《空气中氧气含量测定再探究》的教学设计

第第页《空气中氧气含量测定再探究》的教学设计【课程标准的基本要求】理解空气中氧气含量测定的原理，能运用原理和方法，从科学探究过程中发现问题、分析问题，从而提高学生解决问题的能力。【教材分析】本节课以学生熟悉的空气为研究对象，结合学生在人教版上册第二单元、第六单元、第七单元以及下册第八单元所学的相关知识为基础，通过较系统的复习测定空气中氧气含量的原理和方法，引导学生逐步掌握，利用化学反应从混合气体中除去某种气体，进而测定其含量的方法。本节课应将科学探究的一般程序作为教学目标的重要内容，让学生感受从定性到定量，从描述到推理的过程。【学情分析】通过第二单元空气、氧气，第六单元碳和碳的化合物，第七单元燃烧的条件以及第八单元金属资源的利用和保护的学习，学生已经有了测定空气中氧气含量、燃烧条件和钢铁生锈原理的相关知识。本节课的内容就是在学生已有的知识基础上，进行了延伸、拓展以及完善，把教材中的相关知识进行巧妙的融合，不仅符合学生的认知特点，而且有利于帮助学生进一步形成正确的科学探究理念。【教学目标】知识与技能1）使学生能深刻理解拉瓦锡测定空气中氧气含量实验的原理和方法。2）以测定空气中氧气含量的实验装置为探究点，从定性和定量的角度分析，使学生能掌握选择如何合适的药品进行实验。3）教会学生掌握如何设计实验，能较快、较准确的完成实验并减小实验误差的方法。过程与方法1）通过对测定空气中氧气含量实验的原理和方法的讨论、运用威尼尔氧气传感器的测定数据，并对数据进行加工整理，得出准确测定空气中氧气含量的基本方法。2）通过师生、生生以及小组的合作与交流，使学生能清楚地表达自己的观点，逐步形成正确的科学探究方法。情感态度与价值观1）通过化学史的教学，培养学生辩证思维的能力，学习用发展的眼光看问题。2）初步培养学生勤于思考、敢于质疑、严谨求实、乐于实践、善于合作、勇于创新的科学品质。【教学重点】1）掌握测定空气中氧气含量的原理，能根据测定方法选择合适的药品。2）运用学科知识掌握测定混合气体中某一成分的方法，能正确运用原理，设计实验准确测定空气中氧气的含量。【教学难点】1）掌握测定混合气体中某一成分的原理2）正确运用原理，能设计实验准确测定空气中氧气的含量方案。【重难点突破】模拟拉瓦锡实验原理，探究空气的组成，是初中化学教学的重要内容。引导学生赏析拉瓦锡实验，利用现代化数字仪器设备模仿科学家的思维方式，沿着伟人走过的足迹，进行实验改进，感受伟人契而不舍的探究精神，从而培养严谨的科学思维，理解科学探究的核心素养，掌握测定空气组成的探究方法。采用了问题教学法，开展互动教学。通过“发现问题——提出问题——讨论问题——解决问题——总结反思——拓展应用”等活动过程，充分调动学生的学习积极性和主动性，激发学生学习的兴趣，体验学习化学的快乐。将“利用传感器的数字化实验”等内容引入到教学中来，在真实的情境中体会测定空气中氧气含量的原理和方法，通过分析“用红磷、白磷燃烧和铁生锈的方法来测定空气中氧气的含量”，创设的教学情境，增强参与意识、合作意识、探索意识。【设计思想】对照《义务教育化学课程标准（2011年版）》，在了解空气的成分和混合物、纯净物的概念的基础上，在赏析拉瓦锡测定空气成分等经典实验的原理后，引导学生思考，理解测定空气中氧气含量的原理与方法，并利用数字化传感器对课本上利用红磷（及白磷）测定氧气含量实验的过程和结果进行交流与评价；培养严肃认真、实事求是的科学精神和态度。最后通过“利用铁生锈原理测定空气中的氧气含量“的实验设计，从定量的角度分析讨论，得出选择合适的药品进行实验，较快、较准确的完成实验并减小实验误差的方法。