空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的測定

1、2.2-2空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的測定一、設(shè)計(jì)意圖這節(jié)課選自“2.1人類賴以生存的空氣”，教材安排“空氣的組成”、“空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)的測定”、“空氣的污染和防治”為一課時(shí)，但我將其中的“空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)的測定”單獨(dú)作為一課時(shí)，并且將其安排在“氧氣的性質(zhì)”之后進(jìn)行教授。因?yàn)橐环矫媸侨绻麤]有“氧氣的性質(zhì)”做鋪墊，就不存在學(xué)生對實(shí)驗(yàn)藥品的選擇，而且教師也只能機(jī)械地講授，無法突破此難點(diǎn)。從另一角度看，這節(jié)課也是對氧氣的性質(zhì)的深入理解和實(shí)際應(yīng)用。本節(jié)課以拉瓦錫的鐘罩實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)，以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)原理和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置為主線。以學(xué)生對拉瓦錫的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行批判為導(dǎo)火線，在小組合作學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上完成：合適藥品的選擇、實(shí)驗(yàn)

2、裝置的設(shè)計(jì)，之后由教師完成實(shí)驗(yàn)（考慮到紅磷燃燒有污染）。教師引導(dǎo)學(xué)生正確面對失敗，分析原因，反復(fù)嘗試。最后拓展到此方法是用來測定混合氣體中某一組分的含量的多種方法之一。二、教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo) 知識(shí)與技能理解空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)測定的方法過程與方法在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的過程中，體會(huì)科學(xué)探究的基本方法情感態(tài)度與價(jià)值觀 通過化學(xué)實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)小組合作學(xué)習(xí)的重要性教學(xué)重點(diǎn) 空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)測定的方法教學(xué)難點(diǎn) 空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)測定的原理及裝置的選擇方法教具準(zhǔn)備 紅磷、集氣瓶、鐘罩、試管、橡皮塞、導(dǎo)管、燃燒匙、水槽教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)過程教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖設(shè)問：氧氣約占空氣總體積的多少？科學(xué)家如何得到這個(gè)結(jié)論？

3、（1/5、實(shí)驗(yàn)）過渡：實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要手段，測定空氣中氧氣體積約占1/5的科學(xué)家拉瓦錫，他是如何通過實(shí)驗(yàn)得到這個(gè)結(jié)論的呢？ 引導(dǎo)：帶著以下問題閱讀書本：汞面浮起的紅色殘?jiān)赡苁鞘裁次镔|(zhì)？瓶內(nèi)減少的1/5氣體可能是什么物質(zhì)？瓶內(nèi)剩下的4/5氣體可能是什么物質(zhì)？在密閉容器內(nèi)，由于氣體體積減小，則容器內(nèi)的壓強(qiáng)會(huì)發(fā)生什么變化？講解：拉瓦錫的鐘罩實(shí)驗(yàn)及原理（重點(diǎn)：密閉容器、消耗氧氣、壓強(qiáng)的變化）追問：汞槽內(nèi)液面所處位置會(huì)有什么變化？為什么？反思：該實(shí)驗(yàn)具有跨時(shí)代意義，但你有沒有發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)的不足之處？（時(shí)間長、污染嚴(yán)重等）引導(dǎo)：我們能不能幫助拉瓦錫來改進(jìn)他的實(shí)驗(yàn)？如是否可以找到其它物質(zhì)來代替汞與氧氣發(fā)生

4、反應(yīng)？分析：學(xué)生分析選擇合適藥品補(bǔ)充：Mg不僅可以與O2反應(yīng)，也可以與N2反應(yīng)引導(dǎo)：學(xué)生小結(jié)選擇實(shí)驗(yàn)藥品的方法：能與空氣中的氧氣反應(yīng)、不產(chǎn)生新氣體、具有可操作性、低污染引導(dǎo)：根據(jù)你選擇的藥品，利用實(shí)驗(yàn)室的儀器或常見用品，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置展示：學(xué)生展示設(shè)計(jì)的裝置反思：每一套裝置能否達(dá)到預(yù)期目的實(shí)驗(yàn)：選擇其中一套裝置進(jìn)行紅磷燃燒的實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)失敗）反思：實(shí)驗(yàn)失敗可能的原因引導(dǎo)：學(xué)生小結(jié)實(shí)驗(yàn)失敗可能的原因：紅磷量不足、裝置氣密性不好、反應(yīng)后未冷卻到室溫實(shí)驗(yàn)：關(guān)注失敗原因后再實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)：學(xué)生小結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象反思：該實(shí)驗(yàn)還能體現(xiàn)氮?dú)獾哪男┬再|(zhì)？鞏固練習(xí)：1（見附錄）深化：我們成功地測定出了氧氣約占空氣總體積的1/5

