡的钟罩实验为切入点，以改进实验原理和设计实验装置为主线。以学生对拉瓦锡的实验进行批判为导火线，在小组合作学习的基础上完成：合适药品的选择、实验

2、装置的设计，之后由教师完成实验（考虑到红磷燃烧有污染）。教师引导学生正确面对失败，分析原因，反复尝试。最后拓展到此方法是用来测定混合气体中某一组分的含量的多种方法之一。二、教学设计教学目标 知识与技能理解空气中氧气体积分数测定的方法过程与方法在设计实验的过程中，体会科学探究的基本方法情感态度与价值观 通过化学实验，体验小组合作学习的重要性教学重点 空气中氧气体积分数测定的方法教学难点 空气中氧气体积分数测定的原理及装置的选择方法教具准备 红磷、集气瓶、钟罩、试管、橡皮塞、导管、燃烧匙、水槽教学方法 实验探究教学过程教师活动学生活动设计意图设问：氧气约占空气总体积的多少？科学家如何得到这个结论？

3、（1/5、实验）过渡：实验是科学研究的重要手段，测定空气中氧气体积约占1/5的科学家拉瓦锡，他是如何通过实验得到这个结论的呢？ 引导：带着以下问题阅读书本：汞面浮起的红色残渣可能是什么物质？瓶内减少的1/5气体可能是什么物质？瓶内剩下的4/5气体可能是什么物质？在密闭容器内，由于气体体积减小，则容器内的压强会发生什么变化？讲解：拉瓦锡的钟罩实验及原理（重点：密闭容器、消耗氧气、压强的变化）追问：汞槽内液面所处位置会有什么变化？为什么？反思：该实验具有跨时代意义，但你有没有发现实验的不足之处？（时间长、污染严重等）引导：我们能不能帮助拉瓦锡来改进他的实验？如是否可以找到其它物质来代替汞与氧气发生

4、反应？分析：学生分析选择合适药品补充：Mg不仅可以与O2反应，也可以与N2反应引导：学生小结选择实验药品的方法：能与空气中的氧气反应、不产生新气体、具有可操作性、低污染引导：根据你选择的药品，利用实验室的仪器或常见用品，设计实验装置展示：学生展示设计的装置反思：每一套装置能否达到预期目的实验：选择其中一套装置进行红磷燃烧的实验（实验失败）反思：实验失败可能的原因引导：学生小结实验失败可能的原因：红磷量不足、装置气密性不好、反应后未冷却到室温实验：关注失败原因后再实验引导：学生小结实验现象反思：该实验还能体现氮气的哪些性质？巩固练习：1（见附录）深化：我们成功地测定出了氧气约占空气总体积的1/5

5、，利用这种方法，我们是不是可以测定混合气体中的某一组分的含量呢？总结：学生总结测定混合气体中某一组分含量的方法之一（密闭容器、消耗该气体、不产生新气体、压强变化的体现）学生回答带着问题阅读书本P34页“拓展视野”思考并回答思考思考能与氧气发生反应的物质有哪些（C、S、P、Fe、Mg、H2、C2H2等）小组讨论并交流、补充可选择的药品如:P以小组为单位，设计并搭建实验装置展示设计装置（见附录1）讨论各组装置的可行性观察实验现象思考并讨论观察实验现象小结实验现象回答思考测定混合气体中某一组分含量的方法学生总结体现实验是科学研究的重要方法和有效途径利用教材资源，此部分也可以在课前预习时完成通过分析科

6、学家的研究历程，养成良好的科学素养敢于批判和挑战权威批判是一种提高自我能力的方法，注重知识的引用和衍生严密的逻辑思维有助于实验探究实践是重要和必要的正确面对失败，寻找原因敢于不断尝试，追求真理形成并归纳出科学的探究方法板书设计2.2-2空气中氧气体积分数的测定药品：红磷原理：磷 + 氧气五氧化二磷现象：红磷燃烧，浓厚的白烟，水进入容器体积的1/5要求：红磷过量气密性好冷却至室温结论：空气中氧气体积分数约为1/5课堂练习见附录2课后延伸家庭小实验:请尝试用生活中常见的物质和用品设计实验:测空气中氧气的体积分数附录:课堂上学生设计的实验装置:红磷 A B C巩固练习：1、下列几种物质中，可以用来测

