《空氣中氧氣含量測定再探究》的教學(xué)設(shè)計(jì)

1、空氣中氧氣含量測定再探究的教學(xué)設(shè)計(jì)【課程標(biāo)準(zhǔn)的基本要求】理解空氣中氧氣含量測定的原理，能運(yùn)用原理和方法，從科學(xué)探究過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題，從而提高學(xué)生解決問題的能力?！窘滩姆治觥勘竟?jié)課以學(xué)生熟悉的空氣為研究對象，結(jié)合學(xué)生在人教版上冊第二單元、第六單元、第七單元以及下冊第八單元所學(xué)的相關(guān)知識為基礎(chǔ)，通過較系統(tǒng)的復(fù)習(xí)測定空氣中氧氣含量的原理和方法，引導(dǎo)學(xué)生逐步掌握，利用化學(xué)反應(yīng)從混合氣體中除去某種氣體，進(jìn)而測定其含量的方法。本節(jié)課應(yīng)將科學(xué)探究的一般程序作為教學(xué)目標(biāo)的重要內(nèi)容，讓學(xué)生感受從定性到定量，從描述到推理的過程?！緦W(xué)情分析】通過第二單元空氣、氧氣，第六單元碳和碳的化合物，第七單元燃燒的條件

2、以及第八單元金屬資源的利用和保護(hù)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)有了測定空氣中氧氣含量、燃燒條件和鋼鐵生銹原理的相關(guān)知識。本節(jié)課的內(nèi)容就是在學(xué)生已有的知識基礎(chǔ)上， 進(jìn)行了延伸、拓展以及完善，把教材中的相關(guān)知識進(jìn)行巧妙的融合，不僅符合學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，而且有利于幫助學(xué)生進(jìn)一步形成正確的科學(xué)探究理念?！窘虒W(xué)目標(biāo)】1. 知識與技能（1）使學(xué)生能深刻理解拉瓦錫測定空氣中氧氣含量實(shí)驗(yàn)的原理和方法。（ 2）以測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)裝置為探究點(diǎn)，從定性和定量的角度分析，使學(xué)生能掌握選擇如何合適的藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（ 3）教會學(xué)生掌握如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，能較快、較準(zhǔn)確的完成實(shí)驗(yàn)并減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法。2. 過程與方法（ 1）通過對測定空

3、氣中氧氣含量實(shí)驗(yàn)的原理和方法的討論、運(yùn)用威尼爾氧氣傳感器的測定數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工整理，得出準(zhǔn)確測定空氣中氧氣含量的基本方法。（ 2）通過師生、生生以及小組的合作與交流，使學(xué)生能清楚地表達(dá)自己的觀點(diǎn)，逐步形成正確的科學(xué)探究方法。3. 情感態(tài)度與價(jià)值觀（1）通過化學(xué)史的教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生辯證思維的能力，學(xué)習(xí)用發(fā)展的眼光看問題。（ 2）初步培養(yǎng)學(xué)生勤于思考、敢于質(zhì)疑、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、樂于實(shí)踐、善于合作、勇于創(chuàng)新的科學(xué)品質(zhì)。第 1 頁【教學(xué)重點(diǎn)】（1）掌握測定空氣中氧氣含量的原理，能根據(jù)測定方法選擇合適的藥品。（ 2）運(yùn)用學(xué)科知識掌握測定混合氣體中某一成分的方法，能正確運(yùn)用原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確測定空氣中氧氣的

4、含量。【教學(xué)難點(diǎn)】（1）掌握測定混合氣體中某一成分的原理（2）正確運(yùn)用原理，能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確測定空氣中氧氣的含量方案。【重難點(diǎn)突破】模擬拉瓦錫實(shí)驗(yàn)原理，探究空氣的組成，是初中化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容。引導(dǎo)學(xué)生賞析拉瓦錫實(shí)驗(yàn)，利用現(xiàn)代化數(shù)字儀器設(shè)備模仿科學(xué)家的思維方式，沿著偉人走過的足跡，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)，感受偉人契而不舍的探究精神，從而培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維，理解科學(xué)探究的核心素養(yǎng)，掌握測定空氣組成的探究方法。采用了問題教學(xué)法，開展互動教學(xué)。通過“發(fā)現(xiàn)問題提出問題討論問題解決問題總結(jié)反思拓展應(yīng)用”等活動過程，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，體驗(yàn)學(xué)習(xí)化學(xué)的快樂。將“利用傳感器的數(shù)字化實(shí)驗(yàn)”