【教学过程】创设情境【教师】在前面的学习中，同学们体验了科学探究，感受了化学的魅力，也感受到化学对人类社会发展的重要意义。我们知道空气中含有氧气，氧气能供给呼吸支持燃烧和我们人类的生活密不可分。我们如何设计实验测定空气氧气的含量呢？（板书：空气中氧气含量测定再探究）［展示图片］卢瑟福 普利斯特里 舍勒几百年来科学家对空气的组成进行过一系列的研究，曲折的历程折射出人类认知所经历的漫长探索和论证过程。17世纪中叶以前，人们对空气和气体的认识还是模糊的，到了18世纪，通过对燃烧现象和呼吸作用的深入研究，人们才开始认识到气体的多样性和空气的复杂性。【教师】同学们回去也查阅了资料，上面这四位化学家对空气分别做了怎样的研究呢?【学生】学生汇报。活动一赏析拉瓦锡测定空气中氧气含量的经典实验［展示图片］【教师】（1）拉瓦锡是根据什么现象知道容器里空气减少了？又根据什么现象知道减少的体积约为1/5的？【学生】学生讨论回答。【教师】（2）拉瓦锡为什么会选择汞作为实验药品呢？实验中选择汞的优点有哪些？【学生】讨论，交流，汇报。【教师】（3）拉瓦锡利用汞测定空气中氧气含量的原理是什么?（板书：原理1、密闭体系；2、消耗氧气（不与空气中其他气体反应，生成物为固体）；3、测定体积，计算含量。）【教师】（4）从反应时间与药品性质角度看，该实验中存在哪些不足之处？【学生】思考，分析，回答。【教师】通过这个实验，我们不仅知道了拉瓦锡测定空气成分的原理，也从拉瓦锡的身上学习到他锲而不舍、献身科学的的科研精神和严谨的科学思维态度。【设计意图】（1）培养学生从图片中提取和加工信息的能力； （2）引导学生将物理和化学知识结合起来思考问题，认知“发生化学反应，消耗了容器内空气中的氧气，生成了体积极小的固体物质（呈红色），容器内外形成了压强差，引起钟罩内汞的液面上升”，并从中学会分析推理、反思想象；

活动二回顾课本中利用红磷燃烧法测定空气中氧气含量实验【教师】为了缩短实验时间，避免因汞的毒性可能带来的安全问题，教材中采用红磷燃烧的方法来测定空气中氧气的含量。 ［展示图片］利用白磷使用相同的装置可以完成测定空气中氧气含量的实验吗？为什么？【学生】可以，因为白磷和红磷一样都能只消耗空气中的氧气且生成物为固体五氧化二磷。（板书：请一位同学上黑板来写出白磷在空气中燃烧的化学方程式。 ）【教师】用红磷或白磷燃烧的方法测定空气中氧气的含量后，瓶中剩余气体除了氮气以外还有氧气存在吗？今天这节课老师就利用威尼尔氧气传感器来测定一下红磷和白磷燃烧后装置内剩余气体中有没有氧气，如果有，那么剩余氧气的含量又各是多少呢？【教学实验过渡】下面我们就用威尼尔氧气传感器来测定一下。搭建装置、进行实验［展示图片］实验（1）利用红磷代替汞，消耗氧气的实验装置。（如图），利用氧气传感器测定实验后集气瓶中氧气的含量。实验（2）利用白磷代替汞，消耗氧气的实验装置。（如图），利用氧气传感器测定实验后集气瓶中氧气的含量。【学生】通过实验数据分析，进行讨论回答问题。【教师】根据实验数据分析红磷和白磷相比，哪个更能准确测定空气中氧气含量呢？【学生】通过实验数据分析，进行讨论回答问题。活动三寻找耗氧物质，测定空气中氧气含量【教师】利用该实验装置除了用红磷和白磷能测定空气中氧气的含量以外，我们还可以选择什么药品测定空气中氧气的含量呢？在上课之前老师已经布置同学们回家查阅资料或进行