7、定空气组成的是（ ）A、铁 B、碳 C、硫 D、红磷2、某学生用右下图的实验装置进行实验。实验步骤简 答（1）先用夹子夹紧橡皮管（2）将燃烧匙插入广口瓶使瓶塞与广口瓶塞紧（3）用聚光灯照射点燃燃烧匙内的白磷白磷燃烧的现象： 。白磷燃烧的文字表达式：_。（4）燃烧完毕，打开夹子水倒流入A瓶且明显少于广口瓶容积的1/5。问题探究：1)请你归纳，该实验的目的：_；2)请你分析后提出，可能造成实验值偏小的原因_；_；3) 燃烧结束后，集气瓶内剩余的气体主要是氮气。由本实验可推知氮气的性质：物理性质：_。化学性质：_。课堂练习:1、下列物质能在空气中燃烧并产生白烟的是( )A、铁丝 B、白磷 C、木炭

8、D、硫磺2、如图所示，过量的红磷和木炭在两个充满空气的等容积的集气瓶中同时燃烧（1）红磷、木炭燃烧完全后，待冷却到室温，A、B集气瓶中可观察到的现象为_，产生该现象的原因是_。（2）要使B瓶也产生A瓶同样的实验效果,可以采取的措施有_。（3）你能从该燃烧实验中获得什么结论？ _3、如图所示,在由两个针筒组成的密闭系统内留有20毫升空气,两个针筒间连接有一小段玻璃管,给装有细铜丝的玻璃管加热,等铜丝的温度升高后,交替缓缓推动两个注射器活塞,来回5一6次,观察到亮红色的铜丝表现覆盖着一层黑色物质,停止加热后冷却至室温,注射器内的气体为16毫升。(红色铜与氧气在加热条件下可以生成黑色氧化铜)(1)根

9、据上述实验数据,则反应掉的氧气体积是_毫升,由此推算得出氧气在空气中的体积分数是_。 (2)上面实验结束后,针筒里剩下的气体的成分有_。三、教学反思这节课是敢于改造教材的一个典范，我在对教材进行深入分析后做出了大胆尝试，置换了教材上的讲授顺序，经重新设计后，这节课不但突破了原有的难点，更是让学生体验到知识的应用过程及其重要性。教师鼓励学生勇于挑战，并从批判中得到启发，从而开启探究之路，同时，教师也引导学生从失败的实验中找原因，不气馁勇于反复尝试，严谨、勇敢、坚强、锲而不舍的精神悄悄感染着课堂中的每一个学生。这个设计中尚有两个明显的不足之处。一是在选择药品时，根据学生的已有知识，只能选择红磷，其

10、实符合条件的物质很多，比如用铜或硫磺（用氢氧化钠溶液吸收）等，但由于学生目前的知识储备还不够，这样就出现了只有一种物质可选择的尴尬局面，从一定意义上来说，不利于学生的思维拓展，而我则是通过练习来解决这个问题，但手法稍显生硬。二是测定混合气体中某一组分的含量的方法有很多，教材上介绍的方法只能粗略测量。教师可以适当介绍一些先进方法，比如红外线吸收式分析法等，让学生能够感受到时代的步伐。为了有效防止红磷燃烧污染环境，学生不能亲自动手进行实验，而是由教师完成，不能说不是这节课一个小小的遗憾。四、相关参考1、本节课介绍的是测定混合气体中某一组分的含量的方法之一,还有其它方法,如:（1）热导式气体分析仪：一种物理类的气体分析仪表。它根据不同气体具有不同热传导能力的原理，通过测定混合气体导热系数来推算其中某些组分的含量。热导式气体分析仪的应用范围很广，除通常用来分析氢气、氨气、二氧化碳、二氧化硫和低浓度可燃性气体含量外，还可作为色谱分析仪中的检测器用以分析其他成分。（2）电化学式气体分析仪：一种化学类的气体分析仪表。它根据化学反应所引起的离子量的变化或电流变化来测量气体成分。常用的电化学式分析仪有定电位电解式和伽伐尼电池式两种。（3）红外线吸收式分析仪：根据不同组分气体对不同波长的红外线具有选择性吸收的特性而工作的分析仪表。测量这种吸收光谱可判别出气体的种类；