5、等內(nèi)容引入到教學(xué)中來，在真實(shí)的情境中體會測定空氣中氧氣含量的原理和方法，通過分析“用紅磷、白磷燃燒和鐵生銹的方法來測定空氣中氧氣的含量”，創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情境，增強(qiáng)參與意識、合作意識、探索意識?！驹O(shè)計(jì)思想】對照義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（ 2011 年版），在了解空氣的成分和混合物、純凈物的概念的基礎(chǔ)上，在賞析拉瓦錫測定空氣成分等經(jīng)典實(shí)驗(yàn)的原理后，引導(dǎo)學(xué)生思考，理解測定空氣中氧氣含量的原理與方法，并利用數(shù)字化傳感器對課本上利用紅磷（及白磷）測定氧氣含量實(shí)驗(yàn)的過程和結(jié)果進(jìn)行交流與評價(jià)；培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)精神和態(tài)度。最后通過“利用鐵生銹原理測定空氣中的氧氣含量“的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，從定量的角度分析討論，得出

6、選擇合適的藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，較快、較準(zhǔn)確的完成實(shí)驗(yàn)并減小實(shí)驗(yàn)誤差的方法?！窘虒W(xué)過程】創(chuàng)設(shè)情境【教師】在前面的學(xué)習(xí)中，同學(xué)們體驗(yàn)了科學(xué)探究，感受了化學(xué)的魅力，也感受到化學(xué)對人類社會發(fā)展的重要意義。我們知道空氣中含有氧氣，氧氣能供給呼吸支持燃燒和我們?nèi)祟惖纳蠲懿豢煞帧Ｎ覀內(nèi)绾卧O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測定空氣氧氣的含量呢？ （板書：空氣中氧氣含量測定再探究）展示圖片第 2 頁盧瑟福普利斯特里舍勒拉瓦錫幾百年來科學(xué)家對空氣的組成進(jìn)行過一系列的研究，曲折的歷程折射出人類認(rèn)知所經(jīng)歷的漫長探索和論證過程。 17 世紀(jì)中葉以前，人們對空氣和氣體的認(rèn)識還是模糊的，到了 18 世紀(jì)，通過對燃燒現(xiàn)象和呼吸作用的深入研究，人們才開始認(rèn)

7、識到氣體的多樣性和空氣的復(fù)雜性?！窘處煛客瑢W(xué)們回去也查閱了資料，上面這四位化學(xué)家對空氣分別做了怎樣的研究呢？【學(xué)生】學(xué)生匯報(bào)。活動一賞析拉瓦錫測定空氣中氧氣含量的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)展示圖片【教師】（1）拉瓦錫是根據(jù)什么現(xiàn)象知道容器里空氣減少了？又根據(jù)什么現(xiàn)象知道減少的體積約為1/5 的？【學(xué)生】學(xué)生討論回答。【教師】（ 2）拉瓦錫為什么會選擇汞作為實(shí)驗(yàn)藥品呢？實(shí)驗(yàn)中選擇汞的優(yōu)點(diǎn)有哪些？【學(xué)生】討論，交流，匯報(bào)。【教師】（ 3）拉瓦錫利用汞測定空氣中氧氣含量的原理是什么？（板書：原理 1、密閉體系； 2、消耗氧氣（不與空氣中其他氣體反應(yīng)，生成物為固體） ； 3、測定體積，計(jì)算含量。）【教師】（ 4）從反應(yīng)

8、時間與藥品性質(zhì)角度看，該實(shí)驗(yàn)中存在哪些不足之處？【學(xué)生】思考，分析，回答?！窘處煛客ㄟ^這個實(shí)驗(yàn)，我們不僅知道了拉瓦錫測定空氣成分的原理，也從拉瓦錫的身上學(xué)習(xí)到他鍥而不舍、獻(xiàn)身科學(xué)的的科研精神和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維態(tài)度?！驹O(shè)計(jì)意圖】（ 1）培養(yǎng)學(xué)生從圖片中提取和加工信息的能力； （ 2）引導(dǎo)學(xué)生將物理和化學(xué)知識結(jié)合起來思考問題，認(rèn)知“發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，消耗了容器內(nèi)空氣中的氧氣，生成了體積極小的固體物質(zhì)（呈紅色），容器內(nèi)外形成了壓強(qiáng)差，引起鐘罩內(nèi)汞的液面上升” ，并從中學(xué)會分析推理、反思想象；第 3 頁活動二回顧課本中利用紅磷燃燒法測定空氣中氧氣含量實(shí)驗(yàn)【教師】為了縮短實(shí)驗(yàn)時間，避免因汞的毒性可能帶來的安全