5、，利用這種方法，我們是不是可以測定混合氣體中的某一組分的含量呢？總結(jié)：學(xué)生總結(jié)測定混合氣體中某一組分含量的方法之一（密閉容器、消耗該氣體、不產(chǎn)生新氣體、壓強(qiáng)變化的體現(xiàn)）學(xué)生回答帶著問題閱讀書本P34頁“拓展視野”思考并回答思考思考能與氧氣發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)有哪些（C、S、P、Fe、Mg、H2、C2H2等）小組討論并交流、補(bǔ)充可選擇的藥品如:P以小組為單位，設(shè)計(jì)并搭建實(shí)驗(yàn)裝置展示設(shè)計(jì)裝置（見附錄1）討論各組裝置的可行性觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象思考并討論觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象小結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答思考測定混合氣體中某一組分含量的方法學(xué)生總結(jié)體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要方法和有效途徑利用教材資源，此部分也可以在課前預(yù)習(xí)時(shí)完成通過分析科

6、學(xué)家的研究歷程，養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng)敢于批判和挑戰(zhàn)權(quán)威批判是一種提高自我能力的方法，注重知識(shí)的引用和衍生嚴(yán)密的邏輯思維有助于實(shí)驗(yàn)探究實(shí)踐是重要和必要的正確面對失敗，尋找原因敢于不斷嘗試，追求真理形成并歸納出科學(xué)的探究方法板書設(shè)計(jì)2.2-2空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)的測定藥品：紅磷原理：磷 + 氧氣五氧化二磷現(xiàn)象：紅磷燃燒，濃厚的白煙，水進(jìn)入容器體積的1/5要求：紅磷過量氣密性好冷卻至室溫結(jié)論：空氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)約為1/5課堂練習(xí)見附錄2課后延伸家庭小實(shí)驗(yàn):請嘗試用生活中常見的物質(zhì)和用品設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn):測空氣中氧氣的體積分?jǐn)?shù)附錄:課堂上學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置:紅磷 A B C鞏固練習(xí)：1、下列幾種物質(zhì)中，可以用來測

7、定空氣組成的是（ ）A、鐵 B、碳 C、硫 D、紅磷2、某學(xué)生用右下圖的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟簡 答（1）先用夾子夾緊橡皮管（2）將燃燒匙插入廣口瓶使瓶塞與廣口瓶塞緊（3）用聚光燈照射點(diǎn)燃燃燒匙內(nèi)的白磷白磷燃燒的現(xiàn)象： 。白磷燃燒的文字表達(dá)式：_。（4）燃燒完畢，打開夾子水倒流入A瓶且明顯少于廣口瓶容積的1/5。問題探究：1)請你歸納，該實(shí)驗(yàn)的目的：_；2)請你分析后提出，可能造成實(shí)驗(yàn)值偏小的原因_；_；3) 燃燒結(jié)束后，集氣瓶內(nèi)剩余的氣體主要是氮?dú)?。由本?shí)驗(yàn)可推知氮?dú)獾男再|(zhì)：物理性質(zhì)：_?；瘜W(xué)性質(zhì)：_。課堂練習(xí):1、下列物質(zhì)能在空氣中燃燒并產(chǎn)生白煙的是( )A、鐵絲 B、白磷 C、木炭