家庭小实验《寻找耗氧物质，测定氧气含量》。下面请同学汇报一下你们的实验成果和结论。【学生】汇报《寻找耗氧物质，测定氧气含量》家庭小实验或查阅资料的研究结果。【设计意图】通过药品选取讨论活动，特别是说出不选的理由，能帮助学生深刻理解拉瓦锡实验中的物理、化学原理，利于发展学生的思维能力。【教师】利用铁丝生锈的原理能不能较准确地测定空气中氧气含量呢？我们知道铁生锈过程就是铁与氧气和水发生一系列复杂的化学反应的过程，反应耗时较长。老师也用铁丝做了这个实验，经过一周的时间，我们可以看到量筒中的水面上升（量筒中原有空气 100mL）,上升高度约为19mL。（展示实验过程图片）通过实验现象发现，利用铁丝生锈的原理能较准确的测定空气中氧气的含量吗？【设计意图】引导，学生得出结论。使学生知道利用铁生锈原理测定空气中氧气含量是行得通的，但还要考虑时间，要耐心等待。【教师】在这个实验中蒸储水表面为什么要有一层植物油呢？加快铁生锈速度的方法有哪些呢？【学生】小组讨论，分析交流，回答问题。活动四利用铁生锈的原理测定空气中氧气含量【教师】生活中有没有一种物品同时含有铁粉、炭粉、氯化钠和水这四种成分呢？我们找到生活中一种常见的物品一一暖贴（即暖宝宝）来实验,（暖宝宝中的成分主要是铁粉、氯化钠、木炭粉、水等）它的发热原理恰是利用铁粉生锈时与空气中的氧气发生氧化反应的原理。利用暖宝宝进行测定空气中氧气含量实验后，装置内会有氧气剩余吗？用这种方法测定结果准确吗？［展示图片］教师用威尼尔氧气传感器利用铁粉生锈的原理测定空气中氧气的含量后装置内剩余气体中氧气含量。通过实验数据分析讨论，该方法能否较准确测定空气中氧气含量？【学生】通过实验数据讨论、思考、回答。【教师】铜也能与空气中氧气、水、二氧化碳反应而锈蚀，生成铜绿[铜绿主要成分为Cu2（OH）2CO3]。若将实验装置中的粗铁丝换成足量的铜丝进行实验，放置足够长的时间能否比较准确地测定空气中氧气的含量？为什么？（板书：根据信息写出反应的化学方程式并写出反应中氧气和二氧化碳的质量比）。【学生】依据化学方程式中氧气和二氧化碳的质量比思考并回答问题。【教师】通过今天的实验探究，我们发现选用哪些药品可以测定空气中的氧气含量？要想准确测定空气中氧气含量，在选择反应物时要注意哪些问题呢？【师生讨论总结】（板书：总结（1）只与氧气反应，不与空气的其他成分反应；（ 2）与氧气反应的生成物为固体。（ 3）药品能几乎将装置内的氧气耗尽。）活动五交流总结【教师】根据今天的学习请同学们想一想，我们测定混合气体中某种气体的体积分数方法有哪些？【学生】（1）在密闭的容器中选择合适的药品，使其只与测定的气体发生反应且反应后生成物为固体利用相同温度下装置内气压的变化，使用利于观察测量气压变化的装置来进行准确测量。（2）直接利用数字化手持传感设备进行测量。【思考】学完本课以后，请同学们通过查阅资料思考下列问题：.利用铜粉在加热的条件下和空气中的氧气反应原理能否准确测定空气中氧气的含量？如能，请设计实验方案。.根据燃烧的条件，利用燃烧法测定空气中氧气含量的优缺点有哪些？.对比红磷和白磷测定的结果，查阅资料找出选用白磷进行测定结果往往比较准确的原因。．还有那些方法可以测定空气中氧气含量？【板书设计】空气中氧气含量测定再探究测定原理：1、密闭体系；2、消耗氧气（不与空气中其他气体反应，生成物为固体） ；3、测定体积，计算含量。 ）反应物的选择：1）只与氧气反应，不与空气的其他成分反应；2）与氧气反应的生成物为固体。3）药品能几乎将装置内的氧气耗尽。）【教学设计反思 】因为这是一节复习课，学生要能理解拉瓦锡实验原理并进行赏析。通过设计问题阶梯，使学生能赏析经典，回顾课本。通过威尼尔氧气传感器测定红磷、白磷燃烧后密闭装置内剩余空气中氧气的含量，