9、問題，教材中采用紅磷燃燒的方法來測定空氣中氧氣的含量。展示圖片利用白磷使用相同的裝置可以完成測定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)嗎？為什么？【學(xué)生】可以，因?yàn)榘琢缀图t磷一樣都能只消耗空氣中的氧氣且生成物為固體五氧化二磷。（板書：請一位同學(xué)上黑板來寫出白磷在空氣中燃燒的化學(xué)方程式。）【教師】用紅磷或白磷燃燒的方法測定空氣中氧氣的含量后，瓶中剩余氣體除了氮?dú)庖酝膺€有氧氣存在嗎？今天這節(jié)課老師就利用威尼爾氧氣傳感器來測定一下紅磷和白磷燃燒后裝置內(nèi)剩余氣體中有沒有氧氣，如果有，那么剩余氧氣的含量又各是多少呢？【教學(xué)實(shí)驗(yàn)過渡】下面我們就用威尼爾氧氣傳感器來測定一下。搭建裝置、進(jìn)行實(shí)驗(yàn) 展示圖片實(shí)驗(yàn)（ 1）利用紅磷代

10、替汞，消耗氧氣的實(shí)驗(yàn)裝置。 （如圖），利用氧氣傳感器測定實(shí)驗(yàn)后集氣瓶中氧氣的含量。實(shí)驗(yàn)（ 2）利用白磷代替汞，消耗氧氣的實(shí)驗(yàn)裝置。 （如圖），利用氧氣傳感器測定實(shí)驗(yàn)后集氣瓶中氧氣的含量。【學(xué)生】通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行討論回答問題?！窘處煛扛鶕?jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析紅磷和白磷相比，哪個更能準(zhǔn)確測定空氣中氧氣含量呢？【學(xué)生】通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行討論回答問題。活動三 尋找耗氧物質(zhì)，測定空氣中氧氣含量【教師】利用該實(shí)驗(yàn)裝置除了用紅磷和白磷能測定空氣中氧氣的含量以外，我們還可以選擇什么藥品測定空氣中氧氣的含量呢？在上課之前老師已經(jīng)布置同學(xué)們回家查閱資料或進(jìn)行第 4 頁家庭小實(shí)驗(yàn)尋找耗氧物質(zhì)， 測定氧氣含量。下面

11、請同學(xué)匯報(bào)一下你們的實(shí)驗(yàn)成果和結(jié)論。【學(xué)生】匯報(bào)尋找耗氧物質(zhì)，測定氧氣含量家庭小實(shí)驗(yàn)或查閱資料的研究結(jié)果。【設(shè)計(jì)意圖】通過藥品選取討論活動，特別是說出不選的理由，能幫助學(xué)生深刻理解拉瓦錫實(shí)驗(yàn)中的物理、化學(xué)原理，利于發(fā)展學(xué)生的思維能力?！窘處煛坷描F絲生銹的原理能不能較準(zhǔn)確地測定空氣中氧氣含量呢？我們知道鐵生銹過程就是鐵與氧氣和水發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)的過程，反應(yīng)耗時較長。老師也用鐵絲做了這個實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過一周的時間，我們可以看到量筒中的水面上升（量筒中原有空氣100mL），上升高度約為 19mL。（展示實(shí)驗(yàn)過程圖片）通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)，利用鐵絲生銹的原理能較準(zhǔn)確的測定空氣中氧氣的含量嗎？【設(shè)計(jì)意圖

12、】引導(dǎo)，學(xué)生得出結(jié)論。使學(xué)生知道利用鐵生銹原理測定空氣中氧氣含量是行得通的，但還要考慮時間，要耐心等待?！窘處煛吭谶@個實(shí)驗(yàn)中蒸餾水表面為什么要有一層植物油呢？加快鐵生銹速度的方法有哪些呢？【學(xué)生】小組討論，分析交流，回答問題?；顒铀睦描F生銹的原理測定空氣中氧氣含量【教師】生活中有沒有一種物品同時含有鐵粉、炭粉、氯化鈉和水這四種成分呢？我們找到生活中一種常見的物品暖貼（即暖寶寶）來實(shí)驗(yàn)，（暖寶寶中的成分主要是鐵粉、氯化鈉、木炭粉、水等）它的發(fā)熱原理恰是利用鐵粉生銹時與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)的原理。利用暖寶寶進(jìn)行測定空氣中氧氣含量實(shí)驗(yàn)后，裝置內(nèi)會有氧氣剩余嗎？用這種方法測定結(jié)果準(zhǔn)確嗎？ 展示圖