8、D、硫磺2、如圖所示，過量的紅磷和木炭在兩個(gè)充滿空氣的等容積的集氣瓶中同時(shí)燃燒（1）紅磷、木炭燃燒完全后，待冷卻到室溫，A、B集氣瓶中可觀察到的現(xiàn)象為_，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是_。（2）要使B瓶也產(chǎn)生A瓶同樣的實(shí)驗(yàn)效果,可以采取的措施有_。（3）你能從該燃燒實(shí)驗(yàn)中獲得什么結(jié)論？ _3、如圖所示,在由兩個(gè)針筒組成的密閉系統(tǒng)內(nèi)留有20毫升空氣,兩個(gè)針筒間連接有一小段玻璃管,給裝有細(xì)銅絲的玻璃管加熱,等銅絲的溫度升高后,交替緩緩?fù)苿?dòng)兩個(gè)注射器活塞,來回5一6次,觀察到亮紅色的銅絲表現(xiàn)覆蓋著一層黑色物質(zhì),停止加熱后冷卻至室溫,注射器內(nèi)的氣體為16毫升。(紅色銅與氧氣在加熱條件下可以生成黑色氧化銅)(1)根

9、據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),則反應(yīng)掉的氧氣體積是_毫升,由此推算得出氧氣在空氣中的體積分?jǐn)?shù)是_。 (2)上面實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,針筒里剩下的氣體的成分有_。三、教學(xué)反思這節(jié)課是敢于改造教材的一個(gè)典范，我在對教材進(jìn)行深入分析后做出了大膽嘗試，置換了教材上的講授順序，經(jīng)重新設(shè)計(jì)后，這節(jié)課不但突破了原有的難點(diǎn)，更是讓學(xué)生體驗(yàn)到知識(shí)的應(yīng)用過程及其重要性。教師鼓勵(lì)學(xué)生勇于挑戰(zhàn)，并從批判中得到啟發(fā)，從而開啟探究之路，同時(shí)，教師也引導(dǎo)學(xué)生從失敗的實(shí)驗(yàn)中找原因，不氣餒勇于反復(fù)嘗試，嚴(yán)謹(jǐn)、勇敢、堅(jiān)強(qiáng)、鍥而不舍的精神悄悄感染著課堂中的每一個(gè)學(xué)生。這個(gè)設(shè)計(jì)中尚有兩個(gè)明顯的不足之處。一是在選擇藥品時(shí)，根據(jù)學(xué)生的已有知識(shí)，只能選擇紅磷，其

10、實(shí)符合條件的物質(zhì)很多，比如用銅或硫磺（用氫氧化鈉溶液吸收）等，但由于學(xué)生目前的知識(shí)儲(chǔ)備還不夠，這樣就出現(xiàn)了只有一種物質(zhì)可選擇的尷尬局面，從一定意義上來說，不利于學(xué)生的思維拓展，而我則是通過練習(xí)來解決這個(gè)問題，但手法稍顯生硬。二是測定混合氣體中某一組分的含量的方法有很多，教材上介紹的方法只能粗略測量。教師可以適當(dāng)介紹一些先進(jìn)方法，比如紅外線吸收式分析法等，讓學(xué)生能夠感受到時(shí)代的步伐。為了有效防止紅磷燃燒污染環(huán)境，學(xué)生不能親自動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而是由教師完成，不能說不是這節(jié)課一個(gè)小小的遺憾。四、相關(guān)參考1、本節(jié)課介紹的是測定混合氣體中某一組分的含量的方法之一,還有其它方法,如:（1）熱導(dǎo)式氣體分析儀：一種物理類的氣體分析儀表。它根據(jù)不同氣體具有不同熱傳導(dǎo)能力的原理，通過測定混合氣體導(dǎo)熱系數(shù)來推算其中某些組分的含量。熱導(dǎo)式氣體分析儀的應(yīng)用范圍很廣，除通常用來分析氫氣、氨氣、二氧化碳、二氧化硫和低濃度可燃性氣體含量外，還可作為色譜分析儀中的檢測器用以分析其他成分。（2）電化學(xué)式氣體分析儀：一種化學(xué)類的氣體分析儀表。它根據(jù)化學(xué)反應(yīng)所引起的離子量的變化或電流變化來測量氣體成分。常用的電化學(xué)式分析儀有定電位電解式和伽伐尼電池式兩種。（3）紅外線吸收式分析儀：根據(jù)不同組分氣體對不同波長的紅外線具有選擇性吸收的特性而工作的分析儀表。測量這種吸收光譜可判別出氣體的種類；