13、片教師用威尼爾氧氣傳感器利用鐵粉生銹的原理測定空氣中氧氣的含量后裝置內(nèi)剩余氣體中氧氣含量。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析討論，該方法能否較準(zhǔn)確測定空氣中氧氣含量？第 5 頁【學(xué)生】通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)討論、思考、回答?！窘處煛裤~也能與空氣中氧氣、水、二氧化碳反應(yīng)而銹蝕，生成銅綠 銅綠主要成分為Cu2(OH)2CO3 。若將實(shí)驗(yàn)裝置中的粗鐵絲換成足量的銅絲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，放置足夠長的時間能否比較準(zhǔn)確地測定空氣中氧氣的含量？為什么？（板書：根據(jù)信息寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式并寫出反應(yīng)中氧氣和二氧化碳的質(zhì)量比）?！緦W(xué)生】依據(jù)化學(xué)方程式中氧氣和二氧化碳的質(zhì)量比思考并回答問題?！窘處煛客ㄟ^今天的實(shí)驗(yàn)探究，我們發(fā)現(xiàn)選用哪些藥品可以測定空氣

14、中的氧氣含量？要想準(zhǔn)確測定空氣中氧氣含量，在選擇反應(yīng)物時要注意哪些問題呢？【師生討論總結(jié)】（板書：總結(jié)（ 1）只與氧氣反應(yīng)，不與空氣的其他成分反應(yīng)；（2）與氧氣反應(yīng)的生成物為固體。（ 3）藥品能幾乎將裝置內(nèi)的氧氣耗盡。）活動五交流總結(jié)【教師】根據(jù)今天的學(xué)習(xí)請同學(xué)們想一想，我們測定混合氣體中某種氣體的體積分?jǐn)?shù)方法有哪些？【學(xué)生】（ 1）在密閉的容器中選擇合適的藥品，使其只與測定的氣體發(fā)生反應(yīng)且反應(yīng)后生成物為固體利用相同溫度下裝置內(nèi)氣壓的變化，使用利于觀察測量氣壓變化的裝置來進(jìn)行準(zhǔn)確測量。（2）直接利用數(shù)字化手持傳感設(shè)備進(jìn)行測量?！舅伎肌繉W(xué)完本課以后，請同學(xué)們通過查閱資料思考下列問題：1.利用銅粉

15、在加熱的條件下和空氣中的氧氣反應(yīng)原理能否準(zhǔn)確測定空氣中氧氣的含量？如能，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。2.根據(jù)燃燒的條件，利用燃燒法測定空氣中氧氣含量的優(yōu)缺點(diǎn)有哪些？3.對比紅磷和白磷測定的結(jié)果，查閱資料找出選用白磷進(jìn)行測定結(jié)果往往比較準(zhǔn)確的原因。4還有那些方法可以測定空氣中氧氣含量？【板書設(shè)計(jì)】空氣中氧氣含量測定再探究測定原理：1、密閉體系；2、消耗氧氣（不與空氣中其他氣體反應(yīng)，生成物為固體）；3、測定體積，計(jì)算含量。）反應(yīng)物的選擇：第 6 頁（ 1）只與氧氣反應(yīng)，不與空氣的其他成分反應(yīng)；（ 2）與氧氣反應(yīng)的生成物為固體。（ 3）藥品能幾乎將裝置內(nèi)的氧氣耗盡。）【教學(xué)設(shè)計(jì)反思 】因?yàn)檫@是一節(jié)復(fù)習(xí)課，學(xué)生要能理解拉瓦錫實(shí)驗(yàn)原理并進(jìn)行賞析。通過設(shè)計(jì)問題階梯，使學(xué)生能賞析經(jīng)典，回顧課本。通過威尼爾氧氣傳感器測定紅磷、白磷燃燒后密閉裝置內(nèi)剩余空氣中氧氣的含量，讓學(xué)生能